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.
Esta máquina, que todos temos guardada nos nossos crânios, lembra-me um aforismo, dum comentário de Woody Allen para questionar qual é a melhor coisa para ter dentro do crânio. E é esta máquina. Está construída para mudar. É feita para a mudança. Confere-nos a capacidade de fazer coisas amanhã que não podemos fazer hoje, fazer coisas hoje que não podíamos fazer ontem. É claro que ela nasce estúpida.
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.
A última vez que estiveram na presença de um bebé — esta é a minha neta, Mitra. Ela não é fabulosa? (Risos) Mas mesmo assim, quando ela saltou cá para fora apesar de o seu cérebro já ter avançado no seu desenvolvimento durante vários meses antes com base na sua experiência no útero -- ela tinha capacidades muito limitadas, como qualquer bebé no momento de seu parto normal, natural e dentro do prazo. Se testássemos as suas capacidades de perceção, elas seriam muito grosseiras. Não há nenhum indício de que haja qualquer tipo de pensamento. De facto, há poucos indícios de que haja qualquer capacidade cognitiva num bebé tão pequeno. Os bebés não reagem muito. Não há mesmo muitos indícios de que haja uma pessoa a bordo. (Risos) E só controlam os movimentos duma maneira muito primitiva e limitada.
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.
Vários meses se passaram antes que este bebé pudesse fazer algo tão simples como alcançar e agarrar um objeto e entregá-lo sob controlo voluntário, geralmente para a boca. Alguns meses se passarão e veremos um progresso contínuo da evolução desde os primeiros gestos, ao rolar, ao sentar e gatinhar, ficar de pé, andar, até chegarmos àquele ponto mágico em que podemos interagir com o mundo. Apesar de tudo, quando olhamos para o cérebro vemos um avanço notável. Nesta idade o cérebro é capaz de armazenar dados. Tem-nos armazenados, guardados, pode evocar com rapidez o significado de milhares, dezenas de milhares de objetos, ações, e as suas relações com o mundo. Essas relações podem ser construídas em centenas de milhares, potencialmente em milhões de maneiras. Nesta idade o cérebro controla capacidades percetivas muito refinadas, e possui um repertório crescente de aptidões cognitivas. Este cérebro é, em grande parte, uma máquina de pensar. Nesta idade, não há duvida de que este cérebro tem uma pessoa a bordo. Nesta idade este cérebro está a controlar o seu desenvolvimento. Nesta idade vemos uma evolução notável na sua capacidade de controlar o movimento.
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)
O movimento avançou para o nível em que ele pode controlar movimentos simultaneamente, numa sequência completa de maneiras complexas como seria necessário, por exemplo, para jogar um jogo complicado como o futebol. Agora este rapaz pode cabecear repetidamente uma bola. Este rapaz veio de São Paulo, Brasil, onde cerca de 40% dos rapazes dessa idade têm esta capacidade. Se formos para a comunidade de Monterey, teremos dificuldade em encontrar um rapaz com esta aptidão. Se o encontrarmos, provavelmente ele será de São Paulo. (Risos)
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.
Isto é outra forma de dizer que as nossas aptidões individuais são muito modeladas pelos nossos ambientes, que o ambiente se expande para a nossa cultura contemporânea, que é o que desafia o nosso cérebro. Pois o que fizemos nas nossas evoluções pessoais foi construir um grande repertório de aptidões específicas que são específicas para as nossas histórias individuais. De facto, elas resultam numa maravilhosa diferenciação da humanidade. De uma forma que nenhum de nós é parecido um com o outro. Cada um de nós tem um conjunto diferente de aptidões adquiridas que derivam da plasticidade, da adaptabilidade desta notável máquina adaptativa. Num cérebro adulto, claro, construímos um grande repertório de aptidões dominadas que podemos executar mais ou menos automaticamente de memória. Isso define-nos como criaturas atuantes, móveis e pensantes.
