Niektórzy ludzie mają w mózgu cienkie elektrody. Umieszcza się je tam z powodów medycznych: chirurdzy muszą trafić dokładnie w miejsce, w którym coś działa nieprawidłowo. Gdy elektrody już tam są, badacze mogą podsłuchiwać pojedyncze neurony. Pokaż takiej osobie jedną kreskówkę, a konkretny neuron milczy. Pokaż drugą, trzecią — cisza. Pokaż Simpsonów — i neuron zaczyna strzelać.
Olga Iwaszkina, neurobiolożka, zalicza to do najciekawszych odkryć uzyskanych dzięki takim pacjentom. W tych samych nagraniach pojawiły się neurony reagujące na Jennifer Aniston i na operę w Sydney. Komórka, która odpowiada na jedną kreskówkę, a na wszystkie inne wzrusza ramionami.
To zmienia sposób myślenia o tym, co robimy, gdy na ekranie mignie nam żółta twarz. Oko nie przekazuje mózgowi sterty jednakowych pikseli i na tym koniec. Gdzieś wyżej czeka komórka nastawiona dokładnie na to.
Skąd u neuronu taka wybiórczość? Iwaszkina rysuje piramidę. Na dole komórki układu wzrokowego dzielą scenę na strzępy. Jedne wykrywają tylko jasne i ciemne, inne kontrast, jeszcze inne kolor, ruch i jego kierunek. Każda warstwa przekazuje sygnał następnej.
Twarze mają własny wydział, bo człowiek jest istotą społeczną i z twarzy odczytuje emocje. Cała armia neuronów wypatruje twarzy wszędzie. Stąd smutna buźka, stąd naleśnik z dziurkami, które przez chwilę wyglądają jak oczy i udają sceptyczny uśmieszek.
Na szczycie piramidy siedzą komórki reprezentujące całość: Simpson, kolor żółty, czerwone kwiaty, czerwone samochody, samochody w ogóle. Na tym etapie sygnał opuścił już układ wzrokowy i trafił do obszarów asocjacyjnych, gdzie neurony przechowują konkretne pojęcia.
To jest właśnie ta jasna aktywność wyspecjalizowanych, selektywnych neuronów — na przykład neuronu, który uaktywnia się, gdy człowiekowi pokazuje się kreskówkę Simpsonowie.
Это яркая активность этих специализированных или селективных нейронов, вроде нейрона, который специфически активен, когда человеку показывают мультфильм Симпсоны.
— Olga Iwaszkina, Osnova, 38:01
W tym miejscu można by postawić kropkę: jeden neuron, jedno pojęcie. Iwaszkina na to nie pozwala.
Pojedynczy neuron nigdy nie działa sam. Cały obraz Simpsonów obsługuje ich grupa — sto, tysiąc, dziesięć tysięcy komórek. Istnieje też drugi sposób, w jaki mózg może przechowywać tę samą kreskówkę. Obraz zostaje rozłożony na części, a cała populacja neuronów niesie go po kawałku: jedna komórka wiąże się z humorem, inna z żółcią, „bo tam wszystko jest takie żółte”, jeszcze inna z czymś innym. Dopiero cały tłum pracujący razem precyzyjnie identyfikuje kreskówkę.
Eksperymenty na zwierzętach pokazują oba kody jednocześnie. Obecne są jasno wyspecjalizowane komórki i rozmyty kod populacyjny. Mózg zdaje się balansować między jednym a drugim, choć nikt dotąd nie ustalił zasad tego kompromisu.
Komórki wyspecjalizowane nie są też osobliwością wzroku. Neurony miejsca działają według tej samej logiki. Idąc długim, monotonnym przejściem podziemnym, w którym nic nie przyciąga wzroku, można by się spodziewać, że przez całą drogę buczą te same grupy neuronów. Tymczasem jeden neuron miejsca uaktywnia się w jednym punkcie korytarza, a inny na jego drugim końcu. Iwaszkina ostrożnie zaznacza, że wcale nie było to przesądzone. Mózg mógłby się obyć bez neuronów specyficznych. Wcześniejsze badania nad wzrokiem kazały przypuszczać, że jednak ich potrzebuje, ale ich znalezienie i tak sprawiło badaczom przyjemność. Wygląda na to, że to właściwość całego mózgu.
Komórki te nie są też przywiązane wyłącznie do obrazów. W badaniu przeprowadzonym w 2024 roku w Holenderskim Instytucie Neuronauki elektrody głębokie umieszczone w hipokampie pacjentów z padaczką wychwyciły komórki dostrojone do konkretnej osoby lub postaci. Aktywowały się również wtedy, gdy pacjent czytał zaimek odsyłający do tej postaci. Zaimek wskazujący na bohatera także pobudzał daną komórkę.
Obraz, z którym zostaje Iwaszkina, ma więc dwie warstwy i nikt na razie nie potrafi powiedzieć, jak do siebie pasują. Neurony reprezentujące jedną rzecz i tłumy komórek niosące tę rzecz we fragmentach siedzą w tej samej głowie, w tej samej tkance. Neurony i mózg, mówi Iwaszkina, to jedno i to samo. Badacze po prostu przyglądają się im na różne sposoby. Otwartym zadaniem pozostaje ustalenie, jak oba sposoby kodowania rzeczywistości współistnieją w jednym mózgu, w jednym środowisku.
