환경 탐색하기
두뇌가 우리 목적지에 도달하는 데 도움이되는지도를 만드는 방법
출처 : Public Domain Archive
1. 공간 탐색
우리의 일상 생활은 분명 바이킹의 직면 할 수있는 까다로운 탐색 작업으로 채워지지 않습니다. 우리는 휴대 전화, 태블릿, 자동차 및 시계에 글로벌 포지셔닝 시스템을 갖추고 있으며, 거리 표지판, 바닥 평면도, 포장 도로 등이 있습니다. 우리는 우리가되고 싶은 곳으로 이동할 수 있도록 많은 자원을 가지고 있습니다.
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그러나 근대성의 출현 이전에 Vikings와 다른 문명에는 비슷한 목적을 가진 많은 도구가 없었습니까? 우리 기술보다 덜 강력하고 편리하지만 우주선의 방위를 유지하기위한 원유 도구 인 고대의 도구 인 pelorus는 사람들이 미지의 세계를 발견하고 차트를 작성하는 데 도움이 될 정도로 신뢰할 만했습니다. 수백 년 또는 수천 년 전에 살았던 사람들의 두뇌는 목표와 부 목표를 설정하고, 자신의 위치와 목적지 사이의 거리를 추정하고, 자신의 진행 상황과 위치를 모니터링 할 때 공간 환경을 탐색해야한다는 요구를 충족시키지 않았습니다 , 그리고 하나가되고 싶을 때 언제 알 수 있습니까?
그래서 인간은 올바른 목적지를 찾을 수있는 기회를 높이기 위해 오랫동안 도구를 사용해 왔으며, 우리의 기술이 발전함에 따라 이러한 장소를 탐색하는 데 성공했습니다. (예 : 전화기의 악기가 다른 사람들을 돕기에 충분히 신뢰할 만합니다. 멀리 떨어져있는 장소는 새로운 장소에서 함께 모입니다). 그러나 탐색하는 도구는 아닙니다.
Viking이든, 현재의 자신이든, 아니면 쥐이든 상관없이, 공간 환경을 탐색하는 업무에 주로 종사하는 것은 뇌입니다. 아마도 가장 위대한 도구는 모든 환경에 대한 자체지도를 만드는 놀라운 능력입니다. 예기치 않은 우회로가 생겨도 계획을 재구성 할 수 있습니다.
2.인지지도
동물의 모든 종류의 두뇌는 공간 탐색을 위해, 더 구체적으로는 자신의 환경에 대한인지지도를 만드는 데 필요합니다. 우리는이 점에서 독특한 것이 아니며 어떤 동물은 다른 동물보다 탐색하기가 더 좋습니다. 예를 들어, 공간 탐색에 관한 신경 과학적 연구의 대부분은 인간이 아니라 설치류를 기반으로합니다. 그래서 아마도 미로에서 돌아 다니는 생쥐의 이미지 인 심리학의이 고정 관념이 사실 일 것입니다. 이것은 종종 심리학 실험을 생각할 때 일반 대중의 마음에 달려 있으며, 공간 기억에서 피질 두뇌 구조의 역할을 탐색하는 행동 신경 과학 분야를 고려하는 경우이를 상상해 보는 것이 좋습니다.
최근의 연구 영역에서 많은 이론적 진보가 이루어졌다. 그러나 여기에서이 문헌을 검토하고 여러 가지 신경 생물학 및 신경 해부학 용어를 사용하는 것은 독자에게는 유용하지 않지만 아래에서 언급 할 것입니다 (리뷰는 Epstein, Patai, Julian, & Spires, 2017 참조). 대신, 연구자들은 사람들이 다양한 환경을 탐색하기 위해 자체 내부지도를 사용한다고 오랫동안 생각 해왔다고 말하는 것으로 충분합니다 (Tolman, 1948). 서로 다른 두뇌 영역에있는 많은 뉴런 네트워크가 함께 작동하여 이러한 세계의 표현을 생성합니다.
생쥐를 이용한 신경 생리학 연구는이 지역의 여러 유형의 세포가 우리의인지지도의 다른 특징을 계산한다는 것을 보여줄 수있었습니다. 간단히 말해, 주요 유형은 장소, 그리드, 경계선 및 머리 방향 셀이며, 대부분 내측 측두엽 및 관련 구조의 해마 형성에 위치합니다. 특히 런던 대학 (University College London)의 한 교수는 공간 위치에 따라 해마에서 발사되는 장소 세포를 발견하는 데있어 노벨상을 수상했습니다 (O’Keefe & Dostrovsky, 1971).