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.
Agora estudamos isto, como cientistas de laboratório e académicos que somos, recorrendo aos cérebros de animais como ratos, macacos, ou desta criatura particularmente curiosa, uma das formas de vida mais bizarras do mundo, para levá-los a aprender novas aptidões. E tentamos rastrear as mudanças que ocorrem enquanto a nova aptidão é adquirida. De facto, fazemos isso em indivíduos de qualquer idade, nestas diferentes espécies. Quer dizer, desde a infância, da infância para a fase adulta e velhice. Podemos recorrer a um rato, por exemplo, para adquirir uma nova aptidão que pode envolver o rato usar a sua pata para dominar determinados comportamentos manuais, tal como poderíamos examinar uma criança e a sua capacidade para adquirir sub-aptidões, ou a capacidade geral de conseguir alcançar algo como dominar a capacidade de ler. Ou podemos observar um indivíduo mais velho que dominou uma série de aptidões complexas relacionadas com a leitura de notas musicais ou com o desempenho de atos mecânicos que se aplicam no desempenho musical.
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.
A partir destes estudos definimos duas grandes épocas na história da plasticidade do cérebro. A primeira grande época é normalmente designada por "Período Crítico". E esse é o período em que o cérebro está a configurar, na sua forma inicial, a sua maquinaria básica de processamento. Este é um período de enormes mudanças em que não está envolvida a aprendizagem, per se, para dirigir a diferenciação inicial da maquinaria do cérebro. Por exemplo, tudo o que envolve o domínio do som, é a exposição ao som. O cérebro está à mercê do ambiente sonoro em que é criado. Por exemplo, se eu criar um animal num ambiente onde há sons sem significado, um repertório de sons que eu invento, e que faço, apenas pela exposição, artificialmente importante para o animal e para o seu cérebro jovem. O que eu vejo é que o cérebro do animal configura o processamento inicial desse som numa forma que é idealizada, dentro dos limites dos seus alcances de processamento para representá-lo de forma organizada e ordenada. O som não precisa de ter valor para o animal. Eu podia criar o animal em algo que pudesse ser hipoteticamente valioso, como os sons que simulam os sons da língua nativa de uma criança. E vejo que o cérebro desenvolve um processador que é especializado para esse repertório complexo, um repertório de sons. Na verdade, exagera as suas separações de representação, em termos de representação neuronal multi-dimensional.
Or I can expose the animal to a completely meaningless and destructive sound. I can raise an animal under conditions that would be equivalent to raising a baby under a moderately loud ceiling fan, in the presence of continuous noise. And when I do that I actually specialize the brain to be a master processor for that meaningless sound. And I frustrate its ability to represent any meaningful sound as a consequence. Such things in the early history of babies occur in real babies. And they account for, for example the beautiful evolution of a language-specific processor in every normally developing baby. And so they also account for development of defective processing in a substantial population of children who are more limited, as a consequence, in their language abilities at an older age.
Ou posso expor o animal a um som totalmente sem significado e destrutivo. Posso criar um animal sob condições que seriam equivalentes a criar um bebé debaixo de uma ventoinha de teto moderadamente barulhenta, na presença de ruído contínuo. Quando faço isso, estou a especializar o cérebro a ser o processador mestre para esse som sem significado. E frustro a sua capacidade de representar qualquer som significativo, por consequência. Tais coisas no início da vida dos bebés ocorrem em bebés verdadeiros. E explicam, por exemplo, a bela evolução de um processador específico de linguagem em cada bebé em desenvolvimento normal. E também se aplicam no desenvolvimento e processamento defeituoso numa população substancial de crianças que são mais limitadas, por consequência, nas suas capacidades de linguagem, numa idade mais avançada.
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.
