إن لي صورة شبح مزدوج . ( ضحك ) د . جيرو عبقري لكنه عالم مجنون بعض الشيئ في حلقات كرة التنين ( الياباني الأصل ) " أندرود ساجا " لو نظرتم جيداً , ترون قلنسوته " غطاء رأسه " قد إستبدلت بشبه نصف كرة بلاستيكية حيث أن أجزاء العمل في عقله نستطيع أن نلاحظها ويمكننا أن نتحكم بها أيضاً . هذا بالضبط ما أفعله -- تحكم بصري بالعقل .
I have a doppelganger. (Laughter) Dr. Gero is a brilliant but slightly mad scientist in the "Dragonball Z: Android Saga." If you look very carefully, you see that his skull has been replaced with a transparent Plexiglas dome so that the workings of his brain can be observed and also controlled with light. That's exactly what I do -- optical mind control.
( ضحك )
(Laughter)
لكن خلافا لتوأمي الشرير , الذي يتشهى السيطرة على العالم , دوافعي ليست شريرة . أن أسيطر على العقل لكي أستطيع أن أفهم كيف يعمل . الآن إنتظروا دقيقة , يمكن لأحدكم أن يقول , كيف يمكنكم الذهاب مباشرة للتحكم بالعقل بدون فهمه أولاً ؟ أليس هذا يعتبر كوضع العربة أمام الحصان ؟ علماء كثيرون دارسون للخلايا العقلية يوافقون على هذه الرؤية ويعتقدون أن ذلك الفهم سيأتي من تفاصيل ملاحظات أكثر وتحليلات . إنهم يقولون , " لو نستطيع أن نسجل نشاط خلايانا العصبية , لكنا أستطعنا أن نفهم العقل . " لكن فكروا لوهلة ماذا يعني هذا؟ حتى لو إستطعنا أن نقيس ما تفعله كل خلية على حدا طوال الوقت , فسيكون لزاماً علينا أن نرسم مشهد لأنماط الأنشطة المُسجلة , وذلك شيئ صعب جداً , إن فُرصنا أن نفهم هذه الأنماط قليلة جداً كما تنتجها العقول .
But in contrast to my evil twin who lusts after world domination, my motives are not sinister. I control the brain in order to understand how it works. Now wait a minute, you may say, how can you go straight to controlling the brain without understanding it first? Isn't that putting the cart before the horse? Many neuroscientists agree with this view and think that understanding will come from more detailed observation and analysis. They say, "If we could record the activity of our neurons, we would understand the brain." But think for a moment what that means. Even if we could measure what every cell is doing at all times, we would still have to make sense of the recorded activity patterns, and that's so difficult, chances are we'll understand these patterns just as little as the brains that produce them.
أنظروا إلى كيف تبدو صورة نشاط العقل . في هذا المشهد , كل نقطة سوداء هي خلية عصبية واحدة . النقطة مرئية أي وقت تُرسل الخلية فيه نبضة كهربية . هناك 10,000 خلية عصبية هنا . لذا فإنكم تنظرون إلى واحد بالمائة تقريباً من عقل الصرصور . عقولكم عبارة عن 100 مليون مرة أكثر تعقيداً . أحياناً , نمط مثل هذا , هو أنت , إدراكك , مشاعرك , ذكرياتك , خططك المستقبلية . لكننا لا نعرف أين , بما أننا لا نعرف كيف نقرأ النمط . نحن لا نفهم الشفرة التي يستعملها العقل . لإحراز تقدم , نريد أن نحل الشفرة . لكن كيف ؟ سيخبرنا خبير في حل الشفرات أنه لمعرفة وحل غموض النماذج في صورة شفرة , أنه من الأهمية أن تعرف كيف تلعب معهم , لإعادة تنظيمهم حينما وكيفما تشاء . لذلك في هذا المثال أيضاً , لفك شفرة المعلومات الموجودة في أنماط مثل هذه , المراقبة فقط لن تحل شيئاً ; نحتاج أن نعيد تنظيم النمط . بمعنى آخر , بدلاً من تسجيل نشاط الخلايا العصبية , نحتاج أن نتحكم بها . ليس من الأهمية أن نستطيع أن نتحكم بكل الخلايا العصبية في العقل , بعضها فقط . كلما كانت تدخلاتنا ذات هدف , كما كان ذلك أفضل . وسأريكم خلال لحظات كيف يمكننا أن نحقق الدقة الضرورية .
