Ако си сляпо дете в Индия, е много вероятно да се наложи да се бориш с поне две лоши новини. Първата лоша новина е, че шансовете да получиш лечение са изключително ниски до никакви, тъй като по-голямата част от програмите за лечение на слепота в страната са съсредоточени върху възрастни и има много, много малко болници, оборудвани да лекуват деца. Всъщност, ако ще те лекуват, в крайна сметка като нищо може да се окаже, че те лекува лице без никакви медицински препоръки, както илюстрира този случай от Раджастан. Това е тригодишно момиченце-сираче, което има катаракти. Възпитателите й я отвели при селския лечител, а той, вместо да им предложи да отведат момиченцето в болница, решил да гори корема й с нажежени до червено железни пръчки, за да прогони демоните. Втората лоша новина ще ви бъде донесена от невролозите, които ще кажат, че ако си на повече от четири или пет години, дори окото ти да се коригира, шансовете мозъкът ти да се научи как да вижда са много, много малки. Отново, слаби или никакви.
If you are a blind child in India, you will very likely have to contend with at least two big pieces of bad news. The first bad news is that the chances of getting treatment are extremely slim to none, and that's because most of the blindness alleviation programs in the country are focused on adults, and there are very, very few hospitals that are actually equipped to treat children. In fact, if you were to be treated, you might well end up being treated by a person who has no medical credentials as this case from Rajasthan illustrates. This is a three-year-old orphan girl who had cataracts. So, her caretakers took her to the village medicine man, and instead of suggesting to the caretakers that the girl be taken to a hospital, the person decided to burn her abdomen with red-hot iron bars to drive out the demons. The second piece of bad news will be delivered to you by neuroscientists, who will tell you that if you are older than four or five years of age, that even if you have your eye corrected, the chances of your brain learning how to see are very, very slim -- again, slim or none.
Като чух за тези две неща, те дълбоко ме смутиха - както по лични, така и по научни причини. Нека започна първо с личната причина. Ще прозвучи сълзливо, но е искрено. Това е синът ми, Дариус. Като млад баща имах качествено различен усет за това колко са деликатни бебетата, какви са задълженията ни към тях и колко много обич можем да чувстваме към едно дете. Бих преместил планини, за да осигуря лечение за Дариус. И за мен да ми кажат, че може да има други Дариус-ове, които не получават лечение, това е просто дълбоко погрешно. Това е личната причина.
So when I heard these two things, it troubled me deeply, both because of personal reasons and scientific reasons. So let me first start with the personal reason. It'll sound corny, but it's sincere. That's my son, Darius. As a new father, I have a qualitatively different sense of just how delicate babies are, what our obligations are towards them and how much love we can feel towards a child. I would move heaven and earth in order to get treatment for Darius, and for me to be told that there might be other Dariuses who are not getting treatment, that's just viscerally wrong. So that's the personal reason.
Научната причина е, че това понятие за неврология на критични периоди, че, ако мозъкът е по-възрастен от четири- или петгодишна възраст, той губи способността си да се учи, това не ми изглежда правдоподобно, защото не смятам, че тази идея е била проверена адекватно. Раждането на идеята е от работата на Дейвид Хубел и Торстен Уайзъл, двама изследователи, които били в Харвард и получили Нобелова награда през 1981 г. за проучванията си по визуална психология, които са забележително красиви проучвания, но според мен част от тяхната работа е била екстраполирана в човешката сфера преждевременно. Те работели с котенца, с различни видове режими на лишаване и тези проучвания, които датират от 60-те години, сега се прилагат към човешки деца.
Scientific reason is that this notion from neuroscience of critical periods -- that if the brain is older than four or five years of age, it loses its ability to learn -- that doesn't sit well with me, because I don't think that idea has been tested adequately. The birth of the idea is from David Hubel and Torsten Wiesel's work, two researchers who were at Harvard, and they got the Nobel Prize in 1981 for their studies of visual physiology, which are remarkably beautiful studies, but I believe some of their work has been extrapolated into the human domain prematurely. So, they did their work with kittens, with different kinds of deprivation regiments, and those studies, which date back to the '60s, are now being applied to human children.
Прецених, че е нужно да се направят две неща. Първо: да се осигурят грижи на децата, които понастоящем са лишени от лечение. Това е хуманитарната мисия. А научната мисия ще бъде да се проверят границите на визуална пластичност. А тези две мисии, както виждате, се преплитат съвършено, едната добавя към другаа. Всъщност, едната би била невъзможна без другата. И така, за да приложа тези мисии-близнаци, преди няколко години започнах проекта "Пракаш". "Пракаш", както знаят много от вас, е общата санскритска дума за светлина и идеята е, че като внасяме светлина в живота на децата, също така имаме възможност да хвърлим светлина върху някои от най-дълбоките мистерии на неврологията. А логото, макар и да изглежда изключително ирландско, всъщност е извлечено от индийския символ на Дия, (лампа за празника на светлината Дивали) Пракаш, общото усилие има три компонента, достигане, за идентифициране на деца, нуждаещи се от грижа, медицинско лечение и последващо проучване. Искам да ви покажа един кратък видеоклип, който илюстрира първите два компонента от тази работа.