Neste período inicial de plasticidade o cérebro muda fora de um contexto de aprendizagem. Eu não tenho de prestar atenção ao que ouço. A aferência não precisa ser significativa. Eu não preciso de estar num contexto comportamental. Isto é necessário para que o cérebro configure o seu processamento para que possa agir diferencialmente, para que possa agir seletivamente, para que a criatura que a tenha, possa começar a operá-la de forma seletiva. Na grande época seguinte da vida, que se aplica para a maior parte dela, o cérebro está a refinar a sua maquinaria enquanto domina um grande repertório de aptidões. É nesta época, que se estende desde o fim do primeiro ano de vida até a morte, que ele está a fazer isso sob controlo comportamental. Esta é outra forma de dizer que o cérebro tem estratégias que definem o significado das aferências ao cérebro. Ele está a focar capacidade após capacidade, ou aptidão após aptidão, sob um controlo atento específico. É uma função em que ou um objetivo num comportamento é alcançado ou o indivíduo é recompensado pelo comportamento. Isto é realmente muito poderoso. A capacidade por toda a vida da plasticidade, para mudança cerebral, é expressa de forma poderosa. Ela é a base da verdadeira diferenciação de um indivíduo para outro. Podemos observar o cérebro de um animal que está ocupado numa aptidão específica, e podemos testemunhar ou documentar essa mudança em vários níveis.
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.
Eis uma experiência muito simples. Foi efetuada há cerca de cinco anos em colaboração com cientistas da Universidade de Provence, em Marselha, É uma experiência muito simples em que um macaco foi treinado numa tarefa que envolve a manipulação de um utensílio que é equivalente em dificuldade a uma criança a aprender a manipular uma colher. O macaco dominou a tarefa em cerca de 700 tentativas. No princípio o macaco não podia desempenhar essa tarefa. Teve uma taxa de sucesso de uma em cada oito tentativas. Essas tentativas eram elaboradas. Cada tentativa era substancialmente diferente da outra. Mas o macaco desenvolveu gradualmente uma estratégia. E depois de 700 ou outras tantas tentativas, o macaco está a desempenhá-la perfeitamente, nunca falha. Ele é bem sucedido na sua busca por comida com o seu utensílio. Nesta altura a tarefa está a ser desempenhada de uma forma perfeitamente estereotipada: Muito perfeitamente regulada e muito repetida, tentativa a tentativa.
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.
Podemos observar o cérebro do macaco e vemos que está distorcido. Podemos rastrear estas mudanças em vários comportamentos semelhantes ao longo do tempo. E aqui vemos a distorção refletida no mapa da pele da mão do macaco. Isto é um mapa, dentro da superfície do cérebro, no qual, de uma forma muito elaborada reconstruímos as respostas lugar a lugar, com um mapeamento de resposta altamente detalhado dos seus neurónios. Podemos ver aqui uma reconstrução de como a mão está representada no cérebro. Nós distorcemos o mapa com o exercício e isso está indicado em rosa. Temos um par de superfícies de pontas de dedos que são maiores. Estas são as superfícies que o macaco está a usar para manusear o utensílio. Se observarmos a seletividade das respostas no córtex do macaco, veremos que o macaco alterou as características de filtro que representam as aferências da pele das pontas dos dedos que estão ativadas. Ainda há uma única representação simples das pontas dos dedos nestas áreas corticais mais organizadas da superfície da pele corporal. O macaco tem-na como nós temos. E, ainda assim, agora está representada numa resolução ainda maior. O macaco recebe informações mais detalhadas destas superfícies. Essa é uma parte desconhecida e insuspeita da aquisição da aptidão.
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.