Take a look at what brain activity might look like. In this simulation, each black dot is one nerve cell. The dot is visible whenever a cell fires an electrical impulse. There's 10,000 neurons here. So you're looking at roughly one percent of the brain of a cockroach. Your brains are about 100 million times more complicated. Somewhere, in a pattern like this, is you, your perceptions, your emotions, your memories, your plans for the future. But we don't know where, since we don't know how to read the pattern. We don't understand the code used by the brain. To make progress, we need to break the code. But how? An experienced code-breaker will tell you that in order to figure out what the symbols in a code mean, it's essential to be able to play with them, to rearrange them at will. So in this situation too, to decode the information contained in patterns like this, watching alone won't do. We need to rearrange the pattern. In other words, instead of recording the activity of neurons, we need to control it. It's not essential that we can control the activity of all neurons in the brain, just some. The more targeted our interventions, the better. And I'll show you in a moment how we can achieve the necessary precision.
وبما أنني واقعي , أفضل من كوني متخم بتفاصيل صعبة المنال , أنا لا أدعي أن القدرة على التحكم في وظائف نظام الخلايا العصبية سيفك كل غموضها في وقتها . لكننا نتعلم الكثير بالتأكيد . الآن , لستُ على أي الأحوال أول شخص يدرك أن التدخل هو أداة غاية في القوة والفعالية . إن تاريخ المحاولات للعب بوظائف نظام الخلايا العصبية هو طويل وشهير . منذ حوالي 200 عاماً على الأقل , تعود إلى تجارب جالفاني الشهيرة ( فيزيائي إيطالي ) في أواخر القرن الثامن عشر وما بعده . أظهر جالفاني أن أرجل الضفدع تتحرك عندما يتصل عصبه الظهري بمصدر تيار كهربي . هذه التجربة كشفت عن , أولا وربما هي الأسياسيات الأولى , لأهم حقيقة للشفرة العصبية : هذه المعلومات كُتبت في شكل من الذبذبات كهربية . إن منهج جالفاني لإكتشاف النظام العصبي بأقطاب كهربية مازال يُعتبر أحدث ما توصلنا له حتى اليوم , بالرغم من عدد من المساؤى . إن لصق أسلاك في داخل العقل هو بالتأكيد شيئ سخيف . من الصعب تطبيقه على الحيوانات التي تتحرك دائماً , وهناك حدود فيزيائية لعدد الأسلاك التي نستطيع وضعها في نفس الوقت .
And since I'm realistic, rather than grandiose, I don't claim that the ability to control the function of the nervous system will at once unravel all its mysteries. But we'll certainly learn a lot. Now, I'm by no means the first person to realize how powerful a tool intervention is. The history of attempts to tinker with the function of the nervous system is long and illustrious. It dates back at least 200 years, to Galvani's famous experiments in the late 18th century and beyond. Galvani showed that a frog's legs twitched when he connected the lumbar nerve to a source of electrical current. This experiment revealed the first, and perhaps most fundamental, nugget of the neural code: that information is written in the form of electrical impulses. Galvani's approach of probing the nervous system with electrodes has remained state-of-the-art until today, despite a number of drawbacks. Sticking wires into the brain is obviously rather crude. It's hard to do in animals that run around, and there is a physical limit to the number of wires that can be inserted simultaneously.
