ABOUT THE SPEAKER
Neil Burgess - Neuroscientist
At University College in London, Neil Burgess researches how patterns of electrical activity in brain cells guide us through space.

Why you should listen

Neil Burgessis is deputy director of the Institute of Cognitive Neuroscience at University College London, where he investigates of the role of the hippocampus in spatial navigation and episodic memory. His research is directed at answering questions such as: How are locations represented, stored and used in the brain? What processes and which parts of the brain are involved in remembering the spatial and temporal context of everyday events, and in finding one's way about?

To explore this space, he and his team use a range of methods for gathering data, including pioneering uses of virtual reality, as well as computational modelling and electrophysiological analysis of the function of hippocampal neurons in the rat, functional imaging of human navigation, and neuropsychological experiments on spatial and episodic memory.

A parallel interest: Investigating our human short-term memory for serial order, or how we know our 123s.

More profile about the speaker
Neil Burgess | Speaker | TED.com
TEDSalon London Spring 2011

Neil Burgess: How your brain tells you where you are

Neil Burgess: Wie Ihr Gehirn Ihnen sagt, wo Sie sind

Filmed:
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Wie erinnern Sie sich, wo Sie Ihr Auto geparkt haben? Wie wissen Sie, ob Sie die richtige Richtung gewählt haben? Neurowissenschaftler Neil Burgess studiert die Neuromechanismen, welche unsere Umgebung abbilden, und wie sie Gedächtnis und Vorstellung miteinander verknüpfen.
- Neuroscientist
At University College in London, Neil Burgess researches how patterns of electrical activity in brain cells guide us through space. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:15
When we parkPark in a biggroß parkingParken lot,
0
0
2000
Wenn wir auf einen großen Parkplatz parken,
00:17
how do we remembermerken where we parkedgeparkt our carAuto?
1
2000
2000
wie erinnern wir uns, wo wir unser Auto geparkt haben?
00:19
Here'sHier ist the problemProblem facinggegenüber HomerHomer.
2
4000
3000
Hier wird Homer mit diesem Problem konfrontiert.
00:22
And we're going to try to understandverstehen
3
7000
2000
Und wir werden versuchen zu verstehen,
00:24
what's happeningHappening in his brainGehirn.
4
9000
2000
was in seinem Gehirn vorgeht.
00:26
So we'llGut startAnfang with the hippocampusHippocampus, showngezeigt in yellowGelb,
5
11000
2000
Wir beginnen mit dem Hippocampus, hier in gelb dargestellt,
00:28
whichwelche is the organOrgan of memoryErinnerung.
6
13000
2000
er ist das Gedächtnisorgan.
00:30
If you have damageBeschädigung there, like in Alzheimer'sAlzheimer Krankheit,
7
15000
2000
Falls er beschädigt ist, was bei Alzheimer der Fall ist,
00:32
you can't remembermerken things includingeinschließlich where you parkedgeparkt your carAuto.
8
17000
2000
können Sie sich nicht länger erinnern, z.B. daran, wo Ihr Auto steht.
00:34
It's namedgenannt after LatinLatein for "seahorseSeepferdchen,"
9
19000
2000
Es ist nach dem lateinischen Wort für "Seepferdchen",
00:36
whichwelche it resemblesähnelt.
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21000
2000
dem es ähnelt, benannt.
00:38
And like the restsich ausruhen of the brainGehirn, it's madegemacht of neuronsNeuronen.
11
23000
2000
Und wie der Rest des Gehirns besteht er aus Nervenzellen.
00:40
So the humanMensch brainGehirn
12
25000
2000
Das menschliche Gehirn enthält
00:42
has about a hundredhundert billionMilliarde neuronsNeuronen in it.
13
27000
2000
ungefähr hundert Milliarden Nervenzellen.
00:44
And the neuronsNeuronen communicatekommunizieren with eachjede einzelne other
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29000
3000
Und die Nervenzellen kommunizieren miteinander,
00:47
by sendingSenden little pulsesImpulse or spikesSpitzen of electricityElektrizität
15
32000
2000
indem sie einander kleine elektrische Impulse
00:49
viaüber connectionsVerbindungen to eachjede einzelne other.
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34000
2000
über ihre Verbindungsstellen senden.
00:51
The hippocampusHippocampus is formedgebildet of two sheetsBlätter of cellsZellen,
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36000
3000
Der Hippocampus besteht aus zwei Zellblättern,
00:54
whichwelche are very denselydicht interconnectedverbunden.
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39000
2000
welche sehr dicht miteinander verbunden sind.
