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.
Mam sobowtóra. (Śmiech) Dr Gero to błyskotliwy lecz nieco szalony naukowiec z "Android Saga" w Dragon Ball Z. Przyglądając się dokładnie, możesz dostrzec, że jego czaszkę zastąpiono przezroczystą kopułą z pleksi tak, aby można było obserwować działanie mózgu i kontrolować je za pomocą światła. Dokładnie to właśnie robię - optyczna kontrola nad umysłem.
(Laughter)
(Śmiech)
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.
Ale w odróżnieniu od mojego złego brata bliźniaka pragnącego przejąć kontrolę nad światem, nie mam zbrodniczych motywów. Kontroluję mózg po to, by zrozumieć jak działa. Ale chwila - powiecie być może - jak możesz brać się od razu za kontrolowanie mózgu nie wiedząc wcześniej jak działa? Czy to nie stawianie sprawy na głowie? Wielu neurologów przyzna wam rację bo wierzą, że zrozumienie przyjdzie dzięki szczegółowej obserwacji i analizie. Powiadają oni: "Jeśli zarejestrujemy aktywność neuronów, zrozumiemy mózg" Ale zastanówcie się przez chwilę, co to oznacza. Nawet gdybyśmy zdołali zmierzyć to, co przez cały czas robi każda z komórek, nadal musielibyśmy w jakiś sposób nadać sens zarejestrowanym wzorcom aktywności, a to zadanie tak trudne, że być może zrozumiemy te wzorce w równie nikłym stopniu jak mózgi, które je wytwarzają.
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.
Spójrzcie, jak mogłaby wyglądać taka aktywność. Każda czarna kropka w tej symulacji to jedna komórka nerwowa. Kropka jest widoczna gdy komórka wytwarza impuls elektryczny. Mamy tu 10 000 neuronów. A więc to, co tu widzicie to około jeden procent mózgu karalucha. Wasze mózgi są jakieś 100 milionów razy bardziej skomplikowane. Gdzieś tam, we wzorze podobnym do tego, jesteście wy, wasze odczucia, wasze emocje, wspomnienia, plany na przyszłość. Ale nie mamy pojęcia gdzie, ponieważ nie wiemy jak czytać wzorzec. Nie rozumiemy szyfru używanego przez mózg. Aby posunąć się do przodu, musimy złamać ten szyfr. Ale jak? Doświadczony łamacz szyfrów powie wam, że aby dojść do tego, co oznaczają symbole szyfru, kluczowa jest możliwość zabawy nimi, przestawiania ich w dowolny sposób. A więc również w tej sytuacji, aby odszyfrować informację zawartą we wzorcach takich jak ten, samo oglądanie nic nie da; musimy pozmieniać wzorzec. Innymi słowy, zamiast rejestrować aktywność neuronów, potrzebujemy mieć nad nimi kontrolę. Nie jest kluczowe abyśmy mogli kontrolować aktywność wszystkich neuronów w mózgu, wystarczą niektóre. Im bardziej ukierunkowane nasze interwencje, tym lepiej. A za chwilę pokażę wam w jaki sposób możemy osiągnąć niezbędną precyzję.
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.
A ponieważ podchodzę do problemu realistycznie, a nie pompatycznie, nie twierdzę, że możliwość sterowania funkcjami układu nerwowego natychmiast odsłoni wszelkie swoje tajemnice. Ale z całą pewnością wiele się nauczymy. Nie jestem rzecz jasna pierwszym, który zdał sobie sprawę jak potężnym narzędziem jest interwencja Historia prób manipulowania systemem nerwowym jest długa i znamienita. Musimy cofnąć się o co najmniej 200 lat, do słynnego eksperymentu Galvaniego u schyłku XVIII wieku i jeszcze dalej. Galvani wykazał, że skoki żaby podkurczały się gdy podłączał nerw lędźwiowy do źródła prądu elektrycznego. Eksperyment ten odsłonił pierwszy, być może najbardziej podstawowy element szyfru nerwowego: to, że informacja zapisywana jest w postaci impulsów elektrycznych. Podejście Galvaniego polegające na próbkowaniu układu nerwowego elektrodami pozostało obowiązującą doktryną aż do dziś, pomimo rozmaitych niedoskonałości. Wtykanie przewodów w mózg jest oczywiście dość brutalne. Trudno jest to zrobić zwierzętom, które trudno utrzymać w jednym miejscu, są też fizyczne ograniczenia co do liczby przewodów, które można umieścić jednocześnie.
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.
