Jerome Lettvin był synem imigrantów z Ukrainy. Rodzice przyjechali do Stanów Zjednoczonych niedługo przed wybuchem I wojny światowej. Poznali się w Chicago. Matka była nauczycielką gry na pianinie, piękną kobietą utrzymującą kontakty z „wyższymi sferami”. Ojciec dopiero w Chicago zdobywał zawodowe wykształcenie prawnicze. Był aktywistą społecznym, żarliwym mówcą, którego syn określał mianem „anarchisty typu Kropotkina”. Matce podobała się żarliwość ojca. Po ślubie mieszkali w Humbold Park. Ich pierwszy syn, Jerome, urodził się w lutym 1920 roku, a później urodzili się następni dwaj synowie i córka. Dzieci wspominały, że ojciec był w domu małomówny i skromny. O losach dzieci decydowała matka, która miała ambicje skierowania ich na drogę rozwoju artystycznego. Wszyscy grali na pianinie i występowali publicznie z koncertami jako kilkuletnie dzieci. Jerome pisał też wiersze[7].
Uczył się w Tuley High School (obecnie Roberto Clemente Community Academy), w Lewis Institute (obecnie część Illinois Institute of Technology – co zakończył incydent z kamieniami spadającymi z parapetu na Madison Avenue – a następnie (1938) w University of Chicago (zgodnie z decyzją matki). Na studiach przyjaźnił się m.in. z Hymanem Minskym, ekonomistą, oraz z wszechstronnie uzdolnionym młodszym kolegą, matematykiem Walterem Pittsem (1924–1969), późniejszym wieloletnim współpracownikiem[7]. Uzyskał stopnie BS i MD w roku 1943.
Specjalizował się w dziedzinie psychiatrii i neurofizjologii. Karierę zawodową przerwał wybuch II wojny światowej. Od stycznia 1944 roku służył w wojsku przez 9 miesięcy. Uczestniczył m.in. w uczestnicząc bitwie o Ardeny (był we Francji szefem psychiatrii w 237 General Hospital). Po wojnie kontynuował praktykę w dziedzinie neurologii i badania układu nerwowego, częściowo w Boston City Hospital, a następnie był zatrudniony w[7][8]:
Ożenił się w roku 1947 z Maggie – dziewczyną, którą znał wcześniej bardzo krótko. Spędzili razem 64 lata[a]. Mieli troje dzieci. Zmarł w roku 2011 po ciężkiej chorobie. Został zapamiętany jako pasjonat swojej dyscypliny naukowej z duszą poety i wybitny dydaktyk – charyzmatyczny wykładowca[8][10][11] i uczestnik żarliwych debat. Debata telewizyjna Timothy Leary v. Jerome Lettvin na temat LSD, która odbyła się w roku 1967 w MIT i była transmitowana przez telewizję, została zapamiętana jako wydarzenie historyczne, zwane LSD Debate[5][9][b]
Przedmiotem najbardziej intensywnych badań J. Lettvina były procesy zachodzące w nieruchomym oku żaby, reagującym na szybki ruch drobnych obiektów w polu widzenia. Badania były częściowo kontynuacją prac H. Barlowa, który pierwsze prace na temat funkcji pojedynczych neuronów w siatkówce oka opublikował już w roku 1943 (w roku 1953 ukazały się np. prace Summation and inhibition in the frog's retina i Action potentials from the frog's retina)[12][13]. Horace Barlow wykazał m.in. że w siatkówce oka żaby, rejestrującej obiekt przypominający żuka, następuje silna aktywizacja pojedynczych receptorów, które pełnią funkcje behawioralne – wywołują zainteresowanie spostrzeżonym obiektem jako pokarmem („Bug Detectors”). Waga odkrycia polegała przede wszystkim na wykazaniu, że procesy, prowadzące do rozpoznawaniabodźców na podstawie ich specyficznych cech, mogą zachodzić poza mózgiem[14]. Zainteresowanie tym problemem wzbudził w Lettvinie – studencie University of Illinois w Chicago – jego nauczyciel i wychowawca, prof. psychiatrii Warren S. McCulloch. McCulluch skupił też wokół siebie wielu innych naukowców, głównie młodych ludzi, których zachęcił do interdyscyplinarnych – teoretycznych i doświadczalnych – badań układu nerwowego (również do humanistycznego podejścia do nauki). Byli wśród nich Walter Pitts i matematyk Norbert Wiener (twórca cybernetyki)[15].
