Neil Burgess: How your brain tells you where you are

Translator: Omprakash Bisen Reviewer: Anshul Tyagi

When we park in a big parking lot,

जब हम बड़े पार्किंग की जगह पर पार्क करते है,

how do we remember where we parked our car?

हम कैसे याद रखते हैं कि हमने कहाँ कार पार्क की है?

Here's the problem facing Homer.

यह वो समस्या है जिससे होमर जूझ रहे है |

And we're going to try to understand

और हम समझने की कोशिश करेंगे

what's happening in his brain.

कि उनके मस्तिस्क में क्या हो रहा है |

So we'll start with the hippocampus, shown in yellow,

तो हिप्पोकैम्पस के साथ शुरू करेंगे, पीले रंग में दर्शित,

which is the organ of memory.

जो स्मृति का अंग है |

If you have damage there, like in Alzheimer's,

अगर आपके इस हिस्से पर कोई चोट है, जैसे अल्जाइमर के,

you can't remember things including where you parked your car.

आप चीजों को याद नहीं रख सकते जैसे आपने कार कहाँ पार्क की है |

It's named after Latin for "seahorse,"

इसका नाम "समुद्री घोड़े" के लेटिन नाम पर रखा गया है,

which it resembles.

जिसके साथ इसकी समानता है |

And like the rest of the brain, it's made of neurons.

और मस्तिस्क के बाकी हिस्से की तरह, यह न्यूरोन से बना है |

So the human brain

मानव के मस्तिस्क में

has about a hundred billion neurons in it.

लगभग हज़ारो करोड़ो न्यूरोन्स हैं |

And the neurons communicate with each other

और न्यूरोन्स एक दूसरे से बाते करते हैं

by sending little pulses or spikes of electricity

एक दूसरे को जोड़ो के द्वारा

via connections to each other.

बिजली की छोटी छोटी तरंगे भेज कर |

The hippocampus is formed of two sheets of cells,

हिप्पोकैम्पस कोशिकाओं की दो परतों से बना है,

which are very densely interconnected.

जो कि बहुत सघनता से एक दूसरे से जुड़ी है |

And scientists have begun to understand

और वैज्ञानिकों ने समझना शुरू कर दिया है

how spatial memory works

स्थानिक स्मृति कैसे काम करती है,

by recording from individual neurons

चूहों में विभिन्न न्यूरोन्स से

in rats or mice

रिकॉर्ड करके

while they forage or explore an environment

जब वे किसी वातावरण में भोजन के लिए

looking for food.

पता लगाने जाते हैं |

So we're going to imagine we're recording from a single neuron

तो हम कल्पना करने जा रहे हैं कि हम एक न्यूरोन से रिकॉर्ड कर रहे है

in the hippocampus of this rat here.

इस चूहे के हिप्पोकैम्पस में |

And when it fires a little spike of electricity,

और जब यह बिजली कि छोटी तरंग भेजता है,

there's going to be a red dot and a click.

वहाँ एक लाल धब्बा और क्लिक होगा |

So what we see

तो हम जो देखते है

is that this neuron knows

वो है कि यह न्यूरोन जान जाता है

whenever the rat has gone into one particular place in its environment.

जब भी यह चूहा अपने वातावरण में किसी खास जगह पर जा चुका होता है तो |

And it signals to the rest of the brain

और मस्तिस्क के बाकी हिस्से को संकेत देता है

by sending a little electrical spike.

एक छोटी बिजली की तरंग भेज कर |

So we could show the firing rate of that neuron

तो हम इस न्यूरोन के तरंग भेजने की दर को दिखा सकते है

as a function of the animal's location.

जंतु के स्थान के फलन के रूप में |

And if we record from lots of different neurons,

और अगर हम विभिन्न न्यूरोन्स से रिकॉर्ड करे तो,

we'll see that different neurons fire

हम देखेंगे कि विभिन्न न्यूरोन संकेत भेजते है

when the animal goes in different parts of its environment,

जब जंतु अपने वातावरण के विभिन्न स्थानों पर जाता है,

like in this square box shown here.

जैसे यहाँ दिखाया गया वर्गाकार बॉक्स |

So together they form a map

तो साथ में वो एक नक्शा बनाते है

for the rest of the brain,

मस्तिस्क के बाक़ी हिस्से के लिए,

telling the brain continually,

मस्तिस्क को निरंतर बताने के लिए,

"Where am I now within my environment?"

"मैं अपने वातावरण में कहाँ हूँ?"

Place cells are also being recorded in humans.

