Место, где мы выросли, влияет на наше чувство направления
Место, где человек повзрослел, оказывает большое влияние на его дальнейшую способность ориентироваться в пространстве. Чувство направления различается у людей, выросших в сельской местности и в городах, причем планировка мегаполиса также играет роль.
Культурные и географические характеристики среды, с которой мы сталкиваемся в детстве, оказывают большое влияние на дальнейшее психическое здоровье. Однако то, как среда взросления связана с различными когнитивными функциями, до сих пор оставалось малоизученным.
Теперь ученые из Института нейронаук Университетского колледжа Лондона (Великобритания) обнаружили, что место, где вырос человек, влияет на его чувство направления во взрослом возрасте. Способности ориентироваться в пространстве различаются у людей из деревень и городов с различной планировкой. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Ученые проводили исследования с помощью видеоигры Sea Hero Quest, разработанной для изучения болезни Альцгеймера. Она позволяет оценить способности человека к невербальной пространственной навигации. Игрокам предлагалось запомнить карту, а после добраться до определенного места виртуального города. В исследовании приняли участие 397 162 человека из 38 стран.
Оказалось, люди, выросшие в сельской местности, ориентируются гораздо лучше, чем жители городов. Однако степень этого различия варьировалась в зависимости от страны. Больше всего она была в Канаде, США, Аргентине и Саудовской Аравии, а гораздо менее значительной — в Австрии, Франции, Индии и Вьетнаме.
После этого ученые проанализировали карты крупных городов исследованных стран, чтобы классифицировать их по сложности планировки. Некоторые города, например Чикаго, организованы в виде четкой сетки, где большинство улиц отходят друг от друга под прямым углом. В других же городах, например Париже, расположение улиц хаотичнее, а углы между ними куда разнообразнее. Взросление в таких населенных пунктах обеспечивало лучшее чувство направления.
При этом люди успешнее ориентировались в местах, топография которых была похожа на привычную им с детства. Участники эксперимента, выросшие в более структурированных городах, лучше справлялись с уровнями видеоигры, где планировка была проще. Люди, взрослевшие в сельской местности и хаотичных городах, показали лучшие результаты на уровнях с более сложным виртуальным пространством.
Мозг не ищет кратчайший путь при планировании маршрута
Кроме того, оптимальный путь в одном направлении может не совпадать с оптимальным путем обратно (синий путь не совпадает с красным). / © MIT
Ученые из MIT выяснили, что наш мозг не оптимизирован для того, чтобы искать самый короткий маршрут. Вместо этого он выбирает путь, который точнее всего указывает на конечное направление.
Для компьютера планирование маршрута — одна из самых вычислительно сложных задач, а вот люди справляются с ней удивительно эффективно, причем в различных масштабах. Однако наблюдения показывают, что маршруты, которые выбирает человек, систематически отклоняются от кратчайшего пути между двумя точками, и эти расхождения до сих пор недостаточно изучены.
Чтобы узнать, почему люди не всегда идут по самому короткому маршруту, ученые из MIT вместе с коллегами из Франции, Китая и Италии проанализировали 552 478 GPS-треков от 14 380 пешеходов в двух крупных городах США — Бостоне и Сан-Франциско. Оказалось, пешеходы, как правило, выбирают не самый прямой или самый короткий путь — а тот, который точнее всего указывает на конечную точку. При этом люди тем чаще отклоняются от кратчайшего пути, чем больше было расстояние между исходной и конечной точками. Интересно, что выбранные пути статистически значимо отличаются, если поменять пункты отправления и назначения местами.
Выбор пути на основании конечного направления называют векторной навигацией, и известно, что многие животные — например, кошки, грызуны, летучие мыши — пользуются именно таким подходом при планировании маршрута. На основании результатов анализа ученые создали векторную модель навигации, которая предсказывала реальный человеческий маршрут лучше, чем модель, основанная на минимизации пройденного расстояния со стохастическими эффектами.
На первый (интуитивный) взгляд, векторная навигация и должна вести по кратчайшему пути, и это слегка сбивает с толку. Разработанная учеными модель вместо того, чтобы минимизировать пройденное расстояние, минимизировала разницу между направлением на конечную цель и направлением движения в каждой точке: и получилось, что это лучше соответствует тому, что делают люди. То есть люди как будто бы чувствуют неправильным идти сильно вбок от цели, даже если в конечном счете это даст кратчайший путь.
Поскольку результаты совпадают для двух крупных городов США с разной планировкой, ученые предполагают, что векторная навигация может быть универсальным свойством планирования пути для человека. Вероятно, векторная навигация, которая требует меньше усилий, чем вычисление кратчайшего маршрута, позволяет мозгу уделять больше энергии другим задачам. Проигрыш во времени компенсируется выигрышем в вычислительных мощностях мозга.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Computational Science.