Клетка бабушки - Grandmother cell

В бабушка клетка иногда называемый «нейроном Дженнифер Энистон», это гипотетический нейрон который представляет собой сложное, но конкретное понятие или объект.[1] Он активируется, когда человек «видит, слышит или иным образом разумно различает»[2] конкретное лицо, такое как его или ее бабушка. Этот термин использовался как минимум еще в 1966 году среди сотрудников и студентов факультета экспериментальной психологии Кембриджского университета, Англия. Похожая концепция, концепция гностический нейрон, был предложен двумя годами позже Ежи Конорски.[3]

Поддерживать

Селективные клетки лица

Зрительные нейроны в нижняя височная кора обезьяны стреляют избирательно в руки и лица.[4][5][6][7] Эти клетки избирательны в том смысле, что они не стреляют для других визуальных объектов, важных для обезьян, таких как фрукты и гениталии. Исследования показывают, что некоторые из этих клеток можно обучить проявлять высокую специфичность к произвольным визуальным объектам, и это, по-видимому, соответствует требованиям гностических клеток / клеток бабушки.[8][9] Кроме того, существуют доказательства наличия клеток в организме человека. гиппокамп которые имеют очень избирательные ответы на гностические категории[10][11] включая очень избирательные реакции на отдельные человеческие лица.[12]

Тем не менее, большинство упомянутых селективных по лицу клеток не являются клетками бабушек / гностиков, поскольку они не представляют особого восприятия, то есть они не являются клетками, обладающими узкой селективностью в их активациях для одного лица и только одного лица, независимо от изменений размера, ориентации. , и цвет. Даже самые избирательные лицевые клетки обычно также разряжаются, хотя и слабее, на множество отдельных лиц. Более того, селективные по лицу клетки часто различаются по своей способности реагировать на разные аспекты лиц. Это говорит о том, что отзывчивость клеток возникает из-за потребности обезьяны различать разные индивидуальные лица, а не среди других категорий стимулов, таких как бананы, с их различительными свойствами, связанными с тем фактом, что разные индивидуальные лица гораздо больше похожи друг на друга в целом. организация и мелкие детали, чем другие виды стимулов.[1] 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.[13][14]

Одна идея заключалась в том, что такие ячейки образуют ансамбли для грубого или распределенного кодирования лиц, а не детекторы для определенных лиц. Таким образом, конкретная бабушка может быть представлена ​​специализированным ансамблем бабушек или близких к бабушкам клеток.[1]

Индивидуальные специфические распознающие клетки

В 2005 г. UCLA и Калтех исследование нашло доказательства того, что разные клетки срабатывают в ответ на определенных людей, таких как Билл Клинтон или же Дженнифер Энистон. Нейрон для Холли Берри, например, может отвечать "на концепцию, абстрактная сущность, Холли Берри », и будет стрелять не только из-за изображений Холли Берри, но и из-за фактического имени« Холли Берри ».[15] Однако в этом исследовании нет никаких предположений, что только отслеживаемая ячейка реагировала на эту концепцию, и не предполагалось, что никакая другая актриса не заставит эту ячейку реагировать (хотя несколько других представленных изображений актрис не вызывали ее реакции).[15] Исследователи считают, что они нашли доказательства редкость, а не для бабушек.[16]

Дальнейшие доказательства теории о том, что небольшая нейронная сеть обеспечивает распознавание лиц, было найдено в результате анализа исследований записи клеток макак. Форматируя лица в виде точек в многомерном линейном пространстве, ученые обнаружили, что скорость активации каждой ячейки лица пропорциональна проекции входящего стимула лица на единственную ось в этом пространстве, что позволяет ансамблю ячеек лица из примерно 200 ячеек закодировать расположение любого лица в пространстве.[17]

Разреженность против распределенных представлений

Гипотеза клетки бабушки - крайняя версия идеи редкость,[18][19] и не без критики. Противоположностью теории «бабушкин клетки» является теория распределенного представления, которая утверждает, что конкретный стимул кодируется уникальным паттерном активности большой группы нейронов, широко распределенных в головном мозге.

Аргументы против разреженности включают:

  1. Согласно некоторым теориям, для каждого лица потребуются тысячи ячеек, так как любое данное лицо должно распознаваться под разными углами - профиль, вид 3/4, полностью фронтальный, 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 разбивается на основные характеристики, такие как вертикальные линии, цвет, скорость и т. Д. и Т. Д., распределенные в различных модулях, разделенных относительно большими расстояниями. То, как все эти разрозненные функции реинтегрируются в единое целое, известно как проблема привязки.

