This machine, which we all have residing in our skulls, reminds me of an aphorism, of a comment of Woody Allen to ask about what is the very best thing to have within your skull. And it's this machine. And it's constructed for change. It's all about change. It confers on us the ability to do things tomorrow that we can't do today, things today that we couldn't do yesterday. And of course it's born stupid.
Cette machine, qui a toujours résidé dans nos crânes, me rappelle un aphorisme d'un commentaire de Woody Allen qui demande quelle est la meilleure chose à avoir dans son crâne. Et c'est cette machine. Construite pour le changement. Elle n'est que changement. Elle nous confère la faculté de faire demain des choses qui nous sont impossibles aujourd'hui, des choses aujourd'hui qu'on ne pouvait faire hier. Et bien sûr elle est née stupide.
The last time you were in the presence of a baby -- this happens to be my granddaughter, Mitra. Isn't she fabulous? (Laughter) But nonetheless when she popped out despite the fact that her brain had actually been progressing in its development for several months before on the basis of her experiences in the womb -- nonetheless she had very limited abilities, as does every infant at the time of normal, natural full-term birth. If we were to assay her perceptual abilities, they would be crude. There is no real indication that there is any real thinking going on. In fact there is little evidence that there is any cognitive ability in a very young infant. Infants don't respond to much. There is not really much of an indication in fact that there is a person on board. (Laughter) And they can only in a very primitive way, and in a very limited way control their movements.
La dernière fois que vous étiez en présence d'un bébé -- ceci est ma petite fille Mitra. N'est-elle pas fabuleuse? (Rires) Mais néanmoins quand elle est apparue bien que son cerveau ait déjà progressé lors de son développement pendant plusieurs mois grâce à son expérience dans l'utérus. Cependant elle a très peu d'aptitudes, comme chaque enfant au moment de la naissance à terme naturel. Si nous devions tester ses facultés de perception, elles apparaîtraient faibles. Il n'y a pas d'indices réels qu'il y ait une véritable pensée à l'œuvre. En fait il y a peu de preuves qu'il y ait des capacités cognitives chez le très jeune enfant. Les enfants ont peu de répondant . Il n'y a en fait que peu d'indications qu'il y ait une personne à bord. (Rires) Et ils peuvent seulement de façon primitive et limitée contrôler leurs mouvements.
It would be several months before this infant could do something as simple as reach out and grasp under voluntary control an object and retrieve it, usually to the mouth. And it will be some months beforeward, and we see a long steady progression of the evolution from the first wiggles, to rolling over, and sitting up, and crawling, standing, walking, before we get to that magical point in which we can motate in the world. And yet, when we look forward in the brain we see really remarkable advance. By this age the brain can actually store. It has stored, recorded, can fastly retrieve the meanings of thousands, tens of thousands of objects, actions, and their relationships in the world. And those relationships can in fact be constructed in hundreds of thousands, potentially millions of ways. By this age the brain controls very refined perceptual abilities. And it actually has a growing repertoire of cognitive skills. This brain is very much a thinking machine. And by this age there is absolutely no question that this brain, it has a person on board. And in fact at this age it is substantially controlling its own self-development. And by this age we see a remarkable evolution in its capacity to control movement.
Il faudra plusieurs mois avant que cet enfant puisse faire quelque chose d'aussi simple qu'atteindre et attraper de façon volontaire un objet et l'amener, généralement, à la bouche. Et il faudra plusieurs mois, et nous suivrons une lente progression de cette évolution passant des premiers balancements, aux roulades, à s'asseoir, et à ramper, se tenir debout, marcher, avant d'arriver à ce moment magique où l'on peut se mouvoir dans le monde. A ce point, lorsqu'on étudie plus avant le cerveau on voit de remarquables progrès. A cet âge le cerveau peut en fait stocker. Il a stocké, enregistré, peut retrouver rapidement le sens de milliers, de dizaines de milliers d'objets, d'actions, et leurs relations au monde. Et ces relations peuvent en fait être construites de centaines de milliers, probablement de millions de façons. A cet âge le cerveau contrôle des capacités de perceptions très fines. Et il dispose en fait d'un répertoire grandissant de capacités cognitives. Ce cerveau est une machine qui pense. Et à cet âge il n'y a absolument pas de doutes que ce cerveau, a une personne à bord. Et en fait à cet âge il contrôle essentiellement son propre développement. Et à cet âge nous voyons une évolution remarquable dans ses capacités à contrôler les mouvements.
