Stiintegrasjon - Path integration

Denne artikkelen handler om dyrenavigasjon. For den matematiske teknikken, se Linjeintegral .
Stiintegrasjon summerer vektorene for avstand og retning som er reist fra et startpunkt for å estimere gjeldende posisjon, og så stien tilbake til starten.

Stiintegrasjon er metoden som antas å brukes av dyr for dødsregning .

Historie

Charles Darwin postulerte først et treghetsbasert navigasjonssystem hos dyr i 1873. Studier som begynte på midten av 1900-tallet bekreftet at dyr kunne komme tilbake direkte til et utgangspunkt, for eksempel et rede, i fravær av syn og etter å ha tatt et kretsløp. utreise. Dette viser at de kan bruke signaler til å spore avstand og retning for å estimere posisjonen deres, og dermed hvordan de kommer hjem. Denne prosessen ble kalt stiintegrasjon for å fange konseptet med kontinuerlig integrering av bevegelsestekster over reisen. Manipulering av treghetstegn bekreftet at minst en av disse bevegelsene (eller idiotiske ) signalene er informasjon fra vestibulære organer , som oppdager bevegelse i de tre dimensjonene . Andre signaler inkluderer sannsynligvis propriosepsjon (informasjon fra muskler og ledd om lemposisjon), motorisk efferens (informasjon fra motorsystemet som forteller resten av hjernen hvilke bevegelser som ble beordret og utført), og optisk flyt (informasjon fra det visuelle systemet som signaliserer hvor raskt den visuelle verden beveger seg forbi øynene). Til sammen kan disse informasjonskildene fortelle dyret hvilken retning det beveger seg, i hvilken hastighet og hvor lenge. I tillegg kan følsomhet overfor jordens magnetfelt for underjordiske dyr (f.eks. Molrotte ) gi stiintegrasjon.

Mekanisme

Ytterligere informasjon: Dyrnavigasjon , stedcelle og rutenett

Studier av leddyr , særlig i Sahara- ørmyren ( Cataglyphis bicolor ), avslører eksistensen av svært effektive stiintegreringsmekanismer som avhenger av bestemmelse av retningsretning (ved polarisert lys eller solposisjon) og avstandsberegninger (ved å overvåke bevegelse eller optisk undersøkelse) strømme).

Hos pattedyr kaster tre viktige funn lys over dette problemet.

Den første, på begynnelsen av 1970-tallet, er at nevroner i hippocampusformasjonen , kalt stedceller , reagerer på dyrets posisjon.

Den andre, i de tidlige 1990-tallet, er at neuroner i naboområdene (inkludert fremre thalamus og etter subiculum ), kalt hode retning celler , reagerer på hodet retning av dyret. Dette muliggjør en mye mer finkornet studie av stiintegrasjon siden det er mulig å manipulere bevegelsesinformasjon og se hvordan sted og hodet retning celler reagerer (en mye enklere prosedyre enn å trene et dyr, som er veldig sakte).

Det tredje funnet var at nevroner i den dorso-mediale entorhinal cortex , som mater informasjon til stedcellene i hippocampus, skyter på en metrisk regelmessig måte over hele overflaten av et gitt miljø. Aktivitetsmønstrene til disse rutenettcellene ser veldig ut som et sekskantet organisert ark med grafpapir , og antyder et mulig metrisk system som plasserer celler kan bruke til å beregne avstander. Om sted- og rutenettceller faktisk beregner et stiintegreringssignal gjenstår å se, men beregningsmodeller eksisterer som tyder på at dette er sannsynlig. Sikkert, hjerneskade i disse regionene ser ut til å svekke dyrenes evne til å integrere stiene.

David Redish uttaler at "De nøye kontrollerte eksperimentene til Mittelstaedt og Mittelstaedt (1980) og Etienne (1987) har vist avgjørende at denne evnen [path integration in pattedyr] er en konsekvens av å integrere interne signaler fra vestibulære signaler og motor efferent copy".

Mus bruk sted celler og gitterceller i hjernen finnes i hippocampus region for å utføre integrasjon bane.

Se også

Referanser

Bibliografi