حوالي نهاية القرن الماضي , بدأت أفكر , أليس من الروعة إذا إستطاع شخص أن يأخذ هذا المنطق وقلبه رأساً على عقب . لذا بدلاً من إدراج سلك في نقطة واحدة للمخ , لنعيد هندسة المخ نفسه بحيث تستجيب بعض من عناصر جهازه العصبي إلى الإشارات الكثيرة التي تُبث , مثل وميض من الضوء . هو بالفعل تطبيق يُمثل حرفياً , في وميض من الضوء , والتحكم في كثير من العوائق التي تُكتشف . أولاً , من الواضح جداً أن الحركة سريعة وفي كل الإتجاهات , صورة من الإتصالات خالية من أية أسلاك . وثانياً , بالضبط مثل موجات الراديو المنتشرة , يمكنها أن تتواصل مع كثير من الأجهزة المُستقبلة في الحال . لا تحتاج لأن تعرف أين مكان هذه الأجهزة . ولا يهم إذا كانت هذه الإجهزة المُستقبلة تتحرك -- فكر فقط بجهاز الكاسيت في سيارتك . إنها تتحسن ، حيث وضح أننا نستطيع عمل أجهزة إستقبال مزيفة من المواد التي لها شفرة الحمض النووي خاصتها. لذا فلكل خلية عصبية الصفات الوراثية الصحيحة سوف تنتج مُستقبل بطريقة عفوية تسمح لنا أن نتحكم في وظائفها . أتمنى أن تُعجبوا بجمال بساطة هذا المفهوم . ليس هناك أدوات تكنولوجية هنا ؛ مجرد علوم الأحياء تتكشف خلال علم الأحياء .
So around the turn of the last century, I started to think, "Wouldn't it be wonderful if one could take this logic and turn it upside down?" So instead of inserting a wire into one spot of the brain, re-engineer the brain itself so that some of its neural elements become responsive to diffusely broadcast signals such as a flash of light. Such an approach would literally, in a flash of light, overcome many of the obstacles to discovery. First, it's clearly a non-invasive, wireless form of communication. And second, just as in a radio broadcast, you can communicate with many receivers at once. You don't need to know where these receivers are, and it doesn't matter if these receivers move -- just think of the stereo in your car. It gets even better, for it turns out that we can fabricate the receivers out of materials that are encoded in DNA. So each nerve cell with the right genetic makeup will spontaneously produce a receiver that allows us to control its function. I hope you'll appreciate the beautiful simplicity of this concept. There's no high-tech gizmos here, just biology revealed through biology.
الآن دعوني ألقي نظرة مقربة إلى أجهزة الإستقبال هذه . كما نُكبر واحدة من هذه الخلايا العصبية البنفسجية ؛ نرى أن غشائها الخلوي الخارجي مليئ أو مزخرف بالمسام الميكرسكوبية . مسام مثل هذه تتحكم في مسار التيار الكهربي وتكون مسئولة عن كل الإتصالات في نظام الخلايا العصبية . لكن هذه المسام هنا تعتبر خاصة . إنهم مترابطون معاً بالمستقبلات الضوئية التي تماثل الموجودة في عينيك بالضبط . عندما يأتي ضوء قوي على المُستقبل , تفتح المسام ويسري التيار الكهربي لتشغيله , وتطلق الخلية العصبية ومضات كهربية . لأن عملية تنشيط الضوء للمسام مشفرة في الحمض النووي , نستطيع أن نحقق دقة لا تُصدق . هذا بسبب , مع أن كل خلية في أجسادنا تحتوي على نفس المجموعة من الجينات , الجينات المختلفة المتنوعة تضئ وتنطفئ في خلايا مختلفة . تستطيعون أن تستخدموا هذا لتتأكدوا أن بعض الخلايا العصبية فقط تحتوى على ضوئنا المُحفز للمسام وبعضها الآخر لا يحتوى عليه . لذلك نجد في هذا الكارتون , الخلية البيضاء المائلة للزرقة في الجانب العلوى على اليسار لا تستجيب للضوء لأنها تفتقد المسام المُنشطة بالضوء . يعمل النموذج جيداً حيث يمكننا كتابة رسائل بمعنى الكلمة بأنفسنا مباشرة إلى العقل . في هذا المثال , كل ومضة كهربية , كل تغير أو إنحراف على الرسم , حادث بواسطة توجيهات ذبذبة من الضوء . ويعمل النموذج أيضاً فى تحريك وتدريب الحيوانات .
