Когнитивная карта — это тип мысленного представления , которое служит человеку для получения, кодирования, хранения, воспроизведения и декодирования информации об относительных местоположениях и атрибутах явлений в его повседневной или метафорической пространственной среде. Эта концепция была введена Эдвардом Толманом в 1948 году. [1] Он пытался объяснить поведение крыс, которые, по-видимому, изучали пространственную структуру лабиринта, а впоследствии эта концепция была применена к другим животным, включая людей. [2] Позже 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 практически для любого ментального представления или модели. [6] Как следствие, эти ментальные модели часто называют по-разному: когнитивными картами, ментальными картами , сценариями , схемами и системой 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 в отношении кратчайших путей. Они помогают нам ориентироваться в окружающей среде и служат образцом для новых технологий.
Когнитивные карты служат построению и накоплению пространственных знаний, позволяя « мысленному взору » визуализировать изображения с целью снижения когнитивной нагрузки , улучшения запоминания и усвоения информации. Этот тип пространственного мышления также можно использовать как метафору непространственных задач, когда 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 между собой в окружающей среде, и помогают нам ориентироваться и перемещаться в обстановке и в пространстве.
Это внутреннее представление, это не фиксированный образ, а схема, динамичная и гибкая, в определенной степени личностного уровня. Пространственную карту необходимо получить в соответствии с системой отсчета. Поскольку он независим с точки зрения наблюдателя, он основан на аллоцентрической системе отсчета с отношением объект-объект. Он кодирует конфигурационную информацию, используя глобальную систему кодирования.
Предполагается, что нейронными коррелятами когнитивной карты являются система клеток места в гиппокампе [8] и недавно обнаруженные решётчатые клетки в энторинальной коре головного мозга . [9]
Идея когнитивной карты была впервые развита Эдвардом К. Толманом . Толман, один из первых когнитивных психологов, выдвинул эту идею, проводя эксперимент с крысами и лабиринтами. В эксперименте Толмана крысу поместили в крестообразный лабиринт и позволили исследовать его. После этого первоначального исследования крысу поместили в одно плечо креста, а еду поместили в следующее плечо справа. Крыса была приучена к такому расположению и научилась на перекрестке поворачивать направо, чтобы добраться до еды. Однако, помещенная в разные ответвления перекрестного лабиринта, крыса все равно шла в правильном направлении за едой благодаря исходной когнитивной карте лабиринта, которую она создала. Вместо того, чтобы просто решить повернуть направо на перекрестке, несмотря ни на что, крыса смогла определить правильный путь к еде, независимо от того, в каком месте лабиринта она находилась. [10]
К сожалению, дальнейшие исследования замедлились из-за бихевиористской точки зрения, преобладавшей в то время в области психологии. [11] В последующие годы О'Киф и Надель приписали исследования Толмана гиппокампу, заявив, что он является ключом к мысленному представлению крысой своего окружения. Это наблюдение способствовало исследованиям в этой области, и, следовательно, большая часть активности гиппокампа объясняется созданием когнитивных карт. [12]
Со временем когнитивная карта исследовалась в других перспективных областях, которые сочли ее полезной, что привело к появлению более широких и дифференцированных определений и приложений. Очень известный исследователь Колин Иден особо упомянул о своем применении когнитивного картирования просто как любого представления моделей мышления. [13]
Когнитивная карта — это пространственное представление внешнего мира, которое хранится в уме до тех пор, пока не будет создано фактическое проявление (обычно рисунок) этого воспринимаемого знания — ментальная карта. Когнитивное картирование — это неявное отображение, а мысленное картирование — явная часть того же процесса. В большинстве случаев когнитивная карта существует независимо от ментальной карты, поэтому статья, посвященная только когнитивным картам, ограничится теоретическими соображениями.