00:56
And scientistsWissenschaftler have begunbegonnen to understandverstehen
19
41000
2000
Und Wissenschaftler haben angefangen zu verstehen,
00:58
how spatialräumlich memoryErinnerung worksWerke
20
43000
2000
wie das räumliche Gedächtnis funktioniert,
01:00
by recordingAufzeichnung from individualPerson neuronsNeuronen
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45000
2000
indem sie die Daten von einzelnen Nervenzellen
01:02
in ratsRatten or miceMäuse
22
47000
2000
von Ratten oder Mäusen,
01:04
while they forageFutter or exploreerforschen an environmentUmwelt
23
49000
2000
während sie eine Umgebung erforschen oder nach Nahrung
01:06
looking for foodLebensmittel.
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51000
2000
stöbern, aufzeichneten.
01:08
So we're going to imaginevorstellen we're recordingAufzeichnung from a singleSingle neuronNeuron
25
53000
3000
Wir werden uns vorstellen, dass wir die Daten einer einzelnen Nervenzelle
01:11
in the hippocampusHippocampus of this ratRatte here.
26
56000
3000
im Hippocampus dieser Ratte hier aufzeichnen.
01:14
And when it firesFeuer a little spikeSpitze of electricityElektrizität,
27
59000
2000
Und wenn sie einen kleinen elektrischen Impuls abfeuert,
01:16
there's going to be a redrot dotPunkt and a clickklicken.
28
61000
3000
wird es einen roten Punkt und einen Klick geben.
01:19
So what we see
29
64000
2000
Wir sehen also,
01:21
is that this neuronNeuron knowsweiß
30
66000
2000
dass diese Nervenzelle weiß,
01:23
wheneverwann immer the ratRatte has goneWeg into one particularinsbesondere placeOrt in its environmentUmwelt.
31
68000
3000
wann sich die Ratte an einen bestimmten Ort in ihrer Umgebung begeben hat.
01:26
And it signalsSignale to the restsich ausruhen of the brainGehirn
32
71000
2000
Und sie meldet es dem restlichen Gehirn,
01:28
by sendingSenden a little electricalelektrisch spikeSpitze.
33
73000
3000
indem sie einen kleinen elektrischen Impuls sendet.
01:31
So we could showShow the firingfeuern ratePreis of that neuronNeuron
34
76000
3000
Wir konnten also nachweisen, dass die Feuerrate dieser Nervenzelle
01:34
as a functionFunktion of the animal'sdes Tieres locationLage.
35
79000
2000
dem Tier zum Orten dient.
01:36
And if we recordAufzeichnung from lots of differentanders neuronsNeuronen,
36
81000
2000
Zeichnen wir Daten von vielen verschiedenen Nervenzellen auf,
01:38
we'llGut see that differentanders neuronsNeuronen fireFeuer
37
83000
2000
sehen wir, dass unterschiedliche Zellen feuern,
01:40
when the animalTier goesgeht in differentanders partsTeile of its environmentUmwelt,
38
85000
2000
wenn sich das Tier in andere Teile seiner Umgebung begibt,
01:42
like in this squarePlatz boxBox showngezeigt here.
39
87000
2000
wie man in dieser quadratischen Schachtel sieht.
01:44
So togetherzusammen they formbilden a mapKarte
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89000
2000
Zusammen bilden sie also eine Karte
01:46
for the restsich ausruhen of the brainGehirn,
41
91000
2000
für das restliche Gehirn,
01:48
tellingErzählen the brainGehirn continuallyständig,
42
93000
2000
welche dem Gehirn fortwährend ankündigt,
01:50
"Where am I now withininnerhalb my environmentUmwelt?"
43
95000
2000
"Wo befinde ich mich nun in meiner Umgebung?"
01:52
PlaceOrt cellsZellen are alsoebenfalls beingSein recordedverzeichnet in humansMenschen.
44
97000
3000
Man zeichnet ebenfalls die Daten von menschlichen Platzzellen auf.
01:55
So epilepsyEpilepsie patientsPatienten sometimesmanchmal need
45
100000
2000
Epileptiker brauchen manchmal
01:57
the electricalelektrisch activityAktivität in theirihr brainGehirn monitoringÜberwachung.
46
102000
3000
die elektrische Aktivität bei ihrer Gehirnüberwachung.
02:00
And some of these patientsPatienten playedgespielt a videoVideo gameSpiel
47
105000
2000
Und einige dieser Patienten spielten ein Videospiel,
02:02
where they driveFahrt around a smallklein townStadt.
48
107000
2000
in dem sie in einer kleinen Stadt herumfahren.