W historycznym artykule What The Frog's Eye Tells The Frog's Brain[4][16] J.Y. Lettvin, H.R. Maturana, W.S. McCulloch, W.H. Pitts opisali mechanizm działania siatkówki oka żaby, rejestrującej najbardziej istotne dla zwierzęcia cechy wzrokowego bodźca – wykrytego robaka. Kluczowe stało się stwierdzenie, jak oceniana jest jego wielkość, położenie i szybkość poruszania się, mimo że siatkówka pozostaje nieruchoma – oko żaby nie śledzi celu polowania, zmienia ustawienie tylko wtedy, gdy np. porusza się liść, na którym siedzi zwierzę – obraz pola obserwacji na siatkówce pozostaje nieruchomy[4][16]. W warunkach doświadczalnych zastosowano mikroelektrody wszczepiane do pojedynczych neuronów. Stwierdzono, m.in. że poruszanie przed zwierzęciem fotografią naturalnego siedliska, której obraz zajmował całe pole widzenia (również z przymocowanymi do niej obiektami przypominającymi np. muchy), nie powodowało pobudzeń neuronów. Reakcja występowała, gdy na tym tle poruszano dowolnym obiektem wielkości muchy[17].
Wyjaśniono, że w siatkówce oka żaby występują cztery różne typy tych komórek, które uaktywniają się selektywnie pod wpływem bodźców różnego rodzaju, związanych głównie z charakterystyką krawędzi przedmiotu obserwacji (granic poszczególnych części pola widzenia)[4][16][18][17].
Zaobserwowano charakterystyczne typy reakcji różnych neuronów[4][16][18], m.in.:
wprowadzenie przedmiotu z krawędzią do pola widzenia żaby wywołuje liczne impulsy w czasie tego ruchu, a następnie aktywność ustala się na niższym, stałym poziomie, dopóki krawędź znajduje się w polu widzenia (nie jest „wymazywana” przez włączenie i wyłączenie światła)
wprowadzenie przedmiotu wywołuje podobną aktywność, jednak krawędź musi być „wypukła” (zaciemnienie z jednej strony), a aktywność zanika, gdy ustaje ruch, oraz jest „wymazywalna”
wykrywanie zmieniającego się kontrastu
wykrywanie przyciemnienia
wykrywanie ciemności
W każdym z przypadków istotna jest szybkość zmian bodźca.
W roku 1969, jako wykładowca MIT, Jerry Lettvin zamierzał sprowokować dyskusję ze studentami nad hipotezą, że każde świadome doświadczenie życiowe, np. wspomnienie określonej osoby, może być przechowywane w stosunkowo niewielkiej liczbie neuronów (w skrajnym przypadku – w jednym). W czasie wykładu opowiedział fikcyjną historię rosyjskiego neurochirurga, Akakija Akakijewicza[c], który – na prośbę swojego pacjenta – operacyjnie usunął z jego mózgu fragment tkanki z kilkoma tysiącami neuronów, a wraz z nimi wszystkie – złe i dobre – wspomnienia o jego apodyktycznej matce[6][19].
Z pasją propagowana przez Lettvina hipoteza „komórki babci” została trwale związana z jego nazwiskiem. Stało się tak, mimo że nie on był pomysłodawcą neuronowego mechanizmu zapamiętywania i rozpoznawania osób, przedmiotów itp., w którym decydującą rolę odgrywają pojedyncze wyspecjalizowane neurony. Nie udało mu się też tej hipotezy doświadczalnie zweryfikować[19].
