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.
Ця машина, яку ми всі маємо в черепі, нагадує мені про афоризм, слова Вуді Аллена - питання, яку річ найкраще мати в черепі. і, найкраще - мати цю машину. Вона створена для змін. Вся суть у змінах. Це дозволяє робити завтра те, що ми не можемо зробити сьогодні, а сьогодні - те, що не могли робити вчора. І, звичайно, вона народжується нетямущою.
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.
Востаннє, коли ви перебували біля дитини -- це моя онука, Мітра. Вона неймовірна, чи не так? (Сміх) Та все ж, коли вона народилася, незважаючи на те, що її мозок розвивався вже протягом кількох місяців, на основі її переживань у лоні, її можливості були дуже обмежені, як в усіх немовлят на момент нормального, у часі, народження. Якби ми описували її можливості сприйняття, то назвали б їх сирими. Немає суттєвих ознак наявності реального мисленнєвого процесу. Насправді, немає доказів наявності будь-яких пізнавальних можливостей у новонароджених. Новонароджені не дуже реагують. Майже немає ознак того, що на борту є людина. (Сміх) І вони можуть лише в дуже примітивний і обмежений спосіб контролювати свої рухи.
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.
Мине кілька місяців до того, як це немовля зможе робити щось таке просте як дотягтися і свідомо схопити і покласти об’єкт, зазвичай до рота. Мине ще кілька місяців, і ми побачимо тривалий рівномірний прогрес еволюції від перших погойдувань до перевертання, сидіння і повзання, стояння, ходіння, аж до тієї казкової миті коли ми зможемо пересуватися по світу. І тепер, коли ми подивимось на мозок, ми побачимо справді дивовижний прогрес. В цьому віці мозок вже може зберігати інформацію. Він зберігає, записує і може швидко знаходити значення тисяч, десятків тисяч об’єктів, дій та їх зв’язків у світі. І ці взаємозв’язки можуть комбінуватися у сотні тисяч, потенційно, у мільйони способів. В цьому віці мозок контролює дуже досконалі можливості спримання. І він має зростаючий набір пізнавальних навичок. Цей мозок, великою мірою, вже є мислячою машиною. І в цьому віці, поза всяким сумнівом, у цьому мозку вже є людина. В цьому віці мозок значною мірою контролює свій власний розвиток. В цьому віці ми бачимо дивовижний прогрес в його здатності контролювати рух.
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)
Розвиток рухового контролю досяг рівня, на якому мозок може контролювати рухи одночасно, у складній послідовності і комбінаціях, так, як це було б необхідно, наприклад, щоб грати у складну гру, таку як футбол. Тепер цей хлопчик може набивати м’яч на голові. І там, де він живе, в Сан Пауло, Бразилія, близько 40% хлопців його віку можуть робити те саме. Ви могли б пройтися по Монтеррею, і вам було б складно знайти хлопця з такими навичками. А якби і знайшли, то він, напевно, був би з Сан Пауло. (Сміх)
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.
Усім цим я хотів сказати, що наші індивідуальні навички й можливості визначаються нашим середовищем. Середовище включає нашу сучасну культуру - те, що впливає на наш мозок. Бо у своєму особистому розвитку ми будували великий репертуар особливих навичок та можливостей, специфічних для наших особистих історій. І вони створюють дивовижне розмаїття людства. Таким чином, що немає двох людей, які були б цілком однаковими. Кожен з нас має різний набір набутих умінь та навичок. Усе це є наслідком пластичності - здатності до адаптації цієї дивовижної адаптивної машини. В дорослому мозку, звичайно, ми вже накопичили великий репертуар умінь та навичок, які можемо виконувати більш-менш автоматично, по пам’яті, і це визначає нас як створінь, які діють, рухаються, думають.
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.
Отже, ми вивчаємо це як лабораторні університетські науковці-ботани, якими ми і є, досліджуючи мізки тварин, таких як пацюки або мавпи, або цього особливо цікавого створіння - одної з найдивніших форм життя на землі - примушуючи їх засвоювати нові вміння і навички. І ми відстежуємо зміни, які відбуваються, коли нове уміння або навичка засвоюються. Насправді, ми вивчаємо піддослідних будь-якого віку цих різних видів - тобто, від раннього дитинства до дорослого і похилого віку. Тож, наприклад, ми можемо вивчати пацюка, який здобуває нове вміння або навичку, які передбачають використання лапи для оволодіння певними поведінками хапання лапами, так само, як ми можемо вивчати дитину і її здатність засвоїти просту навичку або якесь загальне вміння, таке як оволодіти умінням читати. Або ми можемо розглядати дорослу людину, яка оволоділа складним набором умінь, що можуть стосуватися читання нот або здійснення механічних дій, пов’язаних із виконанням музичного твору.