02:04
And placeOrt cellsZellen in theirihr hippocampiHippokampi would fireFeuer, becomewerden activeaktiv,
49
109000
3000
Und Platzzellen in ihren Hippocampi feuerten, wurden aktiv und
02:07
startAnfang sendingSenden electricalelektrisch impulsesImpulse
50
112000
3000
begannen elektrische Impulse zu senden,
02:10
wheneverwann immer they drovefuhr throughdurch a particularinsbesondere locationLage in that townStadt.
51
115000
3000
immer wenn sie an einer bestimmten Stelle im Städtchen vorbeifuhren.
02:13
So how does a placeOrt cellZelle know
52
118000
2000
Wie kann eine Platzzelle wissen,
02:15
where the ratRatte or personPerson is withininnerhalb its environmentUmwelt?
53
120000
3000
wo innerhalb ihrer Umgebung sich die Ratte oder die Person befindet?
02:18
Well these two cellsZellen here
54
123000
2000
Nun, diese zwei Zellen hier
02:20
showShow us that the boundariesGrenzen of the environmentUmwelt
55
125000
2000
zeigen uns, dass die Grenzen der Umgebung
02:22
are particularlyinsbesondere importantwichtig.
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127000
2000
besonders wichtig sind.
02:24
So the one on the topoben
57
129000
2000
Die obere feuert gern
02:26
likesLikes to fireFeuer sortSortieren of midwayauf halbem Weg betweenzwischen the wallsWände
58
131000
2000
genau zwischen den Wänden der Schachtel,
02:28
of the boxBox that theirihr rat'sRatte in.
59
133000
2000
in der sich die Ratte befindet.
02:30
And when you expanderweitern the boxBox, the firingfeuern locationLage expandserweitert.
60
135000
3000
Und wenn man die Schachtel vergrößert, vergrößert sich der Schussradius.
02:33
The one belowunten likesLikes to fireFeuer
61
138000
2000
Die untere feuert gerne jedes Mal,
02:35
wheneverwann immer there's a wallMauer closeschließen by to the southSüd.
62
140000
3000
wenn sich eine Wand nahe im Süden befindet.
02:38
And if you put anotherein anderer wallMauer insideinnen the boxBox,
63
143000
2000
Und falls Sie eine andere Wand in die Schachtel stellen,
02:40
then the cellZelle firesFeuer in bothbeide placeOrt
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145000
2000
feuert die Zelle an beiden Stellen,
02:42
whereverwo auch immer there's a wallMauer to the southSüd
65
147000
2000
immer wenn sich im Süden eine Wand befindet,
02:44
as the animalTier exploresuntersucht around in its boxBox.
66
149000
3000
während das Tier die Schachtel erforscht.
02:48
So this predictsprognostiziert
67
153000
2000
Dies legt nahe,
02:50
that sensingWahrnehmung the distancesEntfernungen and directionsRichtungen of boundariesGrenzen around you --
68
155000
2000
dass es ziemlich wichtig ist für den Hippocampus,
02:52
extendedverlängert buildingsGebäude and so on --
69
157000
2000
die Abstände und Richtungen der Grenzen rundherum,
02:54
is particularlyinsbesondere importantwichtig for the hippocampusHippocampus.
70
159000
3000
verbreitete Gebäude und so weiter, abzutasten.
02:57
And indeedtatsächlich, on the inputsEingänge to the hippocampusHippocampus,
71
162000
2000
An den Eingängen des Hippocampus findet man tatsächlich
02:59
cellsZellen are foundgefunden whichwelche projectProjekt into the hippocampusHippocampus,
72
164000
2000
Zellen, die in den Hippocampus hineinprojizieren,
03:01
whichwelche do respondreagieren exactlygenau
73
166000
2000
die genau reagieren
03:03
to detectingErkennung von boundariesGrenzen or edgesKanten
74
168000
3000
beim Wahrnehmen von Grenzen oder Kanten
03:06
at particularinsbesondere distancesEntfernungen and directionsRichtungen
75
171000
2000
in einem bestimmten Abstand und Richtung
03:08
from the ratRatte or mouseMaus
76
173000
2000
zur Ratte oder zur Maus,
03:10
as it's exploringErkundung around.
77
175000
2000
wenn sie die Umgebung erforscht.