Koncepcja zakładająca istnienie „komórek babci” (lub nawet jednej „grandmother cell”), magazynujących wiedzę o określonej osobie, obiekcie lub pojęciu, jest coraz częściej przywoływana w pracach naukowych i polemikach neurologów i kognitywistów (nie tylko żartobliwie)[19].
Nie stanowi to ostatecznego potwierdzenia prowokacyjnej hipotezy, dotyczącej analogicznego zapamiętywania i rozpoznawania np. określonej osoby, jednak na taką możliwość wskazuje część wyników badań, które intensywnie prowadzi Rodrigo Quian Quiroga[27] ze współpracownikami[d].
Jonathan C.W. Edwards, profesor UCL (Wydział Medycyny)[32], opublikował liczne prace naukowe, mieszczące się w zbliżonym obszarze, w dziedzinie współczesnej monadologii (zob. monada w programowaniu, monada w filozofii), wśród nich m.in. The Nature of Mental Representations: Grandmother, Pontifical and Other Cells[33] lub How Many People Are There In My Head, And In Hers?[34][e].
Jerome Ysrael Lettvin, Campbell L. Searle, Alvin C. Kibel, Robert Sonné Cohen, Faust and the Faustian Man, Massachusetts Institute of Technology, Technology and Culture Seminar[39]
red. Larry R. Squire, Jerome Lettvin w: The History of Neuroscience in Autobiography, Tom 2, 1998[40]
Jerome Ysrael Lettvin, Massachusetts Institute of Technology, Research Laboratory of Electronics; United States Air Force, Office of Scientific Research, Final Report, U.S. Air Force Office of Scientific Research Contract F44620-67-C-0030 Covering the Period September 1, 1966-August 31, 1967, 1967[41]
↑Żona mówiła o nim w wywiadach: „He really was utterly brilliant”, „There was nothing about him that wasn’t entrancing”[9].
↑Wspominany cytat z debaty Leary-Lettvin: „The kick is cheap. The ecstasy is cheap. And you are settling for a second-rate — permanent, second-rate — world by the complete abrogation of the intellect”, … „You’re selling off exactly those functions which have set you aside critically in every possible way. … At this point sir, I look upon you as a tool of the devil.”[9].
↑Opublikowane w roku 2013 badania wykonywano wszczepiając mikroelektrody do neuronów mózgu ludzi (chorzy na epilepsję, w czasie specjalistycznych poszukiwań ogniska napadów). Długotrwałe monitorowanie komórek nerwowych hipokampa jednego z pacjentów pozwoliło stwierdzić np. że jeden z neuronów silnie uaktywniał się przy prezentacjach fotografii aktorki Jennifer Aniston, ignorując zdjęcia wielu innych osób, miejsc i zwierząt (zareagował na zdjęcie Lisy Kudrow, aktorki grającej razem z Aniston w serialu „Przyjaciele”). Stwierdzono, że komórki określonych osób są uaktywniane nie tylko pod wpływem zdjęć, lecz również np. nazwiska (wyświetlany napis lub odtwarzane nagranie dźwiękowe). Zaobserwowano, że jeden z pacjentów miał neuron reagujący na wszystkich naukowców, z którymi spotykał się na terenie UCLA, gdzie wykonywano badania. Uznano za celowe zintensyfikowanie poszukiwań „komórek pojęciowych”[19]. Zobacz też:
Quiroga RQ, Reddy L, Kreiman G, Koch C, Fried I. (2005), Invariant visual representation by single neurons in the human brain[28]
Quiroga RQ, Kreiman, G. (2010) Postscript: About grandmother cells and Jennifer Aniston neurons[29].
Quiroga RQ (2013), Gnostic cells in the 21st century[20]
Quiroga RQ, (2019), Akakhievitch revisited: Comment on ”The unreasonable effectiveness of small neural ensembles in high-dimensional brain” by Alexander N. Gorban et al.[30]
Gorban AN, Makarov VA, Tyukin IY (2019), The unreasonable effectiveness of small neural ensembles in high-dimensional brain[31]
Is Consciousness Only A Property Of Individual Cells?[35]
Reality, Meaning and Knowledge. An account of the world and our place in it, w tym: 6.73. The individual cell as subject: historical ideas, 6.74. Which cells might be customary subjects?[36].
