Brain Research

Istraživanje mozga

Building blocks of memory

 

Građevni blokovi pamćenja

 

The Jennifer Aniston neurons

 

Neuroni Jennifer Aniston

 

Recording within a patient's skull

 

Snimanje unutar lubanje pacijenta

 

What we mean by "grandmother cells"?

 

Što podrazumijevamo pod "bakinim stanicama"?

 

The responses of each cell are quite selective

 

Odzivi svake stanice su prilično selektivni

 

How cells attach to a particular concept?

 

Kako se stanice vežu na određeni pojam?

 

The representation of concepts

 

Predstavljanje pojmova

 

Do we have a big enough store of brain cells?

 

Imamo li dovoljno veliku zalihu moždanih stanica?

 

Building blocks of memory

Once a brilliant Russian neurosurgeon had a patient who wanted to forget his overbearing, impossible mother. He opened up the patient's skull and ablated several thousand neurons, each of which related to the concept of patient's mother. When the patient woke up from anaesthesia, he had lost all notion of his mother. All memories of her, good and bad, were gone. Jubilant with his success, the neurosurgeon turned his attention to the next endeavour - the search for cells linked to the memory of grandmother.

This story, of course, is fiction. In 1969, at the Massachusetts Institute of Technology, the neuroscientist Jerry Lettvin told a crowd of students to try to explain his provocative idea that as few as 18,000 neurons could form the basis of any particular conscious experience, thought or memory of a relative or any other person or object we might come across...  Search for more... 

Once a brilliant Russian neurosurgeon had a patient who wanted to forget his overbearing, impossible mother. He opened up the patient's skull and ablated several thousand neurons, each of which related to the concept of patient's mother. When the patient woke up from anaesthesia, he had lost all notion of his mother. All memories of her, good and bad, were gone. Jubilant with his success, the neurosurgeon turned his attention to the next endeavour - the search for cells linked to the memory of grandmother.

This story, of course, is fiction. In 1969, at the Massachusetts Institute of Technology, the neuroscientist Jerry Lettvin told a crowd of students to try to explain his provocative idea that as few as 18,000 neurons could form the basis of any particular conscious experience, thought or memory of a relative or any other person or object we might come across. Lettvin never proved or disproved his audacious hypothesis, and for more than 40 years scientists have debated (mostly in jest) the idea of "grandmother cells".

The idea of neurons that store memories in such a highly specific manner is very old. William James in the late 19th century conceived the idea of "pontifical cells" to which our consciousness is attached. The existence of these cells, though, runs counter to the dominant view that the perception of any specific individual or object is accomplished by the collective activity of many millions if not billions of nerve cells. In this case, the activity of any one individual nerve cell is meaningless. Only the collaboration of very large populations of neurons creates meaning.

Neuroscientists continue to argue about whether it takes relatively few neurons - on the order of thousands or less - to serve as repositories for a particular concept or whether it takes hundreds of millions distributed widely throughout the brain. Attempts to resolve this dispute are leading to new understanding of the workings of memory and conscious thought - with a little help from Hollywood.  » Search for more... 

Građevni blokovi pamćenja

Jednom je briljantni ruski neurokirurg imao pacijenta koji je želio zaboraviti svoju arogantnu i nemoguću majku. Otvorio je lubanju pacijenta i odstranio nekoliko tisuća neurona, od kojih se svaki odnosio na pojam pacijentove majke. Kada se pacijent probudio iz anestezije, izgubio je svu spoznaju o svojoj majci. Sva sjećanja na nju, i dobra i loša, nestala su. Ushićen svojim uspjehom, neurokirurg je svoju pozornost usmjerio na svoje sljedeće nastojanje - potragu za stanicama koje su povezane sa sjećanjem na baku.

Ova je priča, naravno, fikcija. Godine 1969., na Tehnološkom institutu u Massachusettsu, neuroznanstvenik Jerry Lettvin rekao je mnoštvu studenata neka pokušaju objasniti njegovu provokativnu ideju da već samo 18.000 neurona može formirati osnovu bilo kojeg svjesnog iskustva, misli ili sjećanja na rođaka ili bilo koju drugu osobu ili predmet na koji bismo mogli naići...  Potraži više... 

