Пространственное познание - Spatial cognition

Пространственное познание занимается приобретением, организацией, использованием и пересмотром знаний о пространственной среде. Эти возможности позволяют людям управлять базовым и высокоуровневым познавательные задачи в повседневной жизни. Многочисленные дисциплины (например, Когнитивная психология, Неврология, Искусственный интеллект, Географическая информатика, Картография и т. д.) работают вместе, чтобы понять пространственное познание у разных видов, особенно у людей. Таким образом, исследования пространственного познания также помогли связать когнитивную психологию и нейробиологию. Ученые в обеих областях работают вместе, чтобы выяснить, какую роль пространственное познание играет в мозге, а также определить окружающую нейробиологическую инфраструктуру.

Пространственное познание тесно связано с тем, как люди говорят о своем окружении, находят свой путь в новом окружении и планируют маршруты. Таким образом, широкий спектр исследований основан на отчетах участников, показателях успеваемости и т.п., например, для определения когнитивных опорных рамок, которые позволяют испытуемым действовать. В этом контексте реализация Виртуальная реальность становится все более и более распространенным среди исследователей, так как дает возможность противостоять участникам с неизвестной средой строго контролируемым образом.[1]

Пространственное знание

Классический подход к приобретению пространственных знаний, предложенный Сигелом и Уайтом в 1975 году, определяет три типа пространственных знаний - ориентиры, маршруты и геодезические знания - и рисует картину этих трех как ступеней в последовательном развитии пространственных знаний.[2]

В рамках этой структуры ориентиры можно понимать как заметные объекты в среде актера, которые сначала запоминаются без информации о каких-либо отношениях метрик. Путешествуя между ориентирами, знания маршрута развиваются, что можно рассматривать как последовательную информацию о пространстве, которое соединяет ориентиры. Наконец, более глубокое знакомство с окружающей средой позволяет развивать так называемые геодезические знания, которые объединяют ориентиры и маршруты и связывают их с фиксированной системой координат, т.е. е. с точки зрения метрических отношений и согласования с абсолютными категориями, такими как пеленг компаса и т. д. Это приводит, например, к таким способностям, как использование ярлыков, которых раньше не было.

Совсем недавно новые открытия бросили вызов этой лестничной модели приобретения пространственных знаний. Принимая во внимание, что знакомство с окружающей средой действительно является решающим предиктором навигационных характеристик,[3][4] во многих случаях даже обзорные знания могут быть установлены после минимального исследования новой среды.[5][6][7]

В этом контексте Даниэль Р. Монтелло предложил новую схему, указав, что изменения в пространственных знаниях, происходящие с возрастающим опытом, скорее количественные, чем качественные, т.е. е. разные типы пространственных знаний становятся просто более точными и уверенными.[8] Кроме того, использование этих различных типов, по-видимому, в основном зависит от задачи. [3] [4], что приводит к выводу, что пространственная навигация в повседневной жизни требует нескольких стратегий с разным акцентом на ориентиры, маршруты и общие знания о съемке.

Справочные кадры

Какой тип пространственных знаний приобретается в конкретной ситуации, зависит также от соответствующего источника информации.

Активная навигация, по-видимому, оказывает большее влияние на получение информации о маршруте,[9][10][11] тогда как использование карты, по-видимому, лучше поддерживает обзорные знания о более крупномасштабных сложных средах.[9][11][12]

В этом контексте возникло обсуждение различных опорных кадров, которые представляют собой структуры, в которых кодируется пространственная информация. В целом два из них можно выделить как эгоцентрические (лат. эго: «Я») и аллоцентрический (древнегреческий аллос: «Другая, внешняя») система отсчета.

В эгоцентрической системе отсчета пространственная информация кодируется в терминах отношений с физическим телом навигатора, тогда как аллоцентрическая система отсчета определяет отношения объектов между собой, которые не зависят от физического тела «наблюдателя» и, следовательно, в более абсолютный способ, который учитывает метрические условия и общие выравнивания, такие как стороны света.[13] Это говорит о том, что знание маршрута, поддерживаемое прямой навигацией, больше похоже на кодирование в рамках эгоцентрической системы отсчета.[2][14] и геодезические знания, которые поддерживаются изучением карты, с большей вероятностью будут, в свою очередь, закодированы в аллоцентрической системе отсчета.[2] [12]

Хотя пространственная информация может храниться в этих разных фреймах, кажется, что они уже развиваются вместе на ранних этапах детства.[15] и, кажется, обязательно используются в комбинации для решения повседневных задач.[16][17][9]

Кодирование

Существует множество стратегий, используемых для пространственного кодирования среды, и они часто используются вместе в рамках одной и той же задачи. В недавнем исследовании König et aliae[18] предоставили дополнительные доказательства, позволив участникам узнать расположение улиц и домов по интерактивной карте. Участники воспроизвели свои знания как в относительном, так и в абсолютном выражении, указав положение домов и улиц по отношению друг к другу и их абсолютное расположение с использованием сторон света. Некоторым участникам было дано три секунды для составления описания, в то время как другим не было дано ограничение по времени. Их выводы показывают, что расположение домов лучше всего запоминалось в относительных задачах, а улицы лучше всего запоминались в абсолютных задачах, и что увеличение времени, отведенного на когнитивные рассуждения, улучшало производительность для обоих.

