Plats, Personlighet Och Hippocampus

"Plats och ett sinne kan tränga in i varandra tills bådas natur förändras", skrev den skotska bergsklättraren och poeten Nan Shepherd i sitt lyriska kärleksbrev till sitt hemland Highlands, som återger en uråldrig intuition om hur våra formativa fysiska landskap formar våra tanke- och känslalandskap. Ordet "genius" i modern mening har trots allt sitt ursprung i den latinska frasen genius loci - "andan i en plats."

Jag kommer på mig själv att tänka på Shepherd när jag återvänder till de bulgariska bergen i min egen barndom, vandrar samma stigar med min mor som jag en gång traskade med små fötter bredvid henne, förvånad över floden av för länge sedan känslor som rusar in för varje steg, också förvånad över hur enkelt jag navigerar på dessa vägar jag inte har gått på decennier.

Den psykologiska, neurokognitiva och geofysiska grunden för dessa förvånanden är vad MR O'Connor utforskar i Wayfinding: The Science and Mystery of How Humans Navigate the World ( public library ) - en skiktad undersökning av vetenskapen och den kulturella poetiken om hur vi orienterar oss i rymden och självkänslan, som belyser de två fantastiska interpenetrationerna.

"View of Nature in Ascending Regions" av Levi Walter Yaggy från Geographical Portfolio — Comprising Physical, Political, Geological, and Astronomical Geography , 1893. (Tillgänglig som tryck , som ansiktsmask och som brevpapperskort .)

I en passage som antyder Rebecca Solnits minnesvärda observation att "att aldrig gå vilse är inte att leva", tar O'Connor det teleskopiska perspektivet av evolutionär tid för att överväga det kognitiva handikappet bakom denna existentiella gåva:

Livet på jorden har skapat miljontals Ulysseiska arter som gör episka resor i både stor och liten skala. Att gå vilse är ett unikt mänskligt problem. Många djur är otroliga navigatörer, som kan göra resor som långt överskuggar våra individuella förmågor. Den största migrationen på jorden tillhör den arktiska tärnan, en argonaut på fyra uns som reser varje år från Grönland till Antarktis och tillbaka igen, en sträcka på cirka fyrtiofyra tusen miles. När tärnan flyger med vinden, är tärnans återvändarväg en världsomspännande fantasi som seglar runt Afrika och Sydamerika.

[…]

En av enheterna som ett djur behöver för att navigera är en "klocka" - en intern mekanism för att mäta eller hålla tid. Den dagliga massvandringen av djurplankton i världshaven kräver att de vet när gryningen och skymningen närmar sig. Det verkar som om detta är ett enkelt svar på ljusstimuli, men djuphavszooplankton, som lever på djup under där ljus tränger in, vandrar också i enlighet med dagens längd på olika breddgrader. Även lite mer komplexa migrationer kan kräva flera klockor.

Den kanske mest häpnadsväckande inre klockan tillhör den självlysande Bermuda-eldmasken, som svärmar i det tropiska vattnet exakt femtiosju minuter efter solnedgången var tredje kväll efter fullmånen på sommaren. En sådan bedrift tyder på att denna lilla marina organism, med en bråkdel av en bråkdel av en människas kognitiva kapacitet, internt är utrustad med tre olika tidtagningsanordningar: en vanlig 24-timmars dygnsklocka, en månklocka med en 27,3-dagarscykel och en intervalltimer för att markera de exakta minuterna efter solnedgången.

Discus chronologicus — en tysk tidsskildring från tidigt 1720-tal, inkluderad i Kartografier av tiden . (Finns som tryck och som väggklocka .)

O'Connor förundras över det häpnadsväckande evolutionära utbudet av tidtagningsanordningar som tillåter migrerande arter att fortsätta ta del av livets dans:

Djur som genomför årliga flyttningar eller fleråriga flyttningar måste ha en årsklocka, en som är fint anpassad till längden på dagar och nätter och deras förändringar över varje årstid. Sammantaget tycks evolutionen ha producerat årsklockor, månklockor, tidvattenklockor, dygnsklockor och, kanske för de som migrerar i skydd av mörkret, en siderisk klocka - som mäter den tid det tar för en stjärna att dyka upp för att resa runt jorden.