Jednom je briljantni ruski neurokirurg imao pacijenta koji je želio zaboraviti svoju arogantnu i nemoguću majku. Otvorio je lubanju pacijenta i odstranio nekoliko tisuća neurona, od kojih se svaki odnosio na pojam pacijentove majke. Kada se pacijent probudio iz anestezije, izgubio je svu spoznaju o svojoj majci. Sva sjećanja na nju, i dobra i loša, nestala su. Ushićen svojim uspjehom, neurokirurg je svoju pozornost usmjerio na svoje sljedeće nastojanje - potragu za stanicama koje su povezane sa sjećanjem na baku.

Ova je priča, naravno, fikcija. Godine 1969., na Tehnološkom institutu u Massachusettsu, neuroznanstvenik Jerry Lettvin rekao je mnoštvu studenata neka pokušaju objasniti njegovu provokativnu ideju da već samo 18.000 neurona može formirati osnovu bilo kojeg svjesnog iskustva, misli ili sjećanja na rođaka ili bilo koju drugu osobu ili predmet na koji bismo mogli naići. Lettvin nikada nije dokazao niti opovrgnuo svoju smjelu hipotezu, a već više od 40 godina znanstvenici (uglavnom kroz šalu) raspravljaju o ideji "bakinih stanica".

Ideja o neuronima koji pohranjuju sjećanja na takav vrlo specifičan način vrlo je stara. William James je u drugoj polovici 19. stoljeća začeo ideju o "pontifikalnim stanicama" na koje je pričvršćena naša svijest. Postojanje tih stanica je, međutim, u suprotnosti s dominantnim stajalištem da se percepcija bilo kojeg određenog pojedinca ili objekta postiže kolektivnim djelovanjem mnogih milijuna, ako ne i milijardi živčanih stanica. U ovom je slučaju aktivnost bilo koje pojedine živčane stanice besmislena. Jedino suradnja vrlo velikih populacija neurona stvara značenje.

Neuroznanstvenici nastavljaju raspravljati o tome je li potreban relativno mali broj neurona - reda veličine nekoliko tisuća ili manje - kako bi služili kao mjesta za pohranu određenog pojma ili je potrebno nekoliko stotina milijuna njih koji su distribuirani diljem mozga. Pokušaji da se ovaj spor riješi vode do novog razumijevanja kako funkcionira pamćenje i kako funkcioniraju svjesne misli - uz malu pomoć iz Hollywooda.  » Potraži više... 

The Jennifer Aniston neurons

Some years ago, scientists performed experiments that led to the discovery of a neuron in the hippocampus of one patient, a brain region known to be involved in memory processes. That neuron responded very strongly to different photographs of actress Jennifer Aniston but not to dozens of other actors, celebrities, places and animals. In another patient, a neuron in the hippocampus lit up at the sight of pictures of actress Halle Berry and even to her name written on the computer screen but responded to nothing else. Another neuron fired selectively to pictures of Oprah Winfrey and to her name written on the screen and spoken by a computer-synthesized voice, and yet another fired to pictures of Luke Skywalker and to his written and spoken name...  Search for more... 

Neuroni Jennifer Aniston

Prije nekoliko godina, znanstvenici su izvodili eksperimente koji su kod jednog pacijenta doveli do otkrića neurona u hipokampusu, području mozga za koje je poznato da sudjeluje u procesima pamćenja. Taj je neuron reagirao vrlo snažno na različite fotografije glumice Jennifer Aniston, ali ne i na desetke drugih glumaca, slavnih osoba, mjesta i životinja. Kod drugog pacijenta se neuron u hipokampusu aktivirao na pogled na slike glumice Halle Berry, pa čak i na njeno ime napisano na zaslonu računala, ali nije reagirao na ništa drugo. Još se jedan neuron selektivno aktivirao na slike Oprah Winfrey i njeno ime napisano na zaslonu i izgovoreno uz pomoć sintetiziranog računalnog glasa, a drugi se aktivirao na slike Lukea Skywalkera i njegovo napisano i izgovoreno ime...  Potraži više... 

