I want you to take a look at this baby. What you're drawn to are her eyes and the skin you love to touch. But today I'm going to talk to you about something you can't see. What's going on up in that little brain of hers. The modern tools of neuroscience are demonstrating to us that what's going on up there is nothing short of rocket science. And what we're learning is going to shed some light on what the romantic writers and poets described as the "celestial openness" of the child's mind.
Jag vill att ni tittar på det här barnet. Ni dras till hennes ögon och huden som ni älskar att röra vid. Men idag ska jag tala om något som ni inte kan se, det som händer i hennes lilla hjärna. Neurovetenskapens moderna verktyg visar oss att det som pågår där uppe inte är något mindre än raketfysik. Och det vi lär oss kommer att klargöra för oss vad romantiska författare och poeter har beskrivit som den "himmelska öppenheten" hos ett barns sinne.
What we see here is a mother in India, and she's speaking Koro, which is a newly discovered language. And she's talking to her baby. What this mother -- and the 800 people who speak Koro in the world -- understands is that, to preserve this language, they need to speak it to the babies. And therein lies a critical puzzle. Why is it that you can't preserve a language by speaking to you and I, to the adults? Well, it's got to do with your brain. What we see here is that language has a critical period for learning. The way to read this slide is to look at your age on the horizontal axis.
Det vi ser här är en mamma i Indien, hon talar Koro, som är ett nyupptäckt språk. Hon pratar med sitt barn. Det den här mamman -- och de 800 personer i världen som talar Koro -- förstår, är att för att bevara sitt språk, måste de prata med sina barn på det. Och där finns en kritisk gåta. Varför är det så att man inte kan bevara ett språk genom att tala det till dig och mig, till de vuxna? Det har med hjärnan att göra. Det vi ser här är att det finns en kritisk inlärningsperiod för språk. Man läser detta på så vis att din ålder är på den horisontella axeln
(Laughter)
(Skratt)
And you'll see on the vertical your skill at acquiring a second language. The babies and children are geniuses until they turn seven, and then there's a systematic decline. After puberty, we fall off the map. No scientists dispute this curve, but laboratories all over the world are trying to figure out why it works this way.
Och på den vertikala axeln ser du din förmåga att ta in ett andra språk. Spädbarn och barn är genier tills de fyller sju, sedan sjunker det systematiskt. Efter puberteten trillar vi ur diagrammet. Inga vetenskapsmän ifrågasätter den här kurvan men laboratorier över hela världen försöker lista ut varför det funkar på det här viset.
Work in my lab is focused on the first critical period in development, and that is the period in which babies try to master which sounds are used in their language. We think, by studying how the sounds are learned, we'll have a model for the rest of language, and perhaps for critical periods that may exist in childhood for social, emotional and cognitive development. So we've been studying the babies using a technique that we're using all over the world and the sounds of all languages. The baby sits on a parent's lap, and we train them to turn their heads when a sound changes -- like from "ah" to "ee." If they do so at the appropriate time, the black box lights up and a panda bear pounds a drum. A six-monther adores the task.
Arbetet i mitt labb är fokuserat på den första kritiska utvecklingsperioden -- och det är den period då spädbarn försöker bemästra de ljud som används i deras språk. Vi tror att vi, genom att studera inlärningen av ljud, kommer att ha en modell för resten av språket, och kanske för andra kritiska perioder under barndomen när det gäller social, känslomässig och kognitiv utveckling. Så vi har studerat dessa spädbarn med hjälp av en teknik som vi använder över hela världen med ljud från alla språk. Spädbarnet sitter i förälderns knä, och vi lär dem att vända på huvudet när ett ljud förändras -- till exempel från "ah" till "ii" Om de gör detta i rätt tid, lyser den svarta asken upp och en panda slår på en trumma. En sexmånaders älskar den här uppgiften
What have we learned? Well, babies all over the world are what I like to describe as "citizens of the world." They can discriminate all the sounds of all languages, no matter what country we're testing and what language we're using, and that's remarkable because you and I can't do that. We're culture-bound listeners. We can discriminate the sounds of our own language, but not those of foreign languages. So the question arises: When do those citizens of the world turn into the language-bound listeners that we are? And the answer: before their first birthdays. What you see here is performance on that head-turn task for babies tested in Tokyo and the United States, here in Seattle, as they listened to "ra" and "la" -- sounds important to English, but not to Japanese. So at six to eight months, the babies are totally equivalent. Two months later, something incredible occurs. The babies in the United States are getting a lot better, babies in Japan are getting a lot worse, but both of those groups of babies are preparing for exactly the language that they are going to learn.
