Vor 18 Jahren wurde ich am Gehirn operiert. Seitdem ist Gehirnforschung eine Leidenschaft für mich geworden. Ich bin eigentlich Ingenieurin. Vorweg möchte ich sagen, dass ich vor Kurzem Mitglied in Googles Moonshot-Gruppe wurde, wo ich meine eigene Abteilung hatte, die Displayabteilung in Google X. Die Hirnforschungsarbeit, über die ich heute berichte, hatte ich noch begonnen, bevor ich zu Google kam, und ich arbeite auch nebenbei, außerhalb von Google, daran.
I had brain surgery 18 years ago, and since that time, brain science has become a personal passion of mine. I'm actually an engineer. And first let me say, I recently joined Google's Moonshot group, where I had a division, the display division in Google X, and the brain science work I'm speaking about today is work I did before I joined Google and on the side outside of Google.
Jedenfalls, nach einer Gehirnoperation haftet einem ein Stigma an. Bin ich noch intelligent oder nicht? Und wenn nicht, kann ich es wieder werden?
So that said, there's a stigma when you have brain surgery. Are you still smart or not? And if not, can you make yourself smart again?
Nach meiner Neurochirurgie fehlte ein Teil meines Gehirns und ich musste damit klarkommen. Es war keine graue Gehirnsubstanz, sondern der zähflüssige Teil in der Mitte, der wichtige Hormone und Neurotransmitter herstellt. Unmittelbar nach meiner Operation musste ich festlegen, wie viel von jeder aus über einem Dutzend starker Chemikalien ich jeden Tag einnahm. Hätte ich einfach nichts genommen, wäre ich innerhalb weniger Stunden gestorben. Jeden einzelnen Tag seit 18 Jahren musste ich selbst bestimmen, welche Kombinationen und Mischungen von Chemikalien ich brauche, um am Leben zu bleiben. Auftreiben musste ich sie auch. Einige Male war es wirklich knapp.
After my neurosurgery, part of my brain was missing, and I had to deal with that. It wasn't the grey matter, but it was the gooey part dead center that makes key hormones and neurotransmitters. Immediately after my surgery, I had to decide what amounts of each of over a dozen powerful chemicals to take each day, because if I just took nothing, I would die within hours. Every day now for 18 years -- every single day -- I've had to try to decide the combinations and mixtures of chemicals, and try to get them, to stay alive. There have been several close calls.
Aber glücklicherweise liebe ich Experimente durch und durch. Also beschloss ich, zu experimentieren, um optimalere Dosierungen zu finden, weil es auf diesem Gebiet wirklich keinen Fahrplan gibt, der detailliert genug wäre. Ich versuchte verschiedene Mischungen und es hat mich absolut aus der Fassung gebracht, wie kleinste Änderungen der Dosierungen mein Selbstempfinden, meinen Sinn für mich selbst, mein Denken, mein Verhalten gegenüber anderen Personen verändern können. Ein besonders dramatischer Fall: Einige Monate lang nahm ich tatsächlich Dosierungen und Chemikalien ein, die typisch für einen Mann in den frühen 20ern sind und ich konnte kaum glauben, wie sich meine Gedanken veränderten. (Gelächter) Ich war dauernd wütend, ich dachte ständig an Sex und ich war überzeugt, der cleverste Mensch der Welt zu sein, und -- (Gelächter) -- natürlich habe ich über die Jahre solche Leute kennengelernt, jedenfalls abgeschwächte Versionen davon. Ich war ziemlich extrem. Aber mich überraschte, dass ich gar nicht versuchte, arrogant zu sein. Ich versuchte eigentlich, ein wenig verunsichert und scheu, das Problem vor mir zu bewältigen, und es kam einfach nicht so heraus.
But luckily, I'm an experimentalist at heart, so I decided I would experiment to try to find more optimal dosages because there really isn't a clear road map on this that's detailed. I began to try different mixtures, and I was blown away by how tiny changes in dosages dramatically changed my sense of self, my sense of who I was, my thinking, my behavior towards people. One particularly dramatic case: for a couple months I actually tried dosages and chemicals typical of a man in his early 20s, and I was blown away by how my thoughts changed. (Laughter) I was angry all the time, I thought about sex constantly, and I thought I was the smartest person in the entire world, and —(Laughter)— of course over the years I'd met guys kind of like that, or maybe kind of toned-down versions of that. I was kind of extreme. But to me, the surprise was, I wasn't trying to be arrogant. I was actually trying, with a little bit of insecurity, to actually fix a problem in front of me, and it just didn't come out that way.