Więc pod koniec ubiegłego wieku zacząłem rozważać, czy nie byłoby cudownie gdyby tę logikę wywrócić do góry nogami. Zamiast wkładania przewodu w pojedyncze pole w mózgu, przekonstruować sam mózg tak aby niektóre elementy nerwowe stały się wrażliwe na nadawanie rozproszonych sygnałów, takich jak błyski światła. Przy takim podejściu moglibyśmy dosłownie błyskiem pokonać wiele przeszkód na drodze do odkrycia. Po pierwsze, łatwo zauważyć, że jest to całkiem bezinwazyjna, bezprzewodowa metoda komunikacji. Po drugie, podobnie jak przy transmisji radiowej, moglibyśmy komunikować się z wieloma odbiornikami jednocześnie. Nie musimy wiedzieć, gdzie znajdują się odbiorniki. Nie ma też znaczenia czy odbiorniki się przemieszczają - pomyślcie o radioodbiorniku w swoim samochodzie. Jest jeszcze lepiej, bo okazuje się, że możemy tworzyć nowe odbiorniki z materiałów zakodowanych w DNA. Tak więc każda komórka odpowiednio genetycznie ucharakteryzowana samoistnie wytworzy odbiornik, pozwalający nam na jej kontrolę. Mam nadzieję, że docenicie piękną prostotę tego rozwiązania. Nie ma tu wyrafinowanych technicznie fajerwerków, jedynie odkrywanie biologii przez biologię.
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.
Przyjrzyjmy się teraz z bliska tym cudownym odbiornikom. Robiąc zbliżenie na jeden z tych różowych neuronów, widzimy, że ich zewnętrzna membrana usiana jest mikroskopowymi porami Pory takie są przewodnikami elektrycznymi i odpowiadają za całą komunikację w systemie nerwowym Ale te konkretne pory są wyjątkowe. Są sprzężone z receptorami światła podobnymi do tych znajdujących się w naszych oczach. Gdy tylko błysk światła trafia w receptor, por otwiera się i włącza prąd elektryczny, a neuron wysyła impulsy elektryczne. Ponieważ por aktywowany światłem jest zakodowany w DNA, możemy uzyskać nadzwyczajną precyzję. Dzieje się tak ponieważ, mimo, że każda z komórek naszego ciała zawiera ten sam zestaw genów, różne mieszanki genów są aktywowane i dezaktywowane w różnych komórkach. Możemy wykorzystać ten fakt aby sprawić, że tylko niektóre neurony zawierają aktywowane światłem pory, a inne nie. A więc na tym obrazku, niebieskawa komórka, w lewym górnym rogu nie reaguje na światło ponieważ nie posiada pora aktywowanego światłem. Ta metoda działa tak dobrze, że możemy wysyłać całkowicie sztuczne komunikaty bezpośrednio do mózgu. W tym przykładzie każdy impuls elektryczny, każde odchylenie w torze, spowodowane jest krótkim impulsem światła. Metoda ta działa także dla poruszających się, zachowujących aktywność zwierząt.
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.
To pierwszy taki eksperyment, w pewnym sensie optyczny równoważnik Galwaniego. Przeprowadzony był sześć czy siedem lat temu przez moją doktorantkę, Susanę Lima. Susana skonstruowała muszkę owocówkę po lewej w taki sposób, że zaledwie dwie z jej 200 tysięcy komórek mózgowych wytworzyły pory aktywowane światłem. Znacie te komórki ponieważ to właśnie one odpowiadają za waszą frustrację gdy próbujecie pacnąć muchę. One wyćwiczyły odruch ucieczki, który sprawia, że mucha wzbija się w powietrze i odlatuje zawsze gdy ruszysz ręką. Jak widzicie, błysk światła daje ten sam efekt. Zwierzę podskakuje, rozpościera skrzydła i wibruje nimi, ale nie może faktycznie wzlecieć, ponieważ mucha uwięziona jest między dwiema szklanymi płytkami. Aby upewnić się, że to nie jest reakcja muchy na fakt dostrzeżenia błysku, Susana przeprowadziła prosty ale brutalnie skuteczny eksperyment. Odcięła głowy swoim muszkom. Bezgłowe ciała mogą przeżyć przez około dzień, ale niewiele robią. Stoją tylko i czyszczą się do przesady. Wygląda więc na to, że jedyne co może przetrwać dekapitację to próżność. (Śmiech) W każdym razie, jak zobaczycie za chwilę, Susana była w stanie uruchomić motorykę lotu w tym, co jest odpowiednikiem rdzenia kręgowego u tych much i sprawić, że bezgłowe ciała rzeczywiście unosiły się i odlatywały. Oczywiście, nie odlatywały zbyt daleko. Odkąd zrobiliśmy te pierwsze kroki, na polu optogenetyki doszło do eksplozji. Teraz są setki laboratoriów wykorzystujących te metody.