Recording within a patient's skull

Initially this evaluation involves non-invasive procedures, such as brain imaging, consideration of clinical evidence and the study of pathological electrical activity. But when it is not possible to accurately determine the location of the epileptic focus with these methods, neurosurgeons may implant electrodes deep inside the skull to continuously monitor the brain activity over several days and then analyze the seizures observed...  Search for more... 

Snimanje unutar lubanje pacijenta

U početku ova procjena uključuje neinvazivne procedure, poput oslikavanja mozga, razmatranja kliničkih dokaza i proučavanja patološke električne aktivnosti. Međutim, kada uz pomoć ovih metoda nije moguće točno odrediti mjesto epileptičnog fokusa, neurokirurzi mogu usaditi elektrode duboko unutar lubanje kako bi kontinuirano pratili aktivnosti mozga tijekom nekoliko dana, a zatim analizirali uočene napadaje...  Potraži više... 

What we mean by "grandmother cells"?

Are nerve cells such as the Jennifer Aniston neuron actually the "grandmother cells"? To answer that question, we have to be more precise about what we mean by "grandmother cells". One extreme way of thinking about the grandmother cell hypothesis is that only one neuron responds to one concept. But if we could find one single neuron that fired to Jennifer Aniston, it strongly suggests that there must be more - the chance of finding the one and only one among billions is minuscule. Moreover, if only a single neuron would be responsible for entire concept of Jennifer Aniston, and it were damaged or destroyed by disease or accident, all trace of Jennifer Aniston would disappear from memory, an extremely unlikely prospect...  Search for more... 

Što podrazumijevamo pod "bakinim stanicama"?

Jesu li živčane stanice poput neurona Jennifer Aniston u stvari "bakine stanice"? Kako bismo odgovorili na to pitanje, moramo biti precizniji oko toga što podrazumijevamo pod "bakinim stanicama". Jedan ekstreman način razmišljanja o hipotezi bakinih stanica je da samo jedan neuron reagira na jedan pojam. No, ako smo mogli otkriti jedan pojedinačni neuron koji se aktivirao na Jennifer Aniston, to snažno upućuje na to da ih mora postojati više - mogućnost pronalaženja jednog i samo jednog među milijardama njih je gotovo nepostojeća. Štoviše, kada bi samo jedan neuron bio odgovoran za cijeli pojam Jennifer Aniston i kada bi bio oštećen ili uništen zbog bolesti ili nesretnog slučaja, svaki trag Jennifer Aniston nestao bi iz sjećanja, za što su šanse izuzetno male...  Potraži više... 

The responses of each cell are quite selective

Let us leave semantics aside for now and focus instead on a few critical aspects of these so-called "Jennifer Aniston neurons". First, the responses of each cell are quite selective - each cell fires to a small fraction of the pictures of celebrities, politicians, relatives, landmarks, and so on, presented to the patient. Second, each cell responds to multiple representations of a particular individual or place, regardless of specific visual features of the picture used...  Search for more... 

Odzivi svake stanice su prilično selektivni

Ostavimo za sada semantiku po strani i usredotočimo se na nekoliko kritičnih aspekata tih takozvanih "neurona Jennifer Aniston". Kao prvo, odzivi svake stanice su prilično selektivni - svaka stanica se aktivira na mali dio slika slavnih osoba, političara, rodbine, znamenitosti i tako dalje, a koje su predstavljene pacijentima. Drugo, svaka stanica reagira na više reprezentacija određenog pojedinca ili mjesta, bez obzira na određene vizualne značajke slike koja se koristi...  Potraži više... 

How cells attach to a particular concept?

To understand the way a small number of cells become attached to a particular concept, it is useful to know something about the brain's complex processes for capturing and storing images of the myriad of objects and people encountered in the world around us. The information taken in by the eyes first goes via the optic nerve to the primary visual cortex at the back of the head. Neurons there fire in response to a tiny portion of the minute details that compose an image.