जगहों की कोशिकाएं मनुष्यों में भी रिकॉर्ड होती हैं |

So epilepsy patients sometimes need

तो एपीलेप्सी के मरीज़ को कभी कभी

the electrical activity in their brain monitoring.

उनके मस्तिस्क में बिजली की हरकत की जरुरत होती है |

And some of these patients played a video game

और इनमे से कुछ मरीज़ एक वीडियो गेम खेलते है

where they drive around a small town.

जिसमे वो एक छोटे शहर में गाड़ी चलाते है |

And place cells in their hippocampi would fire, become active,

और जगहों की कोशिकाएं उनके हिप्पोकैम्पी में क्रियाशील हो जाती है,

start sending electrical impulses

बिजली के तरंग भेजना शुरू कर देती हैं

whenever they drove through a particular location in that town.

जब भी वो इस शहर के किसी खास जगह पर गाड़ी चलाते है |

So how does a place cell know

तो जगह की कोशिका कैसे जानती है

where the rat or person is within its environment?

चूहा या व्यक्ति अपने वातावरण के भीतर ही है?

Well these two cells here

यहाँ दो कोशिकाएं है जो

show us that the boundaries of the environment

हमे वातावरण की सीमाएं दिखाती है

are particularly important.

बहुत महत्वपूर्ण है |

So the one on the top

तो जो ऊपर की तरफ है

likes to fire sort of midway between the walls

उस बक्से की दीवारों के बीच में तरंग भेजती है

of the box that their rat's in.

जिसमे चूहा है |

And when you expand the box, the firing location expands.

और जब बक्से को बड़ा करते है, तरंग भेजने की जगह भी बढती है |

The one below likes to fire

और जो नीचे है वो तरंग भेजती है

whenever there's a wall close by to the south.

जब भी दक्षिण की तरफ पास में कोई दीवार है

And if you put another wall inside the box,

और अगर आप बक्से के अंदर एक और दीवार बना दे

then the cell fires in both place

तब कोशिका दोनों ही जगहों पर तरंग भेजती है

wherever there's a wall to the south

जब भी दक्षिण के तरफ दीवार होती है

as the animal explores around in its box.

जंतु इस बक्से के अंदर इधर उधर जाते रहने के कारण |

So this predicts

तो यह भविष्यवाणी करती है

that sensing the distances and directions of boundaries around you --

आपके आसपास की सीमाओं की दिशाओं और उनसे आपकी दुरी की --

extended buildings and so on --

बढ़ी हुई इमारते और इस तरह --

is particularly important for the hippocampus.

हिप्पोकैम्पस के लिए यह बहुत महत्वपूर्ण है |

And indeed, on the inputs to the hippocampus,

और वास्तव में, हिप्पोकैम्पस को दी जाने वाली सुचना के लिए,

cells are found which project into the hippocampus,

कोशिकाएं पायी गयी है जो हिप्पोकैम्पस में कल्पना करती हैं,

which do respond exactly

जो अच्छी तरह से प्रतिक्रिया देती है

to detecting boundaries or edges

सीमाओं और किनारों को खोजने में

at particular distances and directions

चूहे से किसी विशेष दुरी

from the rat or mouse

और दिशा में

as it's exploring around.

जैसे जैसे यह आसपास घूमता है

So the cell on the left, you can see,

तो यह कोशिका बायीं तरफ है, आप देख सकते हैं,

it fires whenever the animal gets near

यह तरंग भेजती है जब भी जंतु

to a wall or a boundary to the east,

पूर्व की ओर दीवार या सीमा के पास होता है,

whether it's the edge or the wall of a square box

चाहे वो किनारा हो या वर्गाकार बक्से की दीवार

or the circular wall of the circular box

या वृत्ताकार बक्से कि वृत्ताकार दीवार

or even the drop at the edge of a table, which the animals are running around.

या टेबल के किनारे पर बूंद, जिसके आसपास जंतु घूम रहे हैं |

And the cell on the right there

और दायी तरफ की कोशिका

fires whenever there's a boundary to the south,

तरंग भेजती है जब भी दक्षिण की ओर सीमा हो,

whether it's the drop at the edge of the table or a wall

चाहे वो टेबल की किनारे पर बूंद हो या दीवार

or even the gap between two tables that are pulled apart.

या फिर दो दुरे रखे टेबल के बीच का अंतराल |

So that's one way in which we think

तो एक तरीका है जिस तरह हम सोचते है

place cells determine where the animal is as it's exploring around.