03:12
So the cellZelle on the left, you can see,
78
177000
2000
Deshalb können Sie bei der Zelle links sehen,
03:14
it firesFeuer wheneverwann immer the animalTier getsbekommt nearin der Nähe von
79
179000
2000
dass sie jedes Mal feuert, wenn sich das Tier
03:16
to a wallMauer or a boundaryGrenze to the eastOsten,
80
181000
3000
einer Wand oder einer Abgrenzung Richtung Osten nähert,
03:19
whetherob it's the edgeRand or the wallMauer of a squarePlatz boxBox
81
184000
3000
sei es die Ecke oder die Wand einer quadratischen Schachtel,
03:22
or the circularkreisförmig wallMauer of the circularkreisförmig boxBox
82
187000
2000
sei es eine kreisförmige Wand einer runden Schachtel,
03:24
or even the dropfallen at the edgeRand of a tableTabelle, whichwelche the animalsTiere are runningLaufen around.
83
189000
3000
oder sogar der Rand einer Tischkante, auf dem die Tiere herumlaufen.
03:27
And the cellZelle on the right there
84
192000
2000
Und die Zelle hier rechts
03:29
firesFeuer wheneverwann immer there's a boundaryGrenze to the southSüd,
85
194000
2000
feuert jedes Mal, wenn eine Abgrenzung Richtung Süden kommt,
03:31
whetherob it's the dropfallen at the edgeRand of the tableTabelle or a wallMauer
86
196000
2000
sei es der Rand einer Tischkante oder eine Wand,
03:33
or even the gapSpalt betweenzwischen two tablesTabellen that are pulledgezogen apartein Teil.
87
198000
3000
oder sogar der Abstand zwischen zwei Tischen, die auseinandergezogen wurden.
03:36
So that's one way in whichwelche we think
88
201000
2000
Das ist also eine Theorie, wie Platzzellen
03:38
placeOrt cellsZellen determinebestimmen where the animalTier is as it's exploringErkundung around.
89
203000
3000
die Position des Tieres feststellen, während es erforscht.
03:41
We can alsoebenfalls testTest where we think objectsObjekte are,
90
206000
3000
Wir können auch überprüfen, wo wir ein Objekt in einfachen
03:44
like this goalTor flagFlagge, in simpleeinfach environmentsUmgebungen --
91
209000
3000
Umgebungen vermuten, etwa diese Zielfahne –
03:47
or indeedtatsächlich, where your carAuto would be.
92
212000
2000
oder natürlich die Position Ihres Autos.
03:49
So we can have people exploreerforschen an environmentUmwelt
93
214000
3000
Daher können wir Leute eine Umgebung erforschen
03:52
and see the locationLage they have to remembermerken.
94
217000
3000
und den Ort sehen lassen, an den sie sich erinnern müssen.
03:55
And then, if we put them back in the environmentUmwelt,
95
220000
2000
Und dann, wenn wir sie wieder in die Umgebung bringen,
03:57
generallyallgemein they're quiteganz good at puttingPutten a markerMarker down
96
222000
2000
sind sie generell ziemlich gut, wenn es darum geht festzustellen,
03:59
where they thought that flagFlagge or theirihr carAuto was.
97
224000
3000
die Position der Flagge oder des Autos zu orten.
04:02
But on some trialsVersuche,
98
227000
2000
Aber in einigen Versuchen
04:04
we could changeVeränderung the shapegestalten and sizeGröße of the environmentUmwelt
99
229000
2000
könnten wir die Form und Größe der Umgebung verändern,
04:06
like we did with the placeOrt cellZelle.
100
231000
2000
so wie wir es mit der Platzzelle gemacht haben.
04:08
In that caseFall, we can see
101
233000
2000
In diesem Fall können wir sehen,
04:10
how where they think the flagFlagge had been changesÄnderungen
102
235000
3000
wie sich die vermutete Position der Fahne in Abhängigkeit
04:13
as a functionFunktion of how you changeVeränderung the shapegestalten and sizeGröße of the environmentUmwelt.
103
238000
3000
einer veränderten Form und Größe der Umgebung verändert.
04:16
And what you see, for exampleBeispiel,
104
241000
2000
Hier sehen Sie zum Beispiel,
04:18
if the flagFlagge was where that crossKreuz was in a smallklein squarePlatz environmentUmwelt,
105
243000
3000
wenn sich die Flagge an der Position des Kreuzes in einer kleinen Umgebung befand,
04:21
and then if you askFragen people where it was,
106
246000
2000
und dann fragen Sie Leute nach ihrer Position,
04:23
but you've madegemacht the environmentUmwelt biggergrößer,
107
248000
2000
haben aber die Umgebung vergrößert,
04:25
where they think the flagFlagge had been
108
250000
2000
dann dehnt sich ihre Vermutung
04:27
stretcheserstreckt sich out in exactlygenau the samegleich way
109
252000
2000
über die Position der Flagge im selben Maße aus
04:29
that the placeOrt cellZelle firingfeuern stretchedgestreckt out.