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.
У цих дослідженнях ми визначили дві великі епохи пластичної історії мозку. Першу велику епоху зазвичай називають "Критичний Період". І це період, в якому мозок розвиває, у початковій формі, свою базову обчислювальну машинерію. Це, насправді, період вражаючих змін, у якому, по суті, навчання не потрібне для того, щоб здійснювати початкову диференціацію структури мозку. Усе що потрібно, наприклад, для розвитку слуху, це просто чути звуки. І мозок перебуває під владою звукового середовища, в якому він розвивається. Наприклад, я можу виростити тварину в середовищі, де звучить беззмістовний тихий звук, набір звуків, які я просто вмикаю і штучно роблю їх важливими для тварини і її молодого мозку. І я бачу, що мозок тварини налаштовує початкову обробку цього звуку в ідеалізованій формі, в межах своїх поточних можливостей, щоб представити звук в організованій, впорядкованій формі. Звук не має бути цінним для тварини. Я можу виростити тварину серед гіпотетично важливих звуків, таких звуків, які є подібними до звуків рідної мови дитини. І я побачу, що в мозку розвивається спеціалізований обробник, що спеціалізується на цій складній сукупності, наборі звуків. Це, насправді, підкреслює відокремленість їх представлення, нейронного представлення багатовимірних стимулів.
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.
Або я можу піддавати тварину впливу цілком беззмістовного і згубного звуку. Я можу виростити тварину в таких умовах, які будуть еквівалентними розвитку дитини під досить шумним вентилятором, в присутності постійного шуму. І цим я налаштовую мозок, щоб він став спеціалізованим обробником цього беззмістовного звуку. І, як наслідок, я пригнічую його здатність відображати будь-який корисний звук. Такі речі у ранньому дитячому віці відбуваються з дітьми в реальному житті. Наслідком цих процесів може бути, наприклад, хороший розвиток мовної обробки у всіх дітей з нормальним розвитком. Але ці процеси також можуть спричиняти порушення розвитку у багатьох дітей, які, внаслідок цього, мають обмежені мовні можливості у старшому віці.
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.
Отже, в цьому ранньому періоді пластичності мозок, насправді, змінюється поза навчальним контекстом. Мені не потрібно приділяти увагу тому, що я чую. Вхідна інформація не має обов’язково мати зміст. Я не маю бути у поведінковому контексті. Це потрібно для того, щоб мозок розвинув свої інструменти обробки таким чином, щоб він міг діяти по-різному, щоб він міг діяти вибірково, так, щоб власник цього мозку міг почати користуватися ним вибірково. У наступній великій епосі життя, яка триває більшість нашого життя, мозок удосконалює свою машинерію, коли опановує широкий спектр умінь та навичок. І в цій епосі, яка триває від завершення першого року життя і до смерті, він робить це під контролем поведінки. Іншими словами, мозок має стратегії, що визначають важливість вхідних даних для мозку. І він фокусується на навичках по черзі, одна за одною, вміння за вмінням, із особливим контролем уваги. Це залежить від того, чи досягнута мета завдяки цій поведінці, або чи отримана винагорода завдяки поведінці. Це, насправді, має велику силу. Постійна здатність мозку змінюватися, бути пластичним, дуже сильно виражена. Це основа нашої справжньої диференціації, відмінності однієї особи від іншої. Ви можете зазирнути у мозок тварини, яка опановує певну навичку, і пересвідчитесь, що ці зміни відбуваються на багатьох рівнях.
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.
Тож, ось дуже простий експеримент. Він був проведений близько 5 років тому спільно з науковцями Університету Провансу в Марселі. Це дуже простий експеримент, у якому мавпу вчили виконувати завдання, що передбачало маніпулювання інструментом, яке по складності було еквівалентним до навчання дитини маніпулювати ложкою. Мавпа опанувала цю навичку після приблизно 700 навчальних спроб. Тож, на початку мавпа не могла виконувати завдання взагалі. Лише одна з восьми спроб була успішною. Ці спроби були дуже складними. Кожна спроба суттєво відрізнялася від іншої. Але поступово мавпа виробила стратегію. І приблизно після 700 спроб мавпа виконує цю дію бездоганно - ніколи не помиляючись. Вона щоразу успішно дістає їжу цим інструментом. Тепер завдання виконується у елегантний шаблонний спосіб: з високою повторюваністю і вивірено, спроба за спробою.
