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.
המכונה הזו, שלכולנו יש בגולגולת, מזכירה לי פתגם שקשור להערה של וודי אלן ששאל מה הדבר הכי טוב שיכול להיות בגולגולת, וזה המכונה הזאת. והיא מיועדת ובנויה לשינוי. היא מאפשרת לנו לעשות מחר דברים שלא יכולנו לעשות היום, לעשות היום דברים שלא יכולנו לעשות אתמול. וכמובן שהיא נולדת טפשה.
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.
בפעם האחרונה בה הייתם ליד תינוק - זאת במקרה הנכדה שלי מיטרה. נהדרת, נכון? (צחוק) אבל כשהיא נולדה, למרות שהמוח שלה כבר התפתח כמה חודשים קודם לכן על סמך החוויות שלה ברחם, יחד עם זאת, היכולות שלה היו מאוד מוגבלות, כמו אצל כל תינוק שזה עתה נולד. אם היינו בוחנים את היכולות התפיסתיות שלה, הן היו גסות. אין אינדיקציה ממשית לכך שמתרחשת שם חשיבה אמיתית. למעשה, יש מעט הוכחות לכך שיש איזו שהיא יכולת קוגניטיבית אצל תינוק בן יומו. תינוקות לא מגיבים להרבה דברים. למעשה, לא ברור אם יש שם מישהו בכלל. (צחוק) והם שולטים בתנועות שלהם באופן פרימטיבי ומוגבל מאוד.
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.
יעברו כמה חודשים עד שהתינוק הזה יוכל לעשות משהו פשוט כמו להושיט יד ולתפוס חפץ באופן רצוני, ולהביא אותו בד"כ אל הפה. ויעברו עוד כמה חודשים עד שנראה התקדמות הדרגתית מהתפתלויות ראשוניות, להתהפכות, ישיבה, זחילה, עמידה והליכה. לפני שנגיע לאותה נקודה קסומה בה ניתן לנוע בעולם. ועדיין, כשמסתכלים במוח אנו רואים התקדמות ראויה לציון. בגיל הזה המוח מסוגל לאחסן. הוא כבר אחסן, הקליט, יכול במהירות לשלוף את המשמעות של אלפי, עשרות אלפי חפצים, פעולות, והיחסים ביניהם בעולם. והיחסים האלה יכולים למעשה להיבנות ברבבות, מיליוני דרכים שונות. בגיל הזה המוח שולט ביכולות תפיסתיות מעודנות מאוד ולמעשה יש לו רפרטואר הולך וגדל של כישורים קוגניטיביים. המוח הוא בהחלט מכונת חשיבה ובגיל הזה אין שום ספק שהמוח הזה, יש שם בן-אדם בפנים. ולמעשה בגיל הזה הוא שולט בהתפתחות העצמית שלו. ובגיל הזה אנו רואים התפתחות בלתי רגילה ביכולת שלו לשלוט בתנועה.
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)
עכשיו, התנועה הגיעה לנקודה בה ניתן לשלוט בתנועות סימולטניות, ברצף מורכב, בדרכים מורכבות כפי שנדרש, למשל, כשמשחקים משחק מסובך כמו כדורגל. עכשיו, הילד הזה יכול להקפיץ כדורגל על הראש. ובמקום מגוריו, סאו פאולו ברזיל, 40% מהילדים בני גילו יכולים לעשות זאת. אם תסתובבו במונטריי, תתקשו למצוא ילד עם יכולות כאלה. ואם תמצאו, הוא בטח יהיה מסאו פאולו. (צחוק)
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.
וזה מראה שהכישורים והיכולות האישיות שלנו מעוצבות במידה רבה על-ידי הסביבה שלנו. התרבות שלנו היא חלק מאותה סביבה, אותה סביבה שמאתגרת את המוח שלנו. כי מה שעשינו בהתפתחות האישית שלנו היא לבנות רפרטואר גדול של כישורים ויכולות ספציפיים שהם ספציפיים להיסטוריה האישית שלנו. ולמעשה התוצאה היא שונות מופלאה בין בני אדם. כך שאין שני אנשים שהם בדיוק זהים. כל אחד מאיתנו רכש מערכת כישורים ויכולות שונה שנובעת מהפלאסטיות, מיכולת ההסתגלות של המכונה המדהימה הזאת. המוח הבוגר כולל כבר רפרטואר גדול של כישורים ויכולות שאנו יכולים לבצע באופן אוטומטי מהזיכרון, שמגדירים אותנו כיצורים פועלים, נעים וחושבים.
