Когнитивная карта — это тип ментального представления, используемого человеком для упорядочивания своего личного хранилища информации о повседневной или метафорической пространственной среде и взаимосвязи ее составных частей. Понятие было введено Эдвардом Толменом в 1948 году. [1] Он пытался объяснить поведение крыс, которые, по-видимому, изучали пространственную схему лабиринта, и впоследствии это понятие было применено к другим животным, включая людей. [2] Позднее этот термин был обобщен некоторыми исследователями, особенно в области исследования операций , для обозначения своего рода семантической сети, представляющей личные знания или схемы человека . [3] [4] [5]
Когнитивные карты изучались в различных областях, таких как психология, образование, археология, планирование, география, картография, архитектура, ландшафтная архитектура, городское планирование, менеджмент и история. [6] Из-за широкого использования и изучения когнитивных карт, они стали разговорным выражением для обозначения практически любого ментального представления или модели. [6] Как следствие, эти ментальные модели часто называют по-разному: когнитивными картами, ментальными картами , сценариями , схемами и системами отсчета .
Когнитивные карты — это функция работающего мозга, которую люди и животные используют для передвижения в новой среде. Они помогают нам распознавать места, вычислять направления и расстояния, а также критически мыслить о сокращении пути. Они помогают нам ориентироваться в среде и служат чертежами для новых технологий.
Когнитивные карты служат для построения и накопления пространственных знаний, позволяя « мысленному взору » визуализировать изображения с целью снижения когнитивной нагрузки , улучшения запоминания и усвоения информации. Этот тип пространственного мышления также может использоваться в качестве метафоры для непространственных задач, где люди, выполняющие непространственные задачи, связанные с памятью и воображением, используют пространственные знания для помощи в обработке задачи. [7] Они включают информацию о пространственных отношениях, которые объекты имеют друг с другом в окружающей среде, и они помогают нам ориентироваться и двигаться в обстановке и в пространстве.
Они являются внутренним представлением, они не являются фиксированным образом, вместо этого они являются схемой, динамической и гибкой, с некоторой степенью личного уровня. Пространственная карта должна быть получена в соответствии с системой отсчета. Поскольку она независима от точки зрения наблюдателя, она основана на аллоцентрической системе отсчета — с отношением объект-объект. Она кодирует конфигурационную информацию, используя систему кодирования, центрированную на мире.
Предполагается, что нейронными коррелятами когнитивной карты являются система клеток места в гиппокампе [8] и недавно обнаруженные решетчатые клетки в энторинальной коре [9] .
Идея когнитивной карты была впервые разработана Эдвардом К. Толменом . Толмен, один из первых когнитивных психологов, представил эту идею, проводя эксперимент с крысами и лабиринтами. В эксперименте Толмена крысу помещали в крестообразный лабиринт и позволяли исследовать его. После этого первоначального исследования крысу помещали в один из рукавов креста, а еду помещали в следующий рукав справа. Крыса была приучена к этой схеме и научилась поворачивать направо на перекрестке, чтобы добраться до еды. Однако, когда ее помещали в разные рукава крестообразного лабиринта, крыса все равно шла в правильном направлении, чтобы получить еду, из-за первоначальной когнитивной карты, которую она создала для лабиринта. Вместо того чтобы просто решить повернуть направо на перекрестке, несмотря ни на что, крыса могла определить правильный путь к еде, независимо от того, в каком месте лабиринта она была помещена. [10]
К сожалению, дальнейшие исследования были замедлены из-за бихевиористской точки зрения, преобладавшей в то время в области психологии. [11] В более поздние годы О'Киф и Надель приписали исследования Толмана гиппокампу, заявив, что он был ключом к ментальному представлению крысой своего окружения. Это наблюдение продвинуло исследования в этой области, и, следовательно, большая часть активности гиппокампа объясняется посредством создания когнитивных карт. [12]
Со временем когнитивная карта была исследована в других перспективных областях, где она оказалась полезной, что привело к появлению более широких и дифференцирующих определений и приложений.
Когнитивная карта — это пространственное представление внешнего мира, которое сохраняется в сознании, пока не будет сгенерировано фактическое проявление (обычно рисунок) этого воспринимаемого знания, ментальная карта. Когнитивное картирование — это неявная, ментальное картирование — явная часть того же процесса. В большинстве случаев когнитивная карта существует независимо от ментальной карты, статья, посвященная только когнитивным картам, останется ограниченной теоретическими соображениями.
