תא סבתא

תא סבתא (באנגלית: Grandmother cell), המכונה לעיתים "נוירון ג'ניפר אניסטון" ("Jennifer Aniston neuron"), הוא נוירון היפותטי המייצג מושג או עצם מורכב אך ספציפי. הוא מופעל כאשר אדם "רואה, שומע או מבחין בדרך חושית אחרת" בישות ספציפית, כמו סבתא שלו. רעיון זה מנוגד למושג של קידוד מצרפי (באנגלית: Ensemble coding, או קידוד גס), שבו אוסף התכונות הייחודיות המאפיינות את הסבתא מזוהה כדפוס הפעלה מסוים על פני מכלול של נוירונים, במקום להיות מזוהה על ידי "תא סבתא" ספציפי.

המונח נטבע בסביבות שנת 1969 על ידי המדען הקוגניטיבי ג'רי לטווין. במקום לשמש כהשערה רצינית, המושג "תא סבתא" שימש בתחילה בעיקר כבדיחה, והפך ל"איש קש" או ניגוד בדיונים על תיאוריות קידוד מצרפי בספרי לימוד מבואיים.. עם זאת, מושג דומה, הנוירון הגנוסטי, הוצג מספר שנים קודם לכן על ידי יז'י קונורסקי כהצעה רצינית.

 היסטוריה 
בשנת 1953, הוראס בארלו תיאר תאים ברשתית של צפרדעים כ"גלאי חרקים" ("bug detectors"), אך המונח לא זכה לשימוש נרחב. כמה שנים לאחר מכן, ג'רום "ג'רי" לטווין ואחרים חקרו גם הם את התאים האלה ואחרים, מה שהוליד בסופו של דבר את מאמרם הנודע משנת 1959 "מה עינו של הצפרדע מספרת למוח הצפרדע" ("What the frog's eye tells the frog's brain").

בסביבות שנת 1969, לטווין הציג את המונח "תא סבתא" בקורס שלימד ב־MIT, כשסיפר אנקדוטה בדיונית על נוירוכירורג שגילה קבוצה של "תאי אם" במוח ש"הגיבו באופן ייחודי לאם... בין אם חיה או מפוחלצת, נראית מלפנים או מאחור, הפוכה או באלכסון או מוצגת בקריקטורה, תצלום או הפשטה". בסיפורו של לטווין, הנוירוכירורג הסיר (בצורה אלימה) את כל "כמה אלפי הנוירונים הנפרדים" הללו ממוחו של פורטנוי, גיבור הרומן "תלונתו של פורטנוי" מאת פיליפ רות משנת 1969, ובכך ריפא אותו מהאובססיה שלו לאמו, והמשיך לחקור "תאי סבתא" במקום זאת.

עד שנת 2005, אד קונור ציין כי המונח "הפך לקיצור לכל הטיעונים המעשיים המכריעים נגד תוכנית קידוד אובייקטים של אחד לאחד. אף אחד לא רוצה שיאשימו אותו באמונה בתאי סבתא". עם זאת, באותה שנה, נוירוכירורגים מ-UCLA יצחק פריד, החניך רודריגו קיאן קירוגה ואחרים פרסמו ממצאים על מה שהם כינו לימים "הנוירון של ג'ניפר אניסטון". לאחר ניתוחים שבוצעו במטופלים שחוו התקפים אפילפטיים, הראו החוקרים תמונות של סלבריטאים כמו ג'ניפר אניסטון. במטופלים, שהיו בהכרה מלאה, לעיתים קרובות נצפתה פעילות של נוירון מסוים, מה שהצביע על כך שלמוח יש נוירונים ספציפיים לאניסטון.

 תמיכה 
 תאים סלקטיביים לפנים 
נוירונים חזותיים בקליפת המוח הרקתית התחתונה (inferior temporal cortex) של קופים מגיבים באופן סלקטיבי לידיים ולפנים. תאים אלה הם סלקטיביים בכך שהם אינם מופעלים על ידי אובייקטים חזותיים אחרים החשובים לקופים כמו פירות ואיברי מין. מחקר מצא שניתן לאמן חלק מהתאים האלה להפגין ספציפיות גבוהה לאובייקטים חזותיים שרירותיים (arbitrary), ונראה כי אלו עשויים להתאים לדרישות של תאים גנוסטיים/תאי סבתא. בנוסף, קיימות ראיות לתאים בהיפוקמפוס האנושי המגיבים באופן סלקטיבי ביותר לקטגוריות גירויים שונות, ובהן פנים אנושיות ספציפיות.