Now movement has advanced to the point where it can actually control movement simultaneously, in a complex sequence, in complex ways as would be required for example for playing a complicated game, like soccer. Now this boy can bounce a soccer ball on his head. And where this boy comes from, Sao Paulo, Brazil, about 40 percent of boys of his age have this ability. You could go out into the community in Monterey, and you'd have difficulty finding a boy that has this ability. And if you did he'd probably be from Sao Paulo. (Laughter)
Maintenant le mouvement s'est amélioré au point où il peut contrôler des mouvements simultanément dans une séquence complexe, d'une façon complexe par exemple comme ceux requis pour jouer un jeu compliqué comme le football. Ici ce garçon peut jongler de la tête avec un ballon de football. Et de là où vient cet enfant, Sao Paulo, au Brésil, environ 40 pour cent des garçons de cet âge en sont capables. Vous pourriez sortir dans la communauté de Monterey, et il vous serait difficile de trouver un garçon capable de cela. Et si vous réussissiez il viendrait probablement de Sao Paulo! (Rires)
That's all another way of saying that our individual skills and abilities are very much shaped by our environments. That environment extends into our contemporary culture, the thing our brain is challenged with. Because what we've done in our personal evolutions is build up a large repertoire of specific skills and abilities that are specific to our own individual histories. And in fact they result in a wonderful differentiation in humankind, in the way that, in fact, no two of us are quite alike. Every one of us has a different set of acquired skills and abilities that all derive out of the plasticity, the adaptability of this really remarkable adaptive machine. In an adult brain of course we've built up a large repertoire of mastered skills and abilities that we can perform more or less automatically from memory, and that define us as acting, moving, thinking creatures.
C'est une autre façon de dire que nos capacités et talents uniques sont pour une grande part façonnés par notre environnement. Cet environnement s'étend dans notre culture contemporaine, cette chose qui défie notre cerveau. Parce que ce que nous avons fait dans nos évolutions personnelles a façonné un large répertoire de talents et capacités qui sont spécifiques à nos histoires individuelles. Et en fait elles aboutissent à une merveilleuse diversité du genre humain. D'une façon telle que pas deux d'entre nous ne sont vraiment pareil. Chacun de nous a un jeu différent de talents et capacités tous dérivés de la plasticité de l'adaptabilité de cette machine réellement remarquable. Dans un cerveau adulte nous avons bien sûr construit un large répertoire de talents et capacités maîtrisés que nous utilisons plus ou moins automatiquement depuis la mémoire, et qui nous définissent, comme des créatures qui agissent, bougent, pensent.
Now we study this, as the nerdy, laboratory, university-based scientists that we are, by engaging the brains of animals like rats, or monkeys, or of this particularly curious creature -- one of the more bizarre forms of life on earth -- to engage them in learning new skills and abilities. And we try to track the changes that occur as the new skill or ability is acquired. In fact we do this in individuals of any age, in these different species -- that is to say from infancies, infancy up to adulthood and old age. So we might engage a rat, for example, to acquire a new skill or ability that might involve the rat using its paw to master particular manual grasp behaviors just like we might examine a child and their ability to acquire the sub-skills, or the general overall skill of accomplishing something like mastering the ability to read. Or you might look in an older individual who has mastered a complex set of abilities that might relate to reading musical notation or performing the mechanical acts of performance that apply to musical performance.
Actuellement nous les étudions, comme des idiots, scientifiques de laboratoires universitaires que nous sommes, en étudiant les cerveaux d'animaux comme les rats, ou les singes, ou cette créature particulièrement curieuse, une des formes de vie sur terre les plus bizarres, pour les étudier dans l'apprentissage de nouvelles capacités et talents. Et nous essayons de suivre les changements qui s'opèrent alors que la nouvelle faculté est acquise. En fait nous faisons cela avec les individus de tous âges, dans ces différentes espèces. C'est à dire depuis l'enfance, de l'enfance à l'âge adulte et la vieillesse. Donc nous devons, par exemple, étudier un rat qui acquiert une capacité ou compétence qui impose au rat l'usage de sa patte pour maîtriser ses comportements de préhension comme nous aurions examiné un enfant et ses facultés d'acquérir des sous-compétences, ou la capacité plus générale d'accomplir quelque chose comme maîtriser la lecture. Ou vous pouvez étudier un individu plus âgé qui maîtrise un jeu complexe d'aptitudes qui peuvent être liées à lire le solfège ou exécuter les actes mécaniques de jouer appliqués aux performances musicales.
From these studies we defined two great epochs of the plastic history of the brain. The first great epoch is commonly called the "Critical Period." And that is the period in which the brain is setting up in its initial form its basic processing machinery. This is actually a period of dramatic change in which it doesn't take learning, per se, to drive the initial differentiation of the machinery of the brain. All it takes for example in the sound domain, is exposure to sound. And the brain actually is at the mercy of the sound environment in which it is reared. So for example I can rear an animal in an environment in which there is meaningless dumb sound, a repertoire of sound that I make up, that I make, just by exposure, artificially important to the animal and its young brain. And what I see is that the animal's brain sets up its initial processing of that sound in a form that's idealized, within the limits of its processing achievements to represent it in an organized and orderly way. The sound doesn't have to be valuable to the animal: I could raise the animal in something that could be hypothetically valuable, like the sounds that simulate the sounds of a native language of a child. And I see the brain actually develop a processor that is specialized -- specialized for that complex array, a repertoire of sounds. It actually exaggerates their separateness of representation, in multi-dimensional neuronal representational terms.
