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.
Deze machine, die we allemaal in onze schedels hebben zitten, doet me denken aan een aforisme van Woody Allen waarbij hij vraagt wat het beste is dat je in je schedel hebt. Het is deze machine. Ze is gebouwd om te veranderen. Het draait allemaal om veranderen. Ze verleent ons de mogelijkheid om morgen dingen te doen die we vandaag niet kunnen doen en vandaag dingen die we gisteren niet konden doen. Natuurlijk is ze dom geboren.
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.
De laatste keer dat je een baby zag - dit is mijn kleindochter Mitra. Is ze niet geweldig? (Gelach) Maar toch was ze dom toen ze ter wereld kwam, ondanks het feit dat haar hersenen al enkele maanden bezig waren met zich te ontwikkelen op basis van haar ervaringen in de baarmoeder. Ze had slechts zeer beperkte mogelijkheden, net als elk kind op het ogenblik van de normale natuurlijke voldragen geboorte. Als we haar perceptuele vaardigheden zouden onderzoeken, zouden we vinden dat ze slechts rudimentair waren. Geen aanwijzingen dat daar enig denken aan de gang is. In feite is er weinig bewijs dat er sprake is van cognitief vermogen in een zeer jong kind. Baby's reageren op niet veel. Er zijn niet echt veel aanwijzingen dat daar iemand aan boord is. (Gelach) Ze hebben slechts op een zeer primitieve manier en in zeer beperkte mate controle over hun bewegingen.
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.
Het zal enkele maanden duren voordat dit kind iets eenvoudigs kan doen als reiken en onder vrijwillige controle een object grijpen en naar zich toe halen, meestal naar de mond. Het zal enige maanden duren. We zien een lange geleidelijke progressie van de evolutie van het eerste gewiebel, naar omrollen, zitten, kruipen, staan en lopen. Waarna we dat magische moment bereiken waarop we de wereld kunnen gaan verkennen. Als we de hersenen bekijken zien we opmerkelijke vorderingen. Op deze leeftijd kunnen de hersenen gegevens opslaan. Het heeft de betekenissen van duizenden, tienduizenden objecten, acties en hun relaties in de wereld opgeslagen, geregistreerd en kan ze snel weer ophalen. Die relaties kunnen in feite op honderdduizenden, mogelijk miljoenen manieren worden opgebouwd. Op deze leeftijd controleren de hersenen zeer geraffineerde perceptuele vaardigheden. Ze hebben een groeiend repertoire van cognitieve vaardigheden. Dit brein is in feite een denkende machine. Op deze leeftijd is het absoluut duidelijk dat er een persoon aan boord is. Op deze leeftijd sturen de hersenen in aanzienlijke mate de zelfontplooiing. Op deze leeftijd zien we een opmerkelijke evolutie in hun vermogen om bewegingen te controleren.
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)
Nu is het zover dat ze simultaan bewegingen in een complexe volgorde, op complexe manieren kunnen controleren. Wat nodig zou zijn om bijvoorbeeld een ingewikkeld spel, zoals voetbal te spelen. Deze jongen kan een voetbal laten stuiteren op zijn hoofd. In São Paulo, Brazilië, waar hij vandaan komt, kunnen ongeveer 40 procent van de jongens van zijn leeftijd dit. In Monterey zal je met moeite één jongen vinden die dit kan. En dan zou hij waarschijnlijk uit São Paulo komen. (Gelach)
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.
Dat is allemaal een andere manier om te zeggen dat onze individuele vaardigheden en capaciteiten in hoge mate bepaald worden door onze omgeving. Die omgeving strekt zich uit tot onze hedendaagse cultuur, waardoor onze hersenen worden uitgedaagd. In onze persoonlijke ontwikkeling hebben we een groot repertoire opgebouwd aan specifieke vaardigheden en capaciteiten die specifiek zijn voor onze eigen individuele geschiedenis. In feite resulteren ze in een prachtige differentiatie van de mensheid. Zo dat in feite geen twee van ons helemaal hetzelfde zijn. Ieder van ons heeft een andere set van verworven vaardigheden en capaciteiten die alle voortkomen uit de plasticiteit, het aanpassingsvermogen van deze werkelijk opmerkelijke adaptieve machine. In volwassen hersenen hebben we natuurlijk een groot repertoire van vaardigheden en capaciteiten opgebouwd, die we min of meer automatisch uit het hoofd kunnen uitvoeren en die ons definiëren als waarnemende, bewegende, denkende wezens.