Папские клетки

Уильям Джеймс в 1890 г. выдвинул родственную идею папской ячейки.[20] Папская ячейка определяется как предполагаемая и неправдоподобная ячейка, в которой был весь наш опыт. Именно в этом и отличается от концептуально специфической ячейки, поскольку это место опыта чувственных данных. Папская ячейка Джеймса 1890 года была вместо этого ячейкой, «которой остальной мозг представлял» бабушку. В этой камере произошел опыт бабушки.

Рекомендации

  1. ^ а б c Гросс, CG (2002). ""Генеалогия "бабушкиной клетки" (PDF). Нейробиолог. 8 (5): 512–518. Дои:10.1177/107385802237175. PMID  12374433. Архивировано из оригинал (PDF) на 2008-08-29.
  2. ^ Кларк, Остин (2000). Теория чувствительности. Издательство Оксфордского университета. п. 43. ISBN  978-0-19-823851-5.
  3. ^ Конорский Ю. 1967. Интегративная активность головного мозга; междисциплинарный подход.(1967)
  4. ^ Валовая CG. 1998a. Мозг, зрение, память: сказки из истории нейробиологии.
  5. ^ Perrett, DI; Rolls, ET; Каан, В. (1982). «Зрительные нейроны, реагирующие на лица в височной коре головного мозга обезьяны». Exp Brain Res. 47 (3): 329–42. Дои:10.1007 / bf00239352. PMID  7128705.
  6. ^ Роллы ET. 1984 г. Нейроны в коре височной доли и в миндалине обезьяны с избирательными ответами на лица. Hum Neurobiol 3: 209–22.
  7. ^ Ямане, S; Кадзи, S; Кавано, К. (1988). «Какие черты лица активируют нейроны лица в нижневисочной коре обезьяны?». Exp Brain Res. 73 (1): 209–14. Дои:10.1007 / bf00279674. PMID  3208858.
  8. ^ Logothetis, NK; Шейнберг, DL (1996). «Распознавание визуальных объектов». Анну Рев Neurosci. 19: 577–621. Дои:10.1146 / annurev.ne.19.030196.003045. HDL:11858 / 00-001M-0000-0013-EBB0-3. PMID  8833455.
  9. ^ Танака К. 1996. Нижне-височная кора и предметное зрение. Анну Рев Neurosci 19: 109–39.
  10. ^ Гросс, CG (2000). «Кодирование визуальных категорий в человеческом мозгу». Nat Neurosci. 3 (9): 855–6. Дои:10.1038/78745. PMID  10966610.
  11. ^ Крейман, G; Koch, C; Фрид, я (2000). «Категория конкретных зрительных ответов отдельных нейронов в средней височной доле человека». Nat Neurosci. 3 (9): 946–53. Дои:10.1038/78868. PMID  10966627.
  12. ^ Крейман Г., Фрид И., Кох К. 2001. Ответы отдельных нейронов у людей во время бинокулярного соперничества и подавления вспышки. Abstr Soc Neurosci 27
  13. ^ Джагадиш, Б. (2009). «Узнающая бабушка». Nat Neurosci. 12 (9): 1083–5. Дои:10.1038 / nn0909-1083. PMID  19710647.
  14. ^ Freiwald, WA; Tsao, DY; Ливингстон, MS (2009). «Пространство черт лица в височной доле макаки». Nat Neurosci. 12 (9): 1187–96. Дои:10.1038 / № 2363. ЧВК  2819705. PMID  19668199.
  15. ^ а б Quian Quiroga, R .; и другие. (2005). «Инвариантное визуальное представление отдельными нейронами в человеческом мозгу». Природа. 435 (7045): 1102–1107. Bibcode:2005Натура 435.1102Q. Дои:10.1038 / природа03687. PMID  15973409.
  16. ^ Quian Quiroga, R .; и другие. (2008). «Редкое, но не« бабушкин-клеточное »кодирование в медиальной височной доле». Тенденции в когнитивных науках. 12 (3): 87–91. Дои:10.1016 / j.tics.2007.12.003. PMID  18262826.
  17. ^ Чанг, Цао (2017). "Код лица в мозгу приматов". Клетка. 169 (6): 1013–1028. Дои:10.1016 / j.cell.2017.05.011. PMID  28575666.
  18. ^ Рагг, Майкл (1997). Когнитивная неврология. MIT Press. стр.49 –58. ISBN  978-0-262-68094-3.
  19. ^ Коннор, Чарльз (23 июня 2005 г.). «Друзья и бабушки». Природа. 435 (7045): 1036–1037. Дои:10.1038 / 4351036a. PMID  15973389.
  20. ^ Джеймс У. (1890). Принципы психологии. Нью-Йорк: Дувр.