110
254000
2000
wie sich die feuernde Platzzelle ausgedehnt hat.
04:31
It's as if you remembermerken where the flagFlagge was
111
256000
2000
Es ist, als ob Sie sich an die ursprüngliche Position der Fahne erinnern,
04:33
by storingSpeicherung the patternMuster of firingfeuern acrossüber all of your placeOrt cellsZellen
112
258000
3000
indem Sie das Feuermuster von allen Platzzellen
04:36
at that locationLage,
113
261000
2000
an diesem Ort gespeichert haben,
04:38
and then you can get back to that locationLage
114
263000
2000
und dann können Sie an den Ort zurückkehren,
04:40
by movingbewegend around
115
265000
2000
indem Sie sich so lange umherbewegen,
04:42
so that you bestBeste matchSpiel the currentStrom patternMuster of firingfeuern of your placeOrt cellsZellen
116
267000
2000
bis das aktuelle Feuermuster Ihrer Platzzellen
04:44
with that storedgespeichert patternMuster.
117
269000
2000
dem gespeicherten so gut wie möglich entspricht.
04:46
That guidesFührungen you back to the locationLage that you want to remembermerken.
118
271000
3000
Dies leitet Sie zurück an die Stelle, an die Sie sich erinnern wollen.
04:49
But we alsoebenfalls know where we are throughdurch movementBewegung.
119
274000
3000
Aber wir können auch anhand unserer Bewegung unsere Position bestimmen.
04:52
So if we take some outboundausgehende pathPfad --
120
277000
2000
Wenn wir also den Ort verlassen –
04:54
perhapsvielleicht we parkPark and we wanderWandern off --
121
279000
2000
vielleicht stellen wir das Auto ab und laufen ein Stück –
04:56
we know because our ownbesitzen movementsBewegungen,
122
281000
2000
dann wissen wir dank unseren eigenen Bewegungen,
04:58
whichwelche we can integrateintegrieren over this pathPfad
123
283000
2000
mit denen wir diesen Pfad gliedern können, ungefähr,
05:00
roughlygrob what the headingÜberschrift directionRichtung is to go back.
124
285000
2000
welche Richtung wir für den Rückweg nehmen müssen.
05:02
And placeOrt cellsZellen alsoebenfalls get this kindArt of pathPfad integrationIntegration inputEingang
125
287000
4000
Und die Platzzellen erhalten diese Art Weggliederung auch
05:06
from a kindArt of cellZelle callednamens a gridGitter cellZelle.
126
291000
3000
von einer Art von Zelle, die man Gitterzelle nennt.
05:09
Now gridGitter cellsZellen are foundgefunden, again,
127
294000
2000
Nun, Gitterzellen findet man
05:11
on the inputsEingänge to the hippocampusHippocampus,
128
296000
2000
an den Eingängen des Hippocampus,
05:13
and they're a bitBit like placeOrt cellsZellen.
129
298000
2000
und sie ähneln den Platzzellen ein wenig.
05:15
But now as the ratRatte exploresuntersucht around,
130
300000
2000
Aber wenn nun die Ratte herumforscht,
05:17
eachjede einzelne individualPerson cellZelle firesFeuer
131
302000
2000
feuert jede individuelle Zelle
05:19
in a wholeganze arrayArray of differentanders locationsStandorte
132
304000
3000
in einem ganzen Bereich verschiedener Stellen,
05:22
whichwelche are laidgelegt out acrossüber the environmentUmwelt
133
307000
2000
die sich in der Umgebung befinden,
05:24
in an amazinglyerstaunlich regularregulär triangulardreieckige gridGitter.
134
309000
3000
in einen verblüffend regelmäßigen, dreieckigen Gitter.
05:29
And if you recordAufzeichnung from severalmehrere gridGitter cellsZellen --
135
314000
3000
Und falls Sie die Daten von mehreren Gitterzellen,
05:32
showngezeigt here in differentanders colorsFarben --
136
317000
2000
hier in verschiedenen Farben dargestellt, aufzeichnen,
05:34
eachjede einzelne one has a grid-likegitterartige firingfeuern patternMuster acrossüber the environmentUmwelt,
137
319000
3000
hat jede ein gitterartiges Feuermuster für die ganze Umgebung,
05:37
and eachjede einzelne cell'sder Zelle grid-likegitterartige firingfeuern patternMuster is shiftedverschoben slightlyleicht
138
322000
3000
und das Muster jeder Zelle weist minimale Änderungen
05:40
relativerelativ to the other cellsZellen.