Ментальное картирование обычно ассоциируется с ориентирами, местоположениями и географией, когда демонстрируется. Создание ментальных карт зависит от человека и его восприятия, находятся ли они под влиянием СМИ, реальной жизни или других источников. Благодаря своему фактическому хранению ментальные карты могут быть полезны при указании направлений и навигации. [13] [14] Как уже говорилось ранее, это различие трудно определить, если сопоставить его с почти идентичными определениями, тем не менее, оно есть. [15]
В некоторых случаях ментальная карта относится к практике, применяемой городскими теоретиками, когда горожане рисуют карту по памяти своего города или места, где они живут. Это позволяет теоретику получить представление о том, какие части города или жилища являются более существенными или вообразимыми. Это, в свою очередь, дает решающее представление о том, насколько хорошо было проведено городское планирование. [16]
Когнитивная карта формируется из ряда источников, как из зрительной системы , так и из других источников. Большая часть когнитивной карты создается посредством самогенерируемых сигналов движения . Входные данные от таких чувств, как зрение, проприорецепция , обоняние и слух, используются для определения местоположения человека в его среде по мере его перемещения по ней. Это позволяет осуществлять интеграцию пути, создание вектора, который представляет положение и направление человека в его среде, в частности, по сравнению с более ранней точкой отсчета. Этот результирующий вектор может быть передан в клетки гиппокампа, где он интерпретируется для предоставления дополнительной информации об окружающей среде и местоположении человека в контексте когнитивной карты. [17]
Направленные сигналы и позиционные ориентиры также используются для создания когнитивной карты. В направленных сигналах как явные сигналы, такие как отметки на компасе, так и градиенты, такие как затенение или магнитные поля, используются в качестве входных данных для создания когнитивной карты. Направленные сигналы могут использоваться как статически, когда человек не перемещается в своей среде, интерпретируя ее, так и динамически, когда движение через градиент используется для предоставления информации о природе окружающей среды. Позиционные ориентиры предоставляют информацию об окружающей среде путем сравнения относительного положения определенных объектов, тогда как направленные сигналы предоставляют информацию о форме самой среды. Эти ориентиры обрабатываются гиппокампом вместе, чтобы предоставить график окружающей среды через относительные местоположения. [17]
Алекс Сигел и Шелдон Уайт (1975) предложили модель приобретения пространственных знаний, основанную на разных уровнях. Говорят, что первый этап процесса ограничивается ориентирами, доступными в новой среде. Затем, на втором этапе, информация о маршрутах, соединяющих ориентиры, будет закодирована, сначала в форме неметрического представления, а затем они будут расширены метрическими свойствами, такими как расстояния, длительности и угловые отклонения. На третьем и последнем этапе наблюдатель сможет использовать обзорное представление окрестностей, используя аллоцентрическую точку зрения. [18]
В целом, приобретение когнитивных карт — это постепенное построение. Этот вид знаний является мультимодальным по своей природе и формируется из различных фрагментов информации, поступающих из разных источников, которые интегрируются шаг за шагом.
Когнитивное картирование, как полагают, в значительной степени является функцией гиппокампа. Гиппокамп соединен с остальной частью мозга таким образом, что он идеально подходит для интеграции как пространственной, так и непространственной информации. Связи от постринальной коры и медиальной энторинальной коры предоставляют пространственную информацию гиппокампу. Связи от периринальной коры и латеральной энторинальной коры предоставляют непространственную информацию. Интеграция этой информации в гиппокампе делает гиппокамп практичным местом для когнитивного картирования, которое обязательно включает в себя объединение информации о местоположении объекта и его других характеристиках. [19]
О'Киф и Надель были первыми, кто описал связь между гиппокампом и когнитивным картированием. [8] Многие дополнительные исследования показали дополнительные доказательства, подтверждающие этот вывод. [20] В частности, пирамидальные клетки ( клетки места , пограничные клетки и решетчатые клетки ) были рассмотрены как нейронная основа когнитивных карт в системе гиппокампа.
