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.
Maszyneria, którą mamy w głowach, przypomina mi aforyzm z komedii Woody'ego Allena pytający, o najlepszą rzecz, którą można mieć w głowie. Właśnie tę maszynerię. Jest ona stworzona do przechodzenia zmian. Dzięki niej możemy się uczyć i doskonalić. Dzięki niej możemy się uczyć i doskonalić. A rodzi się głupia.
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.
Gdy ostatnio byliście w towarzystwie noworodka... To akurat moja wnuczka Mitra. Czyż nie jest cudowna? (Śmiech) Niemniej jednak, po urodzeniu pomimo tego, że jej mózg rozwijał się już od kilku miesięcy dzięki doznaniom w łonie matki. Jej zdolności były bardzo ograniczone, jak u wszystkich dzieci tuz po porodzie. Jej umiejętności postrzegania wydawały się prymitywne. Nie ma żadnych oznak, że małe dziecko myśli. Jest bardzo mało dowodów istnienia zdolności poznawczych u noworodków. Nie reagują one na wiele bodźców. Nie ma wielu oznak, że to też osoba. (Śmiech) Noworodki kontrolują swoje ruchy tylko w bardzo ograniczonym zakresie. Noworodki kontrolują swoje ruchy tylko w bardzo ograniczonym zakresie.
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.
Dopiero za kilka miesięcy niemowlę nauczy się rozmyślne sięgnąć po jakiś przedmiot, zwykle by włożyć go do ust. W ciągu tych kilku miesięcy widać też powolny rozwój, od pierwszych podrygów do prób siadania, raczkowania stania prosto, chodzenia przed osiągnięciem umiejętności poruszania się po świecie. Ale kiedy zbadamy mózg zobaczymy zdumiewający postęp. Mózg może już zapamiętywać. Zapisał już i szybko może przywołać Zapisał już i szybko może przywołać znaczenie dziesiątek tysięcy przedmiotów, znaczenie dziesiątek tysięcy przedmiotów, czynności i ich wzajemnych powiązań. Powiązania te mogą być tworzone na setki tysięcy a nawet miliony sposobów. W tym wieku mózg kontroluje wyrafinowane zdolności postrzegania. I posiada rosnący wachlarz zdolności poznawczych. Mózg to myśląca maszyna. Nie ma żadnych wątpliwości, że w tym wieku mamy już do czynienia z osobą. Mózg w tym wieku sam kontroluje swój własny rozwój. Widzimy nadzwyczajny rozwój jego kontroli nad ruchem.
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)
Ta kontrola jest już tak dobra, że jest możliwe jednoczesne wykonywanie ruchów, w skomplikowanych sekwencjach jakie byłyby konieczne na przykład podczas gry w piłkę nożną. Ten chłopiec potrafi odbijać piłkę głową. W Sao Paulo w Brazylii około 40% chłopców w tym wieku posiada tą umiejętność. A wśród mieszkańców takiego Monterey trudno znaleźć chłopca o takich umiejętnościach. Gdyby się udało, to pochodziłby z Sao Paulo. (Śmiech)
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.
Innymi słowy, otoczenie w znacznym stopniu wpływa na nasze zdolności. Jego częścią jest współczesna kultura, dla mózgu to wyzwanie. Bo podczas naszego rozwoju tworzymy ogromny wachlarz zdolności i umiejętności właściwych dla naszych doświadczeń. Wynikiem tego jest cudowna różnorodność wśród ludzi. Fakt, że żaden z nas nie jest taki jak inni. Każdy z nas ma odmienne umiejętności i zdolności, które zawdzięczamy plastyczności tej łatwo przystosowującej się maszyny. W dorosłym mózgu mamy oczywiście ogromny wachlarz umiejętności z których możemy korzystać niemal automatycznie, i które nas określają, jako działające, myślące stworzenia.
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.
Jak przystało na kujonowatych naukowców z uniwersytetu, badamy to Jak przystało na kujonowatych naukowców z uniwersytetu, badamy to poprzez studiowanie mózgów takich zwierząt jak szczury, małpy czy interesujących stworzeń takich jak te osobliwe formy życia. Zachęcamy je do uczenia się nowych umiejętności. I próbujemy śledzić zmiany zachodzące gdy nabywane są umiejętności. Eksperymentujemy na osobnikach w każdym wieku wśród rożnych gatunków. Tzn. od niemowlęctwa, poprzez dorosłość aż do starości. Możemy np. nauczyć szczura jakiejś nowej umiejętności, która wymaga używania łap do opanowania jakiegoś chwytu, podobnie możemy obserwować dzieci i ich zdolność do nabywania podrzędnych lub ogólnych umiejętności by osiągnąć np. zdolność czytania. Można też badać kogoś starszego, z zestawem umiejętności potrzebnych do czytania nut lub do gry na instrumentach muzycznych. lub do gry na instrumentach muzycznych.