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.
Ми можемо зазирнути у мозок мавпи. І ми побачимо, що він змінився. Ми можемо простежити ці зміни у часі і робили це для багатьох таких поведінок. Тут ми бачимо зміни, відображені на карті шкіри руки мавпи. Це карта на поверхні мозку, на якій, у складному експерименті, ми відстежили реакції, точку за точкою, шляхом деталізованого картографування реакцій нейронів мавпи. Тут ми бачимо зображення того, як рука представлена у мозку. Ми, насправді, змінили карту вправами. Зміни позначені рожевим. Ми маємо пару збільшених поверхонь кінчиків пальців. Це ті поверхні, які мавпа використовує, щоб маніпулювати інструментом. Якщо ми подивимось на вибірковість реакцій в корі мозку мавпи, ми побачимо, що змінилися характеристики фільтрування вхідних сигналів від шкіри кінчиків задіяних пальців. Тобто, все ще є єдине, просте представлення кінчиків пальців у цій найскладнішій з мозкових ділянок, що представляє поверхню шкіри. У мавпи вона така ж, як у вас. Однак тепер вона значно деталізованіша. Мавпа отримує більш детальну інформацію з цих поверхонь. І це невідома, несподівана, можливо, для вас, частина опанування вміння або навички.
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.
Ми досліджували кілька різних ділянок кори у мавпи, яка опановує це завдання. І кожна з них змінюється у спосіб особливий саме для цієї навички або вміння. Тож, наприклад, ми можемо поглянути на ділянку кори, яка представляє сигнали, що контролюють позу мавпи. Або ділянки кори, які контролюють рухи і послідовності рухів потрібні для цієї поведінки, і так далі. Усі вони перетворюються. Усі вони пристосовуються до поточного завдання. Від 15 до 20 ділянок кори модифікуються, коли ви опановуєте просту навичку, подібну до цієї. І це означає величезні зміни у мозку. Це означає зміни, довготривалі зміни, реакцій десятків мільйонів, можливо, сотень мільйонів нейронів у вашому мозку. Це означає зміни сотень мільйонів, можливо, мільярдів синаптичних зв’язків у вашому мозку. Це створюється шляхом фізичних змін. І масштаб цього творення - величезний. Подумайте про зміни, що відбуваються у мозку дитини під час оволодіння нею руховими уміннями взагалі. Або опанування навичок рідної мови. Зміни є величезними.
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.
І вся суть у вибіркових представленнях речей, які є важливими для мозку. Тому що більшу частину життя це контролюється поведінковим контекстом. Це те, на що ви звертаєте увагу. Це те, що є вартісним для вас. Це те, що мозок вважає позитивним та важливим для вас. Вся суть в обробці корою мозку і спеціалізації переднього мозку. І це є основою вашої спеціалізації. Саме тому, з вашими уміннями й навичками, ви є унікальним спеціалістом: спеціалістом, який дуже відрізняється фізичними характеристиками свого мозку від мозку людини, що жила 100 років тому і надзвичайно відрізняється від мозку нормальної людини, яка жила 1000 років тому. Однією з характеристик цього процесу змін є те, що інформація завжди пов’язана з іншими сигналами або інформацією, які надходять приблизно в той самий час, в контексті. І саме тому мозок створює представлення речей, які взаємопов’язані у коротких проміжках часу, і які пов’язані між собою у послідовних проміжках часу. Мозок записує усю інформацію і здійснює усі зміни у часовому контексті. Та найбільш потужний контекст, який є у вашому мозку, це ви самі. Мільярди подій відбувалися у вашому житті, пов’язаних у часі із вами, як приймачем, з вами діючим, з вами думаючим, з вами здійснюючим рух. Мільярди разів крихітні частки відчуттів приходили з поверхні вашого тіла. Ці відчуття завжди асоціюються з вами як приймачем, і результатом є ваше отілеснення. Ви створюєтесь, ваше Я створюється з цих мільярдів подій. Це будівництво, це творення відбувається у вашому мозку. І це створення відбувається у мозку шляхом фізичних змін. Це дивовижно збудована річ, яка має результатом індивідуальну форму, бо кожен з нас має дуже різні історії і надзвичайно різні досвіди, які дають нам цю дивовижну диференціацію особистості, індивідуальності.