Kurz, ich konnte nicht damit umgehen. Ich änderte meine Dosierungen. Aber ich glaube, dass ich dank dieser Erfahrung ein besseres Verständnis für Männer habe und für das, was sie durchmachen müssen, und seitdem komme ich viel besser mit Männern klar.
So I couldn't handle it. I changed my dosages. But that experience, I think, gave me a new appreciation for men and what they might walk through, and I've gotten along with men a lot better since then.
Ich wollte eines erreichen mit dem Abstimmen dieser Hormone und Neurotransmitter und so weiter: Nach meiner Krankheit und Operation wollte ich meine Intelligenz, mein kreatives Denken, meinen Ideenfluss zurückgewinnen. Ich denke hauptsächlich in Bildern und so wurde das für mich zur Schlüsselfrage -- wie komme ich an diese mentalen Bilder, die ich wie eine Art schnelles Rapid Prototyping für meine Ideen benutze, wenn Sie so wollen, um verschiedene Ideen zu testen, um verschiedene Szenarien durchzuspielen. Diese Art zu denken ist nicht neu. Philosophen wie Hume, Descartes und Hobbes sahen es ähnlich. Sie dachten, Bilder und Ideen seien eigentlich das Gleiche. Heute wird das von vielen bestritten und wie unser Kopf eigentlich funktioniert wird heftig diskutiert, aber für mich ist es ganz einfach: Mentale Bilder, für die meisten unter uns, sind wesentlich für das erfinderische und kreative Denken.
What I was trying to do with tuning these hormones and neurotransmitters and so forth was to try to get my intelligence back after my illness and surgery, my creative thought, my idea flow. And I think mostly in images, and so for me that became a key metric -- how to get these mental images that I use as a way of rapid prototyping, if you will, my ideas, trying on different new ideas for size, playing out scenarios. This kind of thinking isn't new. Philiosophers like Hume and Descartes and Hobbes saw things similarly. They thought that mental images and ideas were actually the same thing. There are those today that dispute that, and lots of debates about how the mind works, but for me it's simple: Mental images, for most of us,
Also, nach mehreren Jahren habe ich mich endlich abgestimmt und jetzt sehe ich viele großartige, sehr lebhafte mentale Bilder mit hohem Niveau und der nötigen analytischen Grundlage. Jetzt arbeite ich daran, wie ich diese mentalen Bilder aus meinem Kopf schneller auf meinen Computer kriegen kann. Stellen Sie sich vor, ein Filmregisseur wäre imstande, nur mit Hilfe seiner Vorstellungskraft die Welt vor sich zu dirigieren. Oder ein Musiker könnte seine Musik aus seinem Kopf bringen. Dies bietet unglaubliche Möglichkeiten, wie kreative Menschen sich in Lichtgeschwindigkeit mitteilen können. In Wahrheit liegt der letzte Engpass darin, die Auflösung der Gehirnscans zu verbessern.
are central in inventive and creative thinking. So after several years, I tuned myself up and I have lots of great, really vivid mental images with a lot of sophistication and the analytical backbone behind them. And so now I'm working on, how can I get these mental images in my mind out to my computer screen faster? Can you imagine, if you will, a movie director being able to use her imagination alone to direct the world in front of her? Or a musician to get the music out of his head? There are incredible possibilities with this as a way for creative people to share at light speed. And the truth is, the remaining bottleneck in being able to do this
Ich möchte Ihnen zeigen, warum ich denke, dass wir nah dran sind.
is just upping the resolution of brain scan systems.
Hier sind zwei kürzlich durchgeführte Experimente von zwei der herausragendsten Gruppen in der Neurowissenschaft. Beide benutzten fMRT-Technologie -- funktionelle Magnetresonanztomographie -- um das Gehirn abzubilden, und hier sehen Sie ein Gehirnscan-Set von Giorgio Ganis und seinen Kollegen in Harvard. Die linke Spalte zeigt den Gehirnscan einer Person, die sich ein Bild anschaut. Die mittlere Spalte zeigt einen Hirnscan derselben Person, die sich nur vorstellt, das Bild zu sehen. Und die rechte Spalte entstand durch das Abziehen der mittleren von der linken Spalte und zeigt, dass der Unterschied fast bei null liegt. Das wurde bei vielen verschiedenen Personen wiederholt, mit vielen verschiedenen Bildern, immer mit einem ähnlichen Resultat. Es gibt so gut wie keinen Unterschied zwischen dem eigentlichen Anschauen des Bildes und dem Sich-Vorstellen, dasselbe Bild zu sehen.
