स्थानिक संज्ञान और नौसंचालन

स्थानिक संज्ञान इस बात से संबंधित है कि मस्तिष्क अंतरिक्ष का प्रतिनिधित्व कैसे करता है और नौसंचालन का समर्थन कैसे करता है, यह जानने की क्षमता कि कोई व्यक्ति कहाँ है और लक्ष्यों तक अपना रास्ता कैसे खोजे। हिप्पोकैम्पस संरचना और एंटोरहिनल कॉर्टेक्स में विशेष न्यूरॉन्स होते हैं, जिनमें प्लेस सेल शामिल हैं जो विशेष स्थानों पर सक्रिय होते हैं और ग्रिड सेल जो एक त्रिकोणीय पैटर्न के साथ पर्यावरण को टाइल करते हैं, जो एक साथ अंतरिक्ष का एक आंतरिक मीट्रिक और मानचित्र प्रदान करते हैं।

Definition

स्थानिक संज्ञान और नौसंचालन इस बात का अध्ययन है कि मस्तिष्क पर्यावरण के स्थान और लेआउट को कैसे एन्कोड करता है और अभिविन्यास और अंतरिक्ष के माध्यम से लक्ष्य-निर्देशित आंदोलन का समर्थन करने के लिए इन अभ्यावेदन का उपयोग कैसे करता है, विशेष रूप से हिप्पोकैम्पस-एंटोरहिनल प्रणाली में।

Scope

यह विषय संज्ञानात्मक तंत्रिका विज्ञान में संदर्भ सामग्री के रूप में स्थानिक संज्ञान और नौसंचालन के तंत्रिका आधार को शामिल करता है। यह संज्ञानात्मक-मानचित्र विचार, प्लेस और ग्रिड सेल और संबंधित स्थानिक न्यूरॉन्स, हिप्पोकैम्पस-एंटोरहिनल प्रणाली के योगदान, और स्मृति और नौसंचालन को प्रभावित करने वाले विकारों के लिए इन तंत्रों की प्रासंगिकता का परिचय देता है। यह तंत्र और साक्ष्य की व्याख्या करता है और नैदानिक मार्गदर्शन नहीं है।

Core questions

• मस्तिष्क स्थान और पर्यावरण के स्थानिक लेआउट का प्रतिनिधित्व कैसे करता है?
• प्लेस सेल, ग्रिड सेल और संबंधित न्यूरॉन्स अंतरिक्ष का मानचित्र बनाने में क्या भूमिका निभाते हैं?
• हिप्पोकैम्पस संरचना के स्थानिक कार्य प्रासंगिक स्मृति में इसकी भूमिका से कैसे संबंधित हैं?

Key concepts

• संज्ञानात्मक मानचित्र
• प्लेस सेल
• ग्रिड सेल
• हेड-डायरेक्शन सेल
• बॉर्डर और बाउंड्री सेल
• एलोसेंट्रिक बनाम ईगोसेंट्रिक संदर्भ फ्रेम
• पथ एकीकरण
• हिप्पोकैम्पस-एंटोरहिनल प्रणाली

Key theories

हिप्पोकैम्पस का संज्ञानात्मक मानचित्र सिद्धांत

हिप्पोकैम्पस पर्यावरण का एक एलोसेंट्रिक, मानचित्र-जैसा प्रतिनिधित्व बनाता है जो लचीले नौसंचालन का समर्थन करता है; प्लेस सेल तंत्रिका साक्ष्य प्रदान करते हैं कि हिप्पोकैम्पस ऐसे मानचित्र के भीतर एक जानवर के स्थान को एन्कोड करता है।

अंतरिक्ष के लिए एंटोरहिनल ग्रिड-आधारित मीट्रिक

मेडियल एंटोरहिनल कॉर्टेक्स में ग्रिड सेल एक नियमित त्रिकोणीय जाली में व्यवस्थित कई स्थानों पर सक्रिय होते हैं, जो एक आवधिक, दूरी-आधारित समन्वय प्रणाली प्रदान करते हैं जो पथ एकीकरण का समर्थन कर सकता है और हिप्पोकैम्पस को स्थानिक जानकारी प्रदान कर सकता है।

Mechanisms

मस्तिष्क में स्थानिक प्रतिनिधित्व कई विशेष कोशिका प्रकारों से उत्पन्न होता है। हिप्पोकैम्पस प्लेस सेल चुनिंदा रूप से सक्रिय होते हैं जब कोई जानवर किसी विशेष स्थान पर कब्जा करता है, सामूहिक रूप से एक वातावरण के भीतर स्थिति का प्रतिनिधित्व करते हैं (O'Keefe & Dostrovsky, 1971)। मेडियल एंटोरहिनल कॉर्टेक्स में, ग्रिड सेल कई स्थितियों में सक्रिय होते हैं जो एक नियमित त्रिकोणीय जाली बनाते हैं, जो अंतरिक्ष के लिए एक मीट्रिक प्रदान करते हैं जो पथ एकीकरण का समर्थन करता है, आत्म-गति संकेतों से स्थिति का अद्यतन (Hafting et al., 2005)। ये हेड-डायरेक्शन सेल द्वारा पूरक होते हैं जो दिशा का संकेत देते हैं और बॉर्डर सेल द्वारा जो पर्यावरणीय सीमाओं पर प्रतिक्रिया करते हैं। साथ में, यह हिप्पोकैम्पस-एंटोरहिनल सर्किट एक संज्ञानात्मक मानचित्र बनाने और उपयोग करने के लिए सोचा जाता है, जो स्थानिक कोडिंग को प्रणाली की प्रासंगिक स्मृति में व्यापक भूमिका के साथ एकीकृत करता है (Moser et al., 2008)।