Nós observamos várias áreas corticais do macaco a aprender esta tarefa. E cada uma delas muda de maneiras que são específicas para a aptidão. Por exemplo, podemos observar a área cortical que representa a aferência que controla a postura do macaco. Observamos áreas corticais que controlam movimentos específicos e as sequências dos movimentos que são necessários para o comportamento. Eles estão todos remodelados. Todos eles se especializaram para a tarefa apresentada. Há 15 ou 20 áreas corticais que são alteradas especificamente quando se aprende uma tarefa simples como esta. Isso representa uma mudança muito grande no cérebro. Representa a mudança de forma coerente com a resposta de dezenas de milhões, talvez centenas de milhões de neurónios no cérebro. Representa mudanças de centenas de milhões, talvez milhares de milhões, de conexões sinápticas no cérebro. Isto é construído por uma mudança física. O nível de construção que ocorre é enorme. Pensem nas mudanças que ocorrem no cérebro de uma criança ao longo da aquisição das capacidades motoras em geral. Ou na aquisição das suas aptidões de linguagem nativa. As mudanças são enormes.
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.
Tudo se resume às representações seletivas de coisas que são importantes para o cérebro. Pois na maior parte da vida do cérebro isto está sob controlo do contexto comportamental. É ao que se presta atenção, é o que nos recompensa. É o que o cérebro considera, por si mesmo, como positivo e importante. Tudo se resume a processamento cortical e especialização do prosencéfalo. Isso fundamenta a especialização. É por isso que nós, nas nossas várias aptidões, somos especialistas únicos: Especialistas vastamente diferentes nos seus cérebros em detalhe em comparação com o cérebro duma pessoa de há 100 anos. Muitíssimo diferente nos detalhes do cérebro duma pessoa de há 1000 anos. Uma das características deste processo de mudança é que a informação está sempre associada com outras aferências ou informações que ocorrem no tempo imediato, no contexto. É por isso que o cérebro está a construir representações das coisas que estão correlacionadas em pequenos momentos de tempo e que se associam entre si em pequenos momentos de tempo sucessivos. O cérebro está a registar toda a informação e a dirigir toda a mudança num contexto temporal. Notavelmente, o mais poderoso contexto que ocorre no nosso cérebro somos nós. Milhares de milhões de eventos que ocorreram na nossa história estão relacionados connosco como o receptor, como o ator, como o pensador, como o motor. Milhares de milhões de vezes pedacinhos de sensações entraram da superfície do nosso corpo que estão sempre associadas a nós como o receptor, e isso resulta na sua incorporação em nós. Nós somos construídos, as nossas pessoas são construídas a partir destes milhares de milhões de eventos. É construído. É criado nos nossos cérebros. E é criado no cérebro através de mudança física. Isto é uma coisa maravilhosamente construída que resulta na forma individual pois cada um de nós tem histórias muito diferentes e experiências muito diferentes que nos dirigem a esta maravilhosa diferenciação do eu, da personalidade.
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.
Nós usámos esta investigação para tentar entender como uma pessoa normal se desenvolve e elaborar as suas capacidades, mas também para entender as origens da deficiência, e as origens das diferenças ou variações que podem limitar as capacidades de uma criança ou de um adulto. Eu vou falar sobre aplicar estas estratégias para projetar uma abordagem baseada na plasticidade cerebral, para executar correções na maquinaria de uma criança, que aumenta a competência da criança como um receptor e agente de linguagem, e portanto, como um leitor. Vou falar sobre experiências que envolvem usar esta ciência cerebral. Em primeiro lugar, para entender como isso contribui para a perda de função enquanto envelhecemos E depois, ao aplicar isso numa abordagem focada vamos tentar diferenciar a maquinaria para recuperar a função na terceira idade.
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.
Então o primeiro exemplo de que vou falar é sobre crianças com dificuldades de aprendizagem. Temos agora uma vasta literatura que demonstra que o problema fundamental que ocorre na maioria das crianças que sofrem de deficiências de linguagem e que vão ter dificuldades em aprender a ler, é que o seu processador de linguagem é criado de forma defeituosa. E ele surge de forma defeituosa porque, no início da vida do cérebro do bebé, o processo da máquina é ruidoso. É tão simples quanto isto. É um problema de sinal em relação ao ruído. E há muitas coisas que contribuem para isso. Há diversas falhas hereditárias que podem fazer o processo da máquina mais ruidoso. Eu poderia dizer que o problema de ruído também poderia ocorrer com base na informação fornecida no mundo para os ouvidos.