De ses études nous avons défini deux grandes époques dans l'histoire de la plastique du cerveau. La première grande époque est communément appelée la "Période Critique." Et c'est la période pendant laquelle le cerveau met en place dans sa forme initiale, les processus de base de sa machinerie. C'est en réalité une période de changements drastiques durant laquelle il n'utilise pas l'apprentissage,en soi, pour diriger la différentiation initiale de la machinerie du cerveau. Tout ce qu'il faut par exemple dans le domaine musical c'est l'exposition à la musique. Et le cerveau est en fait à la merci du son de l'environnement dans lequel il est plongé. Donc par exemple je peux plonger un animal dans un environnement composé de sons dénués de sens. Un répertoire de sons que j'ai créé. J'ai simplement exposé de façon, artificiellement importante l'animal et son jeune cerveau. Et ce que je vois c'est le cerveau de l'animal qui démarre son processus initial pour ce son dans une forme idéalisée, dans les limites des résultats de son processus pour le représenter d'une façon organisée et ordonnée. Le son n'a pas besoin d'avoir de valeur pour l'animal. Je pourrais élever l'animal avec quelque chose qui pourrait être précieux, comme des sons qui stimulent les sons de la langue maternelle d'un enfant. Et je vois effectivement le cerveau développer un procédé spécialisé. Spécialisé pour ces complexes groupements, un répertoire de sons. Cela est en fait une séparation exagérée de la représentation, dans des termes des représentations neuronales multidimensionnelles.
Or I can expose the animal to a completely meaningless and destructive sound. I can raise an animal under conditions that would be equivalent to raising a baby under a moderately loud ceiling fan, in the presence of continuous noise. And when I do that I actually specialize the brain to be a master processor for that meaningless sound. And I frustrate its ability to represent any meaningful sound as a consequence. Such things in the early history of babies occur in real babies. And they account for, for example the beautiful evolution of a language-specific processor in every normally developing baby. And so they also account for development of defective processing in a substantial population of children who are more limited, as a consequence, in their language abilities at an older age.
Ou je peux exposer l'animal à des sons dénués de sens et destructifs. Je peux élever un animal dans des conditions qui seraient équivalentes à élever un bébé sous un ventilateur de plafond moyennement bruyant, en présence d'un bruit continue. Et lorsque je fais cela je spécialise en fait le cerveau à être un processeur maître pour ces sons dépourvus de sens. Et je contrarie sa faculté à représenter le moindre son avec du sens, comme conséquence. De telles choses dans le début de l'histoire des bébés arrivent aux véritables bébés. Et cela influence, par exemple la magnifique évolution d'un processeur spécifique de langage qui se développe normalement en chaque bébé. Et cela influence aussi le développement d'un processeur défectueux dans une importante population d'enfants qui sont plus limités, par voie de conséquence, dans leurs capacités de langage, en grandissant.
Now in this early period of plasticity the brain actually changes outside of a learning context. I don't have to be paying attention to what I hear. The input doesn't really have to be meaningful. I don't have to be in a behavioral context. This is required so the brain sets up it's processing so that it can act differentially, so that it can act selectively, so that the creature that wears it, that carries it, can begin to operate on it in a selective way. In the next great epoch of life, which applies for most of life, the brain is actually refining its machinery as it masters a wide repertoire of skills and abilities. And in this epoch, which extends from late in the first year of life to death; it's actually doing this under behavioral control. And that's another way of saying the brain has strategies that define the significance of the input to the brain. And it's focusing on skill after skill, or ability after ability, under specific attentional control. It's a function of whether a goal in a behavior is achieved or whether the individual is rewarded in the behavior. This is actually very powerful. This lifelong capacity for plasticity, for brain change, is powerfully expressed. It is the basis of our real differentiation, one individual from another. You can look down in the brain of an animal that's engaged in a specific skill, and you can witness or document this change on a variety of levels.
Cependant dans le début de la période de plasticité le cerveau change en fait en dehors d'un contexte d'apprentissage. Je n'ai pas besoin de faire attention à ce que j'entends. Ces informations n'ont pas vraiment besoin d'avoir un sens. Je n'ai pas besoin d'être dans un contexte comportemental. C'est nécessaire pour que le cerveau démarre son processeur de sorte qu'il agisse différemment, de sorte qu'il sélectionne, de sorte que la créature qui le porte, le transporte , puisse commencer à agir sur lui de façon sélective. Dans la principale époque suivante de la vie, qui s'applique à la majeur partie de la vie, le cerveau améliore sa machinerie pendant qu'il acquiert un large répertoire de talents et capacités. Et à cette époque, qui s'étend de la fin de la première année à la mort. En fait il le fait par un contrôle comportemental. Et c'est une autre façon de dire que le cerveau a des stratégies qui définissent la signification des entrées dans le cerveau. Et il se focalise de capacités en capacités, ou d'aptitude en aptitude, sous un contrôle particulier de l'attention. C'est une fonction ou soit un but d'un comportement est atteint ou soit l'individu est récompensé dans son comportement. C'est en fait très puissant. La capacité plastique, présente toute la vie, du cerveau au changement s'exprime puissamment. C'est la base de nos réelles différentiations, d'un individu à l'autre. Vous pouvez étudier le cerveau d'un animal qui est engagé dans une capacité spécifique, et vous pourrez être témoin ou documenter ce changement sur plusieurs niveaux.
