Карта, которая живёт в сознании: внутри нас есть навигатор, прокладывающий путь без компаса

Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) сделали прорыв в понимании того, как наш мозг создаёт и использует когнитивные карты. Эти карты, помогающие ориентироваться в пространстве, активируются не только при движении, но и тогда, когда человек просто думает о месте или вспоминает последовательность событий.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, показало: энтoринальная кора — область мозга, связанная с памятью и навигацией, — формирует и использует одни и те же нейронные схемы как при физическом перемещении, так и при воображаемом. Это открытие не только раскрывает, как работает "внутренний GPS" человека, но и помогает понять, как мозг создает мысленные модели опыта.

Карты, нарисованные мысленно

Когда мы идём по знакомому маршруту, мозг опирается на сеть из гиппокампа и энторинальной коры, где хранятся "ментальные карты" местности. Эти карты фиксируют расстояния, повороты и контекст — своего рода когнитивный атлас.

"Эти когнитивные карты используются для мысленной навигации без сенсорных или моторных сигналов", — объясняет доцент кафедры нейробиологии и когнитивных наук Мехрдад Джазайери, MIT.

В эксперименте учёные выяснили: даже когда животное не движется, а только вспоминает последовательность изображений, активируются те же нейроны, что и при реальном перемещении. Это доказывает, что мозг способен "путешествовать" в пространстве мысли, используя те же механизмы, что и при движении тела.

Мозг как симулятор пространства

Для проверки гипотезы команда под руководством Джазайери и Суджаи Ньюпейн из Института Макговерна обучила лабораторных животных управлять джойстиком, перемещаясь между виртуальными изображениями — "ориентирами". Животным показывали лишь часть последовательностей, а затем предлагали новые пары, которых они не видели.

"Животные могли мысленно перемещаться между новыми ориентирами с первого раза. Это стало поведенческим доказательством наличия когнитивной карты", — отмечает Джазайери.

Нейроны энторинальной коры активировались в точные временные интервалы — те же, что использовались при обучении. Даже когда изображений не было, мозг "воспроизводил" последовательность, как будто животное видело её на экране.

Таблица сравнение

Как работает ментальная навигация

1. Создание карты. Мозг формирует когнитивную схему при обучении или повторении маршрута.

2. Активация памяти. При мысленном воспоминании активируются те же нейроны, что и при реальном движении.

3. Временная синхронизация. Энторинальная кора "прокручивает" события в правильной последовательности.

4. Предсказание. Мозг моделирует будущие шаги, даже если стимулы отсутствуют.

5. Обновление карты. Каждый новый опыт корректирует старые представления.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: считать, что воображение и движение активируют разные участки мозга.

• Последствие: недооценка роли когнитивного моделирования в обучении и памяти.

• Альтернатива: использовать мысленные представления как инструмент тренировок и терапии.

А что если мы путешествуем без движения

Эксперименты показали: при мысленной навигации энторинальная кора реагирует всплесками активности в моменты, когда ожидались промежуточные изображения. Эти импульсы следуют с ритмом в 0,65 секунды — точно в том же темпе, что и в процессе реального просмотра.

"Мозг переживает всплески активности в те же моменты, когда ожидал увидеть стимулы", — поясняет Джазайери.

То есть, даже без внешних сигналов мозг воспроизводит "временную структуру" опыта. Это открытие помогает объяснить, как мы можем мысленно повторять действия, например, проигрывать разговор или маршрут, не двигаясь.

Таблица плюсы и минусы

Когнитивные карты и обучение

Результаты позволяют предположить, что когнитивные карты универсальны: они не ограничиваются навигацией в физическом пространстве, а используются для организации последовательностей событий, идей и даже воспоминаний. Это объясняет, почему мы можем "мысленно пройтись" по прошлому дню или представить шаги к будущей цели.

"Наблюдать, как в сознании кристаллизуется воспоминание о структуре — бесценно для понимания обучения", — подчёркивает Джазайери.

Команда также разработала вычислительную модель, основанную на концепции непрерывного аттрактора. Эта модель имитирует, как энторинальная кора хранит последовательности сигналов и может "воспроизводить" их без внешнего стимула, как будто мозг вспоминает сам себя.

FAQ

Что такое когнитивная карта?
Это нейронная структура, которая хранит пространственные и последовательные связи между событиями.

Зачем она нужна мозгу?
Для ориентации, планирования и мысленного моделирования будущих действий.

Можно ли активировать карту мысленно?
Да — мозг воспроизводит тот же паттерн активности, что и при реальном перемещении.

Как это применимо к людям?
Исследования помогают понять механизмы памяти и могут лечь в основу нейроинтерфейсов или когнитивных тренингов.

Мифы и правда

• Миф: воображение и восприятие не связаны.
  Правда: мозг использует общие нейронные схемы.

• Миф: навигационные зоны работают только при движении.
  Правда: они активны даже при мысленном "путешествии".

• Миф: когнитивные карты фиксированы.
  Правда: они постоянно обновляются при каждом новом опыте.

Три интересных факта

1. Энторинальная кора — "входная дверь" в гиппокамп, центр памяти и ориентации.

2. Мысленные карты активируются с ритмом около 0,65 секунды, совпадающим с реальными движениями.

3. Похожие механизмы лежат в основе визуализации спортсменов — когда они мысленно повторяют движения перед выступлением.

Исторический контекст

С момента открытия когнитивных карт в 1948 году (Эдвард Толмен) нейробиологи пытались понять, как мозг кодирует пространство. Работы MIT впервые показали, что эти карты выходят за пределы физической навигации — они описывают саму структуру мышления. Открытие Мехрдада Джазайери, Суджаи Ньюпейн и Илы Фите подтверждает, что воображение — это не абстрактный процесс, а нейронная симуляция опыта, включающая ту же архитектуру, что и восприятие.

"Когнитивные карты мозга показывают, что мысль и движение — две стороны одной нейронной реальности", — заключает Джазайери.

Эти результаты открывают новые перспективы для понимания памяти, обучения и создания искусственных систем, способных "думать пространственно" — как человек.