Бабушка клетка

Бабушка -клетка , которую иногда называют « нейроном Дженнифер Энистон », представляет собой гипотетический нейрон , который представляет собой сложное, но специфическое понятие или объект. Он активируется, когда человек «видит, слышит или иным образом разумно различает». конкретное существо, например, их бабушка. Это контрастирует с концепцией ансамблевого кодирования (или «грубого» кодирования), где уникальный набор признаков, характеризующих бабушку, обнаруживается как определенный паттерн активации ансамбля нейронов, а не обнаруживается конкретной «бабушкиной клеткой».

Этот термин был придуман примерно в 1969 году учёным-когнитивистом Джерри Леттвином . Вместо того, чтобы служить серьезной гипотезой, концепция «бабушкиной клетки» первоначально широко использовалась в шутках и стала использоваться как «соломенный человечек или фольга» для обсуждения теорий ансамбля во вводных учебниках. Однако аналогичная концепция гностического нейрона была предложена несколькими годами ранее Ежи Конорским как серьезное предложение.

История

В 1953 году Хорас Барлоу описал клетки сетчатки лягушки как «детекторы насекомых», но этот термин не получил широкого распространения. Несколько лет спустя Джером (Джерри) Леттвин и другие также изучали эти и другие клетки, что в конечном итоге привело к их широко известной статье 1959 года «Что глаз лягушки говорит мозгу лягушки».

Примерно в 1969 году Леттвин ввел термин «бабушкиная клетка» в курс, который он преподавал в Массачусетском технологическом институте, рассказав вымышленный анекдот о нейрохирурге, который обнаружил в мозгу группу «материнских клеток», которые «уникально реагировали только на мать». «живые или чучела, видимые спереди или сзади, перевернутые или по диагонали, или представленные в виде карикатуры, фотографии или абстракции». В истории Леттвина нейрохирург удалил (аблировал ) все эти «несколько тысяч отдельных нейронов» из мозга Портного, главного героя романа Филипа Рота 1969 года «Жалоба Портного» , тем самым излечив его от одержимости матерью, и пошел Вместо этого мы приступим к изучению «бабушкиных клеток».

К 2005 году Эд Коннор заметил, что этот термин «стал сокращением для привлечения всех подавляющих практических аргументов против схемы объектного кодирования «один к одному». Никто не хочет, чтобы его обвиняли в вере в бабушкины клетки». Однако в том же году нейрохирурги Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Ицхак Фрид, подопечный Родриго Куиан Кирога и другие опубликовали результаты исследования того, что они впоследствии назвали «нейроном Дженнифер Энистон». Прооперировав пациентов, страдающих эпилептическими припадками, исследователи показали фотографии таких знаменитостей, как Дженнифер Энистон. У пациентов, находившихся в полном сознании, часто наблюдался особый пожар нейронов, что позволяет предположить, что в мозгу есть нейроны, специфичные для Энистон.

Поддерживать

Лицевые селективные клетки

Зрительные нейроны нижней височной коры обезьян избирательно стреляют по рукам и лицам. Эти клетки избирательны в том смысле, что они не реагируют на другие визуальные объекты, важные для обезьян, такие как фрукты и гениталии. Исследования показывают, что некоторые из этих клеток можно научить проявлять высокую специфичность к произвольным визуальным объектам, и, похоже, они соответствуют требованиям гностических/бабушкиных клеток. человека Кроме того, существуют данные о том, что клетки гиппокампа обладают высокоселективными ответами на различные категории стимулов. включая весьма избирательные реакции на отдельные человеческие лица.

Однако большинство из описанных клеток, селективных к лицу, не являются бабушкиными/гностическими клетками, поскольку они не представляют собой определенное восприятие, то есть они не являются клетками, узко селективными в своих активациях для одного лица и только одного лица, независимо от трансформаций размера, ориентации. и цвет. Даже самые избирательные клетки лица обычно также разряжаются, хотя и в меньшей степени, на различные отдельные лица. Более того, клетки, селективные к лицу, часто различаются по своей реакции на разные аспекты лица. Это говорит о том, что клеточная реакция возникает из-за потребности обезьян различать отдельные лица, а не другие категории стимулов, такие как бананы, чьи свойства распознавания связаны с тем фактом, что разные отдельные лица гораздо более похожи друг на друга в целом. организация и мельчайшие детали, чем другие виды стимулов. Более того, было высказано предположение, что эти клетки на самом деле могут реагировать как специализированные нейроны-детекторы признаков, которые функционируют только в целостном контексте конструкции лица.

Одна из идей заключалась в том, что такие ячейки образуют ансамбли для грубого или распределенного кодирования лиц, а не детекторы конкретных лиц. Таким образом, конкретная бабушка может быть представлена ​​специализированным ансамблем бабушкиных или околобабушкиных клеток.

Отдельные клетки специфического распознавания

В 2005 году исследование Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Калифорнийского технологического института выявило доказательства того, что различные клетки активируются в ответ на действия определенных людей, таких как Билл Клинтон или Дженнифер Энистон . Нейрон Холли Берри , например, может реагировать «на концепцию, абстрактную сущность Холли Берри» и срабатывать не только на изображения Холли Берри, но и на фактическое имя «Холли Берри». Однако в этом исследовании нет никаких предположений о том, что только наблюдаемая клетка реагировала на эту концепцию, а также не предполагалось, что никакая другая актриса не заставит эту клетку реагировать (хотя несколько других представленных изображений актрис не вызывали у нее реакции). Исследователи полагают, что они нашли доказательства редкости , а не существования бабушкиных клеток.

Дополнительные доказательства теории о том, что небольшая нейронная сеть обеспечивает распознавание лиц, были получены в результате анализа исследований записи клеток макак. Форматируя лица как точки в многомерном линейном пространстве, ученые обнаружили, что скорость срабатывания каждой клетки лица пропорциональна проекции входящего стимула лица на одну ось в этом пространстве, что позволяет ансамблю клеток лица, состоящему примерно из 200 клеток, закодировать местоположение любого лица в пространстве.

Разреженность против распределенных представлений

Гипотеза «бабушкиной клетки» представляет собой крайнюю версию идеи разреженности . и не лишен критики. Противоположностью теории бабушкиных клеток является теория распределенного представления, которая утверждает, что конкретный стимул кодируется своим уникальным образцом активности в большой группе нейронов, широко распределенных в мозге.

Аргументы против редкости включают в себя:

1. Согласно некоторым теориям, для каждого лица потребуются тысячи ячеек, поскольку любое лицо необходимо распознавать под разными углами — в профиль, вид на 3/4, полностью фронтально, сверху и т. д.
2. Вместо того, чтобы становиться все более и более конкретным по мере того, как визуальная обработка проходит от сетчатки через различные зрительные центры мозга, изображение частично расчленяется на основные характеристики, такие как вертикальные линии, цвет, скорость и т. д. , распределенные по различным модулям, разделенным относительно большими расстояния. То, как все эти разрозненные функции реинтегрируются в единое целое, известно как проблема привязки .

Папские ячейки

Уильям Джеймс в 1890 году предложил схожую идею папской ячейки. Папская ячейка определяется как предполагаемая и неправдоподобная ячейка, в которой был весь наш опыт. Она отличается от ячейки, специфичной для концепции, тем, что является местом восприятия чувственных данных. Папская ячейка Джеймса 1890 года вместо этого была клеткой, «которой остальная часть мозга представляла» бабушку. В этой камере произошел опыт бабушки.