139
325000
2000
zu denen der anderen Zellen auf.
05:42
So the redrot one firesFeuer on this gridGitter
140
327000
2000
So feuern die roten in diesem Gitter
05:44
and the greenGrün one on this one and the blueblau on on this one.
141
329000
3000
und die grünen in diesen und die blauen in diesem.
05:47
So togetherzusammen, it's as if the ratRatte
142
332000
3000
Zusammen ist es so, als ob eine Ratte
05:50
can put a virtualvirtuell gridGitter of firingfeuern locationsStandorte
143
335000
2000
ein virtuelles Gitter von Feuerpunkten
05:52
acrossüber its environmentUmwelt --
144
337000
2000
in ihrer Umgebung aufstellen kann,
05:54
a bitBit like the latitudeBreitengrad and longitudeLänge linesLinien that you'ddu würdest find on a mapKarte,
145
339000
3000
so wie die Breiten- und Längengrade, die man auf einer Karte
05:57
but usingmit trianglesDreiecke.
146
342000
2000
finden kann, aber eben mit Dreiecken.
05:59
And as it movesbewegt around,
147
344000
2000
Und wenn die Ratte sich umherbewegt,
06:01
the electricalelektrisch activityAktivität can passbestehen
148
346000
2000
kann die elektrische Tätigkeit von
06:03
from one of these cellsZellen to the nextNächster cellZelle
149
348000
2000
einer dieser Zellen zur nächsten Zelle gelangen
06:05
to keep trackSpur of where it is,
150
350000
2000
und den Überblick über den Aufenthaltsort behalten,
06:07
so that it can use its ownbesitzen movementsBewegungen
151
352000
2000
so dass sie ihre eigene Bewegungen benutzen kann,
06:09
to know where it is in its environmentUmwelt.
152
354000
2000
um sich in ihrer Umgebung zu verorten.
06:11
Do people have gridGitter cellsZellen?
153
356000
2000
Besitzen Menschen Gitterzellen?
06:13
Well because all of the grid-likegitterartige firingfeuern patternsMuster
154
358000
2000
Nun, da alle diese gitterartigen Feuermuster
06:15
have the samegleich axesAchsen of symmetrySymmetrie,
155
360000
2000
die gleichen Symmetrieachsen,
06:17
the samegleich orientationsOrientierungen of gridGitter, showngezeigt in orangeOrange here,
156
362000
3000
die gleiche Gitterorientierung, hier in orange dargestellt, haben,
06:20
it meansmeint that the netNetz activityAktivität
157
365000
2000
bedeutet dies, dass die reine Aktivität
06:22
of all of the gridGitter cellsZellen in a particularinsbesondere partTeil of the brainGehirn
158
367000
3000
all dieser Gitterzellen sich in einer bestimmten Stelle des Gehirns
06:25
should changeVeränderung
159
370000
2000
ändern sollte,
06:27
accordingnach to whetherob we're runningLaufen alongeine lange these sixsechs directionsRichtungen
160
372000
2000
je nachdem, ob wir eine dieser sechs Richtungen nehmen,
06:29
or runningLaufen alongeine lange one of the sixsechs directionsRichtungen in betweenzwischen.
161
374000
3000
oder eine der sechs Richtungen dazwischen.
06:32
So we can put people in an MRIMRI scannerScanner
162
377000
2000
Folglich können wir von Menschen ein MRT machen,
06:34
and have them do a little videoVideo gameSpiel
163
379000
2000
während sie ein kleines Videospiel spielen,
06:36
like the one I showedzeigte you
164
381000
2000
wie das, das ich Ihnen gezeigt habe,
06:38
and look for this signalSignal.
165
383000
2000
und warten auf das Signal.
06:40
And indeedtatsächlich, you do see it in the humanMensch entorhinalentorhinalen cortexKortex,
166
385000
3000
Und tatsächlich, man sieht es in ihrer entorhinalen Hirnrinde,
06:43
whichwelche is the samegleich partTeil of the brainGehirn that you see gridGitter cellsZellen in ratsRatten.
167
388000
3000
die dem Teil des Gehirns entspricht, wo sich bei den Ratten die Gitterzellen befinden.
06:46
So back to HomerHomer.
168
391000
2000
Nun zurück zu Homer.
