Информацию о соотношении объектов в окружающем мире мы получаем отрывочно, а затем собираем ее в общую модель. На основе такой модели, или когнитивной карты, мы можем делать более общие выводы и дкоогадываться о неизвестных нам ранее соотношениях. Так работают карты пространства: сначала мы узнаем, как пройти от остановки до точки A, затем до точки B, а затем можем без подсказок понять, как напрямую добраться из A в B. То же происходит, когда мы строим генеалогическое древо: «Если Ирина — дочь Валеры, а он брат моего отца, значит, Ирина — моя двоюрдная сестра».

Считается, что пространственные соотношения отражаются в гиппокампе и энторинальной коре — в них, например, нашли нейроны места и нейроны решетки, которые активируются, когда животное или человек оказывается в определенной точке пространства. Получается, в этих структурах мозга записана карта пространства, по которой особь вычисляет собственное положение, направления и расстояния. Ученые предполагают, что подобные когнитивные карты могут существовать не только для физического пространства, но и, например, взаимоотношений между людьми. Однако понять, как такие карты устроены, и найти их в мозге пока не получалось.

Чтобы исследовать, как в мозге отражаются знания о социальной иерархии, ученые из Великобритании и США под руководством Эри Бурмена (Erie Boorman) из Калифорнийского университета обучили добровольцев (27 человек) определять социальный статус незнакомых людей из двух групп. Затем исследователи создали двумерную таблицу статусов (по одной оси популярность, по другой — компетентность человека), но добровольцам рассказывали только о соотношениях между парами соседних в таблице людей. Например, что условная Маша популярнее условного Паши, но менее компетентна, чем условная Настя.

В первые два дня участники запоминали статусы в двух группах отдельно, а на третий день ученые провели фМРТ-эксперимент, в котором показывали отношения статусов нескольких пар людей из разных групп: так добровольцы могли предположить, как соотносятся статусы других людей из двух групп. После этого проводили тест: участникам показывали двух человек из разных групп и просили определить, кто из них более компетентен или популярен.

Добровольцы правильно оценивали относительный статус в 94 процентах случаев. Чем больше было расстояние в евклидовом пространстве статусов от человека, про которого задавали вопрос, до референтной точки, или узла группы (человека, которого показывали при обучении и относительно которого можно было делать выводы о соотношениях статусов между группами), тем быстрее участники давали ответ. Значит, участники сформировали в своей голове сетку или карту статусов, и чем ближе к ориентирам две точки находились на этой карте, тем сложнее было определить различие между ними.

Затем исследователи искали корреляции между активностью в различных зонах мозга и расстоянием в пространстве статусов между человеком, про которого нужно дать ответ, и референтным узлом группы. Корреляцию нашли для вентромедиальной префронтальной и энторинальной коры (p < 0,05), но не гиппокампа — вероятно, в этих зонах кодируется евклидово расстояние между статусами разных людей.

Однако статусы располагались в двумерном пространстве, и информация о них могла кодироваться двумя способами: в виде расстояния между точками или же его проекций на ось популярности и ось компетентности. В эксперименте активность префронтальной и энторинальной коры коррелировала с величиной проекций слабее, чем с евклидовым расстоянием. Обе проекции давали одинаковый вклад, хотя спрашивали лишь про одну ось (либо про компетентность, либо про популярность), и релевантная информация могла кодироваться иным способом, чем ненужная в данный момент. Значит, кора вычисляет не соотношение по одной из осей, а вектор в двумерном евклидовом пространстве.

Чтобы вычислить расстояние до референтного узла, информацию о нем необходимо извлечь из памяти. Чтобы найти место хранения сведений о людях-узлах, их лица показывали добровольцам сразу после того, как те отвечали на вопрос об относительном статусе. Исследователи предположили, что когда добровольцам показывали референтного человека (о котором те только то вспоминали), зоны хранения памяти о нем будут менее активными чем когда показывали другие лица. Такой структурой оказался гиппокамп — только в нем сигнал на референтные лица был слабее, чем на другие (p < 0,05).

Авторы работы предполагают, что одни и те же структуры (гиппокамп и энторинальная кора) содержат не только пространственные, но и когнитивные карты, которые отражают соотношения различных элементов окружающего мира. В таком случае вентромедиальная префронтальная кора может быть вовлечена в принятие решений, основанные на информации из когнитивных карт.

Социальные когнитивные карты локализовать пока удается лишь примерно, на уровне целых зон мозга. А вот карты пространства уже давно изучают на нейронном уровне. В гиппокампе летучих мышей, например, нашли нейроны, активность которых зависит от направления или расстояния до цели — таким образом в гиппокампе есть полная информация о пространственном векторе нужного места.