So let me show you why I think we're pretty close to getting there by sharing with you two recent experiments from two top neuroscience groups. Both used fMRI technology -- functional magnetic resonance imaging technology -- to image the brain, and here is a brain scan set from Giorgio Ganis and his colleagues at Harvard. And the left-hand column shows a brain scan of a person looking at an image. The middle column shows the brainscan of that same individual imagining, seeing that same image. And the right column was created by subtracting the middle column from the left column, showing the difference to be nearly zero. This was repeated on lots of different individuals with lots of different images, always with a similar result. The difference between seeing an image and imagining seeing that same image is next to nothing.
Lassen Sie mich Ihnen als Nächstes ein anderes Experiment zeigen, das von Jack Gallant Labors an der Cal Berkeley. Sie haben es geschafft, Gehirnwellen in erkennbare visuelle Halbbilder zu entschlüsseln. Ich fange am Besten von vorne an. In diesem Experiment wurden den Personen hunderte von Stunden an YouTube Videos vorgespielt, während Scans von ihren Gehirnen gemacht wurden. So wurde eine umfassende Datensammlung geschaffen, die die Reaktionen der Probanden auf die Videosequenzen aufzeigt. Dann wurde ein neuer Film gezeigt, mit neuen Bildern, neuen Menschen, neuen Tieren, und eine neue Scanreihe wurde aufgezeichnet. Der Computer, nur mithilfe der Gehirnscandaten, entschlüsselte die neuen Gehirnscans und zeigte, was er dachte, das die Person tatsächlich sähe. Auf der rechten Seite sehen Sie den Versuch des Computers und auf der linken Seite den vorgespielten Clip. Da bleibt einem die Sprache weg. Wir sind so nah dran. Wir müssen nur die Auflösung verbessern. Und vergessen Sie nicht, dass, wenn Sie ein Bild sehen, und wenn Sie sich vorstellen, dasselbe Bild zu sehen, fast genau derselbe Gehirnscan dabei herauskommt.
Next let me share with you one other experiment, this from Jack Gallant's lab at Cal Berkeley. They've been able to decode brainwaves into recognizable visual fields. So let me set this up for you. In this experiment, individuals were shown hundreds of hours of YouTube videos while scans were made of their brains to create a large library of their brain reacting to video sequences. Then a new movie was shown with new images, new people, new animals in it, and a new scan set was recorded. The computer, using brain scan data alone, decoded that new brain scan to show what it thought the individual was actually seeing. On the right-hand side, you see the computer's guess, and on the left-hand side, the presented clip. This is the jaw-dropper. We are so close to being able to do this. We just need to up the resolution. And now remember that when you see an image versus when you imagine that same image, it creates the same brain scan.
Dies hier wurde also mit der höchsten Auflösung der heutigen Gehirnscansysteme durchgeführt, und die Auflösung hat sich wirklich bereits tausendfach in den letzten Jahren verbessert. Als Nächstes müssen wir die Auflösung noch einmal tausendfach verbessern, um tiefere Einblicke zu bekommen. Wie machen wir das? Es gibt viele verschiedene Methoden für diesen Ansatz. Ein Weg wäre, den Schädel aufzubrechen und Elektroden einzusetzen. Das ist nichts für mich. Es werden viele neue Abbildungstechniken vorgeschlagen, einige sogar von mir, aber angesichts der jüngsten Erfolge mit MRT müssen wir uns zuerst fragen, ob wir schon am Ende dieser Technologie angelangt sind. Konventionellen Erfahrungen zufolge kann die Auflösung nur mithilfe größerer Magneten erhöht werden, aber an diesem Punkt verbessern größere Magneten die Auflösung nur schrittweise, nicht tausendfach, wie wir benötigen. Ich schlage Folgendes vor: anstatt größerer Magneten brauchen wir bessere Magneten. Es gibt einige neue Durchbrüche in der Nanowissenschaft, die, als sie auf magnetische Strukturen angewandt wurden, eine völlig neue Klasse Magneten hervorgebracht haben und mit diesen Magneten können wir sehr feine, detaillierte magnetische Muster durch das ganze Gehirn verlegen. Mithilfe dieser können wir tatsächlich holographisch-ähnliche Interferenzstrukturen schaffen, um präzise Kontrolle über viele Muster zu erlangen, wie hier durch das Verschieben verdeutlicht wird. Wir können sehr viel kompliziertere Strukturen entwerfen mit leicht verschiedenen Zusammenstellungen, ein wenig wie bei einem Spirograph.