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.
Os mais velhos da audiência sabem que, quando eu era criança, pensava-se que uma criança com fenda do palato nascia com o que se chamava "atraso mental". Sabia-se que elas seriam cognitivamente lentas. Sabia-se que elas iriam ter dificuldades para aprender aptidões de linguagem normais; Sabia-se que elas iriam ter dificuldade em aprender a ler. A maioria delas seriam fracassos intelectuais e académicos. Isso acabou, já não se aplica mais. Essa fraqueza inerente, essa condição inerente evaporou-se. Já não ouvimos falar nisso. O que aconteceu? Isso foi esclarecido por um cirurgião holandês, há cerca de 35 anos, que se resolvêssemos o problema suficientemente cedo, quando o cérebro ainda está neste período plástico inicial para poder configurar a sua maquinaria de forma adequada, nesta fase de configuração inicial dentro do período crítico, nada disso acontece. O que é que se faz ao operar a fenda do palato para corrigi-lo? Está-se basicamente a abrir os tubos os tubos que drenam o fluido dos ouvidos médios, que estavam completamente cheios. Cada som que a criança ouve está abafado. É degradado. A linguagem nativa da criança nesta situação não é o inglês. Não é o japonês. É inglês abafado. É japonês degradado. É uma porcaria. E o cérebro especializa-se nisso. Cria uma representação dessa porcaria de linguagem. A criança fica presa nisso.
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.
Mas a porcaria não acontece apenas no ouvido. Ela pode acontecer também no cérebro. O próprio cérebro pode ser ruidoso. Ele é normalmente ruidoso. Há muitas falhas hereditárias que podem torná-lo mais ruidoso. E a linguagem nativa de uma criança com um cérebro assim é degradada. Não é inglês. É inglês ruidoso. Isso resulta em representações defeituosas de sons, de palavras — anormais — numa estratégia diferente, por uma máquina que tem diferentes constantes temporais e espaciais. Podemos observar o cérebro dessas crianças e registar essas constantes temporais. Elas têm cerca de um nível a mais de magnitude, cerca de 11 vezes maior em duração, em média, do que uma criança normal. As constantes espaciais são três vezes maiores. Uma criança assim tem prejuízos cognitivos e de memória neste domínio. É claro que têm. Pois sendo um recetor de linguagem, elas estão a recebê-la e a representá-la, e essa informação está a representar uma porcaria. Elas vão ter má capacidade de leitura. Pois a leitura está dependente da tradução de sons de palavras em formas representativas. ortográficas ou visuais. Se não tivermos uma representação cerebral de sons de palavras, essa tradução não faz sentido. E vamos ter uma neurologia anormal correspondente.
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.
Estas crianças apresentam isso de avaliação em avaliação, nas suas operações de linguagem e nas suas operações de leitura. Nós documentamos essa neurologia anormal. A questão é que se pode treinar o cérebro a sair disto. É possível refinar a capacidade de processamento da maquinaria ao alterá-la. Alterá-la em detalhe. Isso leva cerca de 30 horas, em media. Conseguimos isso em cerca de 430 mil crianças. Provavelmente há cerca de 15 mil crianças a ser treinadas enquanto falamos. Quando se verificam os impactos, os impactos são substanciais.
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.
Aqui estamos a observar a distribuição normal. Estamos mais interessados nas crianças no lado esquerdo da distribuição. Isso são cerca de 3 mil crianças. A maioria das crianças à esquerda da distribuição estão a passar para o meio ou para direita. Isto é numa avaliação ampla das suas aptidões de linguagem, é como um teste de QI para linguagem. O impacto na distribuição, se se treinassem todas as crianças nos EUA, haveria uma mudança de toda a distribuição para direita e uma redução da distribuição. Isto é um impacto substancialmente grande.
