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.
Sono stata operata al cervello 18 anni fa e da allora, le neuroscienze sono diventate una mia grande passione. In realtà io sono un ingegnere. Come prima cosa, fatemi dire che di recente sono entrata a far parte del progetto Moonshot di Google, dove lavoravo in una divisione, la display division in Google X, e il mio lavoro nell'ambito delle neuroscienze di cui vi parlerò oggi è un lavoro che svolgevo prima di entrare in Google e che continuo a svolgere tuttora parallelamente a Google.
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?
Detto questo, quando si viene operati al cervello ne rimangono i segni. Sei ancora intelligente o no? E se non lo sei, c'è un modo per ritornare ad esserlo?
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.
Durante l'intervento, parte del mio cervello è stata rimossa e io ho dovuto affrontarne le conseguenze. Non era materia grigia, ma quella parte molliccia al centro che produce gli ormoni principali e i neurotrasmettitori. Subito dopo l'intervento, dovevo decidere in che quantità assumere più di una dozzina di sostanze chimiche molto potenti, perché se non ne avessi assunta nessuna, sarei morta nell'arco di poche ore. Ogni singolo giorno ormai da 18 anni a questa parte, ogni singolo giorno, ho dovuto e devo cercare di stabilire le combinazioni e le miscele di queste sostanze chimiche, e devo assumerle per mantenermi in vita. In molte occasioni ho seriamente rischiato di non cavarmela.
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.
Ma, per fortuna, sono una sperimentalista convinta, e così ho deciso di sperimentare per cercare di trovare dosaggi sempre più ottimali dato che non c'è un libretto di istruzioni chiaro e dettagliato sull'argomento. Ho iniziato a provare miscele differenti e sono rimasta esterrefatta da come piccoli accorgimenti nelle dosi cambiassero drasticamente la mia persona, il mio modo di essere, di pensare, di comportarmi con le persone. Un caso particolarmente eclatante: per un paio di mesi ho assunto le dosi e le sostanze chimiche adatte a un uomo sui vent'anni, e sono rimasta a bocca aperta da quanto i miei pensieri fossero cambiati. (Risate) Ero costantemente arrabbiata, pensavo in continuazione al sesso, e pensavo di essere la persona più intelligente del mondo, e (Risate) ovviamente, nel corso degli anni, avevo incontrato uomini così, o comunque in una versione più moderata. Io ero un caso estremo. Ma quello che ha sorpreso me era che non volevo essere arrogante. In realtà, io provavo soltanto, con un po' di insicurezza, a risolvere un problema che mi si poneva davanti, ma non davo assolutamente quell'impressione.
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.
Non riuscivo più a gestire la situazione. Ho cambiato i dosaggi. Ma penso che quella esperienza mi abbia fatto rivalutare positivamente gli uomini e rendere conto dei problemi che devono affrontare, e da allora vado molto più d'accordo con gli uomini.
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, are central in inventive and creative thinking.
Quello che cercavo di fare, cambiando gli ormoni, i neurotrasmettitori e così via, era cercare di riacquistare la mia intelligenza dopo la malattia e l'intervento, la mia creatività, il mio flusso di idee. Io penso principalmente per immagini mentali, e così per me esse sono diventate una fissazione -- come generare immagini mentali, che uso per creare velocemente dei prototipi, se preferite, le mie idee, collaudare idee differenti, immaginare gli scenari possibili. Questo modo di pensare non è nuovo. Filosofi come Hume, Cartesio e Hobbes avevano una visone simile delle cose. Pensavano che immagini mentali e idee fossero la stessa cosa. Oggi c'è chi va contro questa teoria, e si dibatte molto su come funzioni la mente, ma per me è semplice: le immagini mentali, per gran parte di noi, sono essenziali per l'inventiva e il pensiero creativo.
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 is just upping the resolution of brain scan systems.
Quindi, dopo parecchi anni, ho trovato il giusto equilibrio e ora ho tantissime immagini mentali molto vivide ed elaborate e sostenute alla base dal pensiero analitico. E adesso sto lavorando per scoprire come far sì che le mie immagini mentali passino dalla mente allo schermo del mio computer più velocemente. Riuscite ad immaginare un regista capace, solo con l'immaginazione di dirigere il mondo che ha davanti? O un musicista capace di estrapolare la musica dalla sua mente? Ci sono possibilità incredibili per i creativi di condividere le proprie idee alla velocità della luce. E la verità è che l'ultimo ostacolo da superare per poter realizzare tutto ciò è incrementare la risoluzione dei sistemi di scansione del cervello.
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.
Vi mostro il motivo per cui penso manchi poco a questo traguardo parlandovi di due esperimenti condotti recentemente da due eminenti gruppi di ricerca neuroscientifica. Entrambi hanno utilizzato la tecnologia RMF ossia la risonanza magnetica funzionale per realizzare un'immagine del cervello, e qui potete vedere un set di scansione cerebrale di Giorgio Ganis e dei suoi colleghi ad Harvard. La colonna a sinistra mostra una scansione del cervello di una persona che guarda un'immagine. La colonna centrale mostra la scansione del cervello della stessa persona mentre immagina di vedere quella stessa immagine. E la colonna a destra è il risultato della sottrazione della colonna centrale da quella di sinistra, mostrando che la differenza fra le due è quasi nulla. Tutto ciò è stato ripetuto con molti altri individui, con tante immagini differenti, con risultati sempre analoghi a questo. La differenza fra il vedere un'immagine e immaginare di vedere quella stessa immagine è quasi inesistente.