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.
Nu bestuderen we dit, de nerdy wetenschappers uit een universiteitslaboratorium die we zijn, aan de hand van de hersenen van dieren als ratten of apen, of van dit bijzonder nieuwsgierige wezen, een van de meer bizarre levensvormen op aarde. We laten ze nieuwe vaardigheden en capaciteiten leren. We proberen de veranderingen op te sporen die optreden als de nieuwe vaardigheid of vermogen is verkregen. In feite doen we dit bij personen van elke leeftijd, bij verschillende soorten. Dat wil zeggen van hun kindertijd tot aan volwassenheid en ouderdom. We kunnen een rat bijvoorbeeld een nieuwe vaardigheid of vermogen laten verwerven. De rat bijvoorbeeld kunnen we een bepaald grijpgedrag aanleren. Op dezelfde manier kunnen we een kind onderzoeken in zijn vermogen om sub-vaardigheden te verwerven, of de algemene vaardigheid om te leren lezen. Of je zou bij een oudere persoon kunnen kijken naar het complexe geheel van vaardigheden met betrekking tot het lezen van notenschrift dat hij onder de knie heeft of naar het uitvoeren van de mechanische handelingen van een muzikale uitvoering.
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.
Uit deze studies definieerden we twee grote perioden in de plastische geschiedenis van de hersenen. De eerste grote periode wordt vaak de 'kritieke periode' genoemd. Het is de periode waarin de hersenen zich organiseren tot hun beginvorm, de fundamentele verwerkende machinerie. Dit is eigenlijk een periode van ingrijpende verandering waarbij niet het leren op zich een rol speelt in de eerste differentiatie van de machinerie van de hersenen. Al wat nodig is op gebied van bijvoorbeeld geluid is blootstelling aan geluid. De hersenen zijn in feite overgeleverd aan de geluidsomgeving waarin ze zich ontwikkelen. Zo kan ik bijvoorbeeld een dier laten opgroeien in een omgeving waar alleen maar een zinloos dom geluid is te horen. Een geluidsrepertoire dat ik opstel. Alleen maar door blootstelling eraan wordt het kunstmatig belangrijk gemaakt voor het dier en zijn jonge hersenen. Ik zie dat de dierenhersenen de eerste verwerking van dat geluid binnen de grenzen van hun verwerkingsmogelijkheden in een geïdealiseerde vorm opzetten om het op een georganiseerde en ordelijke manier voor te stellen. Het geluid hoeft niet waardevol te zijn voor het dier. Ik zou het dier kunnen opvoeden in iets dat hypothetisch waardevol kan zijn net als de geluiden die de klanken van de moedertaal van een kind simuleren. Ik zie dat het brein in feite een gespecialiseerde processor gaat ontwikkelen. Gespecialiseerd in die complexe matrix, een repertoire van geluiden. Het overdrijft eigenlijk hun gescheiden vertegenwoordiging in multi-dimensionale neuronale representationele termen.
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.
Of ik kan het dier blootstellen aan een volledig zinloos en destructief geluid. Ik zou een dier kunnen laten opgroeien onder voorwaarden te vergelijken met het laten opgroeien van een baby onder een gematigd luide ventilator aan het plafond, dus onder constant lawaai. Als ik dat doe, specialiseer ik eigenlijk de hersenen tot een meester-processor voor dat zinloos geluid. Ik beknot dan het vermogen om enig zinvol geluid te interpreteren. Zulke dingen in de vroege geschiedenis van baby's komen voor bij echte baby's. Zij staan bijvoorbeeld in voor de mooie ontwikkeling van een taalspecifieke processor in elke zich normaal ontwikkelende baby. Maar zij staan ook in voor de ontwikkeling van een gebrekkig verwerken bij een aanzienlijke populatie van kinderen. Die zijn daardoor op oudere leeftijd beperkter in hun taalvaardigheid.
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.