Now let's take a look at these miraculous receivers up close. As we zoom in on one of these purple neurons, we see that its outer membrane is studded with microscopic pores. Pores like these conduct electrical current and are responsible for all the communication in the nervous system. But these pores here are special. They are coupled to light receptors similar to the ones in your eyes. Whenever a flash of light hits the receptor, the pore opens, an electrical current is switched on, and the neuron fires electrical impulses. Because the light-activated pore is encoded in DNA, we can achieve incredible precision. This is because, although each cell in our bodies contains the same set of genes, different mixes of genes get turned on and off in different cells. You can exploit this to make sure that only some neurons contain our light-activated pore and others don't. So in this cartoon, the bluish white cell in the upper-left corner does not respond to light because it lacks the light-activated pore. The approach works so well that we can write purely artificial messages directly to the brain. In this example, each electrical impulse, each deflection on the trace, is caused by a brief pulse of light. And the approach, of course, also works in moving, behaving animals.
هذه أول تجربة مذهلة من نوعها , تطبيق بصري مكافئ لنظرية جالفاني . قد تم تطبيقها منذ ستة أو سبعة أعوام بواسطة طالبة دراسات عليا تحت إشرافي حيندئذ , سوزانا ليما . قد صممت سوزانا ذبابة الفاكهة على اليسار بحيث إثنين فقط من المائتين ألف خلية في عقلها أظهرت الضوء المُنشط للمسام . أنتم تعرفون جيداً هذه الخلايا لأنها مجموعة الخلايا هذه التي تُحبطكم عندما تريدون ضرب الذبابة . لقد تدربت على الهرب من الانعكاس ما يجعل الذبابة تطير في الهواء وتطير بعيداً عندما تحرك يدك لتضرب الذبابة . ويمكنكم هنا أن تروا هذه الومضة من الضوء التي لها نفس التأثير بالضبط . يقفز الحيوان , فتفرد جناحيها , تهزهما , لكنها لا تستطيع الطيران فى الحقيقة , لأن الذبابة محصورة داخل الزجاج كالساندوتش . الآن لكي نتأكد أن ذلك لم يكن أي رد فعل للذبابة لومضة ضوء تراها , قامت سوزانا بمثال بسيط لكنها تجربة مؤثرة صحيحة إلى درجة كبيرة . قطعت رؤوس ذباباتها التي تعمل عليها . أجسام الذباب بدون الرأس يمكن أن تعيش حوالي يوم , لكنها لا تفعل الكثير . إنها تقف حول بعضها البعض وتنظف بعضها بإفراط كثير . لذلك يبدو أن الصفة الوحيدة التي تنجو من قطع الرأس هي التفاخر الزائف . ( ضحك ) على أي حال , كما سترون حالاً , كانت سوزانا قادرة على تشغيل موتور الطيران الخاص بما يماثل جزء النخاع الشوكي للذباب وتجعل بعض من الأجسام التي بدون رأس أن ترتفع طائرة بالفعل من مكانها . لم يذهبوا بعيداً , بالطبع . منذ أن بدأنا هذه الخطوات الأولية , مجال الأوبتوجينيتيك توسع كثيراً ( علم التحكم في خلايا العقل ) . وهناك الآن مئات المعامل تستعمل هذه المقاربات .
This is the first ever such experiment, sort of the optical equivalent of Galvani's. It was done six or seven years ago by my then graduate student, Susana Lima. Susana had engineered the fruit fly on the left so that just two out of the 200,000 cells in its brain expressed the light-activated pore. You're familiar with these cells because they are the ones that frustrate you when you try to swat the fly. They trained the escape reflex that makes the fly jump into the air and fly away whenever you move your hand in position. And you can see here that the flash of light has exactly the same effect. The animal jumps, it spreads its wings, it vibrates them, but it can't actually take off because the fly is sandwiched between two glass plates. Now to make sure that this was no reaction of the fly to a flash it could see, Susana did a simple but brutally effective experiment. She cut the heads off of her flies. These headless bodies can live for about a day, but they don't do much. They just stand around and groom excessively. So it seems that the only trait that survives decapitation is vanity. (Laughter) Anyway, as you'll see in a moment, Susana was able to turn on the flight motor of what's the equivalent of the spinal cord of these flies and get some of the headless bodies to actually take off and fly away. They didn't get very far, obviously. Since we took these first steps, the field of optogenetics has exploded. And there are now hundreds of labs using these approaches.
