Зображення встановлення.
L - орієнтириВ
- важель
- проектор
М - дзерк
D - купол
Т - стол
R - щур
До появи технологій, що допомагають орієнтуватися в просторі, людям доводилося робити це, покладаючись тільки на вбудовані можливості організму і своє звичайне оточення. Вони помічали і запам'ятовували орієнтири і прикидали власну швидкість і пройдені відстані, спостерігаючи, як орієнтири переміщуються в поле зору, і, оцінюючи, скільки часу на це йде. «День шляху», «десять хвилин до метро» - ми і сьогодні користуємося цими визначеннями відстані, прив'язаними до часу і до нашого суб'єктивного сприйняття власної швидкості.
Щоб наблизитися до розумію того, як система визначення швидкості і відстані працює у людей, вчені з Університету Джонса Хопкінса (Johns Hopkins University) для початку почали вивчати її біля щурів. У новому дослідженні вони показали, що у щура здатні в реальному часі перекалібровувати засвоєні раніше відносини між часом, швидкістю і відстанню. За словами одного з авторів дослідження, Ману Мадхава (Manu Madhav), наукового співробітника Інституту розуму/мозку згаданого університету, ми розуміємо, де знаходимося в світі, за допомогою нейронів гіпокампа і сусідніх областей. Вивчаючи динаміку їх активності, вчені можуть краще зрозуміти, як люди орієнтуються в просторі.
Раві Джаякумар (Ravi Jayakumar), основний автор статті, вважає, що, щоб обчислити власне місце розташування в просторі, мозок враховує дві речі: зовнішні орієнтири (наприклад, висока вежа, жовтий будинок) і дані «внутрішнього спідометра»: зіставляючи відстань і перебіг часу, мозок може оцінити швидкість руху. А, знаючи її, він навіть за відсутності орієнтирів може підрахувати, як далеко ви просунулися.
Скажімо, якщо ви йдете вже 10 хвилин, чи завжди ваша оцінка пройденого шляху буде однаковою? Чи вона буде визначатися вашим недавнім досвідом сприйняття світу?
Про людей ми поки точно не знаємо, зате знаємо тепер про щурів. Для випробування досвідчені тварини були поміщені в спеціальну куполоподібну установку. На стіни купола проектувалися зображення орієнтирів, так, що складалося враження «доповненої реальності». Щур міг бігти тільки вперед і тільки по колу, оскільки був закріплений і поєднаний важелем з центральною віссю купола.
Проекції орієнтирів могли залишатися нерухомими, а могли переміщатися з різною швидкістю - або в напрямку руху щура, або в протилежному. Швидкість орієнтира залежала від того, наскільки швидко тварина бігла в кожен момент, створюючи середовище доповненої реальності, в якій щури відчували себе біжучими повільніше або швидше, ніж насправді.
У процесі експерименту дослідники дивилися на «нейрони місця розташування» (place cells) - це такі нейрони гіпокампа, які запускаються, коли тварина повертається в певне знайоме їй місце. Коли щур думає, що пробіг одне коло і повернувся в те ж місце, нейрон, якому «знайоме» це місце розташування, активується. Таким чином вченим вдалося опосередковано поспостерігати за тим, що відбувається у свідомості щура - яке у неї уявлення про швидкість свого бігу. Спочатку вони рухали орієнтири по ходу руху щура (G = 0,5). Потім декорації залишалися без руху (G = 1), потім рухалися щура назустріч (G = 2). Про сприйняття щури судили за сигналінгом нейронів місця розташування: при русі орієнтирів з умовним G = 0,5 вони сигналили пізніше, а у випадку з G = 2 - раніше. У першому випадку щур здавалося, що він біжить повільніше, ніж насправді, а в другому - швидше. Зверху - початкова диспозиція
. Знизу, зліва
направо:G = 0,5 - Орієнтири повернулися на 45 градусів, а щур пробіг 9
0 G = 1 - Орієнтири залишилися на місці, а щур пробіг 9
0 G = 2 - Орієнтири повернулися на _ 90 градусів, а щур пробіг 90 градусів.
Потім дослідники припинили проектувати фігури і залишили щурам тільки внутрішнє почуття швидкості руху. Сигналінг нейронів показав, що щури продовжували думати, що вони біжать швидше (або повільніше), ніж вони бігли насправді. Тобто, перебування в куполі з доповненою реальністю викликало тривалі зміни в сприйнятті тваринам того, з якою швидкістю воно рухається.
Коли тварина росте, її ноги стають довшими, відповідно має змінюватися і сприйняття того, скільки вона може пройти за один крок. Але насправді перекалібровка відбувається не тільки з віком - вона відбувається щохвилини, навіть у дорослому віці. Ми постійно оновлюємо модель того, як наші фізичні рухи впливають на наше місце розташування у світі.
Чи відчували ви запаморочення, сходячи з бігової доріжки? Дане дослідження пояснює, чому так відбувається. Наш мозок не може відразу перемкнути сприйняття швидкості вашого власного руху, йому для цього потрібно кілька секунд. Тому ми можемо відчувати почуття запаморочення.
Заглядаючи вперед, дослідницька група сподівається використовувати ту ж експериментальну установку з доповненою реальністю для вивчення того, як інші області мозку координують свою діяльність з гіпокампом у процесі формування цілісної карти світу.