Förutom deras invecklade interna tidtagningsmekanismer, är många icke-mänskliga djur utrustade med lika intrikata rymdkartläggningsmekanismer. Varje migrationssäsong reser knölvalar mer än tio tusen mil långt från land för att återvända till exakt den plats där de föddes. Det finns fågelarter — europeiska brokiga flugsnappare, svarthattar och indigosparvar bland dem — som verkar orientera sig efter polstjärnan under sin nattliga flygning; det finns insektsarter - myror och bin bland dem - som utför triumfer av trigonometri med sina ljuskänsliga fotoreceptorer, beräknar rumsliga avstånd med polariserat ljus för att hitta den mest direkta vägen hem efter en slingrande väg av födosök. Med sina blotta milligramhjärnor av en miljon neuroner - ett sandkorn till Mont Blanc av våra åttiosex miljarder - och 20/2000-syn som gör dem blinda med mänskliga mått mätt, gör honungsbin hundratals födoresor per dag, slingrar sig många mil hemifrån, och beräknar sedan "beeline" tillbaka. Afrikanska kulrullande dyngbaggar, namibiska ökenspindlar och södra cricketgrodor använder Vintergatans stjärnor som sin kompass, precis som några av de mest modiga medlemmarna av vår egen art en gång använde konstellationerna för att hitta vägen till frihet från tyranninets moraliska feghet: För att säkerställa att de rörde sig norrut, följde Railvägen på den ena sidan av floden och följde dem på den underjordiska sidan. The Drinking Gourd” – ett afrikanskt namn för Ursa Major, eller The Big Dipper.

"Planetary System, Eclipse of the Sun, the Moon, the Zodiacal Light, Meteoric Shower" av Levi Walter Yaggy från Geographical Portfolio — Comprising Physical, Political, Geological, and Astronomical Geography , 1887. (Tillgänglig som utskrift , som ansiktsmask och som brevpapperskort .

Liksom alla verklighetsradikaliserande upptäckter som trotsar de begränsande varelsernas intuitioner vi kallar sunt förnuft, har föreställningen att djur kan använda magnetism för navigering länge hånats som något mer likt spiritualism än vetenskap. Humphry Davy – den största kemisten under kemins guldålder, karismatisk pionjär inom den vetenskapliga föreläsningen som populär underhållning – var mycket intresserad av djurmagnetismens mysterium. Ett århundrade efter honom hade Nikola Tesla – ett bländande sinne epoker före sin tid på otaliga sätt, vars arv formar så mycket av vårt dagliga liv och vars namn nu är magnetfältens mätenhet – en chans att spräcka mysteriet, som ges med hans dubbla passioner för duvor och magnetism, men det osannolika med tekniken var ännu inte där och det osannolika att etablera sig där. Det var inte förrän 1958 som en ung tysk doktorand - Wolfgang Wiltschko - fick i uppdrag att motbevisa magnetisk navigering från djur en gång för alla. Istället slutade han med att bevisa det: I det då tveksamma experimentet som han ombads att replikera kunde fåglarna han släppte loss i ett utrymme utan ljuskälla, precis som i det ursprungliga experimentet som utfördes av en studiekamrat, fortfarande orientera sig utan ansträngning.

O'Connor skriver:

Uppfattningen att djur har en biokompass som kan "läsa" jordens geomagnetiska fält har nu dykt upp som den mest lovande förklaringen till djurnavigering. Förutom dessa maratonvandrararter, visar nästan varje djur som hittills har testats en förmåga att orientera sig mot det geomagnetiska fältet. Karp som flyter i baljor på fiskmarknader i Prag ställer sig spontant upp i en nord-sydlig axel. Det gör även vattensalamander i vila och hundar när de hukar för att lindra sig. Hästar, nötkreatur och rådjur orienterar sina kroppar nord-sydlig medan de betar, men inte om de är under kraftledningar, som stör magnetfältet. Rödrävar kastar sig nästan alltid på möss från nordost. Dessa organismer måste alla ha någon form av organell som fungerar som en magnetoreceptor, på samma sätt som ett öra tar emot ljud och ett öga tar emot utrymme.