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.
Adesso, vi racconterò di un altro esperimento condotto nel laboratorio di Jack Gallant alla Cal Berkeley. Sono riusciti a decodificare le onde celebrali in campi visivi riconoscibili. Fatemi spiegare meglio. In questo esperimento, hanno mostrato alle persone centinaia di ore di video di YouTube mentre venivano eseguite le scansioni dei loro cervelli per creare un'ampia raccolta delle loro reazioni cerebrali alle sequenze video. Poi è stato mostrato loro un nuovo filmato con nuove immagini, nuove persone e nuovi animali, ed è stato registrato un nuovo set di scansioni. Il computer, usando solo i dati raccolti dalle scansioni, ha decodificato la nuova scansione cerebrale per mostrare che cosa pensava che stessero guardando le persone. A destra potete vedere l'ipotesi del computer e a sinistra il filmato vero e proprio. Il risultato lascia senza parole. Siamo davvero vicinissimi a raggiungere quel traguardo. Dobbiamo solo migliorare la risoluzione. Ricordatevi che sia che guardiate un'immagine, sia che immaginiate di guardarla, la scansione cerebrale che ne deriva è la stessa.
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.
Ora, tutto ciò è stato fatto con sistemi di scansione cerebrale con la più alta risoluzione disponibile oggi, e la loro risoluzione è davvero aumentata di circa mille volte negli ultimi anni. Adesso dobbiamo riuscire ad aumentarla ancora di mille volte in più per potere avere immagini più nitide. Ma come facciamo? Ci sono molte tecniche utili per questo scopo. Una consisterebbe nell'aprire il cranio e metterci dentro degli elettrodi. Io sono contraria. Ci sono molte nuove tecniche di imaging che vengono proposte, alcune anche da me, ma visto il recente successo dell'RMF, prima bisognerebbe chiedersi: siamo giunti al termine di questa tecnologia? Il buon senso ci suggerisce che la sola strada per avere una risoluzione più alta sia attraverso magneti più grandi, ma a questo punto i magneti più grandi offrono solo miglioramenti di risoluzione progressivi, non quelle migliaia di volte in più che ci servono. Io propongo un'idea: invece di magneti più grandi, realizziamo magneti migliori. C'è stata qualche innovazione tecnologica nella nanoscienza quando viene applicata alle strutture magnetiche creando una classe di magneti del tutto nuova, e con questi magneti, possiamo proporre modelli dettagliatissimi dei campi magnetici in tutto il cervello, e usandoli, possiamo davvero creare strutture di interferenza simil-olografiche per avere un controllo di precisione su questi modelli, come mostrato qui spostando le immagini. Possiamo creare strutture molto più complicate con disposizioni leggermente differenti, come una specie di Spirograph.
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.
Perché è importante tutto ciò? Molto del lavoro delle RMF nel corso degli anni è servito a realizzare magneti davvero enormi, vero? Eppure, la maggior parte dei progressi recenti nella risoluzione sono in realtà ingegnose soluzioni di codificazione e di decodificazione dei trasmettitori e dei ricevitori della fraquenza FM delle radio nei sistemi di RMF. Invece di progettare un campo magnetico uniforme, proviamo a progettare modelli magnetici strutturati in aggiunta alle frequenze radio FM. Combiniamo i modelli magnetici con i modelli delle frequenze radio FM che elaborano ciò che potrebbe aumentare considerevolmente le informazioni che possiamo estrarre da una singola scansione. E inoltre, possiamo poi stratificare le nostre conoscenze in continua crescita della struttura cerebrale e della memoria per raggiungere la risoluzione che ci serve, di mille volte superiore a quella attuale. E usando RMF dovremmo essere in grado di misurare non solo il flusso di sangue ossigenato, ma anche gli ormoni e i neurotrasmettitori di cui vi ho parlato e forse persino l'attività neurale propriamente detta, che sarebbe un sogno.
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 for Alzheimer's and similar diseases.
Saremmo in grado di scaricare le nostre idee direttamente nei media digitali. Riuscite a immaginare di scavalcare la lingua parlata e comunicare direttamente attraverso il pensiero? Di che cosa saremmo capaci allora? E come impareremo ad affrontare le verità del pensiero umano senza i filtri del linguaggio verbale? Pensate che internet sia grande. Ma queste sono domande grandissime. Potrebbe essere irresistibile come strumento per amplificare le nostre capacità di pensiero e di comunicazione. E infatti, questo stesso strumento potrebbe avere un ruolo centrale per curare l'Alzheimer e altre malattie simili.
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. We need to learn how to take this step together.
Non ci resta altro che aprire questa porta. Ad ogni modo, scegliete un anno -- accadrà tra 5 o tra 15 anni? È difficile immaginare che ci voglia più tempo di così. Dobbiamo imparare come fare questo passo insieme.
Thank you.
Grazie.
(Applause)
(Applausi)