जगहों की कोशिकाएं पता लगाती हैं कि जंतु अपने आसपास के वातावरण में कहाँ है |

We can also test where we think objects are,

हम चीज़े कहाँ है इसके बारे में भी परीक्षण कर सकते है,

like this goal flag, in simple environments --

जैसे यह गोल फ्लैग, साधारण वातावरण में --

or indeed, where your car would be.

या वास्तव में, कहाँ आपकी कार होगी |

So we can have people explore an environment

तो हम लोगो को वातावरण में घूमने के लिए कह सकते है

and see the location they have to remember.

और जगहों को देखने दे जिन्हें उन्हें याद रखना है |

And then, if we put them back in the environment,

और फिर, हम उन्हें फिर से उसी वातावरण में ले जाए,

generally they're quite good at putting a marker down

साधारणत: वो जगहों को पहचानने में काफी अच्छे थे

where they thought that flag or their car was.

जहाँ उन्हें लगा की फ्लैग या उनकी कार थी |

But on some trials,

लेकिन उसी परीक्षण में,

we could change the shape and size of the environment

हम वातावरण की आकृति और आकार बदल सकते थे

like we did with the place cell.

जैसे हमने जगह की कोशिका के साथ किया |

In that case, we can see

इस तरह हम देख सकते है

how where they think the flag had been changes

कैसे वो सोचते हैं कि कहाँ फ्लैग बदल गया है

as a function of how you change the shape and size of the environment.

वातावरण के आकृति और आकार के बदलाव के फलन की रूप में |

And what you see, for example,

और आप जो देखते है, उदाहरण के लिए,

if the flag was where that cross was in a small square environment,

अगर फ्लैग वहाँ पर था जहाँ पर क्रॉस था एक छोटे वर्गाकार वातावरण में,

and then if you ask people where it was,

और फिर आप लोगो से पूछे वो कहाँ था,

but you've made the environment bigger,

लेकिन आपने वातावरण को बड़ा कर दिया है,

where they think the flag had been

जहाँ उन्हें लगता है फ्लैग पहले था

stretches out in exactly the same way

उसी तरह से फैल जाता है जिस तरह से

that the place cell firing stretched out.

जगहों की कोशिकाओं की तरंगे फैल जाती है |

It's as if you remember where the flag was

जैसे आप अगर याद रखते है फ्लैग कहाँ था

by storing the pattern of firing across all of your place cells

जगहों की कोशिकाओं के तरंग भेजने के तरीके को संग्रहण करके

at that location,

सभी जगहों पर,

and then you can get back to that location

और फिर आप उसी जगह पर वापस जा सकते है

by moving around

इधर उधर घूम के

so that you best match the current pattern of firing of your place cells

जिससे आप जगहों की कोशिकाओं के तरंगे भेजने के तरीके को मिला सके

with that stored pattern.

संग्रहित तरीके से |

That guides you back to the location that you want to remember.

जो आपको उस जगह पर वापस लेके जाता है जिसे आप याद रखना चाहते हैं |

But we also know where we are through movement.

लेकिन हम अपने गति के कारण यह भी जानते है कि हम कहाँ हैं |

So if we take some outbound path --

तो हम अगर बाहर जाने वाला रास्ता लेते हैं --

perhaps we park and we wander off --

शायद हम पार्क करे और घूमते रहे --

we know because our own movements,

हम अपनी गति की वजह से जानते है,

which we can integrate over this path

जो हम इस रास्ते के साथ लगभग मिला सकते है

roughly what the heading direction is to go back.

जो वापस जाने वाली दिशा है |

And place cells also get this kind of path integration input

और जगह की कोशिकाओं को इस तरह से रास्ते मिलाने के संकेत भी मिलते है

from a kind of cell called a grid cell.

एक तरह की कोशिकाओं से जिन्हें ग्रिड कोशिका कहा जाता है |

Now grid cells are found, again,

अब ग्रिड कोशिकाएं पायी गयी है,फिर से,

on the inputs to the hippocampus,

हिप्पोकैम्पस को संकेत देने के लिए,

and they're a bit like place cells.

और वो थोड़ी सी जगह की कोशिकाओं की तरह हैं |

But now as the rat explores around,

लेकिन अब जैसे चूहा आसपास घूमता है,

each individual cell fires

अलग अलग हर कोशिकाएं तरंग भेजती है

in a whole array of different locations

विभिन्न जगहों के पूरे समूहों में

which are laid out across the environment

जो पूरे वातावरण में मौजूद है

in an amazingly regular triangular grid.