06:48
He's probablywahrscheinlich rememberingErinnern where his carAuto was
169
393000
2000
Er ist vermutlich dabei, sich zu erinnern, wo sein Auto steht,
06:50
in termsBegriffe of the distancesEntfernungen and directionsRichtungen
170
395000
2000
in Bezug auf die Abstände und Richtungen
06:52
to extendedverlängert buildingsGebäude and boundariesGrenzen
171
397000
2000
zu Gebäuden und Grenzen,
06:54
around the locationLage where he parkedgeparkt.
172
399000
2000
die sich rund um die Stelle, wo er geparkt hat, befinden.
06:56
And that would be representedvertreten
173
401000
2000
Und dies würde dargestellt werden durch
06:58
by the firingfeuern of boundary-detectingGrenze-Erkennung cellsZellen.
174
403000
2000
das Feuern der Grenzortungszellen.
07:00
He's alsoebenfalls rememberingErinnern the pathPfad he tookdauerte out of the carAuto parkPark,
175
405000
3000
Er erinnert sich auch an den Weg, auf dem er den Parkplatz verließ,
07:03
whichwelche would be representedvertreten in the firingfeuern of gridGitter cellsZellen.
176
408000
3000
was man durch das Feuern der Gitterzellen darstellen würde.
07:06
Now bothbeide of these kindsArten of cellsZellen
177
411000
2000
Nun, diese beide Arten von Zellen
07:08
can make the placeOrt cellsZellen fireFeuer.
178
413000
2000
können die Platzzellen zum Feuern bringen.
07:10
And he can returnRückkehr to the locationLage where he parkedgeparkt
179
415000
2000
Und er kann zur Stelle zurückkehren, wo er geparkt hat,
07:12
by movingbewegend so as to find where it is
180
417000
3000
indem er sich so bewegt,
07:15
that bestBeste matchesSpiele the firingfeuern patternMuster
181
420000
2000
dass das aktuelle Feuermuster der Platzzellen
07:17
of the placeOrt cellsZellen in his brainGehirn currentlyzur Zeit
182
422000
2000
in seinem Gehirn mit dem gespeicherten Muster,
07:19
with the storedgespeichert patternMuster where he parkedgeparkt his carAuto.
183
424000
3000
das beim Parken des Autos entstand, übereinstimmt.
07:22
And that guidesFührungen him back to that locationLage
184
427000
2000
Und dies führt ihn zurück zu dieser Stelle,
07:24
irrespectiveunabhängig of visualvisuell cuesHinweise
185
429000
2000
ungeachtet von visuellen Hinweisen,
07:26
like whetherob his car'sAutos actuallytatsächlich there.
186
431000
2000
wie ob das Auto wirklich dort ist.
07:28
Maybe it's been towedabgeschleppt.
187
433000
2000
Vielleicht wurde es abgeschleppt.
07:30
But he knowsweiß where it was, so he knowsweiß to go and get it.
188
435000
3000
Aber er weiß, wo es war, und so weiß er, wie er es wiedererlangen kann.
07:33
So beyonddarüber hinaus spatialräumlich memoryErinnerung,
189
438000
2000
Jenseits des räumlichen Gedächtnisses also
07:35
if we look for this grid-likegitterartige firingfeuern patternMuster
190
440000
2000
können wir nach gitterartigen Feuermustern
07:37
throughoutwährend the wholeganze brainGehirn,
191
442000
2000
im ganzen Gehirn suchen.
07:39
we see it in a wholeganze seriesSerie of locationsStandorte
192
444000
3000
Wir können sie in einer Reihe von Orten sehen,
07:42
whichwelche are always activeaktiv
193
447000
2000
die beim Verrichten autobiografischer
07:44
when we do all kindsArten of autobiographicalautobiographische memoryErinnerung tasksAufgaben,
194
449000
2000
Gedächtnisaufgaben aller Art ständig aktiv sind,
07:46
like rememberingErinnern the last time you wentging to a weddingHochzeit, for exampleBeispiel.
195
451000
3000
wie etwa sich daran zu erinnern, wann man zuletzt auf einer Hochzeit war.
07:49
So it maykann be that the neuralneuronale mechanismsMechanismen
196
454000
2000
Also könnte es sein, dass die Neuromechanismen,
07:51
for representingDarstellen the spacePlatz around us
197
456000
3000
die den uns umgebenden Raum darstellen,
07:54
are alsoebenfalls used for generatingErzeugen visualvisuell imageryBilder
198
459000
4000
ebenfalls zum Erzeugen einer Visualisierung verwendet werden,
07:58
so that we can recreateneu the spatialräumlich sceneSzene, at leastam wenigsten,
199
463000
3000
damit wir zumindest die räumliche Komponente unserer
08:01
of the eventsVeranstaltungen that have happenedpassiert to us when we want to imaginevorstellen them.