In deze vroege periode van plasticiteit veranderen de hersenen in feite niet in een lerende context. Ik hoef geen aandacht te besteden aan wat ik hoor. De input hoeft niet echt zinvol te zijn. Ik hoef niet in een gedragscontext te zijn. Dit is nodig opdat de hersenen hun verwerking zo kunnen opzetten dat ze differentieel kunnen handelen. Ze moeten selectief kunnen handelen zodat het schepsel dat dit meedraagt, zich op een selectieve manier kan beginnen te gedragen. In de volgende grote periode van het leven, dat geldt voor het grootste deel van het leven, verfijnen de hersenen eigenlijk hun machinerie als ze zich een breed repertoire van vaardigheden en capaciteiten aanmeten. In deze periode, die zich uitstrekt van laat in het eerste jaar van het leven tot aan de dood, gebeurt dit onder gedragscontrole. Dat is een andere manier om te zeggen dat hersenen strategieën hebben die de betekenis van de input naar de hersenen bepalen. Ze richten zich op vaardigheid na vaardigheid, capaciteit na capaciteit, onder specifieke aandachtscontrole. Het is een functie die bepaalt of een doel in een gedrag wordt bereikt of dat het individu wordt beloond door het gedrag. Dit is een zeer krachtig iets. Deze levenslange capaciteit voor plasticiteit, om de hersenen te veranderen, komt krachtig tot uiting. Het is de basis van onze echte differentiatie tussen de ene persoon en de andere. Je kan de hersenen van een dier bekijken als het bezig is met een specifieke vaardigheid en je kan deze verandering op verschillende niveaus waarnemen en documenteren.
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.
Hier is een zeer eenvoudig experiment. Het werd eigenlijk ongeveer vijf jaar geleden uitgevoerd in samenwerking met wetenschappers van de Universiteit van Provence in Marseille. Het is een zeer eenvoudig experiment waarbij een aap is opgeleid in een taak die het gebruiken van een werktuig inhoudt. In moeilijkheidsgraad te vergelijken met een kind dat leert omgaan met een lepel. De aap kreeg de taak onder de knie na ongeveer 700 praktijkoefeningen. In het begin kon de aap de taak helemaal niet uitvoeren. Het slaagde ongeveer 1 keer op de 8. Die pogingen waren omslachtig. Elke poging was aanzienlijk anders dan de andere. Maar de aap ontwikkelde gaandeweg een strategie. Na ongeveer 700 beurten lukte het hem keer op keer. Hij slaagde er telkens in om zijn eten met dit hulpmiddel te pakken te krijgen. Vanaf dat moment werd de taak op een prachtig stereotiepe manier uitgevoerd. Keer op keer mooi geregeld en zeer gestandaardiseerd.
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.
We kunnen naar de hersenen van de aap kijken. We zien dat ze vervormd zijn. We kunnen deze veranderingen opsporen en hebben dat ook een tijdlang gedaan bij veel van dergelijke gedragingen. Hier wordt de vervorming getoond in de kaart van de huidoppervlakken van de hand van de aap. Dit is een kaart van het oppervlak van de hersenen. In een zeer uitgebreid experiment hebben we de reacties gereconstrueerd, locatie na locatie, op een zeer gedetailleerde reactiekaart van de reacties van de neuronen. We zien hier een reconstructie van hoe de hand gerepresenteerd wordt in de hersenen. Eigenlijk hebben we de kaart door de oefening vervormd. Dat zie je hier in de roze kleur. We hebben een paar vingertopoppervlakken die groter zijn. Deze oppervlakken zijn voor het gebruik van gereedschap door de aap. We kijken nu naar de selectiviteit van de reacties in de cortex van de aap. We zien dat de aap in feite de filtereigenschappen heeft veranderd die de input van de huid van de betrokken vingertoppen vertegenwoordigen. Met andere woorden, er is nog één enkele, eenvoudige vertegenwoordiging van de vingertoppen in dit meest georganiseerde deel van de corticale gebieden van het oppervlak van de huid van het lichaam. Bij ons gaat dat ook zo. Toch is het nu vertegenwoordigd in een aanzienlijk fijnere korrel. De aap krijgt steeds meer gedetailleerde informatie van deze oppervlakken. Dat is voor jullie misschien een onbekend, onverwacht deel van het verwerven van de vaardigheid of het vermogen.
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.