Clinical relevance

चूंकि हिप्पोकैम्पस-एंटोरहिनल प्रणाली स्थानिक नौसंचालन और स्मृति दोनों का समर्थन करती है, इसलिए भटकाव और नौसंचालन की कठिनाई इस बात में जानकारीपूर्ण विशेषताएं हैं कि चिकित्सक और शोधकर्ता अल्जाइमर रोग जैसी स्थितियों को कैसे समझते हैं, जो एंटोरहिनल और हिप्पोकैम्पस क्षेत्रों को जल्दी प्रभावित करती है। यह प्रविष्टि स्थानिक संज्ञान के तंत्रिका आधार के लिए एक शैक्षिक संदर्भ है और किसी भी व्यक्ति का निदान या प्रबंधन करने का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

यह ढांचा स्वतंत्र रूप से घूमने वाले जानवरों में दशकों की एकल-इकाई रिकॉर्डिंग पर आधारित है, जो मानव न्यूरोइमेजिंग और घाव अध्ययनों (O'Keefe & Dostrovsky, 1971; Hafting et al., 2005) द्वारा पूरक है, जिसे आधिकारिक समीक्षाओं (Moser et al., 2008) में संश्लेषित किया गया है। प्लेस और ग्रिड सेल की खोज को 2014 के फिजियोलॉजी या मेडिसिन में नोबेल पुरस्कार द्वारा मान्यता दी गई थी जो O'Keefe और May-Britt और Edvard Moser को प्रदान किया गया था।

History

यह विचार कि जानवर आंतरिक मानचित्र बनाते हैं, 1948 में एडवर्ड टोलमैन द्वारा व्यवहारिक आधार पर प्रस्तावित किया गया था। 1971 में O'Keefe और Dostrovsky ने हिप्पोकैम्पस प्लेस सेल की खोज की, जिससे संज्ञानात्मक मानचित्र को एक तंत्रिका आधार मिला जिसे O'Keefe और Nadel की 1978 की पुस्तक में विस्तृत किया गया था। 2005 में मोसर प्रयोगशाला ने एंटोरहिनल कॉर्टेक्स में ग्रिड सेल की सूचना दी, जिससे अंतरिक्ष के लिए एक आवधिक मीट्रिक का पता चला। इन खोजों, जिन्हें 2014 के नोबेल पुरस्कार द्वारा मान्यता दी गई थी, ने हिप्पोकैम्पस-एंटोरहिनल प्रणाली को मस्तिष्क की आंतरिक स्थिति निर्धारण प्रणाली के रूप में स्थापित किया।

Debates

क्या हिप्पोकैम्पस अंतरिक्ष या व्यापक रूप से स्मृति के लिए समर्पित है?

संज्ञानात्मक-मानचित्र सिद्धांत स्थानिक प्रतिनिधित्व पर जोर देता है, जबकि स्मृति-आधारित खाते मानते हैं कि स्थानिक कोडिंग संबंधपरक और प्रासंगिक स्मृति में एक अधिक सामान्य भूमिका का एक उदाहरण है; हिप्पोकैम्पस के स्थानिक और स्मरणीय कार्यों को समेटना एक सक्रिय प्रश्न बना हुआ है।

Key figures

• John O'Keefe
• Edvard Moser
• May-Britt Moser
• Lynn Nadel
• Edward Tolman

Seminal works

• okeefe-dostrovsky-1971
• hafting-2005
• moser-2008

Frequently asked questions

प्लेस सेल और ग्रिड सेल क्या हैं?

प्लेस सेल हिप्पोकैम्पस न्यूरॉन्स होते हैं जो तब सक्रिय होते हैं जब कोई जानवर किसी विशिष्ट स्थान पर होता है, जो एक साथ यह दर्शाता है कि वह कहाँ है। ग्रिड सेल एंटोरहिनल न्यूरॉन्स होते हैं जो एक नियमित त्रिकोणीय ग्रिड में व्यवस्थित कई स्थानों पर सक्रिय होते हैं, जो दूरी और दिशा के लिए एक मीट्रिक प्रदान करते हैं। साथ में वे नौसंचालन के लिए उपयोग किए जाने वाले एक आंतरिक मानचित्र का समर्थन करते हैं।

एक ही मस्तिष्क क्षेत्र नौसंचालन और स्मृति दोनों में क्यों शामिल है?

हिप्पोकैम्पस-एंटोरहिनल प्रणाली स्थानिक प्रतिनिधित्व और प्रासंगिक स्मृति दोनों का समर्थन करती है। एक प्रभावशाली दृष्टिकोण यह है कि यह प्रतिनिधित्व करना कि घटनाएँ कहाँ और कब होती हैं, यादों को व्यवस्थित करने के लिए एक प्राकृतिक ढाँचा है, इसलिए स्थानिक कोडिंग और स्मृति एक ही संबंधपरक प्रणाली के दो पहलू हो सकते हैं, हालांकि संबंध अभी भी बहस का विषय है।