So here is a very simple experiment. It was actually conducted about five years ago in collaboration with scientists from the University of Provence in Marseilles. It's a very simple experiment where a monkey has been trained in a task that involves it manipulating a tool that's equivalent in its difficulty to a child learning to manipulate or handle a spoon. The monkey actually mastered the task in about 700 practice tries. So in the beginning the monkey could not perform this task at all. It had a success rate of about one in eight tries. Those tries were elaborate. Each attempt was substantially different from the other. But the monkey gradually developed a strategy. And 700 or so tries later the monkey is performing it flawlessly -- never fails. He's successful in his retrieval of food with this tool every time. At this point the task is being performed in a beautifully stereotyped way: very beautifully regulated and highly repeated, trial to trial.
Donc voici une expérience simple. Elle a été conduite environ 5 ans auparavant en collaboration avec des scientifiques de l'Université de Provence à Marseille. C'est une expérience très simple où un singe a été entraîné pour une tâche qui implique la manipulation d'un outil équivalente en difficulté à un enfant apprenant à manipuler ou tenir une cuillère. En fait, le singe a maîtrisé la tâche après environ 700 essais. Donc au début le singe ne peut faire cette tâche du tout. Il a un taux de réussite d'environ 1 pour 8. Ces essais étaient élaborés. Chaque essai était substantiellement différent des autres. Mais les singes ont graduellement développé une stratégie. Et environ 700 essais plus tard le singe réussit parfaitement, ne se trompe jamais. Il réussit à récupérer la nourriture grâce à l'outil à chaque fois. A ce moment la tâche est exécutée d'une magnifique façon stéréotypée. Très joliment régulée, et maintes fois répétée, essai après essai.
We can look down in the brain of the monkey. And we see that it's distorted. We can track these changes, and have tracked these changes in many such behaviors across time. And here we see the distortion reflected in the map of the skin surfaces of the hand of the monkey. Now this is a map, down in the surface of the brain, in which, in a very elaborate experiment we've reconstructed the responses, location by location, in a highly detailed response mapping of the responses of its neurons. We see here a reconstruction of how the hand is represented in the brain. We've actually distorted the map by the exercise. And that is indicated in the pink. We have a couple fingertip surfaces that are larger. These are the surfaces the monkey is using to manipulate the tool. If we look at the selectivity of responses in the cortex of the monkey, we see that the monkey has actually changed the filter characteristics which represents input from the skin of the fingertips that are engaged. In other words there is still a single, simple representation of the fingertips in this most organized of cortical areas of the surface of the skin of the body. Monkey has like you have. And yet now it's represented in substantially finer grain. The monkey is getting more detailed information from these surfaces. And that is an unknown -- unsuspected, maybe, by you -- part of acquiring the skill or ability.
On peut étudier le cerveau du singe. Et on voit qu'il est déformé. Nous pouvons suivre ces changements, et avons suivi ces changements de beaucoup de ces comportements dans le temps. Et ici nous voyons la déformation reflétée dans la carte des surfaces de peau de la main du singe. Ceci est la carte, projetée sur la surface du cerveau, pour laquelle, dans une expérience très élaborée nous avons reconstruit les réponses, endroit par endroit, dans une cartographie très détaillée de réponses de la réponse de ses neurones. Nous voyons ici une reconstruction de comment la main est représentée dans le cerveau. Nous avons en fait déformé la carte, par cet exercice. Et c'est indiqué en rose. Nous avons la surface de quelques bouts de doigts qui sont plus grandes. Ce sont les surfaces que le singe utilise pour manipuler l'outil. Si nous étudions comment sont sélectionnés les réponses dans le cortex du singe, nous voyons que le singe a en fait changé les caractéristiques du filtre qui représente les entrées depuis la peau, du bout des doigts qui sont utilisés. Autrement dit il y a toujours une seule, simple représentation du bout des doigts dans ces zones corticales fortement organisées de la surface de peau du corps. Que le singe a comme vous l'avez. Maintenant la représentation est substantiellement plus fine. Le singe obtient des informations bien plus détaillées de ces surfaces. Et c'est une inconnue, non suspectée, peut-être de vous, partie de l'apprentissage des capacités ou compétences.
Now actually we've looked in several different cortical areas in the monkey learning this task. And each one of them changes in ways that are specific to the skill or ability. So for example we can look to the cortical area that represents input that's controlling the posture of the monkey. We look in cortical areas that control specific movements, and the sequences of movements that are required in the behavior, and so forth. They are all remodeled. They all become specialized for the task at hand. There are 15 or 20 cortical areas that are changed specifically when you learn a simple skill like this. And that represents in your brain, really massive change. It represents the change in a reliable way of the responses of tens of millions, possibly hundreds of millions of neurons in your brain. It represents changes of hundreds of millions, possibly billions of synaptic connections in your brain. This is constructed by physical change. And the level of construction that occurs is massive. Think about the changes that occur in the brain of a child through the course of acquiring their movement behavior abilities in general. Or acquiring their native language abilities. The changes are massive.