Eigenlijk keken we naar verschillende corticale gebieden terwijl de aap deze taak aanleerde. Elk van die veranderingen waren specifiek voor de vaardigheid of het vermogen. Zo kunnen we bijvoorbeeld kijken naar het corticale gebied dat staat voor input die de houding van de aap controleert. We kijken naar de corticale gebieden die specifieke bewegingen controleren, de sequenties van bewegingen die nodig zijn in het gedrag, enzovoort. Ze zijn allemaal opnieuw gemodeleerd. Zij werden allen gespecialiseerd voor die taak. Er zijn 15 tot 20 corticale gebieden die specifiek veranderen wanneer je een simpele vaardigheid als deze leert. Dat vertegenwoordigt in je hersenen een echt grote verandering. Het vertegenwoordigt op een betrouwbare manier de verandering van de reacties van tientallen miljoenen, mogelijk honderden miljoenen neuronen in je hersenen. Het vertegenwoordigt veranderingen van honderden miljoenen, wellicht miljarden van synaptische verbindingen in je hersenen. Dit is geconstrueerd door fysieke verandering. De grootte van die constructie is enorm. Denk eens aan de veranderingen die moeten optreden in de hersenen van een kind in de loop van het verwerven van vaardigheden voor bewegingsgedrag in het algemeen. Of het verwerven van moedertaalvaardigheden. Die veranderingen zijn enorm.
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.
Waar het om gaat zijn de selectieve vertegenwoordigingen van de dingen die belangrijk zijn voor de hersenen. Omdat dit meestal in het leven van de hersenen onder de controle van gedragscontext valt. Het hangt af van waar je aandacht aan besteedt. Dat wat de moeite waard is voor je. Het is wat de hersenen zelf als positief en belangrijk voor je zien. Het draait allemaal om corticale verwerking en specialisatie van de voorhersenen. Dat ligt ten grondslag aan je specialisatie. Dat is de reden waarom je in veel van je vaardigheden en capaciteiten een unieke specialist bent. Een specialist waarvan de fysieke hersenen heel anders zijn dan de hersenen van een individu van 100 jaar geleden. Enorm verschillend in de details van het brein van het gemiddelde individu van 1000 jaar geleden. Een van de kenmerken van dit veranderingsproces is dat informatie altijd gerelateerd is aan andere input of informatie die zich voordoet in de onmiddellijke tijd, in context. Dat komt omdat de hersenen voorstellingen van dingen construeren die gecorreleerd zijn aan kleine momenten van de tijd en die op elkaar betrekking hebben in kleine momenten van opeenvolgende tijd. Het brein registreert alle informatie en alle veranderingen gebeuren in een context van tijd. De overweldigend krachtigste context in je hersenen ben jijzelf. Miljarden gebeurtenissen hebben plaatsgevonden in je geschiedenis die te maken hebben met jezelf in de tijd als ontvanger, als doener, als denker, als beweger. Miljarden malen kwamen kleine stukjes gevoel van het oppervlak van je lichaam. Die zijn altijd geassocieerd met jou als ontvanger en resulteren in je eigen belichaming. Je bent opgebouwd, je zelf is geconstrueerd uit deze miljarden gebeurtenissen. Het is opgebouwd. Gecreëerd in je hersenen. Gecreëerd in de hersenen via fysieke verandering. Dit is een prachtig gemaakt ding dat resulteert in de individuele vorm omdat ieder van ons uitermate verschillende geschiedenissen heeft. Die sterk verschillende ervaringen voeren tot deze prachtige differentiatie van het zelf, van de persoonlijkheid.
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.
We hebben dit onderzoek gebruikt om de ontwikkeling van een normaal mens en zijn vaardigheden en capaciteiten proberen te begrijpen. Maar ook om proberen te begrijpen wat handicaps veroorzaakt en wat de oorzaak is van verschillen of variaties die de capaciteiten van een kind of een volwassene kunnen beperken. Ik ga praten over het gebruik van deze strategieën om een op hersenplasticiteit gebaseerde benadering te ontwerpen om correcties in de machinerie van een kind te kunnen uitvoeren. Dat verhoogt de competentie van het kind als taalontvanger en taalgebruiker, en daarna, als lezer. Ik ga het ook hebben over experimenten die gebruik maken van deze hersenwetenschappen. In de eerste plaats om te begrijpen hoe het bijdraagt aan het verlies van functie als we ouder worden. Vervolgens door het te gebruiken in een gerichte aanpak gaan we proberen om de machinerie te differentiëren om op oudere leeftijd functie terug te winnen.
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.