One neuron does not suffice to tell whether the detail is part of a face, a cup of tea or the Eiffel Tower. Each cell forms part of an ensemble, a combination that generates a composite image...  Search for more... 

Kako se stanice vežu na određeni pojam?

Kako bismo razumjeli način na koji se mali broj stanica veže na određeni pojam, korisno je znati nešto o složenim procesima unutar mozga koji služe za hvatanje i pohranjivanje slika bezbrojnih predmeta i ljudi s kojima se susrećemo u svijetu oko nas. Informacija koja najprije ulazi kroz oči ide preko očnog živca do primarnog vizualnog korteksa na stražnjem dijelu glave. Neuroni se tamo aktiviraju u sklopu odziva na manji dio sitnih detalja koji sačinjavaju sliku.

Jedan neuron nije dovoljan kako bismo mogli reći je li neki detalj dio lica, šalica čaja ili Eiffelov toranj. Svaka stanica je sastavni dio cjeline, kombinacije koja stvara složenu sliku...  Potraži više... 

The representation of concepts

Neurons in high-level visual areas send their information to the medial temporal lobe - the hippocampus and surrounding cortex - which is involved in memory functions. The responses of neurons in the hippocampus are much more specific than in the higher visual cortex. Each of these neurons responds to a particular person or, more precisely, to the concept of that person: not only to the face and other facets of appearance but also to closely associated attributes such as the person's name.

Scientists have tried to explore how many individual neurons fire for a given concept to be represented. They had to ask themselves whether it is just one, thousands or perhaps millions. In other words, how "sparse" is the representation of concepts? Clearly, we cannot measure this number directly, because we cannot record the activity of all neurons in a given area...  Search for more... 

Predstavljanje pojmova

Neuroni u vizualnim područjima visoke razine šalju svoje podatke u medijalni temporalni režanj - hipokampus i okolni korteks - koji sudjeluje u funkcijama pamćenja. Odzivi neurona u hipokampusu su mnogo određeniji nego u višem vizualnom korteksu. Svaki od tih neurona reagira na određenu osobu ili, točnije, na pojam te osobe: ne samo na lice i druge aspekte izgleda već i na blisko povezana svojstva poput imena osobe.


Znanstvenici su pokušali istražiti koliko se pojedinačnih neurona aktivira da bi određeni pojam bio predstavljen. Morali su se zapitati je li riječ o samo jednom neuronu, tisućama ili možda milijunima. Drugim riječima, koliko je "rijetko" predstavljanje pojmova? Jasno, ne možemo izravno mjeriti ovaj broj, jer ne možemo snimiti aktivnost svih neurona u određenom području...  Potraži više... 

Do we have a big enough store of brain cells?

To answer this question, we should first consider that a typical person remembers no more than 10,000 concepts. And this is not a lot in comparison to the billion nerve cells that make up the medial temporal lobe. Furthermore, we have good reason to think that concepts may be coded and stored very efficiently in a "sparse" way. Neurons in the medial temporal lobe just do not care about different instances of the same concept - they do not care if Luke is sitting or standing; they only care if a stimulus has something to do with him. They fire to the concept itself no matter how this concept is presented...  Search for more... 

Imamo li dovoljno veliku zalihu moždanih stanica?

Kako bismo odgovorili na ovo pitanje, prvo trebamo uzeti u obzir da tipična osoba ne pamti više od 10.000 pojmova. A to nije mnogo u odnosu na milijardu živčanih stanica koje sačinjavaju medijalni temporalni režanj. Nadalje, imamo dobar razlog misliti da bi pojmovi mogli biti kodirani i pohranjeni vrlo efikasno na "rijedak" način. Neuroni u medijalnom temporalnom režnju jednostavno ne mare za različite instance istog pojma - njih nije briga sjedi li Luke ili stoji; njih jedino zanima ima li poticaj veze s njim. Oni se aktiviraju na sam pojam bez obzira na koji je način taj pojam predstavljen...  Potraži više...