Magnetism with Key av Berenice Abbott, 1958, från hennes serie Documenting Science .

Vi mänskliga djur navigerar i världen inte bara genom att orientera oss i rymden, utan genom att orientera oss i tiden. Mentala tidsresor – förmågan att minnas och reflektera, att föreställa sig och planera för framtiden – är det som gjorde oss till människor . Det är också grundpelaren i vår personliga identitet - den berättande strängen som länkar vårt barndomsjag till vårt nuvarande jag för att göra oss till en person under en livstid av fysiska och psykologiska förändringar.

Den strängen är känd som autonoeic medvetenhet , från grekiskans noéÅ : "Jag uppfattar", "jag förstår" - vår förmåga till mental självrepresentation som entiteter i tiden som kan reflektera över våra egna liv som kontinuerliga och sammanhängande fenomen av vara. I en blinkning av evolutionär tid sedan neurovetenskapens gryning på 1930-talet har ett område av hjärnan dykt upp som degeln för både vårt autoneoiska medvetande och vår rumsliga navigering: hippocampus. O'Connor skriver:

Hippocampus har ibland beskrivits som människans GPS, men denna metafor är reduktiv jämfört med vad denna anmärkningsvärda, plastiska del av våra sinnen åstadkommer. Medan en GPS identifierar fasta positioner eller koordinater i rymden som aldrig förändras, tror neuroforskare att vad hippocampus gör är unikt för oss som individer - det bygger representationer av platser baserat på vår synvinkel, upplevelser, minnen, mål och önskningar. Det tillhandahåller infrastrukturen för vårt jag.

En astrocyt i människans hippocampus. En av neurovetenskapens grundare Santiago Ramón y Cajals föga kända bläckteckningar .

Eftersom ett jag är ett mönster av upplevelser, minnen och intryck, konstellerade enligt en organiserande princip, och eftersom sömn är när hippocampus konsoliderar minnen för att hämta dessa organiserande mönster från dem, är sömn väsentlig för vår självkänsla. O'Connor citerar MIT neuroforskaren Matt Wilson:

Under sömnen försöker du förstå saker du redan har lärt dig... Du går in i en stor databas med erfarenheter och försöker ta reda på nya kopplingar och bygger sedan en modell för att förklara nya erfarenheter. Visdom är de regler, baserade på erfarenhet, som gör att vi kan fatta bra beslut i nya situationer i framtiden.

Hippocampus är en svårvunnen härlighet av evolutionen, men den är inte sällsynt för oss - rudiment av den och variationer på den finns hos några av våra meddjur över stegpinnen av neural komplexitet:

Till och med fåglar, som senast delade en förfader med människor för 250 miljoner år sedan, såväl som amfibier, lungfiskar och reptiler, har vad som kallas ett medialt pallium. I likhet med däggdjurets hippocampusbildning hos ryggradsdjur är det mediala palliumet också involverat i rumsliga uppgifter hos dessa arter, vilket ökar möjligheten att vissa egenskaper hos rumslig kognition bevarades som organismer diversifierade och splittrade, medan andra egenskaper anpassade till speciella ekologier eller selektiva krafter. Men trots de djupgående evolutionära likheterna mellan människor och andra ryggradsdjur och hur hippocampus förhåller sig till kognitiva funktioner för minne och navigering kvarstår frågan: varför gjorde vi ett sådant språng när det gäller hippocampis storlek och roll i våra liv? Eller som psykologen Daniel Casasanto uttrycker det, "Hur blev foderälskare fysiker i ögonblicket av evolutionär tid?"

