Neil Burgess: How your brain tells you where you are

Translator: Antonius Yudi Sendjaja Reviewer: Intan Kumalasari

When we park in a big parking lot,

Saat memarkir mobil di tempat parkir yang luas,

how do we remember where we parked our car?

bagaimana kita ingat di mana mobil kita?

Here's the problem facing Homer.

Inilah masalah yang dihadapi Homer.

And we're going to try to understand

Dan kami akan mencoba memahami

what's happening in his brain.

apa yang terjadi di dalam otaknya.

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

Jadi, kita mulai dengan hipokampus, yang berwarna kuning,

which is the organ of memory.

yang merupakan organ ingatan.

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

Jika organ itu rusak, seperti pada penderita Alzheimer,

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

Anda tidak bisa mengingat, termasuk di mana Anda memarkir mobil.

It's named after Latin for "seahorse,"

Organ ini diberi nama dari Bahasa Latin untuk "kuda laut,"

which it resembles.

yang bentuknya mirip.

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

Dan seperti bagian otak lainnya, organ ini tersusun dari neuron.

So the human brain

Di otak manusia

has about a hundred billion neurons in it.

terdapat sekitar 100 miliar neuron.

And the neurons communicate with each other

Dan neuron-neuron ini saling berkomunikasi

by sending little pulses or spikes of electricity

dengan mengirimkan gelombang kejut listrik kecil

via connections to each other.

melalui sambungan dengan yang lain.

The hippocampus is formed of two sheets of cells,

Hipokampus terdiri dari dua lapisan sel,

which are very densely interconnected.

yang sangat terhubung.

And scientists have begun to understand

Dan para ilmuwan mulai bisa mengerti

how spatial memory works

bagaimana cara kerja ingatan spatial

by recording from individual neurons

dengan rekaman dari neuron-neuron individu

in rats or mice

pada tikus atau mencit

while they forage or explore an environment

saat mereka berjalan atau menjelajahi lingkungan

looking for food.

untuk mencari makan.

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

Jadi kita akan membayangkan bahwa kita merekam sebuah neuron

in the hippocampus of this rat here.

dari hipokampus tikus ini.

And when it fires a little spike of electricity,

Dan saat hipokampus itu menembakkan gelombang kejut listrik,

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

akan terbentuk titik merah dan klik.

So what we see

Jadi apa yang kita lihat

is that this neuron knows

adalah neuron ini tahu

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

kapanpun tikus itu telah pergi ke satu tempat tertentu di dalam lingkungan itu,

And it signals to the rest of the brain

Dan organ itu mengirim sinyal ke bagian otak lainnya

by sending a little electrical spike.

dengan mengirimkan gelombang kejut listrik kecil.

So we could show the firing rate of that neuron

Dan kita bisa menunjukkan laju penembakan neuron itu

as a function of the animal's location.

sebagai fungsi dari lokasi binatang tersebut.

And if we record from lots of different neurons,

Dan jika kita merekam dari neuron-neuron lainnya,

we'll see that different neurons fire

kita akan melihat bahwa neuron yang berbeda itu menembak

when the animal goes in different parts of its environment,

saat binatang itu pergi ke berbagai tempat berbeda dalam lingkungannya,

like in this square box shown here.

seperti pada kotak persegi ini.

So together they form a map

Sehingga membentuk peta

for the rest of the brain,

bagi bagian otak lainnya,

telling the brain continually,

memberi tahu kepada otak secara terus menerus,

"Where am I now within my environment?"

"Di mana saya berada dalam lingkungan saya ini?"

Place cells are also being recorded in humans.

Sel tempatan juga terekam pada manusia.

So epilepsy patients sometimes need

Jadi penderita epilepsi kadang-kadang membutuhkan

the electrical activity in their brain monitoring.

monitoring aktivitas listrik pada otak penderita mereka.

And some of these patients played a video game

Dan beberapa pasien ini bermain sebuah video game

where they drive around a small town.

saat mereka selesai mengelilingi sebuah kota kecil.

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

Dan sel tempatan dalam hipokampus itu akan menembak, menjadi aktif,

start sending electrical impulses

dan mulai mengirimkan kejutan listrik

whenever they drove through a particular location in that town.

kapanpun mereka menjelajahi tempat tertentu di kota itu.