Nous avons en fait cherché dans plusieurs zones corticales différentes du singe durant l'apprentissage de cette tâche. Et chacune d'elles change de façon spécifique pour la capacité ou compétence. Donc par exemple nous pouvons étudier la zone corticale où siègent les entrées qui contrôlent la posture du singe. Nous étudions des zones corticales qui contrôlent des mouvements spécifiques, et les séquences de mouvements qui sont requis dans le comportement, et ainsi de suite. Elles sont toutes remodelées. Elles deviennent toutes spécialisées pour la tâche de la main. Il y a 15 ou 20 zones corticales qui changent spécifiquement lorsque vous apprenez une simple compétence comme celle-ci. Et cela se traduit en changements, réellement massifs dans votre cerveau. Cela représente de façon fiable le changement dû aux réponses des dizaines de millions, potentiellement des centaines de millions de neurones dans votre cerveau. Cela représente les changements de centaines de millions, potentiellement milliards de connections synaptiques dans votre cerveau. Ceci est construit par des changements physiques. Et l'ampleur de la construction qui s'opère est massif. Imaginez les changements qui s'opèrent dans le cerveau d'un enfant au cours de l'apprentissage de leurs mouvements en général. Ou pendant l'acquisition de leur langue maternelle. Les changements sont massifs.
What it's all about is the selective representations of things that are important to the brain. Because in most of the life of the brain this is under control of behavioral context. It's what you pay attention to. It's what's rewarding to you. It's what the brain regards, itself, as positive and important to you. It's all about cortical processing and forebrain specialization. And that underlies your specialization. That is why you, in your many skills and abilities, are a unique specialist: a specialist that's vastly different in your physical brain in detail than the brain of an individual 100 years ago; enormously different in the details from the brain of the average individual 1,000 years ago. Now, one of the characteristics of this change process is that information is always related to other inputs or information that is occurring in immediate time, in context. And that's because the brain is constructing representations of things that are correlated in little moments of time and that relate to one another in little moments of successive time. The brain is recording all information and driving all change in temporal context. Now overwhelmingly the most powerful context that's occurred in your brain is you. Billions of events have occurred in your history that are related in time to yourself as the receiver, or yourself as the actor, yourself as the thinker, yourself as the mover. Billions of times little pieces of sensation have come in from the surface of your body that are always associated with you as the receiver, and that result in the embodiment of you. You are constructed, your self is constructed from these billions of events. It's constructed. It's created in your brain. And it's created in the brain via physical change. This is a marvelously constructed thing that results in individual form because each one of us has vastly different histories, and vastly different experiences, that drive in to us this marvelous differentiation of self, of personhood.
Tout cela est à propos de la sélection des représentations de choses qui sont importantes pour le cerveau. Parce que la majorité de la vie du cerveau est sous le contrôle du contexte comportemental. C'est ce à quoi vous prêtez de l'attention. C'est ce qui vous récompense. C'est ce que le cerveau perçoit, lui même, comme positif et important pour vous. Tout cela concerne les processus cortical et la spécialisation du "cerveau antérieur". Et c'est le fondement de votre spécialisation. C'est pour cela que vous, dans vos nombreux talents et capacités êtes un spécialiste unique. Un spécialiste qui est très différent dans les détails de votre cerveau physique que le cerveau d'un individu il y a 100 ans. Immensément différent dans les détails des cerveaux d'individus moyens d'il y a 1000 ans. Une des caractéristiques de ce procédé de changement est que l'information est toujours reliée à d'autres entrées d'informations qui surviennent en même temps, dans le contexte. Et c'est pourquoi le cerveau construit des représentations des choses qui sont corrélées à de courts moments et qui se relient les uns aux autres dans de courts instants successifs. Le cerveau enregistre toutes les informations et dirige tout changement dans le contexte temporel. Le plus puissant contexte, de loin, qui opère dans votre cerveau, est vous. Des milliards d'événements sont intervenus dans notre histoire qui nous sont reliés dans le temps comme les receveurs, ou vous-même comme l'acteur, le penseur, vous-même comme agissant. Des milliards de fois de petites parties de sensations sont entrées depuis la surface de votre corps qui sont toujours associées avec vous comme receveur et le résultat dans votre personnification. Vous êtes constitué, vous-même êtes constitué, de ces milliards d'événements. Il est constitué. Il est créé dans votre cerveau. Et il est créé dans le cerveau par des changements physiques. C'est une chose merveilleusement construite qui résulte dans la forme individuelle parce que chacun d'entre nous a une histoire franchement différente. De largement différentes expériences qui conduisent en nous cette merveilleuse différentiation de vous, de la personnalité.
Now we've used this research to try to understand not just how a normal person develops, and elaborates their skills and abilities, but also try to understand the origins of impairment, and the origins of differences or variations that might limit the capacities of a child, or an adult. I'm going to talk about using these strategies to actually design brain plasticity-based approach to drive corrections in the machinery of a child that increases the competence of the child as a language receiver and user and, thereafter, as a reader. And I'm going to talk about experiments that involve actually using this brain science, first of all to understand how it contributes to the loss of function as we age. And then, by using it in a targeted approach we're going to try to differentiate the machinery to recover function in old age.
