Neil Burgess: How your brain tells you where you are

Neil Burgess: Beyniniz nerede olduğunuzu size nasıl söylüyor?

Çeviri: Tayfun Günal Gözden geçirme: Sancak Gülgen

When we park in a big parking lot,

Büyük bir otoparka park ettiğimizde,

how do we remember where we parked our car?

arabamızı nereye bıraktığımızı nasıl hatırlıyoruz?

Here's the problem facing Homer.

İşte Homer'ın başındaki dert de bu.

And we're going to try to understand

Şimdi onun beyninde neler olup bittiğini

what's happening in his brain.

anlamaya çalışacağız.

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

Sarıyla gösterilmiş alan,

which is the organ of memory.

hipokampla başlıyoruz ki bu hafıza organıdır.

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

Burada hasar varsa, Alzheimer'da olduğu gibi,

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

arabayı park ettiğiniz yer dahil hiçbir şeyi hatırlayamazsınız.

It's named after Latin for "seahorse,"

Benzediği "deniz atının"

which it resembles.

Latince adıyla isimlendirilmiştir.

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

Ve beynin geri kalan kısmı gibi

So the human brain

nöronlardan oluşur. İnsan beyninde

has about a hundred billion neurons in it.

yaklaşık 100 milyar nöron vardır.

And the neurons communicate with each other

Bu nöronlar, aralarındaki bağlantılılar aracılığıyla

ufak titreşimler ya da elektrik akımları yollayarak

by sending little pulses or spikes of electricity

via connections to each other.

birbirleriyle iletişim kurarlar.

The hippocampus is formed of two sheets of cells,

Hipokamp, yoğun biçimde birbiriyle bağlantılı

which are very densely interconnected.

iki hücre tabakasından oluşur.

And scientists have begun to understand

Ve bilim adamları, uzamsal hafızanın nasıl

how spatial memory works

çalıştığını, sıçanlar ya da farelerin

by recording from individual neurons

nöronlarından, onlar yiyecek araken veya

in rats or mice

bir ortamı incelerken,

while they forage or explore an environment

kayıtlar alarak

looking for food.

anlamaya başladılar.

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

Şu farenin hipokampından

in the hippocampus of this rat here.

tek bir nöronun kaydını aldığımızı hayal edelim.

And when it fires a little spike of electricity,

Ve ufak bir elektrik akımı gönderildiğinde

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

kırmızı bir nokta ve 'klik' sesi oluşacak.

So what we see

Şimdi gördüğümüz şey şudur:

is that this neuron knows

Bu nöron, sıçan ne zaman ortamın

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

içerisinde belli bir yere gitse bunu fark ediyor.

And it signals to the rest of the brain

Ve ufak bir elektrik akımı yollayarak

by sending a little electrical spike.

beynin geri kalan kısmına durumu bildiriyor.

So we could show the firing rate of that neuron

Bu nöronun sinyal gönderme oranının, hayvanın yerini belirtme

as a function of the animal's location.

işlevine sahip olduğunu gösterebiliriz.

And if we record from lots of different neurons,

Ve pek çok farklı nörondan kayıt alırsak,

we'll see that different neurons fire

hayvan farklı bölgelere gittiğinde farklı

when the animal goes in different parts of its environment,

nöronların sinyal yolladığını görürüz.

like in this square box shown here.

Bu kare kutuda görüldüğü gibi.

So together they form a map

Bunlar hep birlikte

for the rest of the brain,

beynin geri kalanı için

telling the brain continually,

bir harita oluşturup, beyne sürekli olarak,

"Where am I now within my environment?"

"Şu an çevremde neredeyim?" diye sorar.

Place cells are also being recorded in humans.

Yer-yön hücrelerine insanlarda da rastlanır.

So epilepsy patients sometimes need

Epilepsi hastalarının bazen

the electrical activity in their brain monitoring.

beyinlerindeki elektriksel aktivitenin izlenmesine ihtiyacı olur.

And some of these patients played a video game

Bu hastalardan bazıları, küçük bir şehirde

where they drive around a small town.

araba kullandıkları bir bilgisayar oyunu oynadılar.

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

Hipokamptaki "yer-yön hücreleri" hastalar ne zaman o şehrin

start sending electrical impulses

belli bir bölgesinden geçse, ateşlenir, aktif hale geçer

whenever they drove through a particular location in that town.

ve elektriksel akım yollamaya başlarlar.