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.
Ми використовували це дослідження, щоб збагнути не лише те, як нормальна людина розвивається і вдосконалює свої вміння та навички, але щоб також зрозуміти причини порушень і причини відмінностей або варіацій, які можуть обмежувати можливості дитини або дорослого. Я розповім про використання цих стратегій для розробки базованого на пластичності підходу до корекції мозкової машинерії дитини, який підвищує дієздатність дитини як приймача і користувача мови і, згодом, як читача. Я також розповім про експерименти, що використовують цю науку про мозок, щоб зрозуміти процеси втрати функціональності у старшому віці, а потім, використовуючи цільовий підхід, спробувати диференціювати машинерію, щоб відновити функції у похилому віці.
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.
Тож перший приклад, який я наведу, стосується дітей із труднощами у навчанні. Ми зараз маємо великий пласт літератури, який демонструє, що фундаментальна проблема яка зустрічається у більшості дітей із ранніми відхиленнями у мові, і яким буде важко навчитися читати, полягає в тому, що їх обробник мови створений несправним. І причина того, що він розвивається несправним у тому, що на ранньому етапі життя мозку дитини, його розвиток супроводжується шумом. Ось так просто. Це проблема співвідношення "сигнал-шум". І є ще багато речей, що впливають на це. Є багато спадкових вад, які можуть зробити обробку звуку більш шумною. Також проблема шуму може виникнути на основі інформації, що надходить із зовнішнього світу через вуха.
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.
Старші люди в цій аудиторії знають, що в часи, коли я був малим, ми розуміли, що дитина народжена із розщелиною твердого піднебіння, народжувалася із тим, що називали розумовою відсталістю. Ми знали, що вони матимуть затримку пізнавального розвитку, ми знали, що їм буде важко розвивати нормальні мовні навички, ми знали, що їм буде важко вчитися читати. Більшість з них не будуть академічно та інтелектуально успішними. Це минуло. Такий підхід зник. Цей спадковий недолік, ця спадкова хвороба випарувалась. Ми вже не чуємо про неї. Куди вона поділася? Один датський хірург зрозумів, близько 35 років тому, що якщо виправити проблему досить рано, у початковому пластичному періоді мозку, щоб мозок міг адекватно розвивати свою машинерію у цей початковий час у критичному періоді, то згадані вище проблеми не виникнуть. Що ми робимо, виконуючи хірургічну корекцію піднебіння? Ми просто відкриваємо євстахієві труби, які відводять рідину від середнього вуха, яке постійно заповнене рідиною. Кожен звук, який дитина чує некоректно, є приглушеним, гіршим. Рідною мовою дитини, в такому разі, є не англійська, і не японська. Це приглушена англійська. Це погіршена японська. Це тарабарщина. І мозок налаштовується на неї. Він створює репрезентацію мовної тарабарщини. І вона закріплюється у дитини.
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.
Тепер тарабарщина звучить не лише у вусі. Вона також може "звучати" і в мозку. Мозок, сам по собі, може бути шумним. Він зазвичай шумний. Є багато спадкових вад, які можуть зробити його більш шумним. І рідна мова дитини з таким мозком погіршується. Це не англійська. Це шумна англійська. І це призводить до неякісної репрезентації звуків слів - ненормальної - до іншої стратегії, машинерії звуку з іншими часовими та просторовими константами. Можна зазирнути у мозок такої дитини і записати ці константи. Вони на порядок довші, приблизно в 11 разів довші, в середньому, ніж у нормальної дитини. Просторові константи приблизно втричі більші. Така дитина матиме порушення пам’яті та когнітивні порушення у цій області. Звичайно, матиме. Бо, як приймачі мови, вони приймають і репрезентують її, і результат репрезентації - інформація буде тарабарщиною. Такі діти погано читатимуть. Бо читання залежить від перекодування звуків слів у орфографічну або візуальну репрезентацію. Якщо в мозку немає репрезентації звуків, то таке перекодування не має сенсу. І ви матимете відповідну патологічну неврологію.
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.
