Биологи показали, что нейронные сети гиппокампа, ответственные за пространственное восприятие, изменяются не линейным образом, а в соответствии с гиперболической геометрией. То есть мозг представляет пространство в форме расширяющихся песочных часов. Результаты исследования могут иметь значение для лучшего понимания различных нейродегенеративных расстройств.
© Flickr
Маленьким детям иногда кажется, что Луна находится гораздо ближе к ним, чем есть на самом деле, и что они могут дотронуться до нее, просто протянув руку. Когда мы движемся в своей повседневной жизни, то склонны думать, что представляем пространство линейно. Однако теперь ученые из института Солка (США) обнаружили, что количество времени, которое мы затрачиваем на изучение окружающей среды, приводит к тому, что наши нейронные представления изменяются нелинейно.
Результаты работы, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, показывали, что нейроны гиппокампа, отвечающие за пространственную навигацию, память и планирование, воспринимают пространство в соответствии с нелинейной гиперболической геометрии или геометрией Лобачевского. В ней трехмерное пространство экспоненциально расширяется наружу, другими словами, оно имеет форму песочных часов.
При этом размеры пространства в нашем представлении увеличиваются в зависимости от времени, проведенным в каком-либо месте. А расширяется изученное пространство логарифмически, что соответствует максимально возможному увеличению информации, которое может обработать наш мозг.
В ходе исследований ученые использовали передовые вычислительные подходы. Они впервые применили гиперболическую геометрию, чтобы лучше объяснить восприятие биологических сигналов, например таких, как запахи. Теперь авторы показали, что геометрия Лобачевского также управляет нейронными реакциями, так как гиперболические карты сенсорных молекул и событий воспринимаются нейронами, которые в соответствии с ними формируют в мозгу карты пространства.
Эксперименты на крысах показали, что репрезентации пространства нейронами мозга динамически расширялись в зависимости от количества времени, которое животное тратило на изучение каждой среды. Когда крыса двигалась медленнее, она успевала получить больше информации, что вызывало больший рост нейронных репрезентаций.
Результаты исследования позволят лучше понять нейронную активность в различных отделах мозга. Кроме того, они важны для анализа данных о нейродегенеративных расстройствах, связанных с обучением и памятью — например, болезнью Альцгеймера.
Комментарии
Если я не ошибаюсь, Б. В. Раушенбах еще в середине прошлого века на примере древнерусских икон с их обратной перспективой выявил эту особенность восприятия пространства и помог с подготовкой советских космонавтов к стыковкам в ручном режиме космических кораблей...
Ну, не знаю... мне моя кухня с каждым годом кажется все меньше)))
Нет тут путаницы? Геометрия Лобачевского - это сферическая геометрия. А гиперболическая геометрия - это геометрия Римана.
Нет путаницы. Иногда хоть ходите по правам на оригиналы статей глянуть. Автор просто вообще не особо понимает, о чём писал. Обычный наполнятель контента.
В данном случае речь о неевклидовой геометрии. А с отрицательной или положительной кривизной эта геометрия, вообще вопрос не ставился. Ибо это лишь восприятие. И вот как раз о восприятии статья и написана.
25 лет назад именно геометрия Лобачевского связывалась со сферой. Мне попалась книга о геометрии Лобачевского,где как раз всё рассматривалось на сфере. Примерно 10 лет назад, когда уже открылся Московский планетарий, я стоял в одном из залов, мимо проходила экскурсия и один экспонат был сделан в виде двух колец, которые были соединены жёсткими стержнями. При повороте одного диска относительно другого образовывалась гиперболическая поверхность. Когда я назвал это проявлением геометрии Лобачевского, рядом стоящий экскурсовод покосился на меня и поправил "Римана". Надо будет проверить более детально.
А вот Гугл с вами не согласен: он считает, что геометрия Римана эллиптическая, в отличие от гиперболической у Лобачевского...
Посмотрел материалы, да, где-то я ошибся и тянул эту ошибку с собой уже давно.
И да. У Римана и у Лобачевского гиперболические подходы. А сферическая геометрия, это часть стандартной геометрии. И даже в этом случае геометрия Римана как раз близка к сферической максимально. А у Лобачевского прям грубо гиперболика.
Если подходить строго, то геометрия Лобачевского - любая, где параллельные прямые пересекаются. Какая при этом карта искривление пространства - фиолетово.
Очередная абсолютно нафиг ненужная статья на ресурсе. Далека от оригинала, настолько, что вообще стала совсем чем-то другим.
Если на то пошло, восприятие по Лобачевскому уже давным давно известно. Годов с пятидесятых. А данные исследования просто доказали и прибавили пару пунктов к сути вопроса. То есть и так знали о таком восприятии, но просто сделали одно из сотен попыток объяснить, как это работает. И у них неплохо получилось. Получилось объяснить принцип действия, а не то, что это вообще существует. Ибо и так все знали.
Спасибо автору за статью. Очень интересно. Я не знал об этом. Но нет ли путаницы в том как мы воспринимаем мир и как мозг кодирует информацию? Субъективно, я могу сказать: "Я вижу что параллельные прямые пересекаются и что большие предметы на близком расстоянии становятся маленькими при удалении на некоторое расстояние". В действительности ли закон уменьшения линейных размеров предметов при их удалении от глаз в зависимости от растояния - гиперболический?
Тот факт, что мозг при усвоении пространственной информации добавляет ее пропорционально времени ее активного восприятия вполне очевиден, но мне кажется он николько не связан с тем на основе какой геометрии строиться наше восприятие. Даже если просто обратиться к тому какие центры в мозгу отвечают за пространственную память и построение воспринимаемой нами картины, то это будут разные центры - в первом случае это гипокамп с нейронами сетки, а во втором это скорее всего таламус с дополнениями из коры больших полушарий.