So I felt that I needed to do two things. One: provide care to children who are currently being deprived of treatment. That's the humanitarian mission. And the scientific mission would be to test the limits of visual plasticity. And these two missions, as you can tell, thread together perfectly. One adds to the other; in fact, one would be impossible without the other. So, to implement these twin missions, a few years ago, I launched Project Prakash. Prakash, as many of you know, is the Sanskrit word for light, and the idea is that in bringing light into the lives of children, we also have a chance of shedding light on some of the deepest mysteries of neuroscience. And the logo -- even though it looks extremely Irish, it's actually derived from the Indian symbol of Diya, an earthen lamp. The Prakash, the overall effort has three components: outreach, to identify children in need of care; medical treatment; and in subsequent study. And I want to show you a short video clip that illustrates the first two components of this work.
Това е станция за достигане, създадена в училище за слепи.
This is an outreach station conducted at a school for the blind.
(Текст: Повечето от децата са напълно и постоянно слепи...)
(Text: Most of the children are profoundly and permanently blind ...)
Пауан Синха: Тъй като това е училище за слепи, много деца са с хронични заболявания. Това е случай на микрофталмоза, тоест малформация на очите, и това е постоянно състояние. Не може да се лекува. Това е тежка форма на микрофталмоза, наречена енофталмоза. Но често се натъкваме на деца, които имат остатъчно зрение, а това е много добър знак, че състоянието всъщност може да е лечимо. И така, след скрийнинга водим децата в болницата. Това е болницата, в която работим в Делхи, Благотворителна очна болница "Шроф". Тя има много добре екипиран педиатричен очен център, който стана възможен отчасти с едно дарение от благотворителната организация "Роналд Макдоналд". Така че, яденето на бургери всъщност помага.
Pawan Sinha: So, because this is a school for the blind, many children have permanent conditions. That's a case of microphthalmos, which is malformed eyes, and that's a permanent condition; it cannot be treated. That's an extreme of micropthalmos called enophthalmos. But, every so often, we come across children who show some residual vision, and that is a very good sign that the condition might actually be treatable. So, after that screening, we bring the children to the hospital. That's the hospital we're working with in Delhi, the Schroff Charity Eye Hospital. It has a very well-equipped pediatric ophthalmic center, which was made possible in part by a gift from the Ronald McDonald charity. So, eating burgers actually helps.
(Текст: Такива прегледи ни позволяват да подобрим очното здраве при много деца, и... да ни помогнат да открием деца, които могат да участват в Проекта Пракаш.)
(Text: Such examinations allow us to improve eye-health in many children, and ... ... help us find children who can participate in Project Prakash.)
П.С.: И така, като покажа очите на това дете в увеличение, ще видите причината за слепотата му. Бялото, което виждате в средата на зениците му, са вродени катаракти, и оттам непрозрачност на лещата. В очите ни лещата е прозрачна, но при това дете лещата е станала матова, и поради това то не може да вижда света. На детето е осигурено лечение. Ще видите снимки на очите. Ето го окото с непрозрачната леща, непрозрачната леща е извадена и е вмъкната акрилна леща. И ето го същото дете три седмици след операцията, с отворено дясно око.
PS: So, as I zoom in to the eyes of this child, you will see the cause of his blindness. The whites that you see in the middle of his pupils are congenital cataracts, so opacities of the lens. In our eyes, the lens is clear, but in this child, the lens has become opaque, and therefore he can't see the world. So, the child is given treatment. You'll see shots of the eye. Here's the eye with the opaque lens, the opaque lens extracted and an acrylic lens inserted. And here's the same child three weeks post-operation, with the right eye open.
(Аплодисменти)
(Applause)
Благодаря.
Thank you.
И така, дори от този малък откъс може да се усети, че възстановяването е възможно, сега сме осигурили лечение за над 200 деца и историята се повтаря. След лечението детето придобива значителна функционалност. Всъщност, историята остава вярна, дори ако имате лице, което е прогледнало след няколко години лишение. Преди няколко години издадохме една статия за жената в дясно, документ за системна справка, тя е прогледнала късно в живота си и зрението й е забележително на тази възраст. Трябва да добавя към това един трагичен послепис. Тя почина преди две години при автобусна катастрофа. Нейната история е наистина вдъхновяваща, непозната, но вдъхновяваща история. Когато започнахме да откриваме тези резултати, представяте си, се създаде доста голямо раздвижване в научната и популярната преса. Ето една статия в сп."Nature", очерк за тази работа, и още една в сп. "Time". Така че, бяхме доста убедени, убедени сме, че възстановяването е осъществимо, въпреки продължителната визуална депривация.