وقد قطعنا شوطاً كبيراً منذ أول نجاحات جالفاني وسوزانا في جعل الحيوانات تتحرك كرد فعل أو تقفز . نستطيع الآن بالفعل أن نتدخل في علم النفس الخاص بهم بدقة عالية و بطرق متعمقة كما سأريكم في أخر مثال , الذي هو موْجّه لسؤال مألوف . الحياة سلسلة من الإختيارات تخلق ضغط متواصل لتقرر ماذا ستفعل للخطوة القادمة . نحن نتغلب على هذا الضغط بإمتلاكنا عقول , وداخل عقولنا , مراكز صنع القرار التي إسميها هنا الممثل أو الفاعل . ينفّذ الممثل سياسة أو خطة تأخذ فى الإعتبار حالة البيئة والسياق العام الذي نحن نديره . أفعالنا تغير البيئة ، أو السياق العام ، وهذه التغيرات عندما تحدث تعود لتعمل على تغذية دائرة صنع القرار .
And we've come a long way since Galvani's and Susana's first successes in making animals twitch or jump. We can now actually interfere with their psychology in rather profound ways, as I'll show you in my last example, which is directed at a familiar question. Life is a string of choices creating a constant pressure to decide what to do next. We cope with this pressure by having brains, and within our brains, decision-making centers that I've called here the "Actor." The Actor implements a policy that takes into account the state of the environment and the context in which we operate. Our actions change the environment, or context, and these changes are then fed back into the decision loop.
الآن لوضع بعض من فوائد العلوم العصبية على هذا النموذج التجريدي ، نظمنا عالم بسيط مكون من بُعد واحد من أجل موضوع الدراسة المفضل ، ذباب الفاكهة. كل تجويف في هذه الأعمدة الرأسية التي تحتوى على ذبابة واحدة . الأنصاف على اليسار وعلى اليمين من الغرفة مليئة برائحتين مختلفتين ، و تراقب كاميرا مراقبة اثناء تحرك الذباب أعلى وأسفل بينهم . هنا بعض صور لكاميرات مراقبة تليفزيونية . عندما تصل أي ذبابة إلى نقطة المنتصف بالغرفة حيث الرائحتين تقتربا من بعضهم البعض ، لابد لها من إتخاذ قرار . لابد لها من أن تقرر إذا كانت سترجع وتبقى في نفس الرائحة ، أم أنها تعبر الخط النصفي وتحاول شيئاً جديداً . هذه القرارات تعتبر إنعكاس واضح لقاعدة الممثل . الآن بالنسبة لكائن ذكي مثل ذبابتنا ، هذه القاعدة ليست مكتوبة على لوح ما ، بل بالأحرى تتغير لأن الحيوان يتعلم من الخبرة . يمكننا أن ندرج عنصر هام من تكيف الذكاء في نموذجنا بافتراض أن عقل الذبابة ليس فقط يحتوى على الممثل ، لكن أيضاً يحتوى على مجموعة من الخلايا المختلفة ، ناقد ، يقدم تسجيلا مستمرا للأحداث حول إختيارات الممثل . يمكنكم أن تفكروا بهذا الصوت الداخلي الشاك و الناقد كشيئ مكافئ للعقل الخاص بالكنيسة الكاثويكية ، لو أنك شخص نمساوي مثلي ، أو أنك أناوي (الأنا العليا) ، لو أنك من أتباع فرويد ، أو والدتك ، إذا كنت يهوديا .
Now to put some neurobiological meat on this abstract model, we constructed a simple one-dimensional world for our favorite subject, fruit flies. Each chamber in these two vertical stacks contains one fly. The left and the right halves of the chamber are filled with two different odors, and a security camera watches as the flies pace up and down between them. Here's some such CCTV footage. Whenever a fly reaches the midpoint of the chamber where the two odor streams meet, it has to make a decision. It has to decide whether to turn around and stay in the same odor, or whether to cross the midline and try something new. These decisions are clearly a reflection of the Actor's policy. Now for an intelligent being like our fly, this policy is not written in stone but rather changes as the animal learns from experience. We can incorporate such an element of adaptive intelligence into our model by assuming that the fly's brain contains not only an Actor, but a different group of cells, a "Critic," that provides a running commentary on the Actor's choices. You can think of this nagging inner voice as sort of the brain's equivalent of the Catholic Church, if you're an Austrian like me, or the super-ego, if you're Freudian, or your mother, if you're Jewish.