En del av svaret kan ligga i hippocampus anmärkningsvärda plasticitet. Efter den nu ikoniska 2000-studien av Londons taxichaufförers hjärnor - som fann att deras utarbetade kvalifikationsprov, som kräver memorering av tusentals stadslandmärken och 25 000 gator, resulterade i en betydande ökning av synapser och grå substans i hippocampus - har forskare studerat vad vi kan göra för att skydda vårt eget rymden och till och med navigera vårt eget instrument.

O'Connor pekar på arbetet av neuroforskaren Véronique Bohbot från McGill University, som har utarbetat en hälsokur för hippocampus med minnes- och navigeringsövningar med stegvis ökande svårighetsgrad som ger markant strukturell tillväxt av grå substans. VeboLife – det neurokognitiva träningsprogrammet hon har tagit fram – lär människor att navigera i den välbekanta miljön på avsiktligt nya sätt, och utmanar deltagarna att omkonfigurera sina standardrutter genom att ta nya vägar som kräver att de tar hänsyn till nya detaljer och gör nya mentala kartor i processen.

Optimal hippocampus hälsa verkar vara - liksom den optimala upplevelsen av livet självt - en fråga om att ägna aktiv och medveten uppmärksamhet, avbryta den "avsiktliga, oavsiktliga diskriminatorn" som vår hjärna har utvecklats till att vara, och njuta av detaljerna i varje oupprepningsbart ögonblick.

Med ett öga på hur vår hippocampus skärpa bestämmer kvaliteten på våra liv, undrar O'Connor:

Kanske är wayfinding en aktivitet som konfronterar oss med det fantastiska faktum att vara i världen, som kräver att vi lyfter blicken och lägger märke till, att kognitivt och känslomässigt interagera med vår omgivning oavsett om vi är i vildmarken eller en stad, till och med kallar oss att förnya vår arts kärleksaffär med frihet, utforskning och plats.

Och ändå, lika mycket som vi bultar av vandringslust, animeras vi av en intensiv koppling till landskapen och topografierna under våra uppväxtår. En känsla känd som topofili , som jag upplevde när jag återbesökte de bergsstigarna från min barndom, ger detta affektiva-spatiala minne som gör barndomen lika mycket till en tid som en plats.

Stora floder och berg i världen jämfört med längd och höjd, från Atlas de Choix, eller Recueil des Meilleures Cartes de Geographie Ancienne et Moderne Dressees par Divers Auteurs av J. Goujon och J. Andriveau, 1829. (Finns som tryck , som ansiktsmask och som brevpapperskort ).

O'Connor skriver:

Ofta har de platser vi växer upp på ett stort inflytande på oss. De påverkar hur vi uppfattar och konceptualiserar världen, ger oss metaforer att leva efter och formar syftet som driver oss - de är vår källa till subjektivitet såväl som en gemensamhet genom vilken vi kan relatera till och identifiera oss med andra. Kanske är det på grund av de livfulla sinnesintrycken, deras geni för att etablera djupa relationer till sina tidiga miljöer, som barn har en stark kapacitet för den mänskliga känsla som kallas topofili .

[…]

Över kulturer påverkas navigering av särskilda miljöförhållanden - snö, sand, vatten, vind - och topografier - berg, dalgångar, floder, hav och öken. Men i dem alla är det också ett sätt genom vilket individer utvecklar en känsla av anknytning och känsla för platser. Att navigera blir ett sätt att känna, känna igen sig och känna kärlek. Det är så du kan bli kär i ett berg eller en skog. Wayfinding är hur vi samlar skattkartor med utsökta minnen.

I resten av den helt och hållet fascinerande Wayfinding kartlägger O'Connor de mest spännande strandlinjerna i våra utvecklande territorier för förståelse: häpnadsväckande fynd som indikerar att människor från migrerande populationer har mätbart längre alleler av dopaminreceptorgenen associerade med utforskande beteende än människor från stillasittande samhällen; uråldriga navigeringsbragder gick i arv i generationer i inhemska kulturer för att utmana den västerländska sociala teorin om kultur; musik som en metafor för förhållandet mellan organismer och deras miljö. För en lyrisk motsvarighet, komplettera den med Rebecca Solnits Field Guide to Get Lost .