우리 두뇌의 네비게이션 네트워크가 현실 세계에 기반을 둔 공간 맵을 생성하고 그 세계에서 우리의 목표에 대한 거리와 방향을 설명 할 수있는 것이 현명하게 중요합니다. 현실 세계의 대상을 사용하지 않고도 탐색이 가능하지만 우리의인지지도를 특정 환경이나 경계에 고정하는 것이 유용합니다. 왜냐하면 그 환경을 따라 가면 자발적으로 우리의 위치를 검색하고 재조정 할 수 있기 때문입니다 우리의 내부지도에서 우리가 어디에 있는지를 상기시켜줍니다. 이 간헐적 인 순간을 재조정하거나 재확인하는 동안, 우리의 두뇌에있는 네비게이션 네트워크는 목적지까지의 거리와 방향을 추정하고 주기적으로 재 추정 할 수 있어야합니다.
공간 탐색에서인지 처리의 이러한 측면 이외에, 우리 두뇌의 네비게이션 네트워크가 적응력이 뛰어난 것은 서로 다른 환경의 다양한인지 맵을 생성 할 수있을뿐만 아니라 이러한 환경의 다양한 상태를 생성 할 수있을뿐만 아니라, 예를 들어, 식료품 가게로의 일반적인 여행이나 새로운 상점으로의 잠재적 여행 일뿐만 아니라 집에서와 같이 다른 장소에서 오는 여러 목적지에 대한인지지도를 생성 할 수 있습니다. 다른 날씨 상황에서, 그리고 하루 중 시간에 따라 발생할 수있는 잠재적 장애물 등으로 인해 발생합니다. 더 중요한 것은인지지도가 전적으로 공간적 일 필요는 없다는 것입니다. 어떤 견해에서 우리의 두뇌는 또한 소리, 냄새, 개념, 사회 관계 및 시간의 정신적 모델을 창조 할 수 있습니다.
3. 다른 길 찾기
우리의 목표에 대한 우리의 선택 경로가 방해받는 것은 평범한 것입니다. 우주는 거의 항상 우리를 방해하여 늦게 렌더링하는 방식으로 진행되고 있습니다. 그러한 경로가 부적절한 사건은 때로는 우리가 통제 할 수있는 영역 내에 있지만 때로는 그렇지 않을 때가 있고 때로는 매우 예측 가능하지만 때로는 그렇지 않을 수도 있습니다. 이러한 사건이 우리가 자치권을 행사할 때 발생하지만 예상치 못한 방식으로 발생하는 경우, 우리는 종종 우리의 항해 계획에 적응할 필요가 있습니다. 우리의 목표에서 벗어나 우회로로 이동해야합니다.
이러한 상황에 대한 일상 생활의 예는 도로 또는 통로에 건설이 있고 다른 통로를 찾아야하는 경우이며, 튜브 스테이션이 폐쇄되어 있고 가장 가까운 다음 게이트를 찾아야하는 경우입니다. 당신은 그것에 걸어 당신은 공항에서 올바른 하나를 찾아야하고, 식료품 가게의 섬이 당신이있는 곳에서 들어가기에는 너무 혼잡하고 당신이 그것의 다른 편에 도착하기 위해 다른 길을 찾을 필요가있을 때.
이러한 상황은 매일 사람들에게 일어나는 수천 가지가 있습니다. 이러한 경로가 부적절한 이벤트는 발생하는 일별 목표 – 부적절한 이벤트의 일부를 나타냅니다. 사람들은 그러한 사건에 비추어 보면 매우 좌절감을 느끼는 경향이 있지만, 그것은 다른 기사에 대한 토론입니다. 모든 우회로가 우리의 좌절감을 시험하는 것은 아니라는 점에 유의할 필요가 있습니다. 때로는 가장 빠르지 않은 길은 가장 안전하지 않으므로 집으로 걸어가는 절망적 인 인물이 숨어있을 때 우회로가 좋은 생각 일 수 있습니다 네가 일반적으로 자른 골목. 경로가 차단 된 상황에서 가장 중요한 것은 그 경로를 탐지하고인지지도를 더 이상이 방법으로 사용할 수 없다는 사실로 업데이트하는 것입니다. 이는 대상에 대한 계획을 적응 형으로 재구성하는 것입니다. 또는 장애물을 효과적으로 우회 할 수있는 새로운 경로.
전두엽, 특히 전전두엽 피질은 뇌가 일반적으로 무엇인가를 계획하거나 재 설계해야하고 언제든지 그 발에 대해 생각할 때마다 사용됩니다 (Shallice & Cooper, 2011). 그러므로 최근의 연구 결과에 따르면, 실제로 전두엽 피질은 항해 계획 (Balaguer, Spires, Hassabis, & Summerfield, 2016)과 협곡 우회 (Spires & Gilbert, 2015 참조)에서 주요한 역할을한다는 것을 발견했다. 간단히 말하면, 전두엽 피질의 서로 다른 부분 영역은 우회 경로를 탐지하고, 가능한 경로 사이의 잠재적 인 충돌을 처리하고, 새로운 부 골격을 설정하고, 새롭게 선택된 경로의 해마 형성 과정 측면의 경로를인지지도에 통합합니다.