עם זאת, רוב התאים הסלקטיביים לפנים המדווחים אינם תאי סבתא/תאים גנוסטיים במובן הטהור מכיוון שהם אינם מייצגים תפיסה ספציפית, כלומר, הם אינם תאים סלקטיביים באופן מובהק בפעילותם לפרצוף אחד ורק פרצוף אחד ללא קשר לשינויים בגודל, בכיוון ובצבע. אפילו תאי הפנים הסלקטיביים ביותר בדרך כלל גם מגיבים, אם כי בעוצמה פחותה, למגוון פנים אחרות. יתרה מכך, תגובתם של תאים סלקטיביים לפנים משתנה לעיתים קרובות בהתאם להיבטים שונים של הפנים. זה מצביע על כך שתגובת התא נובעת מהצורך של קוף להבדיל בין פנים בודדות שונות ולא בין קטגוריות אחרות של גירויים (כמו בננות), כאשר תכונות ההבחנה שלהם קשורות לעובדה שפנים שונות דומות הרבה יותר זו לזו בארגון הכללי שלהן ובפרטים הקטנים מאשר סוגים אחרים של גירויים. בנוסף, הוצע כי תאים אלה עשויים למעשה להגיב כנוירונים מיוחדים לזיהוי תכונות המתפקדים רק בהקשר ההוליסטי של מבנה פנים.

רעיון אחד היה שתאים כאלה יוצרים מכלולים (ensembles) לקידוד גס או מבוזר של פנים במקום גלאים לפרצופים ספציפיים. לפיכך, סבתא ספציפית עשויה להיות מיוצגת על ידי מכלול מיוחד של תאי סבתא או תאי כמעט-סבתא.

 תאי זיהוי ספציפיים לאינדיבידואל 
בשנת 2005, מחקר של UCLA ו-קאלטק מצא עדויות לתאים שונים המגיבים לאנשים ספציפיים, כמו ביל קלינטון או ג'ניפר אניסטון. נוירון של האלי ברי, למשל, עשוי להגיב "למושג, לישות המופשטת, של האלי ברי", ויורה לא רק בגלל תמונות של האלי ברי, אלא גם לשם הכתוב "האלי ברי". עם זאת, מחקר זה אינו מרמז לכך שרק התא המנוטר הגיב למושג זה, וכמו כן, לא נטען בו שאף שחקנית אחרת לא תגרום לתא להגיב (אף על פי שכמה תמונות אחרות שהוצגו של שחקניות אחרות אכן לא גרמו לו להגיב). החוקרים מאמינים שמצאו ראיות לדלילות (sparseness), ולא לתאי סבתא.

ראיות נוספות לתאוריה שרשת עצבית קטנה מספקת זיהוי פנים נמצאו מניתוח מחקרי רישום תאים של קופי מקוק. על ידי עיצוב פנים כנקודות במרחב ליניארי רב ממדי, גילו המדענים שקצב הירי של כל תא פנים עומד ביחס ישר להיטל של גירוי פנים נכנס על ציר בודד במרחב זה, מה שמאפשר למכלול תאי פנים של כ-200 תאים לקודד את מיקומו של כל פנים במרחב.

 דלילות לעומת ייצוגים מבוזרים 
השערת תאי הסבתא היא גרסה קיצונית של רעיון הדלילות (sparseness), והיא אינה חפה מביקורת. הניגוד להשערת תאי הסבתא היא תאוריית הייצוג המבוזר (distributed representation theory), הקובעת שגירוי ספציפי מקודד על ידי דפוס הפעילות הייחודי שלו על פני קבוצה גדולה של נוירונים המפוזרים באופן נרחב במוח.

הטיעונים נגד הדלילות כוללים:

 על פי תיאוריות מסוימות, יהיה צורך באלפי תאים עבור כל פנים נתונות, מכיוון שיש לזהות כל פרצוף אפשרי מזוויות רבות ושונות – פרופיל, מבט שלושת רבעי, חזית מלאה, מלמעלה וכו'.
 במקום להפוך ליותר ויותר ספציפי ככל שהעיבוד החזותי מתקדם מהרשתית דרך המרכזים החזותיים השונים במוח, הדימוי (Image) מנותח חלקית לתכונות בסיסיות כגון קווים אנכיים, צבע, מהירות וכו', המפוזרות במודולים שונים המופרדים על ידי מרחקים גדולים יחסית. האופן שבו כל התכונות הנפרדות הללו משתלבות מחדש ליצירת שלם חסר תפרים ידוע כבעיית הקישור (the binding problem).

 תאים פונטיפיקליים 
בשנת 1890 הציע ויליאם ג'יימס רעיון קשור של תא פונטיפיקלי (Pontifical cell). התא הפונטיפיקלי מוגדר כתא משוער ובלתי סביר, שבו מתרכזות כל חוויותינו. תא זה שונה מתא ספציפי למושג בכך שהוא האתר של חוויית נתוני החושים. התא הפונטיפיקלי של ג'יימס משנת 1890 היה למעשה תא "שאליו שאר המוח סיפק ייצוג" של סבתא. חוויית הסבתא התרחשה בתא זה.

 הערות שוליים 

קטגוריה:מדעים קוגניטיביים