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.
עכשיו, אנחנו חוקרים את זה, מכיוון שאנחנו חנוני-מעבדה, באמצעות בדיקה של מוחות של חיות כמו חולדות או קופים, או של החיה המסקרנת הזאת, אחת מצורות החיים הביזאריות על פני כדה"א, בודקים את יכולתם ללמוד כישורים חדשים. ואנחנו מנסים לעקוב אחרי השינויים שחלים כאשר הכישור הזה נרכש. למעשה, אנחנו עושים את זה בפרטים מגילאים שונים, בכל המינים השונים הללו. כלומר מינקות, דרך בגרות, ועד לגיל זיקנה. אז אנחנו יכולים לגרום לחולדה, למשל, לרכוש יכולת חדשה שתדרוש מהחולדה להשתמש בידה כדי לשלוט בהתנהגות אחיזה כלשהי, כפי שהיינו בוחנים את יכולת הלמידה של ילד בכישורים הללו, או ביכולת להצליח במשהו כמו קריאה. או שאפשר להסתכל על אדם מבוגר יותר שלמד לשלוט במערכת כישורים מורכבת שקשורה לקריאת תווים או ביצוע מכני של יצירה מוזיקלית.
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.
מהמחקרים האלה הגדרנו שתי תקופות עיקריות בהיסטוריה הפלאסטית של המוח. התקופה הראשונה הנקראת "התקופה הקריטית." ובה המוח מארגן את המבנה הראשוני שלו, את מנגנון העיבוד הבסיסי. זוהי תקופה של שינויים דרמתיים שבה אין צורך בלמידה כשלעצמה כדי להניע את הדיפרנציאציה של המנגנונים המוחיים. כל מה שנדרש, למשל בתחום הצלילים, הוא חשיפה לצליל. והמוח הוא בעצם נתון לחסדי הצלילים בסביבה בה הוא גדל. כך שלדוגמא אני יכול לגדל חיה בסביבה של קולות חסרי משמעות. רפרטואר צלילים שיצרתי. שאני גורם להם להיות חשובים באופן מלאכותי לחיה ולמוח הצעיר שלה. ומה שאפשר לראות הוא שהמוח של החיה מארגן את העיבוד הראשוני של אותו צליל במבנה אידאלי, במסגרת המגבלות של יכולות העיבוד, על מנת לייצג אותו באופן מסודר ומאורגן. הצליל לא חייב להיות משמעותי עבור החיה. אני יכול לגדל את החיה במשהו שיהיה משמעותי באופן היפוטתי, כמו הצלילים שמדמים את הצלילים של שפת האם של הילד. ואני רואה שהמוח מפתח מעבד מומחה. מומחה לרפרטואר הצלילים המורכב הזה. למעשה הוא מגזים את ההבדלים בייצוג, במושגים עצביים רב מימדיים.
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.
או שאני יכול לחשוף את החיה לצליל חסר משמעות והרסני. אני יכול לגדל חיה תחת תנאים שיהיו זהים לגידול תינוק מתחת למאורר תקרה רועש למדי, בנוכחות של רעש מתמשך. וכשאני עושה זאת אני גורם למוח להתמחות ולהיות מעבד על עבור אותו צליל חסר משמעות. ואני פוגע ביכולת שלו לייצג צלילים משמעותיים, כתוצאה מכך. מצבים כאלה אכן מופיעים בהיסטוריה המוקדמת של תינוקות אמיתיים. והם מסבירים, למשל, את ההתפתחות היפהפיה של מעבד שפה ספציפי שקיים בכל תינוק נורמלי. והם גם מסבירים את ההתפתחות של פגיעה באותו מעבד בחלק נכבד מהילדים, שכתוצאה מכך סובלים ממגבלה ביכולת השפה שלהם בגיל מבוגר יותר.
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.