( ضحك )
(Laughter)
من الجلْي لنا الآن ، أن النقد هو مكوّن رئيسي فيما يجعلنا أذكياء . لذلك بدأنا في تعريف الخلايا في عقل الذبابة التي تلعب دور النقد . والشيئ المنطقى في تجربتنا كان بسيطاً . ظننا أنه إذا إستطعنا أن نستخدم التحكم المرئي عن بعد لغرض تنشيط الخلايا الخاصة بالنقد ، لابد لنا أن نكون قادرين على إزعاج ودفع الممثل بصورة مصطنعة إلى تغيير قاعدته . بمعنى آخر ، الذبابة لابد أن تتعلم من الأخطاء التي ظنت أنها فعلتها في السابق ، لكن في الحقيقة أنها لم تفعلها . لذا أعددنا ذباب لها من العقول كانت قد أعدت بصورة أكثر أو أقل عشوائية مع خلايا قابلة لأن تكون مُعرفة بواسطة الضوء من قبل . وعندها نأخذ هذه الذبابات ونسمح لهم أن يصنعوا إختيارات . وعندما يختاروا واحد من الإختيارين ، يختاروا رائحة واحدة ، في هذه الحالة الأزرق فضلا عن البرتقالي ، نقوم بتشغيل الأضواء . لو كان الناقد ضمن الخلايا المفعّلة ضوئيا ، فالنتيجة لهذا التداخل لابد وأن تكون تغيير في القاعدة . ولابد أن تتعلم الذبابة تجنب الرائحة النفاذة التي لا يمكن تجاهلها .
Now obviously, the Critic is a key ingredient in what makes us intelligent. So we set out to identify the cells in the fly's brain that played the role of the Critic. And the logic of our experiment was simple. We thought if we could use our optical remote control to activate the cells of the Critic, we should be able, artificially, to nag the Actor into changing its policy. In other words, the fly should learn from mistakes that it thought it had made but, in reality, it had not made. So we bred flies whose brains were more or less randomly peppered with cells that were light addressable. And then we took these flies and allowed them to make choices. And whenever they made one of the two choices, chose one odor, in this case the blue one over the orange one, we switched on the lights. If the Critic was among the optically activated cells, the result of this intervention should be a change in policy. The fly should learn to avoid the optically reinforced odor.
هذا ما حدث في مشهدين مختلفين . نقارن بين نوعين مختلفين من الذباب ، كل منهما له حوالي 100 خلية يصلها الضوء في عقولهم ، نراهم هنا في اللون الأخضر على اليسار وعلى اليمين . الشيئ المشترك بين هاتين المجموعتين من الخلايا هو أن جميعها ينتج مادة الدوبامين الناقلة للحركة العصبية ( توجد بين الخلايا العصبية ). لكن هوية الفرد التي تفرزها الخلايا العصبية المنتجة للدوبامين مختلفة إختلافاً كبيراً واضحاً على اليسار وعلى اليمين . التنشيط البصري لهذه المئات من الخلايا داخل سلالتين من الذباب ، تولد نتائج مختلفة بشكل كبير جداً . إذا نظرت أولاً إلى سلوك الذبابة التي على اليمين ، يمكنكم أن ترون أنها عندما تصل إلى نقطة المنتصف بالغرفة حيث موضع الرائحتين ، إنها تعدو بإستقامة كما فعلت من قبل . سلوكها لم يتغير أبداً . لكن سلوك الذبابة التي على اليسار مختلف تماماً . حينما تأتي إلى نقطة المنتصف ، فإنها تتوقف ، تفحص بداية الرائحة بعناية ، كما لو كانت تبحث وتكتشف بيئتها ، وعندها تتحول بعيداً . هذا يُعنى أن القاعدة التي ينفذها الممثل الآن تتضمن أمر لكي تتجنب الرائحة التي في النصف الأيمن من الغرفة . هذا يعنى أن الناقد لابد وأن تحدث عند ذلك الحيوان ، وأن هذا الناقد لابد أنه موجود داخل الخلايا العصبية المنتجة للدوبامين على اليسار ، لكنه ليس موجود في الخلايا العصبية المنتجة للدوبامين على اليمين .