In het eerste voorbeeld ga ik het hebben over kinderen met leerstoornissen. We hebben nu een grote hoeveelheid literatuur die aantoont dat het fundamentele probleem dat zich voordoet bij de meeste kinderen met vroege taalproblemen en die moeite hebben om te leren lezen, veroorzaakt wordt door gebreken in hun taalprocessor. De gebrekkige ontwikkeling komt omdat in het begin van het leven van baby's hersenen het machineproces lawaaierig is. Zo eenvoudig is dat. Het is een signaal-ruisprobleem. Oké? Er zijn een heleboel dingen die daartoe bijdragen. Er zijn tal van erfelijke gebreken die het machineproces lawaaieriger kunnen maken. Het ruisprobleem kan zich ook voordoen door de verstrekte informatie in de wereld, van de oren.
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.
Degenen onder jullie die wat ouder zijn, weten dat we vroeger dachten dat een kind geboren met een gespleten gehemelte ook een mentale achterstand had. We wisten dat ze cognitief traag zouden zijn. We wisten dat ze moeilijk normale taalvaardigheden ontwikkelden. We wisten dat ze moeite zouden hebben om te leren lezen. De meesten zouden het niet ver schoppen op intellectueel en academische gebied. Nu niet meer. Dat is niet langer het geval. Die erfelijke zwakte, die overgeërfde conditie is verdampt. We horen er niet meer over. Waar is ze naartoe? Een Nederlandse chirurg zag ongeveer 35 jaar geleden in dat je het probleem vroeg genoeg moest oplossen. Als de hersenen nog in deze eerste plastische fase zijn en de machinerie tijdens deze eerste kritische periode goed kan worden ingesteld, gebeurt het niet. Welk effect heeft dan het corrigeren van een gespleten gehemelte? Je opent daardoor de buizen die vloeistof uit het middenoor draineren. Elk geluid dat het kind ongecorrigeerd hoort, is gedempt. De kwaliteit is ondermaats. De eigen taal van zulk kind is geen Engels, geen Japans. Het is gedempt Engels. Het is ondermaats Japans. Het is onzin. En de hersenen specialiseren zich erin. Ze creëren een representatie van onzintaal. Daar zit het kind dan mee.
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.
Die onzin beperkt zich niet tot het oor. Het gebeurt ook in de hersenen. De hersenen kunnen zelf een oorzaak van ruis zijn. Dat is vaak het geval. Er zijn vele erfelijke fouten die ze lawaaieriger kunnen maken. De eigen taal voor een kind met een dergelijk brein wordt kwalitatief minder. Het is geen Engels. Het is lawaaierig Engels. Dat resulteert in een gebrekkige weergave van klanken van woorden, niet normaal, een andere strategie, door een machine die andere ruimteconstanten heeft. Je kunt naar de hersenen van zo'n kind kijken en die tijdconstanten registreren. Ze zijn ongeveer een orde van grootte langer, gemiddeld ongeveer 11 keer langer in duur dan bij een normaal kind. Ruimteconstanten zijn ongeveer drie keer groter. Zo'n kind zal op dit gebied geheugen en cognitieve stoornissen hebben. Natuurlijk. Want als ontvanger van taal ontvangen en representeren ze het. Onzin wordt als informatie gerepresenteerd. Ze gaan slecht kunnen lezen. Omdat het lezen berust op de vertaling van woordklanken in deze orthografische of visuele representatieve vorm. Als je niet beschikt over een breinrepresentatie van woordklanken dan heeft de vertaling geen zin. Je gaat dan ook een overeenkomstige abnormale neurologie hebben.
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.
Van deze kinderen documenteren wij in toenemende mate, evaluatie na evaluatie, hun taal- en leesactiviteiten - met andere woorden: die abnormale neurologie. Het punt is dat je de hersenen daaruit weg moet trainen. Een manier om hier over na te denken is dat je eigenlijk de verwerkingscapaciteit van de machinerie opnieuw verfijnt door ze te veranderen. Veranderen in detail. Dat neemt gemiddeld ongeveer 30 uur in beslag. we hebben dat vandaag met ongeveer 430.000 kinderen bereikt. Op dit moment krijgen ongeveer 15.000 kinderen een dergelijke training. De effecten zijn aanzienlijk.
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.
Hier zie je de normale verdeling. Waar we het meest in geïnteresseerd zijn, zijn de kinderen aan de linkerkant van de verdeling. Dit is van ongeveer 3000 kinderen. Je kunt zien dat de meesten van de kinderen aan de linkerkant van de verdeling naar het midden of naar rechts bewegen. Dit is in een brede beoordeling van hun taalvaardigheden. Dit is als een IQ-test voor taal. Als je elk kind in de Verenigde Staten zou trainen, zou de gehele distributie zich naar rechts verplaatsen en versmallen. Dat is een substantieel grote impact.