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.
I przeszliśmy długą drogę od pierwszych sukcesów Galvaniego i Susany w sprawianiu by zwierzęta kurczyły mięśnie czy skakały. Teraz możemy w istocie oddziaływać z ich psychologią w dość daleko idącym stopniu jak pokażę na ostatnim przykładzie poświęconym znajomemu problemowi. Życie to pasmo wyborów i ciągła presja podejmowania wyboru co do kolejnych działań. Radzimy sobie z tą presją dzięki posiadaniu mózgów, a wewnątrz mózgów centrów podejmowania decyzji, które nazwę tutaj Aktorem. Aktor wdraża politykę uwarunkowaną aktualnym stanem otoczenia oraz kontekstem, w jakim działamy. Nasze czynności wpływają na środowisko, lub kontekst, a te zmiany mają z kolei odzwierciedlenie w naszej pętli decyzyjnej.
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.
Aby dołożyć nieco neurobiologicznego mięsa na ten abstrakcyjny model, stworzyliśmy prosty, jednowymiarowy świat dla naszego ulubionego przedmiotu badań, muszki owocówki. W każdej z komór w tych dwóch pionowych stosach znajduje się jedna mucha. Lewa i prawa połówka każdej komory wypełnione są innymi zapachami, a kamera podgląda jak muchy przechadzają się pomiędzy nimi. Tu jest trochę materiału z zapisu kamer przemysłowych. Za każdym razem gdy mucha dociera do środka komory, gdzie spotykają się strumienie obu zapachów, musi podjąć decyzję. Musi zdecydować się czy zawrócić i zostać wśród dotychczasowego zapachu, czy też przekroczyć środkową linię i spróbować czegoś nowego. Te punkty decyzyjne są wyraźnie odzwierciedleniem polityki Aktora. Dla inteligentnej istoty, takiej jak nasza mucha, taka polityka nie jest wyryta w kamieniu, ale zmienia się w miarę lekcji wyciąganych z doświadczeń. Możemy włączyć taki czynnik inteligencji adaptacyjnej do naszego modelu przez założenie, że mózg naszej muchy zawiera nie tylko Aktora, ale też inną grupę komórek, Krytyka, który dodaje komentarz na żywo odnośnie wyborów Aktora. Możesz wyobrazić sobie ten zrzędliwy wewnętrzny głos jako rodzaj mózgowego odpowiednika Kościoła Katolickiego jeżeli jesteś Austriakiem jak ja, albo superego, jeśli hołdujesz szkole Freuda, albo własnej matki, jeśli jesteś Żydem.
(Laughter)
(Śmiech)
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.
Oczywiście, krytyka jest kluczowym składnikiem tego, co czyni nas inteligentnymi. Chcemy więc zidentyfikować komórki w mózgu muchy, które odpowiadają roli Krytyka. Logika naszego eksperymentu była prosta. Pomyśleliśmy, że jeśli uda się użyć naszego optycznego zdalnego sterowania do zaktywowania komórek Krytyka, powinniśmy być w stanie, w sztuczny sposób, pogderać na Aktora tak aby zmienił swoją politykę. Innymi słowy, mucha powinna nauczyć się z błędów, które jak będzie sądzić popełniła, choć naprawdę ich nie popełniła. Wyhodowaliśmy więc muchy, których mózgi były mniej więcej losowo przyprawione komórkami sterowanymi światłem. Wzięliśmy następnie te muchy i pozwoliliśmy im dokonywać wyborów. A za każdym razem gdy dokonały jednego z dwóch wyborów, wybrały jeden z zapachów, w tym przypadku niebieski kosztem pomarańczowego, włączaliśmy światła. Jeśli wśród aktywowanych optycznie komórek był Krytyk, wynikiem naszego zabiegu powinna być zmiana w polityce. Mucha powinna nauczyć się omijać optycznie wzmacniany zapach.
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.