עכשיו, בתקופה המוקדמת הזאת של הפלאסטיות, המוח בעצם משתנה באופן שאינו קשור ללמידה. אני לא צריך להקשיב למה שאני שומע. הקלט לא באמת חייב להיות בעל משמעות. אני לא חייב להימצא בהקשר התנהגותי. זה תנאי לכך שהמוח יבנה את מערכת העיבוד כך שהיא תפעל באופן דיפרנציאלי, כך שהיא תפעל באופן סלקטיבי, כך שהיצור שלובש אותה, שסוחב אותה, יוכל לפעול עליה באופן סלקטיבי. בתקופת החיים הבאה, שממשיכה מרבית החיים, המוח בעצם מלטש את המנגנונים שלו בעוד הוא רוכש רפרטואר רחב של כישורים ויכולות. ובאותה תקופה, שנמשכת מסוף השנה הראשונה לחיים ועד למוות, הוא עושה זאת תחת שליטה התנהגותית. וזאת דרך אחרת לומר שלמוח ישנן אסטרטגיות שמגדירות את משמעות הקלט למוח. והוא מתמקד בכישורים, או יכולות, תוך שליטה בקשב. וזה פונקציה של עמידה ביעד או תגמול על ההתנהגות. וזה באמת די חזק. היכולת המוחית להשתנות במהלך החיים מבוטאת בעוצמה. זה הבסיס להבדלים האמיתיים בין אדם לאדם. אפשר להסתכל על מוח של חיה שעסוקה במטלה כלשהי, ואפשר לתעד את השינוי הזה בכמה רמות שונות.
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.
אז הנה ניסוי מאוד פשוט. הוא נערך, למעשה, לפני 5 שנים יחד עם חוקרים מאוניברסיטת פרובנס במרסיי. זהו ניסוי מאוד פשוט בו קוף לומד מטלה הכרוכה בהזזת כלי, שהיא בעלת קושי דומה לזה של ילד הלומד להניע כף. הקוף הצליח לשלוט במשימה הזו לאחר כ 700 ניסיונות. אז בתחילה הוא לא יכול לבצע אותה בכלל. הוא מצליח באחד מכל שמונה נסיונות. הנסיונות האלה היו מורכבים. כל נסיון היה שונה מקודמיו. אבל בהדרגה הקוף מפתח אסטרטגיה. ולאחר כ 700 ניסיונות הוא מבצע את המשימה באופן מושלם, ללא טעויות. הוא מצליח להשיג מזון עם הכלי הזה בכל פעם. בנקודה הזו המשימה מתבצעת באופן סטריאוטיפי להפליא. היא מווסתת להפליא וחוזרת על עצמה שוב ושוב.
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.
אפשר לראות את המוח של הקוף. ואנחנו רואים שהוא מעוות. ועקבנו אחר השינויים האלה לאורך זמן, בהרבה התנהגויות דומות. וכאן אנחנו רואים את העיוות המשתקף במפה של פני העור בידו של הקוף. עכשיו, זוהי מפה מוחית שבה באמצעות ניסוי מאוד מורכב הצלחנו למקם את התגובות אחת לאחת, באמצעות מיפוי מאוד מפורט של תגובות עצביות. אנחנו רואים כאן שחזור של איך היד מיוצגת במוח. למעשה עיוותנו את המפה, באמצעות התרגיל. וזה מיוצג בורוד. יש לנו כמה קצות אצבעות שמיוצגות בשטח גדול יותר. אלה אותם איזורים שהקוף השתמש כדי לתפעל את הכלי. אם נסתכל על הסלקטיביות של התגובות בקליפת המוח של הקוף, נראה שהקוף שינה את מאפייני המסננים המייצגים את המידע המגיע מהעור, של אותן אצבעות המעורבות בתהליך. במילים אחרות, יש עדיין יצוג אחד ופשוט של קצות האצבעות החלקים המאורגנים האלה של קליפת המוח המייצגים את פני העור בגוף. יש את זה גם לקופים וגם לנו. אולם עכשיו זה מיוצג בפירוט גבוה יותר. הקוף מקבל מידע יותר מפורט מהמשטחים האלה. וזהו היבט לא מודע ברכישת אותה מיומנות או יכולת.
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.
עכשיו, למעשה הסתכלנו על כמה איזורים שונים בקליפת המוח של הקוף שלמד את המשימה. וכל אחד מהם משתנה בדרכים שהן ספציפיות לאותה יכולת או מיומנות. אז למשל אפשר להסתכל על האיזור בקליפת המוח שמייצג מידע השולט בתנוחת הקוף. אנחנו מסתכלים על איזורים ששולטים בתנועות מסוימות, וברצפים של תנועות שנדרשים להתנהגות, וכן הלאה. הם כולם מעוצבים מחדש. כולם מותאמים למשימה הרלוונטית. 15-20 איזורים בקליפת המוח משתנים באופן ספציפי כאשר אתם לומדים משימה פשוטה כמו זו. וזה מייצג שינוי עצום במוח. זה מייצג באופן מהימן את השינוי שחל בתגובתם של עשרות מיליוני, ואולי אף מאות מילוני תאי עצב במוח שלך. זה מייצג שינויים של מאות מיליוני, אולי מיליארדים של קשרים סינפטיים בתוך המוח. זה בנוי על שינויים פיזיקליים. ורמת הבנייה שמתרחשת היא עצומה. חשבו על השינויים החלים במוחו של ילד במהלך רכישה של יכולות מוטוריות. או רכישה של שפת אם. אלה הם שינויים עצומים.