Vad har vi lärt oss? Att spädbarn över hela världen är vad jag brukar beskriva som världsmedborgare; De kan urskilja alla ljud i alla språk, oavsett vilket land vi testar och vilket språk vi använder. Och det är anmärkningsvärt för du och jag kan inte göra det. Vi är kulturbundna lyssnare. Vi kan urskilja ljud i vårt eget språk, men inte ljud i främmande språk. Så frågan uppkommer, när blir dessa världsmedborgare de språkstyrda lyssnare som vi är? Svaret är: innan deras första födelsedag. Det ni ser här är resultatet av huvudvändningsuppgiften för spädbarn testade i Tokyo och i USA, här i Seattle, när de lyssnade på "ra" och "la" -- ljud som är viktiga i engelskan, men inte i japanskan. Vid sex till åtta månaders ålder är barnen helt likvärdiga. Två månader senare händer något otroligt. Spädbarnen i USA blir mycket bättre, och spädbarnen i Japan blir mycket sämre, men båda grupperna av spädbarn förbereder sig för exakt det språk som de kommer att lära sig.
So the question is: What's happening during this critical two-month period? This is the critical period for sound development, but what's going on up there? So there are two things going on. The first is that the babies are listening intently to us, and they're taking statistics as they listen to us talk -- they're taking statistics. So listen to two mothers speaking motherese -- the universal language we use when we talk to kids -- first in English and then in Japanese.
Så frågan är, vad är det som händer under denna kritiska tvåmånadersperiod? Det är den perioden då ljud utvecklas, men vad är det som händer där uppe? Två saker händer. Den första är att barnen lyssnar medvetet på oss, och de för statistik medan de lyssnar på hur vi pratar -- de för statistik. Lyssna på två mödrar som pratar mammiska -- det universella språk vi använder när vi talar till barn -- först på engelska, sedan på japanska.
(Video) Ah, I love your big blue eyes -- so pretty and nice.
(Video) Engelsk mamma: Åh, jag älskar dina stora blå ögon -- så söta och fina.
(Japanese)
Japansk mamma: [japanska]
Patricia Kuhl: During the production of speech, when babies listen, what they're doing is taking statistics on the language that they hear. And those distributions grow. And what we've learned is that babies are sensitive to the statistics, and the statistics of Japanese and English are very, very different. English has a lot of Rs and Ls. The distribution shows. And the distribution of Japanese is totally different, where we see a group of intermediate sounds, which is known as the Japanese "R." So babies absorb the statistics of the language and it changes their brains; it changes them from the citizens of the world to the culture-bound listeners that we are. But we as adults are no longer absorbing those statistics. We are governed by the representations in memory that were formed early in development.
Patricia Kuhl: När talet utvecklas, när barn lyssnar, så för de statistik över det språk de hör. Och spridningen ökar. Det vi har lärt oss är att spädbarn är känsliga för statistiken, och att statistiken för japanska och engelska är väldigt olika. Engelskan har många R och L visar spridningen. Och spridningen inom japanskan är helt annorlunda, där ser vi en grupp av mellanljud, som är kända som japanska R. Så spädbarnen suger upp språkets statistik och det förändrar deras hjärnor; förändrar dem från att vara världsmedborgare till att bli de kulturbundna lyssnare som vi är. Men vi vuxna suger inte upp den där statistiken längre. Vi styrs av de minnesbilder som formats tidigt i vår utveckling.