Oto, co zdarzyło się w dwóch przypadkach. Porównujemy dwie linie hodowlane muszek, z których każda posiada około 100 reagujących na światło komórek w mózgu, oznaczonych tu na zielono po lewej i po prawej. To, co jest wspólne dla tych grup komórek to fakt, że produkują one neuroprzekaźnik - dopaminę. Ale tożsamość poszczególnych neuronów produkujących dopaminę jest wyraźnie zupełnie odmienna w przypadku tych po lewej i po prawej stronie. Optyczna aktywacja tych z grubsza stu komórek w dwóch liniach hodowlanych muszek ma zupełnie odmienny skutek. Jeśli spojrzy się najpierw na zachowanie muchy po prawej stronie, widać, że gdy dociera do połowy komory, gdzie spotykają się oba zapachy, maszeruje prosto przed siebie tak jak wcześniej. Zachowanie zostaje zupełnie niezmienione. Ale zachowanie muchy po lewej jest całkiem inne. Gdy dociera do punktu środkowego, zatrzymuje się, starannie bada granicę obu zapachów, jakby obwąchiwała środowisko, a potem zawraca. To znaczy, że polityka stosowana przez Aktora zawiera teraz instrukcję omijania zapachu znajdującego się w prawej połowie komory. To znaczy, że Krytyk przemówił w tym zwierzęciu i że ten Krytyk musi być zawarty w neuronach produkujących dopaminę po lewej, ale nie w neuronach produkujących dopaminę po prawej.
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.
Przez wiele podobnych eksperymentów, byliśmy w stanie zawęzić tożsamość Krytyka do zaledwie 12 komórek. Te 12 komórek, oznaczonych tu na zielono. wysyła sygnały do struktury mózgu zwanej ciałem grzybkowatym, zaznaczonej tu na szaro. Wiemy z naszego modelu formalnego, że struktura mózgu odbierająca komentarze Krytyka to Aktor. A więc te dane anatomiczne sugerują, że ciała grzybkowate mają coś wspólnego z podejmowaniem decyzji. Opierając się na wszystkim co wiemy na temat ciał grzybkowatych, ma to w zupełności sens. Tak naprawdę, ma to sens tak dalece, że możemy stworzyć zabawkowy obwód elektryczny, symulujący zachowanie muchy. W tym zabawkowym obwodzie ciała grzybkowate są symbolizowane przez pionowy zestaw niebieskich diod na środku płytki. Te diody połączone są z czujnikami, które wykrywają obecność cząsteczek zapachowych w powietrzu. Każdy zapach uaktywnia odmienną kombinację czujników, które z kolei uaktywniają inny wykrywacz zapachu w ciele grzybkowatym. Tak więc pilot w kokpicie muchy, nasz Aktor, może stwierdzić, który zapach jest obecny patrząc po prostu na to, które diody się zapalają.
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.
Co Aktor zrobi z tą informacją jest uzależnione od polityki, która przechowywana jest w sile połączenia pomiędzy czujnikami zapachu a mięśniami motorycznymi - silnikami napędzającym czynności ucieczkowe muchy. Jeśli połączenie jest słabe, silniki pozostaną wyłączone, a mucha będzie poruszać się prosto po swoim kursie. Jeśli połączenie jest mocne, silniki uruchomią się, a mucha zacznie zawracać. Rozważcie teraz sytuację, w której silniki pozostają wyłączone, mucha pozostaje na swoim kursie, i ponosi bolesne konsekwencje na przykład dostanie klapką. W takiej sytuacji spodziewalibyśmy się, że Krytyk zabierze głos i powie Aktorowi, aby zmienił politykę. Wytworzyliśmy sztucznie taką sytuację, włączając Krytyka błyskiem światła. Spowodowało to wzmocnienie połączeń między aktualnie aktywnym czujnikiem zapachu i mięśniami motorycznymi. A więc gdy kolejny raz mucha napotyka ten sam zapach, połączenie jest dostatecznie silne by uruchomić silniki i rozpocząć manewr ucieczki.
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.
Nie wiem jak wam, ale mi sprawia radość gdy widzę, jak mętne poglądy psychologiczne wyparowują, dając miejsce fizycznemu, mechanistycznemu rozumieniu umysłu nawet gdy chodzi o umysł muchy. To dobre wiadomości. Inne dobre wiadomości, przynajmniej dla naukowca, to, że jeszcze wiele pozostało do odkrycia. W eksperymencie, o którym wam opowiedziałem rozprawiliśmy się z tożsamością Krytyka, ale nadal nie mamy pojęcia w jaki sposób Krytyk wykonuje swoją pracę. Gdy się nad tym zastanowić, zdanie sobie sprawy z tego, że jest się w błędzie bez nauczyciela czy matki, którzy nam o tym powiedzą, to ciężkie wyzwanie. Informatyka ma pewne propozycje, podobnie jak sztuczna inteligencja, co do tego, jak mogłoby się to dziać, ale wciąż nie rozwikłaliśmy ani jednego przykładu tego, jak inteligentne zachowanie wyłania się z fizycznych oddziaływań w żywej materii. Myślę jednak, że już niedługo do tego dojdziemy.
Thank you.
Dziękuję.
(Applause)
(Oklaski)