So how does a place cell know

Peki nasıl oluyor da bir "yer-yön hücresi"

where the rat or person is within its environment?

bir farenin veya kişinin çevresinde nerede olduğunu biliyor?

Well these two cells here

Buradaki iki hücre bize göstermektedir ki,

show us that the boundaries of the environment

ortamın sınırları

are particularly important.

bilhassa önemlidir.

So the one on the top

Yukarıdaki hücre, farenin bulunduğu

likes to fire sort of midway between the walls

kutunun iki duvarı arasındaki orta

of the box that their rat's in.

kısımlarda ateşlenmeyi seviyor.

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

Kutuyu genişlettiğiniz zaman, ateşlendiği alan da genişliyor.

The one below likes to fire

Alttaki örnekte, hücre, ne zaman güneye

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

yakın duvar varsa ateşlenmeyi seviyor.

And if you put another wall inside the box,

Ve eğer kutunun içerisine başka bir

then the cell fires in both place

duvar koyarsanız, o zaman hücre,

wherever there's a wall to the south

hayvan kutuda keşif yaparken güneye doğru

as the animal explores around in its box.

duvar olan her iki yerde de ateşleniyor.

So this predicts

Bu, etrafınızdaki sınırların

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

yön ve uzaklıklarının, binalar boyunca

extended buildings and so on --

uzanan fiziksel engellerin konumunun,

is particularly important for the hippocampus.

hipokamp için ne kadar önemli olduğunu öngörüyor.

And indeed, on the inputs to the hippocampus,

Gerçekten de hipokampın girdilerinde,

cells are found which project into the hippocampus,

hipokampa bilgi taşıyan hücreler bulunmuştur.

which do respond exactly

Bu bilgiler tam olarak

to detecting boundaries or edges

sıçan ya da farenin

at particular distances and directions

etrafı keşfederken algıladığı

from the rat or mouse

belirli uzaklıktaki ve yönlerdeki

as it's exploring around.

sınırlara ve köşelere karşılık gelir.

So the cell on the left, you can see,

Soldaki hücrede gördüğünüz gibi, hayvan

it fires whenever the animal gets near

ne zaman doğu yönündeki bir duvara veya

to a wall or a boundary to the east,

sınıra yaklaşsa, ister kare bir kutunun köşesi

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

veya duvarı olsun ister küresel bir kutunun küresel duvarı

or the circular wall of the circular box

hatta ve hatta bir masanın tam köşesinde,

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

düşme noktasında koşuyor olsa bile ateşlenir.

And the cell on the right there

Ve sağda gördüğünüz hücre ne zaman güneye

fires whenever there's a boundary to the south,

doğru bir sınır varsa, ister masanın

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

tam kenarında olsun, ister birbirinin

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

arasında az boşluk bulunan iki masa olsun, yine de ateşlenir.

So that's one way in which we think

Bu Yer-Yön hücrelerinin, hayvan etrafta keşif yaparken

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

tam olarak nerede olduğu kararını vermesinin açıklamasıdır.

We can also test where we think objects are,

Ayrıca objelerin nerede olduğunu düşünerek

like this goal flag, in simple environments --

test edebiliriz, gördüğünüz basit bir ortamdaki bayrak gibi

or indeed, where your car would be.

veya arabanızın konumu gibi.

So we can have people explore an environment

Yani bir grup insanı, bir ortamı keşife çıkartıp

and see the location they have to remember.

onlara hatırlamaları gereken yeri gösterebiliriz.

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

Ve sonra aynı ortama bırakırsak, bayrak

generally they're quite good at putting a marker down

veya araba gibi hatırlamaları gereken yeri

where they thought that flag or their car was.

genellikle bulup işaretlemekte başarılı oluyorlar.

But on some trials,

Ancak bazı deneylerde,

we could change the shape and size of the environment

ortamın şeklini ve boyutunu,

like we did with the place cell.

yer hücresindeki gibi değiştirebiliriz.

In that case, we can see

Bu durumda görüyoruz ki;

how where they think the flag had been changes

bayrağın yer değişikliğini,

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

ortamın şekil ve boyutundaki değişiklik gibi düşünüyorlar.