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.
Denk aan een taalklas. Denk aan de kinderen aan de trage kant van de klas. We hebben nu de mogelijkheid om de meesten van die kinderen naar het midden of naar de rechterkant te verplaatsen. In aanvulling op accurate taaltraining repareert dit ook geheugen, cognitie, vlotheid van spreken en spraakproductie. Een belangrijke taalafhankelijke vaardigheid wordt mogelijk gemaakt door deze training - dat wil zeggen: lezen. Dat bepaalt de hersenen voor een groot deel. Je kunt naar de hersenen van een kind kijken met een verscheidenheid aan methoden van wetenschappers van Stanford, MIT, UCSF, UCLA en een aantal andere instellingen. Dat gebeurt met kinderen met allerlei gedrag op gebied van taal en lezen. In de meeste gevallen zie je dat de neuronale reacties van de meeste kinderen worden genormaliseerd door die training, terwijl ze ervoor complex abnormaal waren.
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.
Nu kan je dezelfde benadering ook toepassen om problemen bij veroudering aan te pakken. Daar verslechtert de machinerie. Ruis neemt steeds meer toe in de hersenen. Modulatie en controle van leren gaan achteruit. Als je de hersenen van een dergelijk individu bekijkt, zie je een verandering in de tijd- en ruimteconstanten waarmee bijvoorbeeld in het brein taal wordt gerepresenteerd. Net zoals de hersenen in het begin uit de chaos traden, gaan ze er aan het einde naar terug. Dit resulteert in geheugenverlies in cognitieverlies, in verlies van evenwicht en behendigheid. Het blijkt dat je het brein van zo iemand kunt trainen. Dit is een kleine populatie van dergelijke individuen die gedurende ongeveer 30 uur intensief trainen. Dit zijn 80- tot 90-jarigen.
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.
Wat je ziet zijn substantiële verbeteringen van hun directe geheugen, van hun vermogen om dingen een tijdje te onthouden, van hun vermogen om hun aandacht, hun taalvaardigheid en visuele, ruimtelijke vaardigheden te controleren. De algehele neuropsychologische index van de getrainde individuen in deze populatie is ongeveer twee standaarddeviaties. Dat betekent dat als je aan de linkerkant van de verdeling zit, en ik kijk naar de neuropsychologische capaciteiten, de gemiddelde persoon naar het midden of de rechterkant van de verdeling is verhuisd. Het betekent dat de meeste mensen met een meer of minder direct verhoogd risico op seniliteit nu in een beschermde positie komen.
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.
Mijn bedoeling is ouderen vollediger en in grotere aantallen goed te houden. Ik denk dat dit hiervoor op grote schaal kan worden gedaan. Hetzelfde voor de kinderen. Mijn grootste interesse is hoe deze wetenschap uit te werken om andere kwalen te pakken. Ik ben met name geïnteresseerd in dingen als autisme en cerebrale parese, deze grote catastrofes van de kindertijd. Op oudere leeftijd in aandoeningen zoals Parkinson, en in andere verworven stoornissen zoals schizofrenie.
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)
Het gaat er in deze wetenschap om hoe je je eigen goed functionerende leermachine moet onderhouden. Een goed geordend leven waarvan leren een continu deel uitmaakt, is natuurlijk de sleutel. Maar ook je toekomst ligt in hersenenaerobics. Bereid je maar voor. Het gaat deel uitmaken van elk leven, niet al te ver in de toekomst. Net zoals lichaamsbeweging een onderdeel is van elk goed georganiseerd leven in de hedendaagse periode. Dat uiteindelijk deze literatuur en de wetenschap voor jullie belangrijk zijn, ligt in het overwegen hoe je jezelf kunt opvoeden. De wetenschap vertelt ons dat je zelf de leiding hebt, dat het onder jouw controle valt, dat je geluk, je welzijn, je vaardigheden, je capaciteiten geschikt zijn voor continue wijziging, continue verbetering. Je bent zelf de verantwoordelijke en degene voor wie je verantwoordelijk bent. Natuurlijk zullen een hoop mensen dit advies negeren. Het zal nog lang duren voordat ze het echt begrijpen. (Gelach) Dat is een andere kwestie en niet mijn schuld. Oké. Dankjewel. (Applaus)