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.
והכל קשור לייצוגים סלקטיביים של דברים שהם בעלי ערך למוח. כי במרבית חייו, המוח נמצא תחת שליטה של הקשר התנהגותי. זה קשור לדברים אליהם אתם קשובים, לדברים המתגמלים אתכם. למה שהמוח מתייחס בחיוב, ולמה שאתם מייחסים חשיבות. זה הכל קשור לעיבוד של קליפת המוח והתמחות של המוח הקדמי. וכל זה נמצא בבסיס ההתמחות שלכם. וזאת הסיבה לכך שהיכולות והכישורים שלכם הם כל-כך ייחודיים. ייחודיות ששונה באופן מהותי בפרטי המוח הפיזיים מזה של מוח של אדם שחי לפני 100 שנה. וישנם הבדלים עצומים בפרטים במוח הממוצע של לפני 1000 שנה. עכשיו, אחד המאפיינים של תהליך השינוי הזה הוא שנמידע תמיד קשור למידע נכנס אחר המתרחש בזמן אמת בהקשר מסוים. וזה משום שהמוח בונה ייצוגים של דברים הקשורים לרגעים קטנים בזמן והקשורים זה לזה בפרקי זמן קצרים ועוקבים. המוח מקודד את כל המידע ומכוון את כל השינויים בהקשר טמפורלי. עכשיו, ללא ספק, ההקשר החזק ביותר המתרחש במוח שלכם הוא אתם עצמכם. מיליארדי ארועים התרחשו בהיסטוריה שלכם שקשורים בזמן לעצמכם בתור הקולט, או עצמכם כשחקנים, כחושבים, או כפועלים. מיליארדי פיסות תחושה נכנסו מפני שטח של גופכם והן תמיד נקשרו אליכם בתור הקולט, והם יוצרים את ההתגלמות שלכם. אתם מובנים, העצמי שלכם מובנה מתוך אותם מיליארדי ארועים. הוא מובנה, הוא מיוצר ע"י המוח שלכם. והוא מיוצר במוח באמצעות שינויים פיזיקליים. זה דבר מורכב להפליא היוצר מבנה אינדבידואלי מכיוון שלכל אחד מאיתנו יש היסטוריה שונה מאוד. וחוויות שונות מאוד המביאות אותנו לאותה דיפרנציאציה מופלאה של העצמי, של האישיות.
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.
עכשיו אנחנו השתמשנו במחקר הזה כדי לנסות ולהבין לא רק איך מתפתח אדם נורמלי, ומפתח את כישוריו ויכולותיו, אלא גם כדי להבין את הבסיס לפגיעה, ואת המקור להבדלים או סטיות שעלולות להגביל את יכולותיו של ילד או מבוגר. אני עומד לדבר על השימוש באסטרטגיות האלה כדי לעצב גישה המבוססת על פלאסטיות מוחית לתיקון המנגנונים של ילד, להגברת היכולות של הילד כקולט ומשתמש בשפה, ולאחר מכן כקורא. ואני אספר על ניסויים המשתמשים במחקרי המוח האלה. ראשית, כדי להבין איך זה קשור לאובדן בתפקוד עם הגיל. אח"כ בגישה ממוקדת ננסה להבחין בין אותם מנגנונים המאפשרים התאוששות בתפקוד בזיקנה.
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.
אז הדוגמה הראשונה שלי קשורה לילדים עם הפרעות למידה. עכשיו, יש לנו ספרות ענפה המראה שהבעיה הבסיסית המתרחשת במרבית הילדים בעלי הפרעות למידה, אלה שיתקשו בקריאה, היא שמעבד השפה שלהם נוצר במבנה פגום. והסיבה לכך שהוא פגום היא מכיוון שבשלב מוקדם של התפתחות המוח הפעילות המכנית היא רועשת. זה עד כדי כך פשוט. זאת בעיה בזיהוי אותות. בסדר? וישנם הרבה דברים שתורמים לכך. יש אינסוף מגרעות העוברות בתורשה שיכולות לגרום לפעילות המכנית הזו להיות רועשת. עכשיו, אפשר לומר שבעיית הרעש יכולה גם להיות תוצאה של מידע המתקבל מהעולם, מהאוזניים שלנו.
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.
המבוגרים ביניכם ודאי זוכרים שבילדותנו, ילד שנולד עם שפה שסועה נחשב למפגר. ידענו שהוא עומד להיות איטי מבחינה קוגניטיבית. ידענו שהוא יתקשה לפתח כישורי שפה נורמליים. וידענו שהוא יתקשה ללמוד לקרוא. רובם היו כשלונות מבחינה אינטלקטואלית ואקדמית. זה נעלם. זה לא קיים יותר. החולשה התורשתית הזאת, המצב התורשתי הזה נעלם. אנחנו לא שומעים עליו יותר. לאן הוא נעלם? ובכן, מנתח הולנדי הבין, לפני 35 שנה, שאם מתקנים את הבעיה בשלב מוקדם, כשהמוח עדיין נמצא בתקופה הפלאסטית הראשונית שלו, המנגנונים יכולים להיבנות באופן תקין, בשלב המוקדם הזה, ואז לא קרה כלום. מה בעצם עושים כדי לתקן שפה שסועה? למעשה פותחים את הצינורות המנקזים נוזלים מהאוזן התיכונה, שהיו מלאים. כשהם מלאים הילד שומע הכל עמום. באיכות ירודה. בעצם, שפת האם של הילד אינה אנגלית. או יפנית. היא אנגלית עמומה. היא יפנית ירודה. זה זבל. והמוח מתמחה בכך. הוא יוצר דימוי של שפת זבל. ואז הילד תקוע איתה.
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.
עכשיו, הזבל לא מתרחש רק בתוך האוזן. הוא יכול להתרחש גם במוח. המוח עצמו יכול להיות רועש. לעיתים קרובות. יש הרבה בעיות תורשתיות שעלולות לגרום לו להיות רועש. ושפת האם של ילד עם מוח כזה היא ירודה. זאת לא אנגלית. זאת אנגלית רועשת. והתוצאה היא פגיעה בייצוג של צלילי מילים, אסטרטגיה שונה ולא נורמלית, של מכונה שיש לה ערכי חלל שונים. ואפשר להסתכל על מוח של ילד כזה ולהקליט את הערכים האלה. והם ארוכים בסדר גודל אחד, בערך פי 11 בממוצע, מאלה של ילד רגיל. ערכי החלל גדולים פי שלושה. ילד כזה יסבול מפגיעה בזכרון ובקוגניציה בתחום הזה. כמובן שכן. כי בתור קולט של שפה, הוא קולט אותה ומייצג אותה. והמידע שהוא מקבל הוא זבל. וכישורי הקריאה שלו יהיו חלשים. כי הקריאה תלויה בתרגום של צלילי מילים למבנה ייצוגי ויזואלי או אורתוגרפי. אם אין לכם ייצוג מוחי של צלילי מילים, לתרגום הזה אין שום משמעות. ואתם עומדים לסבול מפגיעה נוירולוגית תואמת.
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.
והילדים האלה באופן עקבי, בכל בדיקה ובדיקה של יכולות השפה והקריאה שלהם מראים נוירולוגיה אבנורמלית. הנקודה היא שאפשר לאמן את המוח כך שיצא מזה. דרך אחרת לחשוב על כך היא שאתם יכולים לעדן מחדש את יכולת העיבוד של מנגנוני החשיבה על ידי כך שאתם משנים אותם. משנים אותם בפרוטרוט. זה לוקח 30 שעות בממוצע. ואנחנו השגנו זאת עד כה ב-430,000 ילדים. למעשה, 15,000 ילדים מתאמנים ברגעים אלה ממש. ולמעשה, כאשר בוחנים את ההשפעות, הן ניכרות.
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.
אז כאן אנחנו רואים את ההתפלגות הנורמלית. אנחנו מתעניינים בילדים האלה בצד שמאל של ההתפלגות. זה בערך 3,000 ילדים. אפשר לראות שרוב הילדים מהצד השמאלי של ההתפלגות עוברים לאמצע או לימין. זה בהערכה רחבה של יכולות השפה שלהם. זה כמו מבחן איי.קיו לשפה. ההשפעה על ההתפלגות, אם תאמן כל ילד בארה"ב, ההתפלגות תנוע כולה לימין ותהיה צרה יותר. זאת השפעה גדולה וניכרת.
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.