And what you see, for example,

Ve burda gördüğünüz gibi

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

eğer bayrak, çarpının bulunduğu küçük kare ortamda olsaydı

and then if you ask people where it was,

ve insanlara nerede bulunduğu sorulsaydı fakat

but you've made the environment bigger,

insanlardan habersiz ortamı da büyütmüş olsaydık,

where they think the flag had been

konum hücresi

stretches out in exactly the same way

ateşlemesinin uzaması

that the place cell firing stretched out.

gibi bayrağın da uzadığını düşüneceklerdi.

It's as if you remember where the flag was

O aynen, bayrağın nerede olduğunu hatırlamana benzer.

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

Bir mekanda, konum hücrelerinin arasındaki ateşleme

at that location,

desenini kaydedip,

and then you can get back to that location

daha önce kaydedilmiş olan

by moving around

bir ateşleme desenine

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

eşleştirme sonucunda, o konuma

with that stored pattern.

geri dönebilirsin.

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

Bu, seni hatırlamak istediğin konuma geri götürür.

But we also know where we are through movement.

Fakat biz nerede hareketli olduğumuzu da hatırlarız.

So if we take some outbound path --

Böylece eğer bir yere park edip

perhaps we park and we wander off --

uzaklaşırsak, kendi yaptığımız

we know because our own movements,

hareketleri bildiğimizden,

which we can integrate over this path

kabaca bu yolu geri dönmek için hangi yönde

roughly what the heading direction is to go back.

ilerlemek gerektiğini bulabiliriz.

And place cells also get this kind of path integration input

Ve konum hücreleri bu tip bir yol entegrasyonu girdisini

from a kind of cell called a grid cell.

kılavuz hücresi denilen bir çeşit hücreden alırlar.

Now grid cells are found, again,

Kılavuz hücreleri hipokampüsün

on the inputs to the hippocampus,

girişlerinde bulunur ve onlar

and they're a bit like place cells.

konum hücrelerine benzerler.

But now as the rat explores around,

Fakat şimdi, fare

each individual cell fires

çevreyi araştırdıkça,

in a whole array of different locations

düzenli şaşırtıcı üçgen bir kılavuzda,

which are laid out across the environment

bir dizi farklı konum içinde,

in an amazingly regular triangular grid.

her bir bireysel hücresi ateşlenir.

And if you record from several grid cells --

Ve eğer farklı renklerle gösterilen çeşitli

shown here in different colors --

kılavuz hücrelerinden kayıt yaparsan,

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

her biri ortamda kılavuz benzeri bir desene sahiptir

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

ve her hücrenin kılavuz benzeri ateşleme deseni

relative to the other cells.

diğer hücrelere göre biraz kaymıştır.

So the red one fires on this grid

O zaman, kırmızı olan, bu kılavuza

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

ateşlenir. Yeşil olan buraya ve mavi olan da buraya.

So together, it's as if the rat

Öyle ki, fare ortama,

can put a virtual grid of firing locations

ateşleme konumlarının

across its environment --

sanal bir kılavuzunu koyabilir.

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

Bu, haritadaki enlem boylam çizgilerine biraz benzer

but using triangles.

fakat üçgenler kullanır.

And as it moves around,

Ve o, çevrede hareket ederken,

the electrical activity can pass

elektriksel aktivite, bir hücreden

from one of these cells to the next cell

diğerine geçebilir.

to keep track of where it is,

Bu şekilde

so that it can use its own movements

nerede olduğunun kaydını

to know where it is in its environment.

kendi hareketlerini kullanarak tutabilir.

Do people have grid cells?

İnsanların da kılavuz hücreleri var mıdır?

Well because all of the grid-like firing patterns

Tüm kılavuz benzeri ateşleme desenleri

have the same axes of symmetry,

aynı simetri eksenine sahip olduğu için

the same orientations of grid, shown in orange here,

aynı kılavuz oryantasyonları turuncuyla gösterilmiştir.

it means that the net activity

Bu, beynin belirli bir bölgesindeki

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

ağ aktivitesinin değişmesi gerektiği

should change

anlamına gelir.

according to whether we're running along these six directions

Altı yöne birden koşuyor olsak da bu altı

or running along one of the six directions in between.

yönden birine koşuyor olsak da bu böyledir.

So we can put people in an MRI scanner

Öyleyse, insanlara bir MR tarayıcı yerleştirip,

and have them do a little video game

onlara biraz oyun oynatabiliriz.

like the one I showed you

Size daha önce gösterdiğim gibi.

and look for this signal.