↑Jerome Lettvin: Pitts, Walter. [w:] MIT Encyclopedia of Cognitive [on-line]. ai.ato.ms/MITECS. [dostęp 2015-05-20]. (ang.).
↑Neil R. Smalheiser: Walter Pitts. [w:] Perspectives in Biology and Medicine Volume 43, Number 2, Winter 2000 pp. 217-226, 10.1353/pbm.2000.0009 [on-line]. Project MUSE > Medicine and Health. [dostęp 2015-05-20]. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-05-27)].
↑David Lettvin (syn Jerry'ego): Jerry Lettvin 1920 -- 2011. [w:] A memorial page [on-line]. jerrylettvin.blogspot.com. [dostęp 2015-05-20]. (ang.).
↑Emily Finn: Jerome Lettvin, MIT professor emeritus, dies at 91. [w:] MIT News [on-line]. MIT News Office, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, April 29, 2011. [dostęp 2015-05-21]. (ang.).
↑Horace Barlow. [w:] Cambridge Neuroscience [on-line]. University of Cambridge. [dostęp 2015-05-27]. (ang.).
↑ abcdJ.Y. Lettvin, H.R. Maturana, W.S. McCulloch, W.H. Pitts: 7. What The Frog's Eye Tells The Frog's Brain (originally appeared in the Proc. Inst. Radio Engr. 1959, vol. 47 pages 1940-1951). W: “The Mind: Biological Approaches to its Functions. William C. Corning, Martin Balaban, 1968, s. 233-258.
↑ abcdRodrigo Quian Quiroga, Itzhak Fried, Christof Koch. Komórki pamięci. „Świat Nauki”, 2013-02-19. Wydawnictwo Prószyński Media Sp. z o.o.. ISSN0867-6380. (pol.).brak numeru strony, Rodrigo Quian Quiroga, Itzhak Fried, Christof Koch. Brain Cells for Grandmother. „Scientific American”. 308 (2), s. 30–35, luty 2013. ISSN0036-8733. (ang.).
↑ abRodrigo Quian Quiroga (Centre for Systems Neuroscience, University of Leicester). Gnostic cells in the 21st century. „Acta Neurobiol Exp”, s. 1–9, 2013. (ang.).
↑Nasz wewnętrzny GPS. W: Jerzy Vetulani, Maria Mazurek: Bez ograniczeń. Jak rządzi nami mózg. Warszawa: Dom Wydawniczy PWN, 2015, s. 20, seria: Bez Tajemnic. ISBN 978-837-705-819-0, ISBN 978-837-705-820-6.
↑Rodrigo Quian Quiroga. [w:] University of Leicester > Centre for Systems Neuroscience > Staff [on-line]. www2.le.ac.uk. [dostęp 2015-05-22]. (ang.).
↑Jonathan CW Edwards: Is Consciousness Only A Property Of Individual Cells?. [w:] Strona internetowa University College London (art. publ. w Journal of Consciousness Studies, Volume 12, No.4-5, pp60-76) [on-line]. UCL. [dostęp 2015-05-22]. (ang.).
↑Jerome Y. Lettvin: The Colors of Colored Things. [w:] Opis bibliograficzny w books.google.pl [on-line]. 1967. [dostęp 2015-05-27].
↑Jerome Y. Lettvin: On Seeing Sidelong. [w:] Opis bibliograficzny w books.google.pl [on-line]. 1976. [dostęp 2015-05-27].
↑Jerome Ysrael Lettvin, Campbell L. Searle, Alvin C. Kibel, Robert Sonné Cohen: Faust and the Faustian Man. [w:] Massachusetts Institute of Technology, Technology and Culture Seminar [on-line]. [dostęp 2015-05-27].
↑red. Larry R. Squire: Jerome Lettvin. [w:] The History of Neuroscience in Autobiography , Tom 2, wyd. Elsevier, opis bibliograficzny w books.google.pl [on-line]. 1998. [dostęp 2015-05-27].