So what we're seeing here is changing our models of what the critical period is about. We're arguing from a mathematical standpoint that the learning of language material may slow down when our distributions stabilize. It's raising lots of questions about bilingual people. Bilinguals must keep two sets of statistics in mind at once and flip between them, one after the other, depending on who they're speaking to.
Så det vi ser här förändrar vår modell av vad den kritiska perioden handlar om. Vi argumenterar detta från en matematisk ståndpunkt att språkinlärningen kan bli långsammare när spridningen stabiliseras. Detta väcker en mängd frågor när det gäller tvåspråkiga personer. Tvåspråkiga måste hålla ordning på två statistik-set samtidigt och växla mellan dem, beroende på vem de pratar med.
So we asked ourselves, can the babies take statistics on a brand new language? And we tested this by exposing American babies who'd never heard a second language to Mandarin for the first time during the critical period. We knew that, when monolinguals were tested in Taipei and Seattle on the Mandarin sounds, they showed the same pattern. Six to eight months, they're totally equivalent. Two months later, something incredible happens. But the Taiwanese babies are getting better, not the American babies. What we did was expose American babies, during this period, to Mandarin. It was like having Mandarin relatives come and visit for a month and move into your house and talk to the babies for 12 sessions. Here's what it looked like in the laboratory.
Så vi frågade oss själva, kan spädbarn ta in statistik för ett helt nytt språk? Vi testade detta genom att exponera amerikanska spädbarn som aldrig hört ett andra språk för mandarin för första gången under den kritiska perioden. Vi visste att när enspråkiga testades på mandarinljud i Taipei och i Seattle, så visade de samma mönster. Vid sex till åtta månader är de helt likvärdiga. Två månader senare händer något otroligt. Men de taiwanesiska spädbarnen blir bättre, inte de amerikanska. Så det vi gjorde var att exponera de amerikanska spädbarnen för mandarin. Det var som att ha mandarintalande släktingar på besök i en månad som bor i ditt hus och talar till barnet vid 12 tillfällen. Så här såg det ut i laboratoriet.
(Mandarin)
(Video) Mandarintalande: [Mandarin]
PK: So what have we done to their little brains?
PK: Så vad har vi gjort med deras små hjärnor?
(Laughter)
(Skratt)
We had to run a control group to make sure that coming into the laboratory didn't improve your Mandarin skills. So a group of babies came in and listened to English. And we can see from the graph that exposure to English didn't improve their Mandarin. But look at what happened to the babies exposed to Mandarin for 12 sessions. They were as good as the babies in Taiwan who'd been listening for 10 and a half months. What it demonstrated is that babies take statistics on a new language. Whatever you put in front of them, they'll take statistics on.
Vi använde en kontrollgrupp för att vara säkra på att det inte bara är själva laboratoriemiljön som förbättrar mandarinkunskaperna. Så en grupp spädbarn kom in och lyssnade på engelska. Vi kan se i den här grafen att exponering för engelska inte förbättrade deras mandarin. Men se vad som hände med de spädbarn som exponerades för mandarin vid 12 tillfällen. De var lika bra som de taiwanesiska spädbarnen som lyssnat till språket under 10 och en halv månad. Det detta visade är att barn för statistik över ett nytt språk. Vadhelst du lägger fram, så för de statistik över det.
But we wondered what role the human being played in this learning exercise. So we ran another group of babies in which the kids got the same dosage, the same 12 sessions, but over a television set. And another group of babies who had just audio exposure and looked at a teddy bear on the screen. What did we do to their brains? What you see here is the audio result -- no learning whatsoever -- and the video result -- no learning whatsoever. It takes a human being for babies to take their statistics. The social brain is controlling when the babies are taking their statistics.