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.
Dzięki tym badaniom wyodrębniliśmy dwie epoki w rozwoju plastyki mózgu. Pierwsza nazywa się "Okresem Krytycznym" W którym to mózg organizuje swoja pierwotną formę, podstawową maszynerię. Jest to okres gwałtownych zmian w którym uczenie się nie jest inicjatorem początkowego zróżnicowania mózgu. Jedyne, czego trzeba, np. w kwestii dźwięku to odbiór tychże dźwięków. Mózg jest zdany na łaskę dźwięków, które słyszy w swoim otoczeniu. Mogę np. wyhodować zwierzę w otoczeniu w którym słychać jakiś głuchy dźwięk. i przez to wystawienie młodego zwierzęcia i jego mózgu na ten dźwięk sztucznie sprawiam, że staje się on dla niego ważny. Jego mózg organizuje przetwarzanie tego dźwięku w taki sposób, Jego mózg organizuje przetwarzanie tego dźwięku w taki sposób, że w granicach swoich możliwości poznawczych dźwięk będzie reprezentowany jako idealny i uporządkowany. Nie musi mieć on żadnej wartości dla zwierzęcia. Można wyczulić mózg na potencjalnie wartościowy dźwięk na przykład dźwięki imitujące ojczysty język dziecka. A mózg rozwinie procesor wyspecjalizowany do przetwarzania tych dźwięków. Podkreśla on wyodrębnienie wyobrażenia tego dźwięku w kontekście wielowymiarowych wyobrażeń neuronalnych.
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.
Można wystawić go na działanie dźwięków bezsensownych i niszczących, wychować w warunkach porównywalnych do wychowywania dziecka pod głośnym wiatrakiem na suficie w nieustannym hałasie. I robiąc to, wyspecjalizuję jego mózg by mistrzowsko przetwarzał bezsensowny dźwięk. W efekcie ograniczając umiejętność przetwarzania znaczących dźwięków. Tego typu rzeczy zdarzają się u prawdziwych dzieci. I są odpowiedzialne za, np. cudowny rozwój modułu przetwarzającego język u normalnie rozwijającego się dziecka. Jak również wyjaśniają wadliwy rozwój u znacznej części dzieci, posiadających przez to ograniczone zdolności językowe w późniejszym wieku.
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.
Ale we wczesnym okresie swojej plastyki mózg zmienia się niezależnie od procesu uczenia się. Nie trzeba zwracać uwagi na to co się słyszy. Bodźce nie muszą być sensowne. Nie muszę też zachowywać się w określony sposób. Co potrzebne jest gdy mózg organizuje przetwarzanie informacji Co potrzebne jest gdy mózg organizuje przetwarzanie informacji tak działać zróżnicowanie, tak, by stworzenie, które nosi go w sobie mogło operować nim w sposób selektywny. W kolejnej epoce trwającej przez większość życia mózg doskonali swoje mechanizmy opanowując zdolności i umiejętności. Epoka ta trwa od pierwszego roku życia do śmierci. Epoka ta trwa od pierwszego roku życia do śmierci. Wtedy rozwój jest pod kontrolą użytkownika. Czyli innymi słowy: mózg ma strategie, które decydują o znaczeniu bodźców, skupia się na kolejnych umiejętnościach i zdolnościach pod uważną kontrolą. Chodzi o to czy udało się osiągnąć zamierzony cel lub czy osobnik został za swoje zachowanie wynagrodzony. Plastyczność mózgu to potężne narzędzie. Dożywotnia umiejętność dokonywania zmian jest ewidentna. Jest podstawą różnic międzyludzkich. Jest podstawą różnic międzyludzkich. Można podejrzeć mózg zwierzęcia korzystającego z określonej umiejętności i opisać zachodzące na różne sposoby.
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.
Tu mamy prosty eksperyment. Przeprowadzony ok. 5 lat temu we współpracy z naukowcami z Université d'Aix-Marseille I we Francji. we współpracy z naukowcami z Université d'Aix-Marseille I we Francji. W eksperymencie tym uczymy małpę wykonywać zadanie z użyciem narzędzia, którego opanowanie wymaga tyle co nauka używania łyżeczki u dzieci. Po ok. 700 próbach małpie udało się opanować tę umiejętność. Na początku nie umiała go używać. Na 8 prób jedna była udana. Próby te były złożone. Każda różniła się znacznie od poprzedniej. Ale małpie udało się opracować strategię. I jakieś 700 prób później nauczyła się robić to bezbłędnie. Przy jego użyciu za każdym razem dostaje się do jedzenia. Teraz już zadanie jest wykonywane w pięknie szablonowej formie. Jest uregulowane, a każde podejście jest podobne.