Nous avons utilisé cette recherche pour essayer de comprendre non seulement comment une personne se développe, et construit ses capacités et talents, mais aussi essayer de comprendre les origines de détérioration, et les origines des différences ou variantes qui peuvent limiter les capacités d'un enfant, ou un adulte. Je vais parler du fait d'utiliser ces stratégies pour effectivement créer une approche basée sur la plasticité du cerveau pour diriger des corrections dans la machinerie d'un enfant qui augmente les compétences de l'enfant comme un receveur et utilisateur d'une langue, et plus tard, comme un lecteur. Et je vais parler d'expériences qui impliquent effectivement l'utilisation de cette science du cerveau. Tout d'abord pour comprendre comment il contribue à la perte des fonctions avec l'âge. Puis en l'utilisant dans une approche ciblée nous allons essayer de différencier la machinerie pour recouvrer la fonction dans la vieillesse.
So the first example I'm going to talk about relates to children with learning impairments. We now have a large body of literature that demonstrates that the fundamental problem that occurs in the majority of children that have early language impairments, and that are going to struggle to learn to read, is that their language processor is created in a defective form. And the reason that it rises in a defective form is because early in the baby's brain's life the machine process is noisy. It's that simple. It's a signal-to-noise problem. Okay? And there are a lot of things that contribute to that. There are numerous inherited faults that could make the machine process noisier. Now I might say the noise problem could also occur on the basis of information provided in the world from the ears.
Donc le premier exemple dont je vais vous parler concerne les enfants avec des difficultés d'apprentissage. Nous disposons d'un grand éventail de littérature qui démontre que le problème fondamental qui se produit chez la majorité des enfants qui ont des difficultés d'apprentissage, et qui vont se battre pour apprendre à lire, est que leur processeur du langage est créé dans une forme défectueuse. Et la raison qui fait qu'il se développe défectueusement est parce que tôt dans la vie du cerveau de bébé le procédé de la machine est bruyant. C'est aussi simple que ça. C'est un problème de signal par rapport au bruit. Compris ? Et il y a beaucoup de choses qui contribuent à cela. Il y a de nombreuses erreurs héritées qui peuvent rendre le processeur de la machine bruyant. Je pourrais dire que le problème du bruit peut aussi se produire sur la base des informations fournies dans le monde, par les oreilles.
If any -- those of you who are older in the audience know that when I was a child we understood that a child born with a cleft palate was born with what we called mental retardation. We knew that they were going to be slow cognitively; we knew they were going to struggle to learn to develop normal language abilities; and we knew that they were going to struggle to learn to read. Most of them would be intellectual and academic failures. That's disappeared. That no longer applies. That inherited weakness, that inherited condition has evaporated. We don't hear about that anymore. Where did it go? Well, it was understood by a Dutch surgeon, about 35 years ago, that if you simply fix the problem early enough, when the brain is still in this initial plastic period so it can set up this machinery adequately, in this initial set up time in the critical period, none of that happens. What are you doing by operating on the cleft palate to correct it? You're basically opening up the tubes that drain fluid from the middle ears, which have had them reliably full. Every sound the child hears uncorrected is muffled. It's degraded. The child's native language is such a case is not English. It's not Japanese. It's muffled English. It's degraded Japanese. It's crap. And the brain specializes for it. It creates a representation of language crap. And then the child is stuck with it.
Si une -- ceux d'entre vous qui sont âgés dans l'audience savent que quand j'étais enfant nous admettions qu'un enfant avec une fente labiale était né avec ce que nous appelions un retard mental. Nous savions qu'ils allaient être lents cognitivement. Nous savions qu'ils allaient lutter pour apprendre des aptitudes de langage normales. Et nous savions qu'ils allaient lutter pour apprendre à lire. La plupart d'entre eux seront des échecs intellectuels et académiques. Cela a disparu. Ça ne s'applique plus. Ces faiblesses et conditions héritées sont évaporées. Nous n'entendons plus rien de cela. Où est-il passé? Ça a été compris par un chirurgien Néerlandais, il y a environ 35 ans, si vous corrigez le problème suffisamment tôt, quand le cerveau est encore dans sa période plastique initiale alors il peut démarrer sa machinerie correctement, et dans cette mise en place initiale à la période critique, rien ne se produit. Que doit-on faire comme opération sur la fente labiale pour la corriger? Vous ouvrez simplement les tubes qui drainent le fluide depuis l'oreille moyenne, qui sont certainement pleins. Chaque son que l'enfant reçoit est assourdi. Il est dégradé. La langue maternelle de l'enfant dans ce cas n'est pas l'anglais. N'est pas le japonais. C'est de l'anglais assourdit. C'est du japonais dégradé. C'est nul. Et le cerveau se spécialise pour ça. Il crée une représentation nulle du langage. Et alors l'enfant reste coincé avec elle.
Now the crap doesn't just happen in the ear. It can also happen in the brain. The brain itself can be noisy. It's commonly noisy. There are many inherited faults that can make it noisier. And the native language for a child with such a brain is degraded. It's not English. It's noisy English. And that results in defective representations of sounds of words -- not normal -- a different strategy, by a machine that has different time constants and different space constants. And you can look in the brain of such a child and record those time constants. They are about an order of magnitude longer, about 11 times longer in duration on average, than in a normal child. Space constants are about three times greater. Such a child will have memory and cognitive deficits in this domain. Of course they will. Because as a receiver of language, they are receiving it and representing it, and in information it's representing crap. And they are going to have poor reading skills. Because reading is dependent upon the translation of word sounds into this orthographic or visual representational form. If you don't have a brain representation of word sounds that translation makes no sense. And you are going to have corresponding abnormal neurology.