Эти результаты предполагают, что ограниченные объекты, такие как дома, которые были бы доступны сенсорам в один момент во время активного исследования, с большей вероятностью будут закодированы относительным / двоичным кодом, и что время для когнитивных рассуждений позволяет преобразовать их в абсолютные / унитарные кодированный формат, который представляет собой вычитание их абсолютного положения относительно сторон света, пеленгов компаса и т. д. Напротив, более крупные и абстрактные объекты, такие как улицы, с большей вероятностью будут закодированы абсолютным образом с самого начала.

Это подтверждает мнение о смешанных стратегиях, в этом случае пространственная информация разных объектов кодируется разными способами в рамках одной и той же задачи. Более того, ориентация и расположение таких предметов, как дома, кажется, в первую очередь изучаются ориентированным на действия способом, что также соответствует активный рамки человеческого познания.

Пространственное познание полов

В исследовании двух родственных видов грызунов половые различия в размере гиппокампа были предсказаны на основе специфичных для пола моделей пространственного познания. Известно, что размер гиппокампа положительно коррелирует с характеристиками лабиринта у лабораторных мышей и с избирательным давлением на пространственную память у видов воробьиных птиц. У полигамных видов полевок (Rodentia: Microtus) самцы распространяются шире, чем самки в полевых условиях, и лучше показывают лабораторные измерения пространственных способностей; оба эти различия отсутствуют у моногамных видов полевок. Десять самок и самцов были взяты из природных популяций двух видов полевок: полигамной луговой полевки M. pennsylvanicus и моногамной сосновой полевки M. pinetorum. Только у полигамных видов у мужчин гиппокамп больше по сравнению с мозгом в целом, чем у женщин.[19] Это исследование показывает, что пространственное познание может варьироваться в зависимости от вашего пола.