So how does a place cell know

Lalu bagaiamna sel seperti sel tempatan tahu

where the rat or person is within its environment?

dimana tikus atau manusia itu dalam lingkungannya?

Well these two cells here

Baiklah dua sel disini

show us that the boundaries of the environment

menunjukkan kepada kita bahwa batas dari lingkungan

are particularly important.

adalah cukup penting.

So the one on the top

Jadi yang di bagian atas

likes to fire sort of midway between the walls

suka menembak di antara dinding

of the box that their rat's in.

dari kotak di mana tikus itu berada.

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

Dan saat kotak itu diperluas, lokasi penembakannya membesar.

The one below likes to fire

Yang di bagian bawah

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

kapanpun bagian selatannya dekat dengan dinding.

And if you put another wall inside the box,

Dan jika Anda meletakkan dinding lain di dalam kotak itu,

then the cell fires in both place

kemudian sel ini menembak di kedua tempat

wherever there's a wall to the south

dimanapun ada sebuah dinding ke selatan

as the animal explores around in its box.

saat binatang ini menjelajahi kotak itu.

So this predicts

Jadi hal ini memperkirakan

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

bahwa merasakan jarak dan arah dari batas-batas di sekitar Anda --

extended buildings and so on --

gedung dan sebagainya --

is particularly important for the hippocampus.

sangat penting bagi hipokampus.

And indeed, on the inputs to the hippocampus,

Dan memang, pada masukan ke bagian hipokampus

cells are found which project into the hippocampus,

sel-sel yang ditemukan memproyeksikan ke dalam hipokampus

which do respond exactly

yang memang menanggapi

to detecting boundaries or edges

untuk mendeteksi batas-batas atau tepi-tepi

at particular distances and directions

pada jarak dan arah tertentu

from the rat or mouse

dari tikus

as it's exploring around.

saat binatang itu menjelajah.

So the cell on the left, you can see,

Jadi Anda bisa melihat sel di sebelah kiri,

it fires whenever the animal gets near

menembak kapanpun binatang itu berada

to a wall or a boundary to the east,

di dekat dinding atau batas di sebelah barat,

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

baik itu tepi atau dinding dari kotak persegi

or the circular wall of the circular box

atau dinding melingkar dari kotak lingkaran

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

atau bahkan tepi dari meja, di mana binatang itu berlarian.

And the cell on the right there

Dan sel di sebelah kanan ini

fires whenever there's a boundary to the south,

menembak kapanpun ada batas di sebelah selatan,

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

baik itu tepi dari meja ataupun dinding

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

atau bahkan celah antara dua meja yang terpisah.

So that's one way in which we think

Jadi itulah salah satu cara yang kita pikir

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

adalah cara sel tempatan menentukan di mana binatang itu berada.

We can also test where we think objects are,

Kami juga menguji di mana kita berpikir sebuah benda berada,

like this goal flag, in simple environments --

seperti bendera dalam sebuah lingkungan sederhana ini --

or indeed, where your car would be.

atau, di mana mobil anda berada.

So we can have people explore an environment

Jadi ada orang-orang yang menjelajahi lingkungan tertentu

and see the location they have to remember.

dan melihat tempat yang harus mereka ingat.

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

Lalu jika kita mengumpulkan mereka kembali di lingkungan itu

generally they're quite good at putting a marker down

biasanya mereka cukup baik dalam menandai

where they thought that flag or their car was.

di mana mereka pikir bendera atau mobil mereka berada.

But on some trials,

Namun dalam beberapa percobaan,

we could change the shape and size of the environment

kita bisa mengubah bentuk dan ukuran dari lingkungan itu

like we did with the place cell.

seperti yang kita lakukan dengan sel tempatan.

In that case, we can see

Pada kasus ini, kita dapat melihat

how where they think the flag had been changes

bagaimana mereka berpikir bendera itu telah pindah

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

sebagai fungsi dari bagaimana Anda mengubah bentuk dan ukuran lingkungan itu.

And what you see, for example,

Dan sebagai contohnya, yang Anda lihat adalah

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

jika dalam lingkungan persegi kecil bendera itu ada pada tanda silang

and then if you ask people where it was,

lalu Anda bertanya di mana bendera itu berada,

but you've made the environment bigger,

namun lingkungannya Anda buat lebih besar,

where they think the flag had been

pikiran mereka tentang di mana bendera itu sebelumnya

stretches out in exactly the same way

terentang dengan cara yang sama

that the place cell firing stretched out.

dengan bagaimana tembakan dari sel tempatan itu terentang.