Here's what happened in two instances: We're comparing two strains of flies, each of them having about 100 light-addressable cells in their brains, shown here in green on the left and on the right. What's common among these groups of cells is that they all produce the neurotransmitter dopamine. But the identities of the individual dopamine-producing neurons are clearly largely different on the left and on the right. Optically activating these hundred or so cells into two strains of flies has dramatically different consequences. If you look first at the behavior of the fly on the right, you can see that whenever it reaches the midpoint of the chamber where the two odors meet, it marches straight through, as it did before. Its behavior is completely unchanged. But the behavior of the fly on the left is very different. Whenever it comes up to the midpoint, it pauses, it carefully scans the odor interface as if it was sniffing out its environment, and then it turns around. This means that the policy that the Actor implements now includes an instruction to avoid the odor that's in the right half of the chamber. This means that the Critic must have spoken in that animal, and that the Critic must be contained among the dopamine-producing neurons on the left, but not among the dopamine producing neurons on the right.
عبر مثل هذه التجارب العديدة ، كنا قادرين على تقليل هوية الناقد إلى 12 خلية فقط. هذه الإثنا عشر خلية ، التي تظهر هنا باللون الأخضر ، يرسلون الناتج إلى هيكل عقلي يُسمى جسد الماشروم ( زوج من الخلايا في عقل الحشرة ) ، الذي يظهر هنا باللون الرمادي . نحن نعرف من نموذجنا الأساسي أن كيان العقل في نهاية الإستقبال لتسجيل أحداث النقد هو الممثل . لذا فإن هذا التشريح يقترح أن أجساد الماشروم لها وظيفة تفعلها مع إختيار التصرف . إستناداً على كل شيئ نعرفه عن أجساد الماشروم ، التى تجعل الإدراك كاملاً . فى الحقيقة ، إنها تصنع فرقاً كبيراً ، يمكننا أن نصنع دائرة عمل فى لُعبة كهربائية تحاكى سلوك الذبابة . فى هذه الدائرة للعبة ، فإن خلايا أجساد الماشروم تعتبر رمزية بالنسبة للمصفوفة الرأسية للصمام الثنائي الباعث للضوء الأزرق . في مركز اللوحة . هذه الصمامات الثنائية موصلة سلكياً بمجسات تكشف عن وجود جزيئات الرائحة في الهواء . كل رائحة تُنشط مجموعة مختلفة من أجهزة الإستقبال ، التي بدورها تُنشط باحث أو مُكتشف آخر للرائحة في جسد الماشروم . لذلك فإن الطيار في غرفة القيادة للذبابة ، والممثل ، يستطيعوا أن يتعرفوا على أي نوع من الروائح الموجودة ببساطة بالنظر إلى أيّة صمامات ثنائية مُضيئة بباعث الضوء الأزرق .
Through many such experiments, we were able to narrow down the identity of the Critic to just 12 cells. These 12 cells, as shown here in green, send the output to a brain structure called the "mushroom body," which is shown here in gray. We know from our formal model that the brain structure at the receiving end of the Critic's commentary is the Actor. So this anatomy suggests that the mushroom bodies have something to do with action choice. Based on everything we know about the mushroom bodies, this makes perfect sense. In fact, it makes so much sense that we can construct an electronic toy circuit that simulates the behavior of the fly. In this electronic toy circuit, the mushroom body neurons are symbolized by the vertical bank of blue LEDs in the center of the board. These LED's are wired to sensors that detect the presence of odorous molecules in the air. Each odor activates a different combination of sensors, which in turn activates a different odor detector in the mushroom body. So the pilot in the cockpit of the fly, the Actor, can tell which odor is present simply by looking at which of the blue LEDs lights up.