Наше исследование было направлено на определение того, имеют ли самцы каракатицы (Sepia officinalis; головоногие моллюски) большую территорию, чем самки, и связано ли это различие с когнитивным диморфизмом в способностях ориентации. Во-первых, мы оценили расстояние, которое прошли неполовозрелые и зрелые каракатицы обоих полов при помещении их в открытое поле (тест 1). Во-вторых, каракатицы были обучены решать пространственную задачу в Т-образном лабиринте, и была определена предпочтительная пространственная стратегия (поворот вправо / влево или визуальные подсказки) (тест 2). Наши результаты показали, что половозрелые самцы преодолели большее расстояние в тесте 1 и с большей вероятностью использовали визуальные подсказки для ориентации в тесте 2 по сравнению с тремя другими группами.[20]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Клэй В., Кениг П. и Кёниг С. У. (2019). «Отслеживание взгляда в виртуальной реальности». Журнал исследований движения глаз. 12 (1): 3: 1–18 - через DOI: 10.16910 / jemr.12.1.3.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  2. ^ а б c Сигел, А. В. и Уайт, С. Х. (1975) (1975). «Развитие пространственных представлений крупномасштабных сред». Достижения в развитии и поведении детей. 10: 9–55. Дои:10.1016 / с0065-2407 (08) 60007-5. ISBN  9780120097104. PMID  1101663.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  3. ^ а б Нори Р. и Пиккарди Л. (2010). «Знакомство и пространственный когнитивный стиль: насколько они важны для пространственного представления?». В кн .: Пространственная память: зрительно-пространственные процессы, когнитивные способности и эффекты развития / Под ред. Дж. Б. Томас (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: NovaPublisher), 123–144.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  4. ^ а б Piccardi, L .; Risetti, M .; Нори, Р. (2011). «Знакомство и экологические представления города: самоотчетное исследование». Психологические отчеты. 109 (1): 309–326. Дои:10.2466 / 01.13.17.PR0.109.4.309-326. ISSN  0033-2941. PMID  22049671.
  5. ^ Исикава Т. и Монтелло Д. Р. (2006 г.) (март 2006 г.). «Приобретение пространственных знаний из непосредственного опыта в окружающей среде: индивидуальные различия в развитии метрических знаний и интеграции отдельно изученных мест». Когнитивная психология. 52 (2): 93–123. Дои:10.1016 / j.cogpsych.2005.08.003. PMID  16375882.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  6. ^ Клацки, Р. Л., Лумис, Дж. М., Голледж, Р. Г., Чичинелли, Дж. Г., Доэрти, С. и Пеллегрино, Дж. У. (1990) (1990). «Приобретение знаний о маршруте и обследовании при отсутствии зрения». Журнал моторного поведения. 22 (1): 19–43. Дои:10.1080/00222895.1990.10735500. PMID  15111279.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  7. ^ Лумис, Джек М .; Клацки, Роберта Л .; Голледж, Реджинальд Дж .; Cicinelli, Joseph G .; Пеллегрино, Джеймс У .; Фрай, Филлис А. (1993). «Невизуальная навигация слепыми и зрячими: оценка способности интеграции пути». Журнал экспериментальной психологии: Общие. 122 (1): 73–91. Дои:10.1037/0096-3445.122.1.73. ISSN  1939-2222.
  8. ^ Монтелло, Д. Р. (1998). «Новая основа для понимания приобретения пространственных знаний в крупномасштабных средах» (PDF). В кн .: Пространственные и временные рассуждения в географических информационных системах / Под ред. Р. Голледж (Oxford: Oxford University Press): 143–154.
  9. ^ а б c Мейлингер, Тобиас; Франкенштейн, Джулия; Бюлтхофф, Генрих Х. (2013). «Обучение навигации: опыт против карт». Познание. 129 (1): 24–30. Дои:10.1016 / j.cognition.2013.05.013. PMID  23820180.
  10. ^ Шелтон, Эми Л .; Макнамара, Тимоти П. (2004). «Ориентация и перспективная зависимость в изучении маршрутов и опросов». Журнал экспериментальной психологии: обучение, память и познание. 30 (1): 158–170. Дои:10.1037/0278-7393.30.1.158. ISSN  1939-1285. PMID  14736304.
  11. ^ а б Тейлор, Холли А .; Нейлор, Сьюзан Дж .; Чечиле, Николай А. (1999). «Влияние конкретных целей на представление пространственной перспективы». Память и познание. 27 (2): 309–319. Дои:10.3758 / BF03211414. ISSN  0090-502X. PMID  10226440.
  12. ^ а б Монтелло, Д. Р., Хегарти, М., Ричардсон, А. Э. (2004). «Пространственная память реальных сред, виртуальных сред и карт». В кн .: Пространственная память человека: вспоминая где / Под ред. Г. Л. Аллен (Бока-Ратон, Флорида: CRC Press): 251–285.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  13. ^ Клацки, Р. (1998) (1998). «Аллоцентрические и эгоцентрические пространственные представления: определения, различия и взаимосвязи». В: Пространственное познание: конспект лекций по информатике, Vol. 1404, ред. К. Фрекса, К. Хабель и К. Ф. Вендер (Берлин: Springer). Конспект лекций по информатике. 1404: 1–17. Дои:10.1007/3-540-69342-4_1. ISBN  978-3-540-64603-7.
  14. ^ Шелтон, Эми Л .; Макнамара, Тимоти П. (2001). «Системы пространственной привязки в памяти человека». Когнитивная психология. 43 (4): 274–310. Дои:10.1006 / cogp.2001.0758. PMID  11741344.
  15. ^ Нардини, М; Берджесс, N; Брекенридж, К; Аткинсон, Дж (2006). «Дифференциальные траектории развития для эгоцентрических, средовых и внутренних систем отсчета в пространственной памяти». Познание. 101 (1): 153–172. Дои:10.1016 / j.cognition.2005.09.005. PMID  16359653.
  16. ^ Берджесс, Нил (2006). «Пространственная память: как сочетаются эгоцентрическое и аллоцентрическое». Тенденции в когнитивных науках. 10 (12): 551–557. Дои:10.1016 / j.tics.2006.10.005. PMID  17071127.
  17. ^ Граманн, Клаус (2013). «Воплощение пространственных опорных систем и индивидуальных различий в склонности опорных систем». Пространственное познание и вычисления. 13 (1): 1–25. Дои:10.1080/13875868.2011.589038. ISSN  1387-5868.
  18. ^ König, Sabine U .; Гёке, Каспар; Мейлингер, Тобиас; Кениг, Питер (2019). «Совместимы ли аллоцентрические пространственные системы отсчета с теориями энактивизма?». Психологические исследования. 83 (3): 498–513. Дои:10.1007 / s00426-017-0899-х. ISSN  0340-0727. PMID  28770385.
  19. ^ Джейкобс, Люсия Ф .; Gaulin, Steven J.C .; Шерри, Дэвид Ф .; Хоффман, Глория Э. (1990). «Эволюция пространственного познания: половые модели пространственного поведения предсказывают размер гиппокампа». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 87 (16): 6349–6352. Bibcode:1990PNAS ... 87.6349J. Дои:10.1073 / pnas.87.16.6349. ISSN  0027-8424. JSTOR  2356205. ЧВК  54531. PMID  2201026.
  20. ^ Жозет-Алвес, Кристель; Модеран, Жюльен; Дикель, Людовик (2008). "Половые различия в пространственном познании у беспозвоночных: каракатица". Труды: Биологические науки.. 275 (1646): 2049–2054. Дои:10.1098 / rspb.2008.0501. ISSN  0962-8452. JSTOR  25249764. ЧВК  2596364. PMID  18505716.

внешняя ссылка