एक आश्चर्यजनक त्रिकोणीय ग्रिड के रूप में |

And if you record from several grid cells --

और अगर आप बहुत से ग्रिड कोशिकाओं से रिकॉर्ड करे --

shown here in different colors --

यहाँ पर विभिन्न रंगों में दर्शित --

each one has a grid-like firing pattern across the environment,

पूरे वातावरण में सभी एक ग्रिड की तरह तरंग भेजती हैं,

and each cell's grid-like firing pattern is shifted slightly

और हर कोशिका की ग्रिड के तरह तरंग भेजने का तरीका बाकी

relative to the other cells.

कोशिकाओं से थोड़ा अलग है |

So the red one fires on this grid

तो लाल वाली तरंग इस ग्रिड पर भेजती है

and the green one on this one and the blue on on this one.

और हरी वाली इस पर और नीली वाली इस पर |

So together, it's as if the rat

तो साथ में, यह ऐसे है जैसे चूहा

can put a virtual grid of firing locations

तरंग भेजने की एक काल्पनिक ग्रिड रख सकता है

across its environment --

पूरे वातावरण में --

a bit like the latitude and longitude lines that you'd find on a map,

नक़्शे पर पाये जानी वाली अक्षांश और देशांतर रेखाओं की तरह,

but using triangles.

लेकिन त्रिकोण को उपयोग करके |

And as it moves around,

और यह जैसे खिसकता है,

the electrical activity can pass

बिजली की तरंगे जा सकती है

from one of these cells to the next cell

इनमे से एक कोशिका से दूसरी कोशिका तक

to keep track of where it is,

यह कहाँ पर है इसका ध्यान रखने के लिए,

so that it can use its own movements

इस तरह यह अपने बदलाव को उपयोग कर सकता है

to know where it is in its environment.

वातावरण में अपनी स्थिति जानने के लिए |

Do people have grid cells?

क्या इंसानों में ग्रिड कोशिकाएं होती है?

Well because all of the grid-like firing patterns

क्युंकि सारी ग्रिड की तरह तरंग भेजने के तरीको

have the same axes of symmetry,

का एक ही सममिति का अक्ष है,

the same orientations of grid, shown in orange here,

का एक ही अभीविन्यास है, यहाँ नारंगी रंग में दर्शित,

it means that the net activity

इसका मतलब यह हैं कि सभी

of all of the grid cells in a particular part of the brain

ग्रिड कोशिकाओं की कुल क्रिया मस्तिस्क के एक खास हिस्से पर

should change

बदलनी चाहिए

according to whether we're running along these six directions

हमारे इन छै दिशाओं के साथ भागने पर

or running along one of the six directions in between.

या इन छै में से किसी एक दिशा के साथ भागने पर |

So we can put people in an MRI scanner

तो हम लोगो को MRI स्कैनर पर रख सकते है

and have them do a little video game

और उन्हें एक छोटा वीडियो गेम खेलने दे

like the one I showed you

जैसा कि मैंने आपको दिखाया था

and look for this signal.

और संकेतों को देखे |

And indeed, you do see it in the human entorhinal cortex,

और वास्तव में, आप इसे मानवीय एंटोर्हिनल कोर्टेक्स में देखते है,

which is the same part of the brain that you see grid cells in rats.

जो कि मस्तिस्क का वहीँ हिस्सा है जो आपने चूहों में ग्रिड कोशिकाओं में देखा था |

So back to Homer.

तो होमर के बारे में फिर से |

He's probably remembering where his car was

शायद उन्हें याद है कि उनकी कार कहाँ है

in terms of the distances and directions

दुरी और दिशा के आधार पर

to extended buildings and boundaries

उन बढ़ी हुई इमारते और सीमाओं के हिसाब से

around the location where he parked.

जिस जगह पर कार पार्क थी |

And that would be represented

और जो दर्शाया जायेगा

by the firing of boundary-detecting cells.

सीमाएं दर्शाने वाली कोशिकाओं के तरंग भेजने से |

He's also remembering the path he took out of the car park,

उन्हें वो रास्ता भी याद है जो उन्होंने बाहर आते वक्त लिया था,

which would be represented in the firing of grid cells.

जो दर्शाया जायेगा ग्रिड कोशिकओं के तरंग भेजने से |

Now both of these kinds of cells

अब इन तरह की दोनों कोशिकाएं

can make the place cells fire.