Men vi undrade vilken roll människan spelade i den här inlärningsövningen. Så vi testade en annan grupp med spädbarn, där de fick samma mängd, samma 12 tillfällen, men via TV och ytterligare en grupp spädbarn som bara fick ljudexponering medan de tittade på en teddybjörn på skärmen. Vad gjorde vi med deras hjärnor? Det ni ser här är ljudresultatet -- ingen inlärning överhuvudtaget -- och videoresultatet -- ingen inlärning överhuvudtaget. Det krävs en människa för att spädbarnen ska föra statistik. Den sociala hjärnan styr när spädbarnen ska föra statistik.
We want to get inside the brain and see this thing happening as babies are in front of televisions, as opposed to in front of human beings. Thankfully, we have a new machine, magnetoencephalography, that allows us to do this. It looks like a hair dryer from Mars. But it's completely safe, completely noninvasive and silent. We're looking at millimeter accuracy with regard to spatial and millisecond accuracy using 306 SQUIDs -- these are superconducting quantum interference devices -- to pick up the magnetic fields that change as we do our thinking. We're the first in the world to record babies in an MEG machine while they are learning.
Vi vill komma in i hjärnan och se detta hända när spädbarn är vid TV:n, jämfört med när de är med en människa. Som tur är så har vi en ny maskin, magnetencefalografi, som låter oss göra detta. Det ser ut som en hårtork från Mars. Men är helt ofarligt, gör ingen skada och är helt tyst. Och vi får millimeterprecision i det rumsliga och millisekundprecision genom att använda 306 SQUIDs -- det är supraledande kvant-interferensenheter -- som plockar upp magnetfälten som förändras när vi tänker. Vi är de första i världen som testar spädbarn i en MEG-maskin medan de lär sig.
So this is little Emma. She's a six-monther. And she's listening to various languages in the earphones that are in her ears. You can see, she can move around. We're tracking her head with little pellets in a cap, so she's free to move completely unconstrained. It's a technical tour de force. What are we seeing? We're seeing the baby brain. As the baby hears a word in her language, the auditory areas light up, and then subsequently areas surrounding it that we think are related to coherence, getting the brain coordinated with its different areas, and causality, one brain area causing another to activate.
Detta är lilla Emma. Hon är sex månader. Hon lyssnar till olika språk i hörlurarna som är i hennes öron. Som ni kan se så kan hon röra sig. Vi följer hennes huvud med små pellets i en hätta, så hon kan röra sig helt obehindrat. Det är ett tekniskt kraftprov. Vad är det vi ser? Vi ser spädbarnets hjärna. När barnet hör ett ljud på sitt språk lyser hörselcentrum upp och sedan även områden runtom det som vi tror hör ihop med koherens, att hjärnan koordineras med sina olika områden, och kausalitet, att ett hjärnområde orsakar att ett annat aktiveras.
We are embarking on a grand and golden age of knowledge about child's brain development. We're going to be able to see a child's brain as they experience an emotion, as they learn to speak and read, as they solve a math problem, as they have an idea. And we're going to be able to invent brain-based interventions for children who have difficulty learning. Just as the poets and writers described, we're going to be able to see, I think, that wondrous openness, utter and complete openness, of the mind of a child. In investigating the child's brain, we're going to uncover deep truths about what it means to be human, and in the process, we may be able to help keep our own minds open to learning for our entire lives.
Vi är på väg in i en stor och gyllene tidsålder när det gäller kunskap om hjärnans utveckling hos barn. Vi kommer att kunna se barns hjärnor när de upplever en känsla, när de lär sig tala och läsa, när de löser matematikproblem när de får idéer. Och vi kommer kunna uppfinna hjärnbaserade hjälpmedel för barn med inlärningssvårigheter. Precis som poeterna och författarna beskrev, så tror jag vi kommer kunna se den där underbara öppenheten, hel och full öppenhet i ett barns sinne. När vi undersöker barnets hjärna kommer vi att uppdaga djupa sanningar om vad det innebär att vara människa, och i den processen kommer vi kanske kunna hjälpa våra egna sinnen att hålla sig öppna för inlärning under hela våra liv.
Thank you.
Tack.
(Applause)
(Applåder)