4.인지 신경 과학의 미래
행동 신경 과학자들은 전형적으로 설치류를 연구에 사용하지만,이 연구 영역 (즉, 우회 (detour-taking))의인지 신경 과학자는 인간을 사용합니다. 이는 여러 가지 이유에서 비롯된 것이지만 주로 인간과 함께 조사 할 수있는 특정 작업이 있기 때문입니다 설치류가 불가능한 계획, 그리고 중요하게는 인간 전두엽의 유일성은 인간의 뇌 기능에 대한 우리의 이해를 향상시키는 것이 항상 최선의 조사 대상이라는 것을 의미합니다.
우회로를 복용하고 공간 탐색에 일반적으로 많은 연구는 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)과 같은 신경 과학적 방법을 사용하여 사람이 컴퓨터 화면에서 다양한인지 작업을 완료하기 위해 인공 환경에 있어야합니다. 그러나 이것은 실제 세계를 거의 반영하지 않습니다. 자기 운동에 대한 감각이없고 고도 변화에 대한 감각이 없습니다. 인지 신경 과학자들은 최근 반 가상 공간 설정에서 뇌 데이터를 수집 할 수있는 뇌파 검사 (EEG)로 알려진 기술과 함께 3D 환경을 시뮬레이션하는 가상 현실 시스템과 자기 운동을 촉진하는 전 방향 러닝 머신을 사용하여이 문제를 해결하려고 시도했습니다. 이러한 유형의 실험은인지 신경 과학에 대한 흥미로운 방향을 제시하며, 중요한 것은 생태 학적 타당도를 향상시키는 것입니다 (이러한 문제에 대한 검토와이를 해결하기위한 최근의 노력은 Park, Dudchenko 및 Donaldson, 2018 참조).
그러나 여전히 발 밑에 풀을 느낄 수는 없습니다. 참가자는 일상 생활에서 발생하는 다양한 종류의 자극을 경험할 수 없습니다. 우리가 공간 환경을 탐색 할 때 그 중에서도 사회 자체입니다 (예 : 대상을 따라 이동할 때 필요한 모든 사람들). 따라서 연구가 진행되고 반 자연주의 실험 디자인을 사용하고 있지만인지 적 신경 과학을 현실 세계로 가져 오기위한 공간 인식이나 다른 연구 영역에서 상당한 발전이 이루어지고 있습니다. 하나의 유망한 경로는 휴대형 무선 기능성 근적외선 분광기 (fNIRS)의 사용이다 (Pinti et al., 2018 참조).
5. 네비게이션 기능 향상
솔직히, 어떤 사람들은 조종하기에 끔찍하며 다른 사람들은 훌륭합니다. 그러나 그들은 그런 식으로 태어나지 않았을 것입니다. 그리고 우리는 누군가의 말을 분명히 취할 수는 없습니다. 나는 미시건 호숫가의 숲에있는 배낭 여행 원정에서 모두를 잃을 때까지 제임스 쿡 (James Cook)과 같은 탐색기에 익숙하다고 생각했습니다. 다행스럽게도 우리는 성공적인 탐색에 필수적인 여러 프로세스를 색인화 할 수있는 인식 신경 과학 분야에서 잘 정립 된 작업을 수행하고 공간 탐색을 연습하기 위해 이러한 작업에 참여하기 위해 뇌를 스캔 할 필요가 없습니다.
예를 들어, 모바일 앱이 최근 Sea Hero Quest라는 제목으로 출시되었습니다.이 앱을 사용하면 바다 생물을 찾기 위해 보트를 탐색해야합니다. 이것은 네비게이션 능력의 특정 예측자를 조사하기위한 주요한 교차 문화적 연구의 일부로 특별히 개발되었습니다 (Coutrot 외 2018 참조). 연구원은 실제로 사람들이 단순히 숙달 된 또는 부적절한 항해자가 아니라는 사실을 발견했습니다. 오히려 백 여개 국가의 수백만 사람들이 만든 게임 플레이의 데이터는 이들 국가의 경제적 부와 성 차별 비율이 네비게이션 성능을 크게 예측했음을 시사했습니다. 이러한 유형의 가상 내비게이션에 대한 한 가지 흥미로운 방향은 치매 및 기타 신경 퇴행성 질환의 상황에서 중재 도구로 사용하는 것입니다. 따라서, 자신을 가난한 탐색자라고 생각하면 이것을 시도하는 것이 재미있을 수 있습니다. 이것이 진행중인 프로젝트이므로 게임 플레이의 데이터가 유용 할 것입니다!