200
466000
3000
Erlebnisse wiederherstellen können, wenn wir uns sie vorstellen.
08:04
So if this was happeningHappening,
201
469000
2000
Wenn das geschähe,
08:06
your memoriesErinnerungen could startAnfang by placeOrt cellsZellen activatingaktivierend eachjede einzelne other
202
471000
3000
könnten sich Platzzellen gegenseitig aktivieren
08:09
viaüber these densedicht interconnectionsVerbindungen
203
474000
2000
durch diese dichten Vernetzungen,
08:11
and then reactivatingReaktivierung boundaryGrenze cellsZellen
204
476000
2000
und dann würden sie die Grenzzellen reaktivieren,
08:13
to createerstellen the spatialräumlich structureStruktur
205
478000
2000
um die Flächenstrukturen des Erlebnisses
08:15
of the sceneSzene around your viewpointAussichtspunkt.
206
480000
2000
rund um Ihren Standpunkt zu formen.
08:17
And gridGitter cellsZellen could moveBewegung this viewpointAussichtspunkt throughdurch that spacePlatz.
207
482000
2000
Und die Gitterzellen könnten den Standpunkt durch den Raum bewegen.
08:19
AnotherEin weiterer kindArt of cellZelle, headKopf directionRichtung cellsZellen,
208
484000
2000
Eine andere Art von Zelle, die Kopfbewegungszelle,
08:21
whichwelche I didn't mentionerwähnen yetnoch,
209
486000
2000
die ich noch nicht erwähnt hatte,
08:23
they fireFeuer like a compassKompass accordingnach to whichwelche way you're facinggegenüber.
210
488000
3000
feuert wie ein Kompass, je nachdem, in welche Richtung man schaut.
08:26
They could definedefinieren the viewingBetrachten directionRichtung
211
491000
2000
Die Zellen könnten die Blickrichtung bestimmen,
08:28
from whichwelche you want to generategenerieren an imageBild for your visualvisuell imageryBilder,
212
493000
3000
von der aus Sie ein Bild zur Visualisierung erzeugen wollen,
08:31
so you can imaginevorstellen what happenedpassiert when you were at this weddingHochzeit, for exampleBeispiel.
213
496000
3000
so dass Sie sich z. B. vorstellen können, was damals auf der Hochzeit passierte.
08:34
So this is just one exampleBeispiel
214
499000
2000
Das ist aber nur ein Beispiel
08:36
of a newneu eraEpoche really
215
501000
2000
von einer neuen Ära
08:38
in cognitivekognitiv neuroscienceNeurowissenschaften
216
503000
2000
in der kognitiven Neurowissenschaft,
08:40
where we're beginningAnfang to understandverstehen
217
505000
2000
wo wir langsam anfangen, die psychologischen
08:42
psychologicalpsychologische processesProzesse
218
507000
2000
Vorgänge zu verstehen:
08:44
like how you remembermerken or imaginevorstellen or even think
219
509000
3000
wie man sich erinnert, sich etwas vorstellt, oder einfach denkt,
08:47
in termsBegriffe of the actionsAktionen
220
512000
2000
und welche Funktionen dabei die
08:49
of the billionsMilliarden of individualPerson neuronsNeuronen that make up our brainsGehirne.
221
514000
3000
Milliarden einzelner Nervenzellen, aus denen unser Gehirn besteht, erfüllen.
08:52
Thank you very much.
222
517000
2000
Vielen Dank.
08:54
(ApplauseApplaus)
223
519000
3000
(Applaus)
Translated by Juan Lobeto
Reviewed by Judith Matz

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ABOUT THE SPEAKER
Neil Burgess - Neuroscientist
At University College in London, Neil Burgess researches how patterns of electrical activity in brain cells guide us through space.

Why you should listen

Neil Burgessis is deputy director of the Institute of Cognitive Neuroscience at University College London, where he investigates of the role of the hippocampus in spatial navigation and episodic memory. His research is directed at answering questions such as: How are locations represented, stored and used in the brain? What processes and which parts of the brain are involved in remembering the spatial and temporal context of everyday events, and in finding one's way about?

To explore this space, he and his team use a range of methods for gathering data, including pioneering uses of virtual reality, as well as computational modelling and electrophysiological analysis of the function of hippocampal neurons in the rat, functional imaging of human navigation, and neuropsychological experiments on spatial and episodic memory.

A parallel interest: Investigating our human short-term memory for serial order, or how we know our 123s.

More profile about the speaker
Neil Burgess | Speaker | TED.com