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.
Jeśli zajrzymy do mózgu tej małpy zauważymy, że jest zmieniony. Możemy śledzić zmiany towarzyszące wielu zachowaniom. Tu widzimy zniekształcenie odbite w odwzorowaniu skóry na małpiej dłoni. Na dole mamy mapę powierzchni mózgu na której udało nam się odtworzyć w kolejnych lokacjach szczegółowe reakcje małpich neuronów. Widzimy rekonstrukcję tego jak ręka jest odzwierciedlona w mózgu. To zasługa naszych ćwiczeń. Mamy też dwie większe powierzchnie opuszków palców, które są używane przez małpę do manipulacji narzędziami. Jeśli spojrzymy na selektywność reakcji w korze mózgowej widzimy, że małpa inaczej filtruje bodźce pochodzące ze skóry na opuszkach palców. Nadal mamy jedno proste odzwierciedlenie opuszków w tym najbardziej zorganizowanym obszarze kory mózgowej; takich samych u małp i u nas. Ale są odzwierciedlone bardziej szczegółowo. Małpa dostaje dokładniejsze informacje z tych obszarów. I to jest właśnie ta niewiadoma część procesu nabywania umiejętności.
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.
Zbadaliśmy także inne części kory mózgowej u małpy uczącej się zadania. Każda z nich zmienia się w sposób właściwy dla tej umiejętności. Możemy zajrzeć do obszaru kory mózgowej odzwierciedlającego bodźce kontrolujące posturę małpy. Zaglądamy w obszary kontrolujące ruchy, i sekwencje ruchów potrzebne do konkretnych zachowań itd. Wszystkie wyspecjalizowały się do aktualnego zadania. Jest 15-20 obszarów kory mózgowej zmieniających się przy nauce takich umiejętności. W skali całego mózgu to ogromna zmiana. To zmiana zachodząca niezawodnie w dziesiątkach czy setkach milionów neuronów w waszym mózgu. To zmiana setek milionów lub miliardów synaptycznych połączeń mózgowych. Dzieje się to dzięki zmianom fizycznym. Poziom rekonstrukcji jest ogromny. A pomyślcie o zmianach zachodzących w mózgach dzieci kiedy nabywają umiejętność poruszania się. Lub gdy uczą się swego języka. Zmiany są wielkie.
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.
Dotyczą one selektywnego odzwierciedlania tych spraw, które są istotne dla mózgu. Bo przez większość życia pozostają one zależne od odpowiednich zachowań. To to na co zwracamy uwagę. To co dla nas opłacalne. To, co mózg sam uznaje za ważne i dobre dla nas. Wszystko dzięki korze mózgowej i specjalizacji przedniej części mózgu. To podstawa waszych specjalizacji. Dlatego w wielu sprawach jesteście niepowtarzalnymi specjalistami. Różniącymi się wielce jeśli chodzi o fizyczne szczegóły mózgu od ludzi, którzy żyli 100 lat temu. A jeszcze bardziej odmienni od przeciętnego człowieka sprzed tysiąca lat. Jedną z ważniejszych cech tego procesu jest to, że informacje zawsze są powiązane z innymi, przychodzącymi w tym samym czasie, kontekście. To dlatego, że mózg tworzy wyobrażenia rzeczy które są ze sobą powiązane w czasie, które odnoszą się do siebie nawzajem w czasie. Wszystkie informacje i zmiany mózg zapisuje w wymiarze czasowym. A ogromną większość tego kontekstu, w którym pracuje twój mózg dostarczasz ty. Miliardy zdarzeń miały miejsce w twojej historii i odnoszą się one do ciebie jako odbiorcy, jako myślącego podmiotu, czy poruszyciela. Miliardy doznań docierają do ciebie przez twoje ciało i zawsze mają związek z tobą jako ich odbiorcą, powodując uczucie bycia ucieleśnionym. powodując uczucie bycia ucieleśnionym. Twoje Ja jest zbudowane z tych niezliczonych zdarzeń. Jest to konstrukcja tworzona przez twój mózg. Poprzez fizyczny proces zmian. To cudownie zbudowana rzecz, z której powstaje zindywidualizowana forma ponieważ każdy ma własną historię. I różne doświadczenia, które budują wśród nas to cudowne zróżnicowanie osobowości. które budują wśród nas to cudowne zróżnicowanie osobowości.