Ces idioties n'arrivent pas uniquement aux oreilles. Elle arrivent aussi dans le cerveau. Le cerveau lui-même peut être bruyant. Il est généralement bruyant. Il existe de nombreuses erreurs héritées qui peuvent le rendre bruyant. Et la langue maternelle d'un enfant avec ce genre de cerveau est dégradée. Ce n'est pas de l'anglais. C'est de l'anglais bruyant. Cela résulte de la représentation erronée des sons des mots, anormaux, dans une stratégie différente, par une machine qui a des constantes de temps différentes. Vous pouvez étudier le cerveau de ces enfants et enregistrer ses mesures de temps. Ils ont un ordre de magnitude plus long, environ onze fois plus longs en durée en moyenne, que chez un enfant normal. Les constantes spatiales sont environ 3 fois plus grandes. Un tel enfant aura des déficits de mémoire et des capacités cognitives dans ce domaine. Bien sûr ils seront. Parce que comme receveur du langage, ils le reçoivent et le représentent. Et comme l'information n'a pas de sens. Ils auront de pauvres capacités de lecture. Parce que lire dépend de la traduction des sons des mots dans sa forme orthographique ou visuelle. Si vous n'avez pas dans le cerveau une représentation des sons des mots cette traduction n'a pas de sens. Et vous aurez des anomalies neurologiques correspondantes.
Then these children increasingly in evaluation after evaluation, in their operations in language, and their operations in reading -- we document that abnormal neurology. The point is is that you can train the brain out of this. A way to think about this is you can actually re-refine the processing capacity of the machinery by changing it. Changing it in detail. It takes about 30 hours on the average. And we've accomplished that in about 430,000 kids today. Actually, probably about 15,000 children are being trained as we speak. And actually when you look at the impacts, the impacts are substantial.
Alors ces enfants progressent d'évaluations en évaluations dans leurs opérations de langues, de lecture -- nous documentons ces anomalies neurologiques. Le point est que vous pouvez entraîner le cerveau hors de là. Une façon d'appréhender ceci est que l'on peut en fait ré-affiner les capacités de procéder de la machine en la changeant. En la changeant dans le détail. Cela prends une trentaine d'heures en moyenne. Et nous avons accompli cela sur environ 430 mille enfants aujourd'hui. En fait environ 15 mille enfants sont entrainés pendant que nous parlons. En réalité quand on regarde les impacts, ceux-ci sont substantiels.
So here we're looking at the normal distribution. What we're most interested in is these kids on the left side of the distribution. This is from about 3,000 children. You can see that most of the children on the left side of the distribution are moving into the middle or the right. This is in a broad assessment of their language abilities. This is like an IQ test for language. The impact in the distribution, if you trained every child in the United States, would be to shift the whole distribution to the right and narrow the distribution. This is a substantially large impact.
Nous voyons ici une distribution normale. Ce qui nous intéresse le plus dans ces enfants est la partie gauche de la distribution. Ceci est l'étude d'environ 3000 enfants. Vous pouvez voir que la plupart des enfants de la partie gauche de la distribution se déplacent vers le milieu ou la droite. C'est en gros une évaluation de leurs aptitudes linguistiques. C'est comme un test de QI pour le langage. Un impact sur cette distribution, si chaque enfant était entraîné aux États-Unis, serait de déplacer la distribution entière sur la droite et la distribution se resserrerait. Cela aurait un impact substantiel.
Think of a classroom of children in the language arts. Think of the children on the slow side of the class. We have the potential to move most of those children to the middle or to the right side. In addition to accurate language training it also fixes memory and cognition speech fluency and speech production. And an important language dependent skill is enabled by this training -- that is to say reading. And to a large extent it fixes the brain. You can look down in the brain of a child in a variety of tasks that scientists have at Stanford, and MIT, and UCSF, and UCLA, and a number of other institutions. And children operating in various language behaviors, or in various reading behaviors, you see for the most extent, for most children, their neuronal responses, complexly abnormal before you start, are normalized by the training.
Imaginez une classe d'enfants en littérature. Imaginez les enfants les plus lents de la classe. Nous avons le potentiel d'amener la plupart de ces enfants jusqu'au milieu ou vers le coté droit. En plus d'un enseignement efficace de la langue cela améliore aussi la mémoire et les fonctions cognitives l'aisance et la production verbale. Et une qualité importante dont le langage dépend est permis par cet entraînement -- pour tout vous dire c'est lire. Et dans une large mesure cela corrige le cerveau. Vous pouvez étudier le cerveau d'un enfant par différentes méthodes dont disposent les scientifiques de Stanford, le MIT, UCSF et l'UCLA ainsi qu'un bon nombre d'autres institutions. Les enfants agissent dans différents comportements de langage, ou dans des comportements de lecture, vous voyez dans la plus grande mesure, pour la majorité des enfants, leurs réponses neuronales, anormalement complexes avant de démarrer, sont normalisées par l'entrainement.