It's as if you remember where the flag was

Sepertinya Anda mengingat letak bendera itu

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

dengan menyimpan pola tembakan di seluruh sel tempatan Anda

at that location,

pada lokasi itu,

and then you can get back to that location

dan kemudian Anda bisa kembali ke sana

by moving around

dengan bergerak

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

sehingga cocok dengan pola tembakan dari sel tempatan Anda sekarang

with that stored pattern.

dengan pola yang telah tersimpan.

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

Hal ini memandu Anda kembali ke tempat yang ingin Anda ingat.

But we also know where we are through movement.

Namun kita juga tahu di mana kita berada di dalam lingkungan itu.

So if we take some outbound path --

Jadi jika kita berjalan pergi --

perhaps we park and we wander off --

mungkin kita memarkir mobil dan berkeliling --

we know because our own movements,

kita tahu karena pergerakan kita sendiri

which we can integrate over this path

di mana kita dapat memadukan jalur ini

roughly what the heading direction is to go back.

kira-kira dengan arah kita untuk kembali.

And place cells also get this kind of path integration input

Dan sel tempatan juga memiliki masukan terpadu ini

from a kind of cell called a grid cell.

dari sejenis sel yang disebut sel grid.

Now grid cells are found, again,

Sel grid juga ditemukan

on the inputs to the hippocampus,

pada masukan hipokampus

and they're a bit like place cells.

dan sel ini sedikit menyerupai sel tempatan.

But now as the rat explores around,

Namun kini saat tikus itu berkeliling

each individual cell fires

setiap sel menembak

in a whole array of different locations

pada serangkaian lokasi yang berbeda

which are laid out across the environment

yang terletak di seluruh lingkungan itu

in an amazingly regular triangular grid.

dengan kisi berbentuk segitiga yang luar biasa teratur.

And if you record from several grid cells --

Dan jika Anda merekam dari beberapa sel grid --

shown here in different colors --

yang ditunjukkan dengan warna berbeda di sini --

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

setiap sel memiliki pola tembakan menyerupai kisi di seluruh lingkungan itu

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

dan setiap pola tembakan itu sedikit bergeser

relative to the other cells.

jika dibandingkan dengan pola tembakan sel lain.

So the red one fires on this grid

Jadi kisi yang berwarna merah

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

yang berwarna hijau dan yang berwarna biru ini.

So together, it's as if the rat

Dan bersama-sama, ibarat tikus ini

can put a virtual grid of firing locations

dapat membuat kisi maya dari lokasi tembakan

across its environment --

di seluruh lingkungannya --

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

sedikit menyerupai garis lintang dan bujur yang Anda lihat pada peta

but using triangles.

namun dengan segitiga.

And as it moves around,

Dan saat tikus itu bergerak

the electrical activity can pass

aktivitas listriknya dapat meneruskan

from one of these cells to the next cell

dari salah satu sel ini ke sel berikutnya

to keep track of where it is,

untuk terus melacak di mana dia berada,

so that it can use its own movements

sehingga dapat menggunakan pergerakannya sendiri

to know where it is in its environment.

untuk mengetahui di mana dia berada.

Do people have grid cells?

Apakah manusia memiliki sel grid?

Well because all of the grid-like firing patterns

Begini, karena semua pola tembakan yang menyerupai kisi ini

have the same axes of symmetry,

memiliki sumbu simetri yang sama,

the same orientations of grid, shown in orange here,

orientasi kisi yang sama, yang berwarna oranye ini,

it means that the net activity

ini berarti bahwa aktivitas total

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

dari semua sel grid pada bagian tertentu dari otak

should change

seharusnya berubah

according to whether we're running along these six directions

tergantung pada apakah kita bergerak sepanjang enam arah ini

or running along one of the six directions in between.

atau di sepanjang enam arah di antaranya.

So we can put people in an MRI scanner

Jadi kami dapat memasukkan orang ke dalam pemindai MRI

and have them do a little video game

dan menyuruh mereka bermain sebuah video game

like the one I showed you

seperti yang saya tunjukkan

and look for this signal.

dan melihat sinyal ini.

