祖母细胞真的存在吗？嗨！我可以为你生成一个祖母细胞吗？（二），野驴
2007-05-31 00:14:20
标签： 科学 科普 野驴 嗨！祖母细胞 分类： 科普-《新发现》
七十年代，“祖母细胞”这个词开始出现在神经科学刊物上，如今，你可以在各种介绍神经科学和视觉的教科书中见到它的身影
一切都由那个故事所引发，而莱特文的灵感来自于之前的一些研究结果，这些结果表明，大脑视觉系统中辛勤工作的细胞们并不是“生来平等”的，而是在一个等级制度下各司其职
视觉系统的功能，是由从视网膜到丘脑，外膝体再到大脑视觉皮层这条视通路来实现的，视觉皮层又细分为不同的区域，如V1区、V2区、V3区等
视通路中的每一个细胞都拥有一片自己的领地（感受野），并负责对领地内的事务（光学变化）进行处理。如果把眼中景象比作一幅拼图的话，每块图案就是一片领地
细胞们的不平等就体现在领地的大小和复杂性上，视网膜细胞的领地最小，也最简单——脸颊上的很小一点，单独来看没有任何意义；外膝体细胞的领地就要大一些，复杂一些了——腮上的一块，里面有颗痣；而在视觉皮层V1区，细胞领地覆盖的可以是一小片带有胡须的皮肤……
沿着视通路，细胞的感受野越来越大，越来越复杂，生物学家们接下来想知道，通路中各层次细胞感受野间的关系是什么样的？
胡贝尔（Hubel）和维泽尔（Wiesel）在他们1965年发表的经典论文中，提出了一个合乎情理的模型：几个视网膜细胞会聚输入到同一个外膝体细胞，此外膝体细胞的感受野是这几个视网膜细胞感受野的集合
比如视网膜细胞的感受野是一个个圆形图案，那么外膝体细胞的感受野就是几个圆形图案拼成的矩形，依此类推。基于如此严密的等级制度，不难想象在最高级的皮层区域内，应该存在一种超级细胞，其领地对应了整个一张脸
几十年来，越来越多的视皮层区域被确定，尤其令人兴奋的是在猴子大脑中发现了专门处理脸部信息的区域——下颞叶皮层（Inferior Temporal Cortex，位于太阳穴附近）
但遗憾的是该区域内的细胞不够专一，对不同的脸都会做出反应，而且表现出对某部分特征最感兴趣，比如下巴、鼻子、眼睛等等。这似乎表明一张脸是被一组分管不同部分特征的细胞共同代表的，而不是被一个祖母细胞独家包办
这种编码方式更加符合实际，祖母细胞于是逐渐沦为新思路的旁证和衬托，因此当那个只钟爱克林顿照片的细胞被确认出来时，加州理工学院的研究者们着实兴奋了一阵。不过要说这就是祖母细胞还显得有些证据不足，只有当发现不管正面、侧面、素描、卡通形象、甚至仅仅克林顿的名字都能令其激动不已的时候，我们才放心地认为此细胞代表了“克林顿”这个概念，很有可能就是莱特文故事中的祖母细胞
只能说很有可能，因为无法证明它的绝对忠贞，不过已经很令人惊奇了，单独一个细胞就可以完成看似非常复杂的任务
有趣的是，此类细胞被发现存在于海马脑区，该区域与长期记忆和抽象记忆的形成有关，严格来说已不属于视觉系统
位于金字塔顶端的祖母细胞是记忆形成的见证，其所代表的人物必然令你印象深刻，实验所用照片都是名人的，但完全可以断言，与受试者朝夕相处的亲人朋友，都在其海马中拥有自己的代表
很显然，祖母细胞不会是与生俱来的，在见到克林顿之前，没有理由存在一个“克林顿”细胞，可能是他在电视上不厌其烦的亮相，和那些令人津津乐道的风流韵事，使受试者的大脑认为有必要为这家伙分配一个专门代表
大脑资源有限，祖母细胞肯定只会因那些最熟悉、最重要的人而产生，所以下次再对某个女孩心动时，把以往的陈词滥调全部扔到一边，让我们来点新鲜的，望着她的眼睛对她说：嗨！我可以为你生成一个祖母细胞吗？
参考文献：
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Quiroga RQ, Reddy L, Kreiman G, Koch C, Fried I. Invariant visual representation by single neurons in the human brain[J]. Nature. 2005 Jun 23;435(7045):1102-7.
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Charles G. Gross. Genealogy of the“Grandmother Cell”[J]. Neuroscientist. 8(5):512–518, 2002.
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Hubel DH, Wiesel TN. Receptive fields and functional architecture in two nonstriate visual areas (18 and 19) of the cat[J]. J Neurophysiol 28:229–89, 1965.
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Gross CG. Representation of visual stimuli in inferior temporal cortex[J]. Phil Trans R Soc Lond 335:3–10，1992
海云青飞，生命进化规律破解者
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