Now you can also take the same approach to address problems in aging. Where again the machinery is deteriorating now from competent machinery, it's going south. Noise is increasing in the brain. And learning modulation and control is deteriorating. And you can actually look down on the brain of such an individual and witness a change in the time constants and space constants with which, for example, the brain is representing language again. Just as the brain came out of chaos at the beginning, it's going back into chaos in the end. This results in declines in memory in cognition, and in postural ability and agility. It turns out you can train the brain of such an individual -- this is a small population of such individuals -- train equally intensively for about 30 hours. These are 80- to 90-year-olds.
Vous pouvez également utiliser la même approche pour adresser les problèmes liés au vieillissement. Ici encore une fois la machine se détériore. Cette fois d'une machinerie compétente, elle se dégrade. Le bruit augmente dans le cerveau. Le style et le contrôle de l'apprentissage se détériore. Et vous pouvez étudier le cerveau d'un de ces individus et constater un changement dans les constantes de temps et d'espace par lesquelles, par exemple, le cerveau représente aussi le langage. De la même façon que le cerveau sort du chaos au commencement, il retourne au chaos à la fin. Cela se traduit par un déclin de la mémoire, des capacités cognitives, et de celles de postures et d'agilités. Il s'avère que l'on peut entraîner le cerveau de tels individus, ceci est une petite partie de la population de tels individus, entraînée avec la même intensité pendant environ 30 heures. Voici des personnes âgées de 80 à 90 ans.
And what you see are substantial improvements of their immediate memory, of their ability to remember things after a delay, of their ability to control their attention, their language abilities and visual-spatial abilities. The overall neuropsychological index of these trained individuals in this population is about two standard deviations. That means that if you sit at the left side of the distribution, and I'm looking at your neuropyschological abilities, the average person has moved to the middle or the right side of the distribution. It means that most people who are at risk for senility, more or less immediately, are now in a protected position.
Et ce que vous voyez sont de substantielles améliorations de leur mémoire immédiate, de leurs capacités à se rappeler des choses à distance, où leurs capacités à contrôler leur attention leurs aptitudes de langue et leurs aptitudes visuelles et spatiales. Le dictionnaire neurologique complet de ces individus entrainés dans cette population est environ à deux écarts-types. Cela signifie que si vous vous situez à la gauche de la distribution, et que j'étudie vos aptitudes neurologiques, en moyenne une personne se sera déplacée vers le centre ou la droite de la distribution. Cela signifie que la plupart des personnes à risque de sénilité, plus ou moins rapidement, sont désormais protégées.
My issues are to try to get to rescuing older citizens more completely and in larger numbers, because I think this can be done in this arena on a vast scale -- and the same for kids. My main interest is how to elaborate this science to address other maladies. I'm specifically interested in things like autism, and cerebral palsy, these great childhood catastrophes. And in older age conditions like Parkinsonism, and in other acquired impairments like schizophrenia.
Mon problème est d'essayer de sauver les citoyens les plus anciens plus complètement, et en grand nombre. Parce que je pense que ça peut être fait, dans ce domaine, sur une large échelle. Et de même pour les enfants. Mon intérêt principal est comment améliorer cette science pour soigner d'autres maladies. Je m'intéresse particulièrement à des choses comme l'autisme et l'infirmité motrice cérébrale, ces grandes catastrophes de l'enfance. Et pour les plus anciens, des maladies comme Parkinson, et bien d'autres dépréciations comme la schizophrénie.
Your issues as it relates to this science, is how to maintain your own high-functioning learning machine. And of course, a well-ordered life in which learning is a continuous part of it, is key. But also in your future is brain aerobics. Get ready for it. It's going to be a part of every life not too far in the future, just like physical exercise is a part of every well organized life in the contemporary period. The other way that we will ultimately come to consider this literature and the science that is important to you is in a consideration of how to nurture yourself. Now that you know, now that science is telling us that you are in charge, that it's under your control, that your happiness, your well-being, your abilities, your capacities, are capable of continuous modification, continuous improvement, and you're the responsible agent and party. Of course a lot of people will ignore this advice. It will be a long time before they really understand it. (Laughter) Now that's another issue and not my fault. Okay. Thank you. (Applause)
Votre problème en ce qui concerne cette science, est de savoir comment entretenir votre propre machine de haute précision à apprendre . Et bien sûr, un vie bien ordonnée dans laquelle l'apprentissage est continuellement présent, est la clef. Mais aussi dans votre futur faire de la gymnastique du cerveau. Préparez-vous pour ça. Cela fera partie de la vie de chacun, dans un futur pas si lointain. Un peu comme l'exercice physique fait partie de chaque vie bien organisée dans la période contemporaine. D'une autre façon nous arriverons à considérer que la littérature et la science qui vous sont importantes sont à considérer comme la façon dont vous vous nourrissez. Maintenant que vous savez, maintenant que la science vous le dit que vous en avez la charge, que c'est sous votre contrôle, que votre bonheur, votre bien être, vos talents, vos capacités, sont capables de modifications constantes, d'améliorations constantes, et vous en êtes l'agent responsable et concerné. Bien sûr beaucoup de personnes ignoreront ce conseil. Il se passera beaucoup de temps avant qu'ils le comprenne vraiment. (Rires) Maintenant ceci est un autre problème et plus de mon ressort. Compris ? Merci. (Applaudissements)