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.
Pensem numa turma de crianças nas artes de linguagem. Pensem nas crianças no lado mais lento da turma. Temos o potencial para mover a maioria dessas crianças para o meio ou para a direita. Além do treino de linguagem mais preciso isso também resolve a cognição e a memória, a fluência e a produção da fala. Este treino capacita uma aptidão importante dependente de linguagem ou seja, a leitura. E isso corrige o cérebro em larga escala. Podemos observar o cérebro de uma criança numa série de tarefas que os cientistas têm em Stanford, MIT, UCSF e UCLA, e em várias outras instituições, em crianças a atuar em vários comportamentos de linguagem, ou em vários comportamentos de leitura. Vemos em grande medida, para a maioria das crianças, as suas respostas neuronais que são complicadamente anormais antes de se começar,
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.
são normalizadas pelo treino. Podemos usar a mesma abordagem para resolver problemas no envelhecimento. A maquinaria está a deteriorar-se novamente em relação ao que era, está a ir abaixo. O ruído está a aumentar no cérebro. A modulação de aprendizagem e controlo está a deteriorar-se. Podemos observar o cérebro de um indivíduo assim e testemunhar uma mudança nas constantes temporais e espaciais com as quais o cérebro está a representar a linguagem outra vez. Assim como o cérebro saiu do caos no início, ele volta ao caos no final. Isto resulta em declínios na memória, na cognição, na capacidade da postura e na agilidade. Acontece que se pode treinar o cérebro de um indivíduo assim. Este é um pequeno grupo desses indivíduos, que treinam intensamente durante cerca de 30 horas.
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.
Têm 80 a 90 anos de idade. Vemos melhoras substanciais das suas memórias imediatas, da sua aptidão para se lembrarem de coisas ao fim de um tempo, da sua aptidão para controlar a atenção, das aptidões de linguagem, visuais e espaciais. O índice neuropsicológico geral destes indivíduos treinados nesta população é de cerca de dois desvios padrão. Ou seja, se alguém estiver à esquerda da distribuição, e eu estiver a monitorizar as suas aptidões neuropsicológicas, a pessoa média mudou-se para o meio ou para o lado direito da distribuição. A maioria das pessoas em risco de senilidade, mais ou menos imediatamente, estão agora numa situação protegida.
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.
Os meus objetivos são tentar resgatar cidadãos idosos com maior integridade e em maior escala, pois acho que isso pode ser feito, nesta área numa vasta escala. E o mesmo para crianças. O meu interesse é elaborar esta ciência para tratar outras doenças. Estou especialmente interessado em doenças como o autismo e a paralisia cerebral, estas grandes catástrofes da infância. E nas doenças da terceira idade como a doença de Parkinson e outros distúrbios adquiridos, como a esquizofrenia.
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)
Os nossos problemas, em relação a esta ciência, são como manter a nossa máquina de aprendizagem de alto desempenho. E claro, é fundamental uma vida bem regrada na qual a aprendizagem é uma parte contínua dela. Mas no nosso futuro também está a aeróbica cerebral. Temos que nos preparar para isso. Vai fazer parte da vida quotidiana, num futuro não muito distante, assim como o exercício físico faz parte de toda a vida regrada nos dias de hoje. A outra forma em que nós vamos considerar esta literatura e a ciência que é importante para todos nós, é sobre como cuidarmos de nós mesmos. Agora que sabemos, agora que a ciência nos está a dizer que nós estamos no comando, que estamos sob o nosso controlo, que a nossa felicidade, o nosso bem-estar, as nossas aptidões, as vossas capacidades, são capazes de modificação contínua, de melhoria contínua, e que somos o agente e a parte responsável. É claro que muita gente vai ignorar este conselho. Levará muito tempo até que compreendam isto. (Risos) Isso é outro problema e a culpa não é minha. Muito obrigado.