ما يفعله الممثل بهذه المعلومات يتوقف على القاعدة المُعرفة لديه ، التي هي مُخزنة في نقاط الوصل ، بين كاشفات الرائحة والمحركات التي تُشغل ردود الأفعال الماهرة للتصرفات . لو أن الإرتباط ضعيف ، فالمحركات ستبقى مطفأة والذبابة ستكمل طيرانها كالمعتاد بدون تغيير . لو أن الإرتباط قوي ، فستقوم المحركات بوظيفتها وستأخذ الذبابة إنحرافا في مسارها . الآن لنضع باعتبارنا وضعية أن المحركات معطلة ، الذبابة تُكمل مسارها وتعاني من بعض العواقب المؤلمة كأن يكون لها رد فعل سريع . في موقف مثل هذا ، سنتوقع أن يتحدث الناقد ويُخبر الممثل لكي يغير خطته للعمل . قمنا بعمل موقف مُصطنع مميز بتنشيط النقد بشعاع ضوئي . الذي سبب قوة في الإرتباط بين مكتشف الرائحة النشط حاليا والمحركات . حيث أنه في المرة القادمة تجد الذبابة نفسها في مواجهة نفس الرائحة مجددا ، ويكون الإرتباط قوي بما يكفي لكي يشغل المحركات ويؤدي الى المناورة.
What the Actor does with this information depends on its policy, which is stored in the strengths of the connection, between the odor detectors and the motors that power the fly's evasive actions. If the connection is weak, the motors will stay off and the fly will continue straight on its course. If the connection is strong, the motors will turn on and the fly will initiate a turn. Now consider a situation in which the motors stay off, the fly continues on its path and it suffers some painful consequence such as getting zapped. In a situation like this, we would expect the Critic to speak up and to tell the Actor to change its policy. We have created such a situation, artificially, by turning on the critic with a flash of light. That caused a strengthening of the connections between the currently active odor detector and the motors. So the next time the fly finds itself facing the same odor again, the connection is strong enough to turn on the motors and to trigger an evasive maneuver.
لا أعرف رأيكم ، لكني أجد أنه من الممتع جداً أن أرى كيف أن نظريات التحليل النفسي الغامضة تتبخر لتعطي تصاعُد لفهم ألية ميكانيكية ، فيزيائية للعقل ، حتى لو كان عقل ذبابة . هذه عينة واحدة من أخبار جيدة . العينة الأخرى من الأخبار الجيدة ، للعلماء على الأقل ، هناك الكثير مما يستحق الإكتشاف . في التجارب التي أخبرتكم عنها ، توصلنا لمعرفة هوية النقد ، لكننا مازلنا لا نملك أية فكرة عن كيف أدأ الناقد لوظيفته . أدعوكم لتفكروا بها ، لتعرفوا حينما تكونوا على خطأ بدون مُعلم , أو أن تُخبرك والدتك بذلك ، وهي مشكلة صعبة للغاية . هناك بعض أفكار في علوم الكمبيوتر وفي الذكاء الإصطناعي عن الكيفية التي يُفعل بها ذلك ، لكننا لم نحل بعد مثالا واحدا لكيفية ظهور السلوك الذكي فجأة من التفاعلات الفيزيائية في أمور حياتية . أعتقد أننا سنصل إلى هناك في المستقبل المنظور .
I don't know about you, but I find it exhilarating to see how vague psychological notions evaporate and give rise to a physical, mechanistic understanding of the mind, even if it's the mind of the fly. This is one piece of good news. The other piece of good news, for a scientist at least, is that much remains to be discovered. In the experiments I told you about, we have lifted the identity of the Critic, but we still have no idea how the Critic does its job. Come to think of it, knowing when you're wrong without a teacher, or your mother, telling you, is a very hard problem. There are some ideas in computer science and in artificial intelligence as to how this might be done, but we still haven't solved a single example of how intelligent behavior springs from the physical interactions in living matter. I think we'll get there in the not too distant future.
أشكركم .
Thank you.
( تصفيق )
(Applause)