Ментальное картирование обычно ассоциируется с ориентирами, местами и географией при демонстрации. Создание ментальных карт зависит от человека и его восприятия, независимо от того, находятся ли они под влиянием средств массовой информации, реальной жизни или других источников. Благодаря хранению фактов ментальные карты могут быть полезны при указании направлений и навигации. [14] [15] Как уже говорилось ранее, это различие трудно идентифицировать, если использовать почти идентичные определения, тем не менее, различие существует. [16]
В некоторых случаях ментальная карта относится к практике городских теоретиков, когда горожане рисуют по памяти карту своего города или места, где они живут. Это позволяет теоретику понять, какие части города или жилища являются более существенными или вообразимыми. Это, в свою очередь, дает решающее представление о том, насколько хорошо осуществляется городское планирование. [17]
Когнитивная карта генерируется из ряда источников, как зрительной системы , так и других источников. Большая часть когнитивной карты создается посредством самостоятельно генерируемых сигналов движения . Входные данные от таких органов чувств, как зрение, проприоцепция , обоняние и слух, используются для определения местоположения человека в окружающей среде по мере его перемещения. Это позволяет интегрировать пути, создавать вектор, который представляет ваше положение и направление в окружающей среде, особенно по сравнению с более ранней контрольной точкой. Этот результирующий вектор может быть передан клеткам места гиппокампа, где он интерпретируется для предоставления дополнительной информации об окружающей среде и местонахождении человека в контексте когнитивной карты. [18]
Для создания когнитивной карты также используются указатели направления и позиционные ориентиры. В рамках направленных сигналов в качестве входных данных для создания когнитивной карты используются как явные сигналы, такие как отметки на компасе, так и градиенты, такие как затенение или магнитные поля. Направленные сигналы могут использоваться как статически, когда человек не движется внутри окружающей среды во время ее интерпретации, так и динамически, когда движение по градиенту используется для предоставления информации о природе окружающей среды. Позиционные ориентиры предоставляют информацию об окружающей среде путем сравнения относительного положения конкретных объектов, тогда как указатели направления дают информацию о форме самой среды. Эти ориентиры совместно обрабатываются гиппокампом, чтобы создать график окружающей среды с указанием относительных местоположений. [18]
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 вначале в форме неметрического представления и, следовательно, будет расширена за счет метрических свойств, таких как расстояния, продолжительность и угловые отклонения. На третьем и последнем этапе наблюдатель сможет использовать обзорное представление окружающей среды, используя аллоцентрическую точку зрения. [19]
В целом приобретение когнитивных карт — это постепенное построение. Этот вид знаний носит мультимодальный характер и строится из различных фрагментов информации, поступающих из разных источников, которые интегрируются шаг за шагом.
Считается, что когнитивное картирование во многом является функцией гиппокампа. Гиппокамп связан с остальным мозгом таким образом, что он идеально подходит для интеграции как пространственной, так и непространственной информации. Связи между постринальной корой и медиальной энторинальной корой передают гиппокампу пространственную информацию. Связи периринальной коры и латеральной энторинальной коры передают 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 других его характеристиках. [20]
О'Киф и Надель были первыми, кто обрисовал связь между гиппокампом и когнитивным картированием. [8] Многие дополнительные исследования предоставили дополнительные доказательства, подтверждающие этот вывод. [21] В частности, пирамидные клетки ( клетки места , пограничные клетки и клетки сетки ) используются в качестве нейрональной основы когнитивных карт в системе гиппокампа.