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

Dan memang, Anda melihatnya pada korteks entorhinal manusia

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

bagian otak yang sama dengan bagian di mana Anda menjumpai sel grid pada tikus.

So back to Homer.

Jadi kembali pada Homer.

He's probably remembering where his car was

Mungkin dia sudah ingat di mana mobilnya

in terms of the distances and directions

dalam hal jarak dan arah

to extended buildings and boundaries

pada gedung dan batas-batas

around the location where he parked.

di sekitar tempat di mana dia memarkirnya.

And that would be represented

Dan hal ini terwakilkan

by the firing of boundary-detecting cells.

oleh tembakan sel pendeteksi batas.

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

Dia juga ingat akan jalan yang dia ambil saat pergi dari tempat parkir

which would be represented in the firing of grid cells.

yang terwakili oleh tembakan dari sel grid.

Now both of these kinds of cells

Kini kedua jenis sel ini

can make the place cells fire.

dapat membuat sel tempatan menembak.

And he can return to the location where he parked

Dan dia dapat kembali ke tempat di mana mobilnya diparkir

by moving so as to find where it is

dengan bergerak untuk menemukan

that best matches the firing pattern

pola yang paling cocok dengan pola tembakan

of the place cells in his brain currently

dari sel tempatan dalam otaknya sekarang

with the stored pattern where he parked his car.

dengan pola yang tersimpan saat dia memarkir mobilnya.

And that guides him back to that location

Dan hal itu memandunya kembali ke tempat itu

irrespective of visual cues

tanpa tergantung pada penglihatan

like whether his car's actually there.

seperti apakah mobilnya memang ada di sana.

Maybe it's been towed.

Mungkin mobilnya sudah diderek.

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

Namun dia tahu di mana lokasinya, jadi dia tahu harus ke mana.

So beyond spatial memory,

Lalu, di luar ingatan spatial,

if we look for this grid-like firing pattern

jika kita melihat pada pola tembakan yang menyerupai kisi ini

throughout the whole brain,

di seluruh otak,

we see it in a whole series of locations

kita melihatnya di berbagai tempat

which are always active

yang selalu aktif

when we do all kinds of autobiographical memory tasks,

saat kita melakukan semua tugas mengingat

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

seperti mengingat kapan terakhir kali Anda menghadiri pernikahan.

So it may be that the neural mechanisms

Jadi mungkin saja mekanisme syaraf

for representing the space around us

yang mewakili ruangan di sekitar kita

are also used for generating visual imagery

juga digunakan untuk menciptakan khayalan visual

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

sehingga kita dapat menciptakan kembali gambaran spatial

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

dari peristiwa yang telah terjadi pada kita saat kita ingin membayangkannya.

So if this was happening,

Jadi jika inilah yang terjadi,

your memories could start by place cells activating each other

ingatan Anda dimulai oleh sel tempatan yang saling mengaktifkan

via these dense interconnections

melalui keterhubungan yang rapat ini

and then reactivating boundary cells

yang kemudian mengaktifkan kembali sel batas

to create the spatial structure

untuk menciptakan struktur spatial

of the scene around your viewpoint.

dari peristiwa dari sudut pandang Anda.

And grid cells could move this viewpoint through that space.

Dan sel grid dapat memindahkan sudut pandang Anda melalui ruangan itu.

Another kind of cell, head direction cells,

Jenis sel yang lainnya, sel HD

which I didn't mention yet,

yang belum saya sebutkan,

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

sel ini menembak seperti kompas tergantung ke mana arah Anda.

They could define the viewing direction

Sel ini dapat menentukan arah pandangan

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

di mana Anda ingin menciptakan gambaran bagi khayalan visual Anda,

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

sehingga Anda dpat membayangkan apa yang terjadi saat Anda menghadiri pernikahan.

So this is just one example

Ini hanyalah salah satu contoh

of a new era really

dari jaman baru

in cognitive neuroscience

dalam ilmu syaraf kognitif

where we're beginning to understand

di mana kita mulai memahami

psychological processes

proses-proses psikologis

like how you remember or imagine or even think

seperti bagaimana Anda mengingat, membayangkan, atau berpikir

in terms of the actions

dalam hal tindakan

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

dari miliaran neuron yang menyusun otak Anda.

Thank you very much.

Terima kasih banyak.

(Applause)

(Tepuk tangan)