Многочисленные исследования О'Кифа выявили участие клеток места. Отдельные клетки места в гиппокампе соответствуют отдельным локациям в окружающей среде, а сумма всех клеток вносит вклад в единую карту всей окружающей среды. Сила связей между клетками представляет расстояния между ними в реальной среде. Одни и те же клетки могут использоваться для построения нескольких сред, хотя отношения отдельных клеток друг с другом могут различаться на разных картах. [8] Возможное участие клеток места в когнитивном картировании было замечено у ряда видов млекопитающих, включая крыс и макак. [20] Кроме того, в исследовании крыс Маннса и Эйхенбаума пирамидальные клетки внутри гиппокампа также участвовали в представлении местоположения объекта и идентичности объекта, что указывает на их участие в создании когнитивных карт. [19] Однако были некоторые споры относительно того, указывают ли такие исследования видов млекопитающих на наличие когнитивной карты, а не на другой, более простой метод определения своей среды. [21]
Хотя они и не расположены в гиппокампе, клетки сетки из медиальной энторинальной коры также вовлечены в процесс интеграции путей , фактически играя роль интегратора путей, в то время как клетки места отображают вывод информации, полученной в результате интеграции путей. [22] Результаты интеграции путей затем позже используются гиппокампом для создания когнитивной карты. [17] Когнитивная карта, вероятно, существует в контуре, включающем гораздо больше, чем просто гиппокамп, даже если она в первую очередь базируется там. Помимо медиальной энторинальной коры, пресубикулум и теменная кора также вовлечены в создание когнитивных карт. [20]
Имеются некоторые доказательства в пользу идеи о том, что когнитивная карта представлена в гиппокампе двумя отдельными картами. Первая — это карта направления, которая представляет окружающую среду через сигналы самодвижения и градиентные сигналы. Использование этих векторных сигналов создает грубую двухмерную карту окружающей среды. Вторая карта будет эскизной картой, которая работает на основе позиционных сигналов. Вторая карта объединяет определенные объекты или ориентиры и их относительное расположение для создания двухмерной карты окружающей среды. Таким образом, когнитивная карта получается путем интеграции этих двух отдельных карт. [17] Это приводит к пониманию того, что не одна карта, а три помогают нам создать этот ментальный процесс. Должно быть ясно, что теория параллельных карт все еще развивается. Эскизная карта имеет основу в предыдущих нейробиологических процессах и объяснениях, в то время как карта направления имеет очень мало исследований, подтверждающих ее доказательства. [23]
По мнению О'Кифа и Наделя (1978), не только людям нужны пространственные способности. Они нужны и нечеловеческим животным, чтобы находить пищу, укрытия и других животных, будь то партнеры или хищники. [24] Для этого некоторые животные устанавливают связи между ориентирами, что позволяет им делать пространственные выводы и определять положения. [25]
Первые эксперименты на крысах в лабиринте, проведенные Толманом, Ритчи и Калишом (1946), показали, что крысы могут формировать ментальные карты пространственных местоположений с хорошим их пониманием. Но эти эксперименты, проведенные позже другими исследователями (например, Эйхенбаумом, Стюартом и Моррисом, 1990 и Сингером и др., 2006), не привели к таким четким результатам. Некоторые авторы пытались пролить свет на то, как крысы могут выбирать короткие пути. Результаты показали, что в большинстве случаев крысы не используют короткий путь при поиске пищи, если они не получают предварительного воздействия этого короткого пути. В этом случае крысы используют этот путь значительно быстрее и чаще, чем те, которые не были предварительно подвержены. Более того, у них возникают трудности с пространственным выводом, например, выбором нового короткого пути. [26]
В 1987 году Шапюи и Варле провели эксперимент на собаках , чтобы определить, способны ли они находить короткие пути. Вывод подтвердил их гипотезу. Действительно, результаты показали, что собаки могли перейти из начальной точки в точку А с едой, а затем напрямую в точку В, не возвращаясь в начальную точку. Но для Эндрю Т. Д. Беннетта (1996) это может просто означать, что собаки увидели некоторые ориентиры около точки В, такие как деревья или здания, и направились к ним, потому что они ассоциировали их с едой. Позже, в 1998 году, Ченг и Спетч провели эксперимент на песчанках. При поиске спрятанной еды (цели) песчанки использовали связь между целью и одним ориентиром за раз. Вместо того чтобы делать вывод, что еда находится на равном расстоянии от двух ориентиров, песчанки искали ее по ее положению относительно двух независимых ориентиров. Это означает, что, хотя животные используют ориентиры для определения местоположения, они делают это определенным образом. [25]
Другой эксперимент, в котором на этот раз участвовали голуби , показал, что они также используют ориентиры для определения местоположения. Задача голубей состояла в том, чтобы найти спрятанную еду на арене. Частью тестирования было убедиться, что они не используют свой запах для определения местоположения еды. Эти результаты показывают и подтверждают другие доказательства наличия у этих животных связей между одним или несколькими ориентирами и спрятанной едой (Cheng and Spetch, 1998, 2001; Spetch and Mondloch, 1993; Spetch et al., 1996, 1997). [24]