חשבו על שיעור לשון בבי"ס. חשבו על הילדים החלשים יותר בכתה. יש לנו את הפוטנציאל להעביר את מרביתם לאמצע, או לצד הימני. בנוסף להכשרה לשונית נכונה זה גם מתקן זיכרון וקוגניציה, שטף דיבור והפקת דיבור, ויכולת חשובה נוספת מתאפשרת לאור האימון הזה - היכולת לקרוא. ובמידה רבה זה מתקן את המוח. אפשר להסתכל על מוח של ילד במגוון משימות שמעבירים מדענים מאוניברסיטאות סטנפורד, "אמ.איי.טי", "יו.סי.אס.אף", "יו.סי.אל.איי" ועוד כמה מוסדות. וילדים פועלים במגוון התנהגויות שפה, או במגוון התנהגויות קריאה, ואתם רואים בדרך כלל, לרוב הילדים, איך התגובות העצביות שלהם, שהיו מורכבות באופן לא נורמלי בתחילה, הופכות להיות נורמליות ע"י האימון.
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.
עכשיו, אתם יכולים לנקוט באותה גישה כדי לטפל בבעיות של זיקנה. בזיקנה המנגנונים מתנוונים, ממנגנונים תקינים הם הופכים לפגומים. רעש במוח מתגבר ושליטה וויסות של הלמידה מתדרדרת. וניתן ממש לראות את המוח של אדם כזה ולהיות עדים לשינויים בקבועי הזמן והמרחב המייצגים במוח את השפה. כמו שהמוח יוצא מהכאוס בתחילה, כך הוא חוזר חזרה לכאוס בסוף החיים. התוצאה היא התדרדרות בזיכרון, בחשיבה, ביציבות ובזריזות. מתברר שאפשר לאמן מוח של אדם כזה, זאת אוכלוסיה קטנה של אנשים כאלה, שמתאמנים באינטנסיביות בערך 30 שעות. אלה אנשים בני 80-90.
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.
ומה שרואים זה שיפור מהותי בזיכרון המיידי, ביכולתם לזכור דברים אחרי הפסקה, ביכולתם לשלוט בקשב, בכישורי שפה וביכולות מרחביות. המדד הנוירו-פסיכולוגי הכללי של האנשים המאומנים האלה עלה בגודל של בערך שתי סטיות תקן. זה אומר שאם אתם בצד השמאלי של ההתפלגות, ואני בוחן את היכולות הנוירו-פסיכולוגית שלכם, האדם הממוצע עבר לאמצע או לצד הימני של ההתפלגות. זה אומר שרוב האנשים הנמצאים בסיכון לסניליות, פחות או יותר באופן מיידי, נמצאים כעת בעמדה מוגנת.
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.
היעד שלי הוא להצליח להגיע ולהציל אזרחים מבוגרים באופן מלא יותר, ובמספרים גדולים יותר. כי אני חושב שבתחום הזה אפשר לעשות זאת בקנה מידה רחב. ואותו הדבר לילדים. העניין העיקרי שלי הוא איך לפתח את המדע הזה כך שיתיחס גם לפגיעות אחרות. אני בעיקר מתעניין בדברים כמו אוטיזם, ושיתוק מוחי, הקטסטרופות הגדולות של הילדות. ובגיל מבוגר במצבים כמו מחלת פרקינסון, ופגיעות נרכשות אחרות כמו סכיזופרניה.
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)
היעדים שלך בתחום המדעי הזה, הן איך לשמור על מכונת הלימוד שלך שמתפקדת היטב. וכמובן, חיים מאוזנים בהם למידה היא חלק מתמשך, הם אלמנט מפתח. אבל גם בעתיד לעסוק בהתעמלות מוחית. התכוננו לזה. זה יהיה חלק בחיים של כל אחד, לא ירחק היום. כמו שפעילות גופנית היא חלק מחיים מאוזנים בימינו. דרך אחרת לחשוב על החשיבות של הספרות והמדע הזה עבורך היא בכך שתשקלו איך לטפח את עצמכם. עכשיו כשאתם יודעים שהמדע אומר לנו שאנחנו בשליטה, שזה בידיים שלכם, האושר שלכם, הרווחה הנפשית שלכם, היכולות שלכם, הכישורים שלכם, את כולם ניתן לתקן, לשפר באופן מתמשך, ואתם האחראים לכך. כמובן שהרבה אנשים יתעלמו מהעצה הזאת. יעבור הרבה זמן לפני שהם באמת יבינו אותה. (צחוק) אבל זה כבר נושא אחר, ולא באחריותי. בסדר. תודה רבה. (מחיאות כפיים)