- 感觉运动协调
我以这个建议作为开始:纵向联系的分层结构,是进化过程为至关重要的一类问题提供的最简洁的解答之一,任何感觉运动系统,只要它超出最初的不成熟状态,都必须以某种方式解决这类问题。为了更好地理解这类问题,我们来看一个以略图表示的生物体,这是一个精心构思的简单物。
图14-2b是一个图示的螃蟹状生物体(图14-2a)的平面图,这生物体带有两个可旋转的眼睛和一个可伸展的爪臂。如果要使这个装置对螃蟹有用,那么这个螃蟹就必须体现出它的眼角对之间在可食目标表现成三角关系时的某种函数关系,并体现出继之产生的肩部及肘部的角度,这样,它的爪臂才能据有一个与可食目标接触的位置。简单说,它必须能抓住它看到的东西,无论所见之物在什么位置上。
我们可以对所需的臂/眼关系的特点作出如下说明。首先,我们用二维感觉系统坐标空间或状态空间(图3a)中的一个点来表示输入(眼角对)。输出(臂角对)也可用另一个二维运动状态空间中的恰当的点来表示(图14-3b)。
我们现在需要一个函数,使我们从感觉状态空间中的任何一点到达运动状态空间中一个适当的点,这个函数将用上述方式使爪臂位置与眼睛位置协调一致。(下面,我将概述对相关函数的推导,这样就揭开了它的来历的奥秘,但是读者也可以不失理解地跳过代数运算。只要记住,我们正在推导一个可使我们从眼睛形态到达爪臂形态的适当的函数。)
两个眼晴角度{α,β}确定出两条相交于所见目标的直线。该交点(在实数空间中)的坐标(a,b)由下式给出:
$$
{ \bf a } = - 4 ( \tan \alpha + \tan \beta ) / ( \tan \alpha - \tan \beta )
$$
14 认知神经生物学中的某些简化策略
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