So this was done with the highest-resolution brain scan systems available today, and their resolution has increased really about a thousandfold in the last several years. Next we need to increase the resolution another thousandfold to get a deeper glimpse. How do we do that? There's a lot of techniques in this approach. One way is to crack open your skull and put in electrodes. I'm not for that. There's a lot of new imaging techniques being proposed, some even by me, but given the recent success of MRI, first we need to ask the question, is it the end of the road with this technology? Conventional wisdom says the only way to get higher resolution is with bigger magnets, but at this point bigger magnets only offer incremental resolution improvements, not the thousandfold we need. I'm putting forward an idea: instead of bigger magnets, let's make better magnets. There's some new technology breakthroughs in nanoscience when applied to magnetic structures that have created a whole new class of magnets, and with these magnets, we can lay down very fine detailed magnetic field patterns throughout the brain, and using those, we can actually create holographic-like interference structures to get precision control over many patterns, as is shown here by shifting things. We can create much more complicated structures with slightly different arrangements, kind of like making Spirograph.
Also, warum ist das wichtig? In den letzen Jahren war man in der MRT-Technologie darum bemüht, riesengroße, richtig gewaltige Magneten herzustellen. Aber die meisten der jüngsten Fortschritte in der Auflösung kamen eigentlich durch das geniale Verschlüsseln und Entschlüsseln in UKW-Radio-Frequenztransmittern und -empfängern in MRT-Systemen. Wir sollten also außerdem strukturierte magnetische Muster, anstatt eines uniformen Magnetfeldes, zu den UKW-Radio-Frequenzen hinzufügen. So können wir dank der Kombination dieser magnetischen Muster mit den UKW-Radio- Frequenzmustern weitaus mehr Informationen aus einem einzigen Scan herausziehen. Darüber hinaus können wir dann unser immer wachsendes Wissen um die Struktur des Gehirns und des Gedächtnisses überlagern und so die tausendfache Steigerung, die wir benötigen, erzeugen. Beim Benutzen der fMRT sollten wir imstande sein, nicht nur den Fluss von sauerstoffreichem Blut, sondern auch von Hormonen und Neurotransmittern, wie bereits erwähnt, und vielleicht sogar direkte Nervenaktivität zu messen, was das Ziel ist.
So why does that matter? A lot of effort in MRI over the years has gone into making really big, really huge magnets, right? But yet most of the recent advances in resolution have actually come from ingeniously clever encoding and decoding solutions in the F.M. radio frequency transmitters and receivers in the MRI systems. Let's also, instead of a uniform magnetic field, put down structured magnetic patterns in addition to the F.M. radio frequencies. So by combining the magnetics patterns with the patterns in the F.M. radio frequencies processing which can massively increase the information that we can extract in a single scan. And on top of that, we can then layer our ever-growing knowledge of brain structure and memory to create a thousandfold increase that we need. And using fMRI, we should be able to measure not just oxygenated blood flow, but the hormones and neurotransmitters I've talked about and maybe even the direct neural activity, which is the dream.
Wir werden fähig sein, unsere Ideen direkt auf die digitalen Medien abzuladen. Können Sie sich vorstellen, Sprache zu überspringen und direkt mit menschlichen Gedanken zu kommunizieren? Wozu wären wir dann fähig? Und wie werden wir lernen, mit den Wahrheiten von ungefilterten menschlichen Gedanken umzugehen? Sie denken, das Internet sei groß. Das sind ungeheuer große Fragen. Es könnte unwiderstehlich sein als Instrument, das unser Denken und unsere Kommunikationsfertigkeiten verstärkt. Und dieses Instrument könnte wahrhaftig zur Heilung von Alzheimer und ähnlichen Krankheiten führen.
We're going to be able to dump our ideas directly to digital media. Could you imagine if we could leapfrog language and communicate directly with human thought? What would we be capable of then? And how will we learn to deal with the truths of unfiltered human thought? You think the Internet was big. These are huge questions. It might be irresistible as a tool to amplify our thinking and communication skills. And indeed, this very same tool may prove to lead to the cure
Wir haben fast keine andere Wahl, als diese Tür zu öffnen. Trotzdem, suchen Sie sich ein Jahr heraus -- wird es in fünf oder 15 Jahren so weit sein? Es ist schwer vorstellbar, dass es noch länger dauern wird. Wir müssen lernen, diesen Schritt zusammen zu machen.
for Alzheimer's and similar diseases. We have little option but to open this door. Regardless, pick a year -- will it happen in five years or 15 years? It's hard to imagine it taking much longer.
Ich danke Ihnen.
We need to learn how to take this step together.
(Applaus)
Thank you.