Многочисленные исследования О'Кифа выявили участие клеток места. Отдельные клетки места в гиппокампе соответствуют отдельным местам в окружающей среде, а сумма всех клеток составляет единую карту всей окружающей среды. Сила связей между клетками представляет собой расстояния между ними в реальной среде. Одни и те же ячейки могут использоваться для создания нескольких сред, хотя отношения отдельных ячеек друг к другу могут различаться в зависимости от карты. [8] Возможное участие клеток места в когнитивном картировании наблюдалось у ряда видов млекопитающих, включая крыс и макак. [21] Кроме того, в исследовании крыс, проведенном Маннсом и Эйхенбаумом, пирамидные клетки гиппокампа также участвовали в представлении местоположения и идентичности объекта, что указывает на их участие в создании когнитивных карт. [20] Однако были некоторые споры относительно того, указывают ли такие исследования видов млекопитающих на наличие когнитивной карты, а не на другой, более простой метод определения окружающей среды. [22]
Хотя клетки сетки из медиальной энторинальной коры не расположены в гиппокампе, они также участвуют в процессе интеграции путей , фактически играя роль интегратора путей, в то время как клетки места отображают выходные данные информации, полученной посредством интеграции путей. [23] Результаты интеграции путей позже используются гиппокампом для создания когнитивной карты. [18] Когнитивная карта, вероятно, существует в цепи, включающей гораздо больше, чем просто гиппокамп, даже если она в основном базируется там. Помимо медиальной энторинальной коры, в создании когнитивных карт также участвуют пресубикулум и теменная кора. [21]
Имеются некоторые доказательства того, что когнитивная карта представлена в гиппокампе двумя отдельными картами. Первая — это карта направления, которая представляет окружающую среду посредством сигналов самостоятельного движения и сигналов градиента . Использование этих векторных сигналов создает приблизительную двухмерную карту окружающей среды. Вторая карта будет представлять собой карту-эскиз, основанную на позиционных подсказках. Вторая карта объединяет конкретные объекты или ориентиры и их относительные местоположения для создания двухмерной карты окружающей среды. Таким образом, когнитивная карта получается путем объединения этих двух отдельных карт. [18] Это приводит к пониманию того, что не одна карта, а три помогают нам создать этот мыслительный процесс. Должно быть ясно, что теория параллельных карт все еще развивается. Схематическая карта основана на предыдущих нейробиологических процессах и объяснениях, в то время как карта подшипников содержит очень мало исследований, подтверждающих ее доказательства. [24]
По мнению О'Киф и Наделя (1978), не только людям необходимы пространственные способности. Животные, не относящиеся к людям, также нуждаются в них, чтобы найти пищу, укрытие и других животных, будь то партнеры или хищники. [25] Для этого некоторые животные устанавливают взаимосвязи между ориентирами, что позволяет им делать пространственные выводы и определять положение. [26]
Первые эксперименты на крысах в лабиринте, проведенные Толменом, Ритчи и Калишом (1946), показали, что крысы способны формировать мысленные карты пространственных положений при хорошем их понимании. Но эти эксперименты, проведенные позднее другими исследователями (например, Эйхенбаумом, Стюартом и Моррисом, 1990 г. и Сингером и др., 2006 г.), не завершились такими четкими результатами. Некоторые авторы пытались пролить свет на то, как крысы могут находить короткие пути. Результаты показали, что в большинстве случаев крысы не могут использовать короткий путь для поиска еды, если только они не получили предварительный доступ к этому короткому маршруту. В этом случае крысы используют этот путь значительно быстрее и чаще, чем те, кто не подвергался предварительному воздействию. Более того, им трудно сделать пространственный вывод, например, выбрать новый кратчайший маршрут. [27]
В 1987 году Шапюи и Варле провели эксперимент на собаках , чтобы определить, способны ли они найти кратчайший путь. Заключение подтвердило их гипотезу. Действительно, результаты показали, что собаки могли пройти от начальной точки до точки А с едой, а затем сразу перейти к точке Б, не возвращаясь в исходную точку. Но для Эндрю Т.Д. Беннета (1996) это может просто означать, что собаки увидели какие-то ориентиры вблизи точки Б, 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. В поисках спрятанной еды (цели) песчанки использовали связь между целью и одним ориентиром за раз. Вместо того, чтобы сделать вывод о том, что пища находится на равном расстоянии от двух ориентиров, песчанки искали ее по ее положению от двух независимых ориентиров. Это означает, что хотя животные и используют ориентиры для определения местоположения, они делают это определенным образом. [26]
Другой эксперимент, на этот раз с участием голубей , показал, что они также используют ориентиры для определения местоположения. Задача заключалась в том, чтобы голуби нашли на арене спрятанную еду. Часть тестирования заключалась в том, чтобы убедиться, что они не используют запах для поиска еды. Эти результаты показывают и подтверждают другие доказательства наличия у этих животных связей между одним или несколькими ориентирами и скрытой пищей (Cheng and Spetch, 1998, 2001; Spetch and Mondloch, 1993; Spetch et al., 1996, 1997). [25]
Появляется все больше свидетельств того, что рыбы формируют навигационные когнитивные карты. [28] В одном из таких неврологических исследований беспроводные системы нейронной регистрации измерили нейронную активность золотых рыбок и обнаружили доказательства того, что они формируют сложные когнитивные карты своего окружения. [29]
В обзоре Эндрю Т.Д. Беннетт отметил два основных определения термина «когнитивная карта». Первый, по мнению Толмана, О'Киф и Наделя, предполагает способность находить новые пути сокращения пути благодаря энергичному запоминанию ориентиров. Второй, по мнению Галлистела, рассматривает когнитивную карту как « любое представление пространства, занимаемого животным ». [22] Отсутствие правильного определения разделяет и Тинус-Блан (1996), который заявил, что определение недостаточно ясное. Следовательно, это затрудняет завершение дальнейших экспериментов. [25]
Однако Беннетт утверждал, что нет четких доказательств существования когнитивных карт у животных, кроме человека (т.е. когнитивной карты согласно определению Толмана). Этот аргумент основан на анализе исследований, в которых было обнаружено, что экспериментальные результаты могут быть объяснены более простыми объяснениями. Беннетт выделяет три более простые альтернативы, которые нельзя исключить при тестировании когнитивных карт на животных, кроме человека: «Эти альтернативы заключаются в том, что (1) очевидно новый короткий путь не является действительно новым; (2) используется интеграция путей; и (3) знакомые ориентиры узнаются под новым углом с последующим движением к ним». [22] Эту точку зрения разделяют и Гривс и Дудченко (2013), которые в своем эксперименте на крысах (кратко изложенном выше) показали, что эти животные не способны делать пространственные выводы с использованием когнитивных карт. [27]
Было обнаружено, что эвристика используется при манипулировании и создании когнитивных карт. [30] Эти внутренние представления используются нашей памятью в качестве ориентира во внешней среде. Было обнаружено, что, когда людей спрашивали об изображении карт, дистанции и т. д., люди обычно искажали изображения. Эти искажения выразились в регуляризации изображений (т.е. изображения представляются скорее чистыми абстрактными геометрическими изображениями, хотя и неправильной формы).
Существует несколько способов, с помощью которых люди формируют и используют когнитивные карты, причем визуальное восприятие является особенно ключевой частью картографии: первый — это использование ориентиров , при котором человек использует мысленный образ для оценки отношений, обычно расстояния, между двумя объектами. Второе — это знание маршрута-дороги , которое обычно развивается после того, как человек выполнил задание и передает информацию об этом задании другому человеку. Третий — опрос , в ходе которого человек оценивает расстояние на основе мысленного образа, который для него может выглядеть как реальная карта. Это изображение обычно создается, когда мозг человека начинает корректировать изображение. Они представлены пятью способами:
Другой метод создания когнитивных карт — слуховое восприятие на основе словесных описаний. Используя отображение, основанное на визуальном восприятии человека, другой человек может создать мысленный образ, например, направление к определенному месту. [31]
В практической работе с командой занятых менеджеров когнитивное картирование является инструментом формирования интереса всех членов команды к деятельности по решению проблем. [...] Цикл
построения проблемы
,
осмысления
,
определения проблемы
и объявления
портфеля решений
, который я обсуждал в другом месте (Eden, 1982), является основой, которая направляет процесс работы с командами. Таким образом, построение когнитивных карт каждого человека и работа с ними в первую очередь направлены на то, чтобы помочь каждому члену команды рефлексивно «конструировать» и «осмыслить» ситуацию, с которой, по его мнению, сталкивается команда. (стр. 7–8)
Для географов карта — это средство изображения мира, чтобы люди понимали, где они находятся и куда могут пойти. Для когнитивных исследователей, которые часто используют идею «карты» в качестве аналогии, основная идея одна и та же. Когнитивные карты — это графические представления, которые позволяют определить местонахождение людей относительно их информационной среды. Карты обеспечивают систему координат 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 широко делалось в других местах (Huff, 1990). Скажем так, когнитивные карты — это представление личных знаний человека, его собственного опыта (Weick and Bougon, 1986) и способы представления взглядов людей на реальность (Eden et al., 1981). Существуют различные типы когнитивных карт (Huff, 1990).
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
СМИ, связанные с когнитивными картами, на Викискладе?