Появляется все больше доказательств того, что рыбы формируют навигационные когнитивные карты. [27] В одном из таких неврологических исследований беспроводные нейронные системы регистрации измерили нейронную активность золотых рыбок и обнаружили доказательства того, что они формируют сложные когнитивные карты своего окружения. [28]
В обзоре Эндрю Т. Д. Беннетт отметил два основных определения термина «когнитивная карта». Первое, согласно Толмену, О'Кифу и Наделю, подразумевает способность создавать новые короткие пути благодаря энергичному запоминанию ориентиров. Второе, согласно Галлистелу, рассматривает когнитивную карту как « любое представление пространства, удерживаемое животным ». [21] Это отсутствие надлежащего определения также разделяет Тинус-Блан (1996), который заявил, что определение недостаточно ясно. Следовательно, это затрудняет завершение дальнейших экспериментов. [24]
Однако Беннетт утверждал, что нет четких доказательств наличия когнитивных карт у животных, не являющихся людьми (т. е. когнитивной карты в соответствии с определением Толмена). Этот аргумент основан на анализе исследований, в которых было обнаружено, что более простые объяснения могут объяснить экспериментальные результаты. Беннетт выделяет три более простые альтернативы, которые нельзя исключить при тестировании когнитивных карт у животных, не являющихся людьми: «Эти альтернативы таковы: (1) что кажущийся новым короткий путь на самом деле не является новым; (2) что используется интеграция пути; и (3) что знакомые ориентиры распознаются под новым углом, за которым следует движение к ним». [21] Эту точку зрения также разделяют Гривз и Дудченко (2013), которые показали в своем эксперименте на крысах (кратко представленном выше), что эти животные не способны делать пространственные выводы с использованием когнитивных карт. [26]
Было обнаружено, что эвристики используются при манипулировании и создании когнитивных карт. [29] Эти внутренние представления используются нашей памятью в качестве руководства во внешней среде. Было обнаружено, что когда людей спрашивали об отображении карт, дистанцировании и т. д., они обычно искажали изображения. Эти искажения формировались в регуляризации изображений (т. е. изображения представляются скорее как чистые абстрактные геометрические изображения, хотя они имеют неправильную форму).
Существует несколько способов, которыми люди формируют и используют когнитивные карты, причем визуальное восприятие является особенно важной частью картирования: первый — это использование ориентиров , когда человек использует мысленный образ для оценки отношения, обычно расстояния, между двумя объектами. Второй — знание маршрута-дороги , и обычно оно развивается после того, как человек выполнил задачу и передает информацию об этой задаче другому человеку. Третий — это опрос , когда человек оценивает расстояние на основе мысленного образа, который для него может показаться реальной картой. Это изображение обычно создается, когда мозг человека начинает вносить исправления в изображение. Они представлены пятью способами:
Другой метод создания когнитивных карт — это слуховое восприятие, основанное на вербальных описаниях. Используя картографию, основанную на визуальном восприятии человека, другой человек может создать ментальный образ, например, направление к определенному месту. [30]
В практической работе с командой занятых менеджеров когнитивное картирование является инструментом для создания интереса у всех членов команды к решению проблем. [...] Цикл построения
проблемы
,
придания смысла
,
определения проблемы
и объявления
портфеля решений
, который я обсуждал в другом месте (Иден, 1982 г.), является структурой, которая направляет процесс работы с командами. Таким образом, построение и работа с когнитивными картами каждого человека в первую очередь направлены на то, чтобы помочь каждому члену команды рефлексивно «сконструировать» и «придать смысл» ситуации, с которой, по их мнению, сталкивается команда. (стр. 7–8)
Для географов карта — это средство изображения мира, чтобы люди понимали, где они находятся и куда могут пойти. Для исследователей когнитивных наук, которые часто используют идею "карты" в качестве аналогии, основная идея та же самая. Когнитивные карты — это графические представления, которые определяют местоположение людей по отношению к их информационной среде. Карты предоставляют систему отсчета для того, что известно и во что верят. Они выделяют некоторую информацию и не включают другую информацию, либо потому, что она считается менее важной, либо потому, что она неизвестна. (стр. 267)
Мы не будем здесь объяснять, что такое когнитивные карты, поскольку это было сделано в других местах (Huff, 1990). Скажем только, что когнитивные карты являются представлением личных знаний человека, его собственного опыта (Weick и Bougon, 1986), и они являются способами представления взглядов человека на реальность (Eden et al., 1981). Существуют различные типы когнитивных карт (Huff, 1990).
{{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )