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.
Această mașinărie pe care o avem cu toții în craniile noastre îmi amintește de un aforism dintr-un comentariu al lui Woody Allen întrebând care este cel mai bun lucru pe care îl poți avea în interiorul craniului. Răspunsul este această mașinărie. Este construită pentru schimbare. În tot ce ține de a ea e vorba de schimbare. Ne conferă abilitatea de a face mâine lucruri pe care astăzi nu le putem face, de a face astăzi lucruri pe care ieri nu le puteam face. Și, desigur, se naște prost.
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.
Ultima dată când ai stat lângă un bebeluș -- ea este chiar nepoata mea, Mitra. Nu-i așa că e grozavă? (Râsete) Dar, totuși, când a ieșit pe lume în ciuda faptului că creierul ei chiar evoluase în dezvoltarea lui, timp de câteva luni, pe baza experiențelor din pântecul mamei. Totuși, avea abilități foarte limitate, ca orice copil aflat la termenul normal al nașterii naturale. Dacă i-am analiza abilitățile de percepție, ele ar fi brute. Nu există un semn clar că gândește. De fapt, sunt puține dovezi că un nou-născut ar avea abilități cognitive. Nou-născuții nu prea răspund la stimuli. De fapt, nu prea îți dai seama că e cineva acolo. (Râsete) Doar într-un mod foarte primitiv și limitat își pot controla mișcările.
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.
Abia după câteva luni copilul va putea controla voluntar mișcări simple precum a întinde mâna, a apuca și a duce un obiect de obicei, la gură. Și abia după alte câteva luni vom vedea un progres constant și de durată al evoluției de la primii pași clătinați, la rostogolire, ridicare și mers de-a bușilea la stat în picioare și mers, înainte de a ajunge în punctul magic în care ne putem mișca în lume. Și totuși, dacă analizăm mai atent creierul, vom vedea un progres cu adevărat remarcabil. La această vârstă, creierul chiar poate reține informații. A înmagazinat, a înregistrat și poate reda rapid înțelesurile a mii, zeci de mii de obiecte, acțiuni și relațiile lor cu lumea. Și acele relații pot fi construite de fapt în sute de mii, chiar milioane de feluri. La această vârstă, creierul controlează abilități de percepție foarte rafinate. Și are, de fapt, un repertoar ascendent de abilități cognitive. Acest creier este foarte aproape de o mașinărie de gândit. Și, la această vârstă, este absolut clar că există cineva în acest creier. De fapt, la această vârstă, își controlează în mod substanțial propria dezvoltare. Și observăm o evoluție remarcabilă a capacității de a controla mișcarea.
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)
Acum, a progresat până în punctul în care poate chiar controla mișcări simultane, într-o înlănțuire complexă, în feluri complexe așa cum, de exemplu, e cazul unui joc complicat precum fotbalul. Acest băiat poate lovi mingea repetat cu capul. Și, acolo de unde e, din Sao Paulo, Brazilia, cam 40 la sută din băieții de vârsta lui au această abilitate. Dacă mergi într-o comunitate din Monterey, vei găsi cu greu un băiat care să poată face asta. Și dacă găsești, probabil că e din Sao Paulo. (Râsete)
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.
Altfel spus, competențele și abilitățile noastre individuale sunt determinate în mare măsură de mediul în care trăim. Mediul se extinde în cultura noastră contemporană, devenind provocarea pentru creierul nostru. Pentru că ceea ce am făcut de-a lungul evoluției personale a dezvoltat o gamă largă de competențe și abilități specifice, care sunt reprezentative pentru istoria noastră individuală. De fapt, ele rezultă într-o diferențiere minunată a oamenilor. În sensul că, de fapt, nu exisă două persoane la fel. Fiecare dintre noi a dobândit un set diferit de competențe și abilități care derivă din plasticitatea, adaptabilitatea acestei mașinării cu adevărat remarcabile. În creierul unui adult s-a construit o gamă largă de competențe și abilități măiestrite pe care le putem folosi mai mult sau mai puțin automat din memorie și care ne definesc drept ființe care acționează, se mișcă și gândesc.
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.
Noi studiem acest subiect în stilul nostru monoton, al oamenilor de știință universitari din laborator, folosind creierele unor animale precum șoareci sau maimuțe sau al acestei creaturi foarte ciudate, una dintre cele mai bizare forme de viață de pe pământ pentru a-i implica în procesul de dobândire de noi competențe și abilități. Și încercăm să măsurăm schimbările care apar pe măsură ce dobândim noua competență sau abilitate. De fapt, observăm acest lucru la indivizi de orice vârstă și din toate aceste specii diferite. Mai exact, de la copii mici până la adulți și bătrâni. Astfel, am putea încerca, de exemplu, să determinăm un șoarece să capete o competență sau o abilitate nouă care l-ar putea face pe șoarece să-și folosească lăbuța ca să stăpânească anumite gesturi manuale de a apuca exact cum am putea examina un copil și abilitatea lui de a învăța să facă ceva sau competența generală de a realiza ceva complex precum stăpânirea abilității de a citi. Sau te poți gândi la o persoană mai în vârstă care a reușit să stăpânească un set complex de abilități care pot avea legătură cu citirea unei partituri muzicale sau cu executarea gesturilor mecanice care se aplică unei interpretări muzicale.
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.
Din aceste studii, am definit două mari epoci ale istoriei plasticității creierului. Prima mare epoca este denumită colocvial "Perioada Critică". Și este perioada în care creierul își stabilește în forma sa inițială, mecanismele fundamentale de procesare. Este, de fapt, o perioadă marcată de schimbări dramatice în care nu este nevoie în sine de învățare pentru a determina diferențierea mecanismului de gândire al creierului. De exemplu, în materie de sunet este de ajuns să fii expus la sunet. Iar creierul, depinde, de fapt, de mediul în care este redat sunetul. Astfel, de exemplu, pot așeza un animal într-un mediu în care se aude un sunet mut, lipsit de sens. Un repertoriu de sunete pe care le inventez. Obțin asta prin simpla expunere, de o importanță artificială, a animalului și a creierului său tânăr. Și observ că creierul animalului își stabilește procesarea inițială a acelui sunet într-o formă idealizată și în limitele posibilităților de procesare pentru a-l reprezenta într-o manieră organizată și ordonată. Sunetul nu trebuie să fie relevant pentru animal. Aș putea crește animalul cu un sunet ipotetic relevant precum ar fi o simulare a sunetelor unui copil care vorbește în limba sa nativă. Și văd cum creierul dezvoltă un procesor specializat. Specializat pentru o înșiruire complexă, un reportoriu de sunete. De fapt, exagerează cu marcarea lor distinctă în termeni de reprezentare neuronală multidimensională.
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.
Sau pot expune animalul unui sunet complet lipsit de sens și distructiv. Pot crește un animal în condiții similare cu a crește un bebeluș sub un ventilator coborât din tavan, relativ gălăgios, în prezența unui zgomot continuu. Făcând acest lucru, de fapt, specializez creierul să se obișnuiască să ignore acel zgomot lipsit de sens. Și, îi frustrez abilitatea de a reprezenta vreun sunet cu sens, drept consecință. În istoria timpurie a bebelușilor aceste lucruri apar la bebeluși adevărați. Și au, de exemplu, rolul de a influența evoluția frumoasă de procesare a unei limbi specifice la fiecare bebeluș care se dezvoltă normal. Și mai au și rolul de a dezvolta procesarea defectuoasă la un număr substanțial de copii care, drept consecință, au abilități de exprimare mai limitate la o vârstă mai mare.
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.
Acum, în această perioadă timpurie de plasticitate, creierul de fapt se schimbă fără a fi afectat de un context de învățare. Nu trebuie să fiu atent la ce aud. Informațiile pe care le primesc nu trebuie neapărat să aibă înțeles. Nu trebuie să fiu în context comportamental. E nevoie de el când creierul își stabilește modul de procesare pentru a putea acționa diferit, pentru a putea acționa selectiv, astfel încât ființa care îl poartă și cară să poată începe să funcționeze într-o manieră selectivă. În următoarea mare epocă, corespunzătoare pentru o mare parte din viață, creierul de fapt își rafinează mașinăria, stăpânind o gamă largă de competențe și abilități. Și în această epocă, care se întinde de pe finalul primului an de viață până la moarte. Acțiunile sunt controlate de comportament. E un alt fel de a spune că creierul are strategii care definesc semnificația informațiilor primite pentru creier. Și se concentrează pe fiecare competență în parte, sau abilitate în parte sub un control specific cu rol de atenționare. E o funcție care ține de a reuși sau nu, să atingi un scop comportamental sau de a recompensa sau nu comportamentul unui individ. Este foarte puternic, de fapt. Această capacitate pe care o avem toată viața pentru plasticitate, pentru schimbare a creierului este exprimată puternic. Reprezintă baza diferențierii noastre reale, de la o persoană la alta. Putem vedea ce se întâmplă în creierul unui animal angrenat în folosirea unei competențe specifice și putem asista sau documenta această schimbare pe mai multe nivele.
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.
Iată un experiment foarte simplu. A fost efectuat, de fapt, cam acum cinci ani în colaborare cu oameni de știință de la Universitatea Provence din Marsilia. Este un experiment foarte simplu în care o maimuță a fost antrenată să folosească un instrument echivalent ca și dificultate cu a învăța un copil să mănânce cu lingura. Maimuța a reușit să stăpânească tehnica din aproape 700 de încercări. Astfel, la început maimuța nu putea sub nicio formă să facă ce trebuia. Avea o rată de succes de una din opt încercări. Acele încercări erau elaborate. Fiecare era diferită substanțial de celelalte. Dar maimuța și-a dezvoltat treptat o strategie. Și dupa cam 700 de încercări maimuța stăpânea tehnica la perfecție, fără să eșueze. Reușea tot timpul să-și ia mâncarea cu acest instrument. În acest moment, sarcina este realizată într-o manieră frumos stereotipizată. Foarte frumos reglată și repetată de nenumărate ori, încercare după încercare.
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.
Ne putem uita în creierul maimuței. Și vedem că e deformat. Putem măsura aceste schimbări și le-am măsurat în timp în multe comportamente similare. Și iată deformarea reflectată într-o hartă a suprafețelor pielii mâinii maimuței. Aceasta este o hartă de la suprafața creierului, în care am reconstruit răspunsurile într-un experiment foarte elaborat locație după locație, într-o cartografiere foarte detaliată a răspunsurilor neuronilor săi. Iată aici o reconstituire a felului în care mâna este reprezentată în creier. Prin exercițiu, am ajuns de fapt să deformăm harta. Și se vede marcat în roz. Câteva suprafețe cât vârful unui deget sunt mai mari. Acestea sunt suprafețele pe care maimuța le folosește ca să utilizeze instrumentul. Dacă ne uităm la selectivitatea răspunsurilor din cortexul maimuței vedem că maimuța și-a modificat de fapt caracteristicile de filtrare care reprezintă informații primite de la nivelul pielii vârfurilor degetelor care sunt implicate în acțiune. Cu alte cuvinte, există în continuare o simplă reprezentare unică a degetelor în toate aceste zone corticale foarte organizate ale suprafeței pielii corpului. La fel e și la noi. Dar totuși acum este reprezentat la un nivel de detaliu mult mai fin. Maimuța primește mai multe informații detaliate de la aceste suprafețe. Și este o parte poate necunoscută și nesuspectată de voi a procesului de dobândire a unei competențe sau abilități.
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.
Ne-am uitat de fapt în cateva zone corticale diferite ale maimuței care învață să facă acest exercițiu. Și fiecare dintre ele se modifică în feluri specifice competenței sau abilității. Astfel, de exemplu, putem lua zona corticală care reprezintă informațiile primite pentru a controla poziția maimuței. Ne uităm în zonele corticale care controlează anumite mișcări și succesiunea de mișcări necesare într-un comportament și așa mai departe. Toate sunt remodelate. Se specializează ca să îndeplinească nevoia imediată. Cam 15 sau 20 de zone corticale se modifică specific atunci când deprindem o competență simplă ca aceasta. Iar în creier vorbim despre o schimbare cu adevărat masivă. Reprezintă modificarea credibilă a răspunsurilor a zeci de milioane poate sute de milioane de neuroni din creier. Înseamnă schimbări a sute de milioane, poate miliarde de sinapse din creier. Modificarea este de ordin fizic. Iar nivelul de construcție care apare este masiv. Gândiți-vă schimbările care apar în creierul unui copil pe parcursul dobândirii abilităților generale ale comportamentului de mișcare. Sau al dobândirii abilităților de vorbire nativă. Schimbările sunt masive.
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.
Totul se rezuma la reprezentările selective ale lucrurilor care sunt importante pentru creier. Pentru că în cea mai mare parte a vieții creierului acestea sunt controlate de contextul comportamental. Este vorba despre lucrurile la care ești atent. Este vorba despre ceea ce te mulțumește. Este vorba despre lucrurile pe care creierul le percepe ca fiind pozitive și importante pentru tine. Totul stă în procesarea corticală și specializarea creierului anterior. Și asta stă la baza specializării fiecăruia. De aceea, prin multele competențe și abilități suntem fiecare un specialist unic. Un specialist extrem de diferit în termeni de detaliu ai creierului fizic de creierul unei persoane de acum 100 de ani. Incredibil de diferit la nivel de detaliu de creierul individului de rand de acum 1.000 de ani. Acum, una dintre caracteristicile acestui proces de modificare este că informațiile este întotdeauna legată de alte informații primite care apar imediat, datorită contextului. Pentru că creierul construiește reprezentări ale lucrurilor care sunt corelate în fracțiuni de secundă și care relaționează între ele succesiv în fracțiuni infime de timp. Creierul înregistrează toate informațiile și determină toate schimbările în contextul temporal. În mod copleșitor, cel mai puternic context care a apărut în creierul vostru sunteți voi înșivă. În istoria voastră personală au apărut miliarde de evenimente care sunt legate în timp de propria persoană drept receptor, sau actor, sau gânditor sau element determinant. De miliarde de ori fragmente de senzații au venit de la suprafața corpului care sunt întotdeauna asociate cu persoana voastră ca și receptor, și rezultând în personificarea sinelui. Suntem construiți, eul vostru se construiește din aceste miliarde de evenimente. Se construiește. Este creat în creierul vostru. Și este creat în creier prin schimbare fizică. Este un rezultat construit într-un mod minunat ajungând să aibă o formă individuală pentru că fiecare dintre noi are o istorie extrem de diferita. Și experiențe extrem de diferite care ne conduc la această diferențiere minunată a sinelui a cultului personalității.
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.
Am folosit această cercetare să încercăm să înțelegem nu doar cum se dezvoltă o persoană normală și cum își elaborează competențele și abilitățile dar și să încercăm să înțelegem originile afecțiunilor și originile diferențelor sau variațiilor care ar putea limita capacitățile unui copil sau adult. Voi vorbi despre folosirea acestor strategii pentru a proiecta o abordare bazată pe plasticitatea creierului pentru a determina corecții la nivelul modului de procesare al unui copil care cresc competența copilului de recepție și folosire a limbajului și mai apoi de a citi. Voi vorbi despre experimentele care implică de fapt folosirea acestei științe a creierului. Mai întâi să înțelegem cum contribuie la pierderea funcțiilor pe măsură ce îmbătrânim. Folosind aceste cunoștințe într-o abordare țintită vom încerca să diferențiem mașinăria pentru a-i recupera funcția la vârstă înaintată.
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.
Astfel, primul exemplu despre care voi vorbi este legat de copiii cu deficiențe de învățare. Avem acum la dispoziție o grămadă cărți care demonstrează că problema fundamentală care apare la majoritatea copiilor care au afecțiuni timpurii de vorbire și care se vor chinui să învețe să citească este că procesorul limbajului este creat într-o formă incompletă. Iar motivul pentru care se dezvoltă defectuos este că devreme în viața creierului copilului procesul în sine este zgomotos. Este atât de simplu. Este semnalul unei probleme legată de zgomot. Bine? Multe lucruri contribuie la acest rezultat. Pot fi multe defecte moștenite care să afecteze procesul făcându-l mai zgomotos. Aș putea spune că problema zgomotului ar putea apărea și în baza informațiilor primite din lume, prin intermediul urechilor.
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.
Dacă -- cei mai în vârstă din audiență știu că atunci când eram copil înțelegeam că un copil născut cu cerul gurii despicat era născut cu ceea ce numeam retard mental. Știam că vor fi înceți din punct de vedere cognitiv. Știam că se vor chinui să învețe sa-și dezvolte abilități de vorbire normale. Și știam că se vor chinui să învețe să citească. Majoritatea ar fi niște eșecuri intelectuale și academice. Acum nu mai e cazul. Nu se mai aplică. Această slăbiciune sau condiție moștenită s-a evaporat. Nu mai auzim despre asta. Unde a dispărut? Ei bine, un chirurg olandez a înțeles acum 35 de ani că, pur și simplu, dacă rezolvi problema destul de devreme când creierul este încă în perioada aceasta inițială plastică astfel încît mașinăria sa poată fi reglată adecvat în acest interval inițial de setare din perioada critică nu se va mai întâmpla nimic. Ce faci efectiv prin operația cerului gurii despicat ca să-l corectezi? În principiu, deschizi tuburile care drenează fluidul din urechile medii și care cu siguranță sunt pline. Fiecare sunet pe care copilul îl aude necorectat este înăbușit. Este degradat. In astfel de cazuri limba nativă a copilului nu este engleza. Nu este japoneza. Este engleză înăbușită. Este japoneză degradata. Este nonsens. Iar creierul se specializează așa. Creează o reprezentare a unei limbi fără sens. Iar apoi copilul nu mai scapă de ea.
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.
Nonsensul nu se întâmplă doar în ureche. Se poate întâmpla și în creier. Creierul în sine poate fi zgomotos. De obicei este așa. Există numeroase defecte moștenite care îl pot face și mai zgomotos. Iar limba nativă a unui copil cu un astfel de creier este degradată. Nu este engleză. Este engleză zgomotoasă. Și va rezulta în reprezentări eronate ale sunetelor cuvintelor care nu sunt normale, într-o strategie diferită a unei mașinării care are constante spațiale diferite. Putem analiza creierul unui astfel de copil și înregistra acele constante de timp. Durează cam cu un ordin de mărime mai mult, în medie, cam de 11 ori mai mult ca durată decât la un copil normal. Constantele spațiale sunt cam de trei ori mai mari. Un astfel de copil va avea deficiente cognitive și de memorie în acest domeniu. Este normal să fie așa. Pentru că, în calitate de recipient de vorbire copilul va primi și va reprezenta aceste constante. Iar în termeni de informație, va reprezenta un nonsens. Vor avea abilități slabe de citire. Pentru că citirea depinde de traducerea sunetelor cuvintelor în această formă ortografică sau vizuală de reprezentare. Dacă suntele cuvintelor nu sunt reprezentate în creier traducerea lor nu va avea niciun sens. Și vom avea o neurologie corespunzătoare, anormală.
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.
Tot mai mult, la acești copii de la o evaluare la alta, intervențiile asupra limbajul și asupra citirii, documentează această neurologie anormală. Ideea este că îți poți antrena creierul să scape. O modalitate este să te gândești că poți rafina din nou capacitatea de procesare a mașinăriei schimbând-o. Operând modificări de detaliu. Durează în medie cam 30 de ore. Și până azi am reușit să facem asta pentru cam 430.000 de copii. De fapt, chiar acum, 15.000 de copii se antrenează să scape de defect. Și, de fapt, când te uiți la impact, el e substanțial.
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.
Iată distribuția normală a fenomenului. Cel mai mult ne interesează acești copii din partea stângă a distribuției. Sunt cam 3.000 de copii. Puteți observa că majoritatea copiilor din partea stângă a distribuției se mută spre mijloc sau în partea dreaptă. Este o evaluare largă a abilităților lor de exprimare prin limbaj. Este ca un test de inteligență pentru limbaj. Impactul asupra distribuției, dacă fiecare copil din Statele Unite ar fi antrenat va fi o translație completă a distribuției spre dreapta și o îngustare a distribuției. Este un impact de o amploare substanțială.