Потім у таких дітей, все більше і більше, обстеження за обстеженням, у тому, як вони працюють з мовою і читають, ми спостерігаємо патологічну неврологію. Але, можна вивести мозок із цього стану. Це можна уявити як перепрошивку можливостей обробки машинерії мозку, змінюючи її. Змінюючи докорінно. І це забирає, зазвичай, близько 30 годин. І ми досягли таких змін у приблизно 430 тисяч дітей на сьогодні. Фактично, близько 15 тисяч дітей займаються зараз, під час цієї розмови. І коли ми поглянемо на результати, то результати будуть суттєві.
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.
Тут ми бачимо нормальний розподіл. Нас цікавить ліва частина розподілу. Це приблизно 3000 дітей. Ви бачите, що більшість дітей з лівої частини розподілу рухаються до середини або правої частини. Це загальна оцінка їх мовних можливостей. Це щось на зразок тесту IQ для мови. Якби заняття проводилися з кожною дитиною в США, то увесь цей розподіл посунувся б направо і став би вужчим. Це надзвичайно важливий результат.
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.
Подумайте про дітей на уроці мови. Подумайте про дітей, які відстають. Є потенціал підтягнути більшість цих дітей до рівня середньої або високої успішності. На додачу до ретельного мовного тренування покращується пам’ять і когнітивна функція, різні характеристики мовлення. Важливе уміння, залежне від мови, стає можливим завдяки заняттям тобто, читання. І, великою мірою, вони ремонтують мозок. Ви можете зазирнути у мозок дитини під час виконання завдань, підготованих науковцями у Стенфорді, MIT, UCSF, UCLA і багатьох інших установах. І дітей, які працюють над різними мовними завданнями, або завданнями з читання. Ви побачите, що у більшості дітей нейронні реакції, які дуже відхиляються від норми на початку занять, приводяться до норми цими заняттями.
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.
Можна також застосувати той самий підхід для вирішення проблем, пов’язаних зі старінням. Тепер, в цьому випадку, машинерія деградує від дієздатного стану в напрямку погіршення. Рівень шуму в мозку підвищується. Навчальна модуляція і контроль погіршуються. Ви можете поглянути на мозок такої людини і побачити зміни часових та просторових констант, за допомогою яких мозок репрезентує мову. Так само, як мозок вийшов з хаосу на початку, він повертається назад до хаосу вкінці. Це призводить до зниження пам’яті, когнітивної функції, рухливості і погіршення постави. Але, можна тренувати мозок такої людини - це невелика вибірка таких людей - тренувати так само інтенсивно - 30 годин. Це 80-90-річні люди.
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.
І ми побачимо значне покращення короткотермінової пам’яті, їх здатності пам’ятати речі після паузи, здатності контролювати увагу, мовних та візуально-просторових умінь. Загальний нейропсихологічний показник людей, які пройшли тренування, у вибірці, покращився на 2 стандартних відхилення. Тобто, якщо ви на лівому краю розподілу, і ми оцінюємо ваші нейропсихологічні дані, то середня людина просунулась до середини або правого краю розподілу. Тож більшість людей із ризиком деменції, у тій чи іншій мірі, тепер є у більш захищеному становищі.
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.
Моє завдання - намагатися допомагати старшим людям більш повно і більшій кількості, бо я вважаю, що це можна робити в цій сфері дуже масштабно. І те ж саме можна робити для дітей. Найбільше я хочу розвивати цю науку, щоб лікувати інші недуги. Мене особливо цікавлять аутизм і церебральний параліч - ці великі нещастя дитинства. У старших людей - хвороба Паркінсона, а в решти людей - набуті хвороби, такі як шизофренія.
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)
Ваша проблема, в контексті цієї науки, це те, як зберігати вашу навчальну машинерію функціональною. І, звісно, ключем до цього є добре впорядковане життя, частиною якого є постійне навчання. Але, також і мозкова аеробіка в майбутньому. Будьте готовими. Це буде частиною життя кожної людини у недалекому майбутньому, так само, як фізичні вправи є частиною кожного добре організованого життя в наш час. Інша, і важлива для вас, причина, щоб почати цікавитись цією наукою і літературою, це ваше самовдосконалення. Тепер, коли ви знаєте, коли наука каже нам, що це ваша турбота, що ви можете контролювати це, що ваше щастя, ваше благополуччя, ваші вміння, ваші можливості, можуть постійно змінюватися, постійно покращуватися, і в цьому процесі є ваша відповідальність. Звісно, більшість знехтує цією порадою. Мине багато часу, поки вони зрозуміють її. (Сміх) Це інша проблема і в цьому не моя вина. Добре. Дякую. (Оплески)