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.
W naszych badaniach próbujemy zrozumieć nie tylko normalny rozwój i ulepszanie naszych umiejętności, ale także źródła upośledzeń ale także źródła upośledzeń źródła różnic i wahań, które mogą ograniczać zdolności dzieci i dorosłych. Opowiem teraz o zastosowaniu tych strategii do opracowania sposobu podejścia do naprawy umysłowej maszynerii u dzieci opartego na plastyczności mózgu, mogącego rozwinąć zdolności językowe dziecka jako nadawcy i odbiorcy. Opowiem też o eksperymentach wykorzystujących naszą wiedzę w tej dziedzinie. Chcemy zrozumieć jaki jest wpływ na utratę zdolności z biegiem lat. A następnie używając jej w ukierunkowanym podejściu do problemu. Spróbujemy wyróżnić część mózgu potrafiącą odzyskać utracone umiejętności w podeszłym wieku.
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.
Pierwszym przykładem będą upośledzone dzieci. Mamy teraz wiele publikacji uważających, że fundamentalny problem u większości dzieci z wczesnym upośledzeniem zdolności językowych, odpowiedzialnych za trudności z czytaniem i pisaniem jest defekt występujący w części mózgu odpowiedzialnej za przetwarzanie języka. A powodem tego defektu jest to, że wczesny rozwój mózgu dziecka odbywa się w hałasie. Jest to po prostu kwestia stosunku sygnału do szumu. Wiele rzeczy może mieć na to wpływ. Istnieją dziedziczne wady, które mogą spowodować większą ilość szumu. Ale problem hałasu może też powstać na podstawie informacji dochodzących ze świata zewnętrznego, przez uszy.
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.
Starsi z was pamiętają, że kiedyś dzieci urodzone z rozszczepem podniebienia były uważane za "opóźnione umysłowo". Wiedzieliśmy, że będą wolniej się rozwijać. Że będzie im ciężej rozwinąć zdolności językowe. i nauczyć się czytać. Większość z nich będzie się słabo uczyć. Tego już nie ma. Ta wrodzona przypadłość zniknęła. Ta wrodzona przypadłość zniknęła. Czemu nie jest o niej głośno? Pewien holenderski lekarz zrozumiał jakieś 35 lat temu, że jeśli naprawi się ten problem wcześnie, kiedy mózg nadal jest plastyczny i może się odpowiednio organizować podczas okresu krytycznego, wtedy nic takiego się nie dzieje. Żeby zlikwidować efekt rozszczepienia wargi należy po prostu otworzyć kanały odprowadzające płyn z ucha środkowego, które były dotąd pełne. Każdy dźwięk słyszany przez dziecko jest zduszony i zniekształcony. Każdy dźwięk słyszany przez dziecko jest zduszony i zniekształcony. A język, który takie dziecko słyszy to nie angielski czy japoński, A język, który takie dziecko słyszy to nie angielski czy japoński, ale zduszony angielski czy zniekształcony japoński. To bełkot. A mózg wyspecjalizuje się do tego. Tworzy odzwierciedlenie językowego śmiecia. I dziecko musi z tym żyć.
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.
Ale śmieci nie dostają się tylko z uszu. Mogą być także w mózgu. Sam mózg może generować szum, zwykle tak jest. A wiele wrodzonych wad zwiększa ten szum. Język, którego dziecko z takim mózgiem się uczy jest zniekształcony. Nie angielski, ale szumiący angielski. Co skutkuje w błędnych odzwierciedleniach dźwięku słów nienormalna, odmienna strategia maszyny, która ma inne stałe przestrzenne. Gdy zajrzeć do mózgu i prześledzić wielkości stałe dla czasu są one o rząd wielkości dłuższe średnio ok. 11 razy dłuższe niż u zdrowych dzieci. Stałe przestrzenne są ok. 3 razy większe. Takie dziecko będzie miało w tym zakresie niedobory poznawcze. Jeśli odbiorcy języka odbierają go i tworzą wyobrażenia, a dostają błędne informacje, będą słabo czytać. Umiejętność czytania polega na przekształcaniu dźwięków w formy ortograficzne czy wizualne. w formy ortograficzne czy wizualne. Jeśli mózg nie odzwierciedla dobrze dźwięków to przekształcenie nie ma sensu. Będzie to widoczne w anomaliach w budowie komórek nerwowych.
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.