Bu sayede sinyalleri inceleyebiliriz.

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

Gerçekten de farelerde gördüğünüz kılavuz hücrelerini, beynin

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

aynı bölümü olan, insanın entorhinal korteksinde de görürsünüz.

So back to Homer.

Homer'a geri dönelim.

He's probably remembering where his car was

O, arabasının nerede olduğunu, parkettiği

in terms of the distances and directions

yerin etrafında uzanan binaları ve

to extended buildings and boundaries

sınırları, mesafeler ve yönler bakımından

around the location where he parked.

muhtemelen hatırlamaktadır.

And that would be represented

Ve bu sınır belirleyen hücrelerin

by the firing of boundary-detecting cells.

ateşlenmesiyle temsil edilir.

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

O aynı zamanda, kılavuz hücrelerinin ateşlenmesiyle

which would be represented in the firing of grid cells.

temsil edilen, araba parkından çıktığı yolu hatırlıyor.

Now both of these kinds of cells

Şimdi bu tür hücrelerin ikisi de

can make the place cells fire.

konum hücrelerini ateşleyebilir.

And he can return to the location where he parked

Ve o, beynindeki konum hücrelerinin,

by moving so as to find where it is

arabasını parkettiği yerde kaydettiği desenle, o anki

that best matches the firing pattern

ateşleme deseninin en iyi eşleştiği yeri

of the place cells in his brain currently

bulmak için hareket ederek

with the stored pattern where he parked his car.

park ettiği yere geri dönebilir.

And that guides him back to that location

Ve şu, arabasının gerçekten orda olup olmaması

irrespective of visual cues

gibi görsel ipuçlarına bakılmaksızın,

like whether his car's actually there.

ona şu konuma geri gitmesi için rehber olur.

Maybe it's been towed.

Belki araç çekilmiştir.

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

Fakat o nerde olduğunu biliyordu. Böylece gidip alabilir.

So beyond spatial memory,

Mekansal hafızanın ötesinde,

if we look for this grid-like firing pattern

Eğer tüm beyindeki kılavuz benzeri

throughout the whole brain,

ateşleme desenine bakarsak

we see it in a whole series of locations

hangisinin daima aktif olduğunu

which are always active

tüm otobiyografik hafıza görev çeşitlerini

when we do all kinds of autobiographical memory tasks,

yaparken bir seri konum içinde görebiliriz

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

Örneğin en son ne zaman bir düğüne gittiğini hatırlamak gibi.

So it may be that the neural mechanisms

Öyleyse, çevremizdeki boşluğu

for representing the space around us

temsil etmeye yarayan doğal mekanizmalar

are also used for generating visual imagery

sayesinde, başımıza gelmiş olayları

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

hayal ettiğimizde, mekansal görüntüyü

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

tekrar yaratabiliriz.

So if this was happening,

Öyleyse eğer bu oluyorsa,

your memories could start by place cells activating each other

konum hücreleri bakış açınız çevresindeki mekansal yapının

via these dense interconnections

manzarasını yaratmak için

and then reactivating boundary cells

yoğun bağlantıları sayesinde

to create the spatial structure

birbirlerini ve daha sonra

of the scene around your viewpoint.

sınır hücreleri aktive ederler.

And grid cells could move this viewpoint through that space.

Kılavuz hücreleri, bu bakış açısını şu boşlukta hareket ettirebilirdi.

Another kind of cell, head direction cells,

Henüz bahsetmediğim

which I didn't mention yet,

başka bir hücre tipi, kafa yönü hücreleri.

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

Yönünüze bağlı olarak, pusula gibi ateşlenirler.

They could define the viewing direction

Yaratmak istediğiniz sanal görüntülerin

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

bir resminden bakış yönünü tanımlayabilirler.

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

Böylece o düğünde ne olduğunu hayal edebilirsin.

So this is just one example

Bu sadece beynimizi oluşturuan

of a new era really

milyarlarca bireysel nöronun

in cognitive neuroscience

hareketleri açısından

where we're beginning to understand

bizim nasıl hatırladığımız ve nasıl

psychological processes

hayal kurduğumuz gibi psikolojik işlemleri

like how you remember or imagine or even think

anlamaya başladığımız yeni dönem

in terms of the actions

bilişsel nöro bilimdeki

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

bir örneği.

Thank you very much.

Çok teşekkür ederim.

(Applause)

(Alkışlar)