जगह की कोशिका को तरंग भेजने के लिए कह सकती है |

And he can return to the location where he parked

और वे उस जगह पर लौट सकते है जहाँ कार पार्क थी

by moving so as to find where it is

घूमते हुए वो जगह खोजने के लिए जहाँ पर

that best matches the firing pattern

तरंग भेजने के तरीके से सबसे ज्यादा अच्छा मिलान हो

of the place cells in his brain currently

उनके मस्तिस्क के जगह की कोशिकाओं के साथ

with the stored pattern where he parked his car.

जिन्होंने कार कहाँ पार्क हुई है उसका तरीका संचित किया है |

And that guides him back to that location

और यह उन्हें वापस उसी जगह पर ले जाता है

irrespective of visual cues

दिखने वाले संकेतों की परवाह किये बिना

like whether his car's actually there.

जैसे क्या सच में उनकी कार वहाँ है |

Maybe it's been towed.

शायद वो वहाँ से हटाई जा चुकी है |

But he knows where it was, so he knows to go and get it.

लेकिन उन्हें पता है कि वो कहाँ थी, तो वहाँ जाने और इसे पाने के बारे में उन्हें पता है

So beyond spatial memory,

तो स्थानिक स्मृति के आगे,

if we look for this grid-like firing pattern

अगर हम ग्रिड के जैसे तरीके को देखे

throughout the whole brain,

पूरे मस्तिस्क में,

we see it in a whole series of locations

अब जगहों की पूरी श्रृखंला देखेंगे

which are always active

जो कि हमेशा सक्रीय है

when we do all kinds of autobiographical memory tasks,

जब सभी तरह की आत्मकथात्मक स्मृति की कसरत करेंगे,

like remembering the last time you went to a wedding, for example.

जैसे यह याद करना आप आखिरी वक्त शादी पर कब गये थे, उदाहरण के लिए |

So it may be that the neural mechanisms

तो यह न्यूरल तंत्र हो सकता है

for representing the space around us

हमारे आसपास की जगह को दर्शाने के लिए

are also used for generating visual imagery

दृश्य की छवियों को बनाने में भी उपयोग हो सकता है

so that we can recreate the spatial scene, at least,

जिससे हम स्थानिक द्रश्य फिर से बना सके, कम से कम,

of the events that have happened to us when we want to imagine them.

उन घटनाओं की जो हमारे साथ हुई जब हम उनकी कल्पना करे |

So if this was happening,

तो अगर यह होता है,

your memories could start by place cells activating each other

आपकी स्मृति जगह की कोशिकाओं को क्रियाशील करने से शुरू हो सकती है

via these dense interconnections

उनके बीच घने आपसी संपर्को से

and then reactivating boundary cells

और तब सीमाओं की कोशिकाओं को भीर से क्रियाशील करके

to create the spatial structure

स्थानिक सरंचना बनाने के लिए

of the scene around your viewpoint.

आपके दृष्टीकोण के हिसाब से |

And grid cells could move this viewpoint through that space.

और ग्रिड कोशिकाएं इस दृष्टीकोण को यहाँ वहाँ ले जा सकती है |

Another kind of cell, head direction cells,

एक और तरह की कोशिका, सर की दिशा की कोशिका,

which I didn't mention yet,

जिसके बारे में मैंने बात नहीं की,

they fire like a compass according to which way you're facing.

वो कम्पास की तरंग भेजती है जिस तरफ आप देख रहे है उसके हिसाब से |

They could define the viewing direction

वो देखने की दिशा निर्धारित कर सकती है

from which you want to generate an image for your visual imagery,

जहाँ से आप एक छवि बनाना चाहे आपके दृश्य की कल्पना के लिए,

so you can imagine what happened when you were at this wedding, for example.

तो आप कल्पना कर सकते कि उस शादी में क्या हुआ, उदाहरण के लिए |

So this is just one example

तो यह सिर्फ एक उदाहरण है

of a new era really

एक नए युग का

in cognitive neuroscience

कोगनिटिव न्यूरोसाइंस में

where we're beginning to understand

जहाँ हम समझना शुरू कर रहे हैं

psychological processes

साइकोलोजिकल प्रक्रियों को

like how you remember or imagine or even think

जैसे आप कैसे याद या कल्पना या सोचते है

in terms of the actions

हमारे मस्तिस्क को बनाने वाले

of the billions of individual neurons that make up our brains.

करोड़ो विभिन्न तरह के न्यूरोन की क्रियाओं के आधार पर |

Thank you very much.

बहुत बहुत धन्यवाद |

(Applause)

(अभिवादन)