Pojawiają się one u tych dzieci w trakcie kolejnych testów na używanie języka, rozumienie tekstu możemy opisać te anomalie. Można się ich też pozbyć poprzez trenowanie mózgu. Możemy ulepszyć zdolności przetwórcze tej maszynerii zmieniając ją. Zmieniając w niej pewne szczegóły. Zajmuje to średnio ok. 30 godzin. Udało nam się to osiągnąć u ok. 430 tys. dzieci. Ok. 15 tys. dzieci jest leczonych w tym momencie. A jeśli chodzi o efekt, to jest on znaczący.
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.
Tutaj widzimy rozkład normalny. Najbardziej ciekawią nas te dzieci z lewej strony. Dane wzięto od ok. 3000 dzieci. Widzimy, że większość dzieci z lewej strony przesuwa się do środka i na prawo. Jeśli chodzi o ocenę ich zdolności językowych. W teście na inteligencję językową. Efektem treningu każdego amerykańskiego dziecka byłoby przesunięcie rozkładu normalnego na prawo i jego zwężenie. Oznacza to bardzo znaczący wpływ.
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.
Mamy więc możliwość by poprawić umiejętności dzieci w klasie, tak by większość z tych słabszych przesunęła się bardziej do środka czy na prawo. Pomijając trening językowy pomaga to także na pamięć, zdolności poznawcze, umiejętność spójnego wypowiadania się. A także na kolejną umiejętność, którą umożliwia nauka języka mianowicie czytanie. I w znaczącym stopniu naprawia to mózg. Możemy spojrzeć na mózg dziecka podczas wykonywania zadań, tak jak naukowcy ze Stanford, MIT, San Francisco, Los Angeles i innych instytucji. U dzieci wykonujących różne zadania językowe czy czytelnicze, widać, że w wielkim stopniu, ich reakcje neuronalne nienormalne przed rozpoczęciem treningu normalizują się w jego trakcie.
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.
Możemy więc podejść w podobny sposób do problemów starzenia się. Kiedy to nasza maszyneria zaczyna się pogarszać w stosunku do kompetencji, które mieliśmy. Wzrasta w mózgu ilość szumu. Nauka i kontrola nad uczeniem się także się pogarsza. Można więc spojrzeć na mózg takiego osobnika i zauważyć zmianę w stałych czasowych i przestrzennych, których mózg używa do tworzenia wyobrażeń językowych. Tak jak mózg powstaje z chaosu na początku tak wraca do chaosu na koniec. Mamy w efekcie słabnącą pamięć i zdolności poznawcze, gorszą zwinność, posturę. Można wytrenować mózgi takich ludzi widzimy tu niewielką ich grupę trenującą intensywnie przez 30 godz. Ludzie w wieku 80-90 lat.
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.
Widzimy znaczącą poprawę ich pamięci, umiejętności przywoływania faktów, poprawę w kierowaniu swoją uwagą, zdolności językowych i przestrzennych. Indeks zdolności psychologicznych w tych wytrenowanych osobnikach wynosi ok. dwukrotność odchylenia standardowego. Oznacza to, że jeśli jesteś po lewej stronie a ja biorę pod uwagę twoje zdolności psychologiczne, pozostali przenieśli się do środka lub do prawej strony. Oznacza to, że większość osób zagrożonych zniedołężnieniem, jest teraz pod ochroną.
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.
Chcę zająć się tym, by uratować jak największą ilość starszych ludzi. Uważam, że możemy tego dokonać, na ogromną skalę. Tak jak u dzieci. Chcę rozwinąć naukę by zająć się innymi schorzeniami, zwłaszcza tak katastrofalnymi dla dzieci jak autyzm czy porażenie mózgowe, chorobami starości, jak Parkinson czy nabytymi upośledzeniami jak schizofrenia.
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)
Ważną kwestią w kontekście naszych badań jest to jak utrzymać wysoką funkcjonalność mózgu. I naturalnie, kluczowe jest uporządkowane życie, którego ciągłym elementem jest nabywanie wiedzy. Ale w przyszłości mamy też umysłowy aerobik. Bądźcie gotowi. Stanie się to niedługo naszą codziennością. Tak jak teraz ćwiczenia fizyczne są częścią współczesnego stylu życia. Nauka wpłynie na nasze życie też inaczej, zaczniemy się zastanawiać w jak sposób kształtować samych siebie. Nauka mówi nam teraz, że to my mamy kontrolę nad swoim życiem, że nasze szczęście, dobre samopoczucie nasze zdolności i umiejętności są zdolne do ciągłych zmian, ciągłych ulepszeń, i my sami jesteśmy za nie odpowiedzialni. Oczywiście mnóstwo ludzi to zignoruje, długo zajmie im zrozumienie tego co mówi nauka. (Śmiech) Ale to inna sprawa i nie moja wina. Dziękuję. (Brawa)