네비게이션 기능을 향상시키기 위해 일상 생활에서 할 수있는 추가 작업이 있습니다. 즉, GPS에 덜 의존하려고 할 수 있습니다. 그것은 새로운 곳으로 여행 할 때 우리가 그것을 사용하지 말아야한다고 말하는 것이 아닙니다. 이 상황에서 매우 도움이됩니다. 숲 한가운데서 나침반을 소홀히하는 것이 좋은 생각일까요? 아뇨, 목욕탕에 아기를 던져 버릴거야. 따라서 아이디어는 GPS를 모니터링하는 빈도를 줄이는 것입니다. 지도에서와 같이 GPS 경로를 검사 한 다음 경로를 여행 할 때 작업 메모리에 정보를 저장하고 오류가 발생하지 않았는지 확인하기 위해 중요한 의사 결정 지점 또는 그 후에 GPS를 확인하는 것이 가장 좋습니다.
실제로, 최소한의 결과 전략은 당신이 행동적으로 어떤 행동을 한 후에 또는 후에 당신의 머리에서 판단을 내린 후에 점검하는 것일 수 있습니다. 둘 이상의 경계표를 사용하십시오. 당신이가는 곳뿐만 아니라 방금 왔던 곳에도주의를 기울이십시오. 다른 말로하면, 터널 비전과 함께 밝고 색이 바랜 선을 따라 가기보다는 관심 분야에 더 많은 리소스를 할당하는 노력을하십시오. 기기가 무거운 짐을 들게하는 것은 너무 쉽습니다. 당신의 두뇌가 그것을하게하십시오. 우리의 두뇌는 경험과 시간 (즉, 신경 가소성)을 통해 거의 모든 작업에 효과적으로 대처합니다.
우리가 잘 닦은 길을 취할 때 두뇌는 아주 열심히 일할 필요가 없습니다. 우리는 친숙한 장소를 위해 잘 구성된 내부지도를 가지고 있습니다. 그러나 우리는 새로운 환경에 입장 할 때 그런지도가 없기 때문에 결과적으로 그 환경을 조성해야합니다. 따라서 새로운 장소를 탐색하는인지 적 요구는 친숙한 것보다 큽니다. 일반적으로 새로운 환경에서 자신의 길을 찾는 것이 더 어렵지 만, 네비게이션 기능은 친숙한 환경에 머무르는 것만으로는 별 도움이되지 않습니다. 따라서 결코 전에 없었던 장소를 찾고 비판적으로 목적지로가는 모든 단계에서 외국 장소를 집으로 가져갈 수있을 때까지 탐색에 적극적으로 참여하십시오.
참고 문헌
Balaguer, J., Spires, H., Hassabis, D., & Summerfield, C. (2016). 가상 지하철 네트워크의 계층 적 계획의 신경 메커니즘. Neuron, 90 (4), 893-903. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2016.03.037
Coutrot, A., Silva, R., Manley, E., de Cothi, W., Sami, S., Bohbot, VD, … Spires, HJ (2018). 네비게이션 기능의 글로벌 결정 요인. 현재 생물학, 28 (17), 2861-2866.e4. https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.06.009
Epstein, RA, Patai, EZ, Julian, JB, & Spires, HJ (2017). 인간의인지지도 : 공간 탐색 및 그 이상. 자연 신경 과학. Nature Publishing Group. https://doi.org/10.1038/nn.4656
O’Keefe, J., & Dostrovsky, J. (1971). 공간지도로서의 해마. 자유롭게 움직이는 쥐의 단위 활동에 대한 예비 증거. Brain Res. 34, 171-175.
Park, JL, Dudchenko, PA, & Donaldson, DI (2018). 실제 환경에서의 탐색 : 모바일 뇌 이미징의 발전으로 인한 새로운 기회. 인간 신경 과학의 최전방, 12. https://doi.org/10.3389/fnhum.2018.0036
Pinti, P., Aichelburg, C., Gilbert, S., Hamilton, A., Hirsch, J., Burgess, P., & Tachtsidis, I. (2018 년 10 월 1 일). 자연적 환경에서 착용 가능한 기능성 근적외선 분광법의 사용에 관한 검토. 일본 심리학 연구. Blackwell Publishing Ltd. https://doi.org/10.1111/jpr.12206
Shallice, T., & Cooper, RP (2011). 마음의 조직. Oxford : Oxford University Press.
Spires, HJ, & Gilbert, SJ (2015). 네비게이션에서의 우회 문제 해결 : 전두엽과 해마 상호 작용의 모델. Human Neuroscience, 9의 개척자. https://doi.org/10.3389/fnhum.2015.00125
Tolman, EC (1948). 쥐와 남성의인지지도. Psychol. Rev. 55, 189-208.