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.
Luați o clasă de copii care studiază artele de vorbire. Gândiți-vă la cei mai slab pregătiți copii din clasă. Putem să-i mutăm pe majoritatea spre mijloc sau spre partea dreaptă. Pe lângă antrenamentul pentru o exprimare corectă, rezolvă și probleme legate de memorie și cunoaștere fluență în vorbire și vorbire efectivă. Antrenamentul facilitează deprinderea unei abilități importante, dependentă de exprimare, respectiv, cititul. Iar într-o mare măsură, rezolvă probleme ale creierului. Puteți să vă uitați în creierul unui copil. printr-o sumedenie de variante pe care oamenii de știință le au la Stanford, MIT, UCSF, UCLA și o serie de alte instituții. Copii cu diferite comportamente de exprimare sau cu diferite comportamente de citire în majoritatea cazurilor răspunsurile lor neuronale anormal de complexe înainte de a începe sunt aduse la normal de acest antrenament.
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.
Putem adopta aceeași abordare ca să rezolvăm probleme legate de îmbătrânire. În acest caz, mașinăria se deteriorează de la componentele care merg în jos. Zgomotul crește în creier. Iar modularea învățării și controlul se deteriorează. Și ne putem uita în creierul unui astfel de individ și asista la o schimbare a constantelor de timp și spațiu cu care, de exemplu, creierul își reprezintă din nou limbajul. Așa cum creierul a ieșit la început din haos, la final, reintră în haos. Aceasta conduce la slăbirea memoriei cunoașterii și a abilității de menținere a posturii și a agilității. Se pare că putem antrena creierul unui astfel de individ, este vorba despre o populație restrânsă de astfel de persoane care se antrenează cam 30 de ore în ședințe de intensitate egală. Vorbim despre oameni de 80 și 90 de ani.
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.
Ceea ce observăm sunt îmbunătățiri substanțiale de memorie imediată, abilitatea de a-și aminti lucruri după un interval de timp abilitatea de a-și controla atenția abilitățile de exprimare și abilitățile vizuale și spațiale. Indexul neuropsihologic general al acestor indivizi antrenați în total populației este de aproximativ două deviații standard. Asta înseamnă că dacă ești în partea stângă a distribuției și mă uit la abilitățile tale neuropsihologice, persoana medie a avansat spre mijloc sau spre dreapta distribuției. Înseamnă că majoritatea oamenilor care riscă să devină senili, mai mult sau mai puțin imediat, acum se află într-o poziție protejată.
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.
Problemele mele se leagă de a încerca să salvez într-o măsură mai completă, cât mai mulți cetățenii în vârstă. Pentru că cred că se poate face asta pe scară largă. la fel ca și în cazul copiilor. Principalul meu interes este cum să elaborez această știință să rezolve și alte maladii. Mă interesează mai ales autismul și paralizia cerebrală, aceste mari catastrofe ale copilăriei. Iar la bătrăni, boli precum Parkinson și alte afecțiuni dobândite precum 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)
Problemele voastre legate de această știință sunt cum să mențineți propria mașinărie de învățare la cote înalte de funcționare. Și, desigur, o viață bine ordonată, în care învățarea este o parte continuă, reprezintă cheia. Dar în viitorul vostru apare și antrenamentul creierului. Pregătiți-vă! Va face parte din viața fiecăruia în viitorul nu foarte îndepărtat. Așa cum exercițiul fizic face parte din orice viață bine organizată, în perioada contemporană. Celălalt fel în care veți ajunge în final să luați în considerare această literatură și știință, importante pentru voi va fi cînd vă veți gândi cum să aveți grijă de voi. Acum că știi, acum că știința ne spune că de tine depinde, că o poți controla, că fericirea și bună-starea ta, abilitățile și capacitățile tale sunt capabile de modificări continue, îmbunătățiri continue iar noi suntem singurii care răspundem de asta. Desigur, mulți oameni vor ignora acest sfat. Va trece multă vreme până când îl vor înțelege cu adevărat. (Râsete) Asta este altă problemă și nu este vina mea. OK. Mulțumesc. (Aplauze)