So, even from that little clip, you can begin to get the sense that recovery is possible, and we have now provided treatment to over 200 children, and the story repeats itself. After treatment, the child gains significant functionality. In fact, the story holds true even if you have a person who got sight after several years of deprivation. We did a paper a few years ago about this woman that you see on the right, SRD, and she got her sight late in life, and her vision is remarkable at this age. I should add a tragic postscript to this -- she died two years ago in a bus accident. So, hers is just a truly inspiring story -- unknown, but inspiring story. So when we started finding these results, as you might imagine, it created quite a bit of stir in the scientific and the popular press. Here's an article in Nature that profiled this work, and another one in Time. So, we were fairly convinced -- we are convinced -- that recovery is feasible, despite extended visual deprivation.
Следващият очевиден въпрос е: Какъв е процесът на възстановяване? Според нашия начин на проучване, да кажем, откриваме дете, което има чувствителност към светлината. На детето се осигурява лечение и искам да подчертая, че лечението е напълно безусловно. Няма "танто за танто". Лекуваме много повече деца от тези, с които всъщност работим. Всяко дете, което има нужда от лечение, е лекувано. След лечение, приблизително всяка седмица, детето преминава набор от прости визуални тестове, за да видим как се движат визуалните им умения. Опитваме се да правим това колкото е възможно по-дълго. Тази дъга на развитие ни дава безпрецедентна и изключително ценна информация за това как се създава скеле за зрението. Какви биха могли да са причинните връзки между ранно развиващите се умения и късно развиващите се такива?
The next obvious question to ask: What is the process of recovery? So, the way we study that is, let's say we find a child who has light sensitivity. The child is provided treatment, and I want to stress that the treatment is completely unconditional; there is no quid pro quo. We treat many more children then we actually work with. Every child who needs treatment is treated. After treatment, about every week, we run the child on a battery of simple visual tests in order to see how their visual skills are coming on line. And we try to do this for as long as possible. This arc of development gives us unprecedented and extremely valuable information about how the scaffolding of vision gets set up. What might be the causal connections between the early developing skills and the later developing ones?
Използвали сме този общ подход, за да проучваме много различни визуални умения, но искам да подчертая особено едно, и това е разбор на образ в обекти. Всеки образ от типа, който виждате вляво, бил той реален образ, или синтетичен образ, е съставен от малки региони, които виждате в средната колона, региони от различни цветове, различно светли. Мозъкът има сложната задача да събере, интегрира подмножества от тези региони в нещо, което е по-значимо, в нещо, което бихме смятали за обекти, както виждате вдясно. И никой не знае как се случва тази интеграция. Това е въпросът, който зададохме с проекта "Пракаш".
And we've used this general approach to study many different visual proficiencies, but I want to highlight one particular one, and that is image parsing into objects. So, any image of the kind that you see on the left, be it a real image or a synthetic image, it's made up of little regions that you see in the middle column, regions of different colors, different luminances. The brain has this complex task of putting together, integrating, subsets of these regions into something that's more meaningful, into what we would consider to be objects, as you see on the right. And nobody knows how this integration happens, and that's the question we asked with Project Prakash.
Ето какво се случва много скоро след проглеждането. Ето едно лице, прогледнало само преди две седмици, и виждате Итън Майерс, дипломант от Масачузетския технологичен институт, да провежда експеримента с него. Неговата визуално-моторна координация е доста лоша, но получавате обща представа какви са регионите, които той се опитва да проследи. Ако му покажете образи от реалния свят, ако покажете на други като него образи от реалния свят, те не са в състояние да разпознаят повечето от обектите, защото за тях светът е свръх-фрагментиран, съставен е от колаж, от кръпки, от региони от различни цветове и яркост. Това е посочено в зелените очертания. Когато ги попиташ, дори ако не можеш да назовеш обектите, просто посочваш къде са обектите. Това са регионите, към които те сочат. Така че, светът е един сложен пачуърк от региони. Дори сянката на топката става отделен обект. Изключително интересно е, че като им дадеш няколко месеца, ето какво се случва.
So, here's what happens very soon after the onset of sight. Here's a person who had gained sight just a couple of weeks ago, and you see Ethan Myers, a graduate student from MIT, running the experiment with him. His visual-motor coordination is quite poor, but you get a general sense of what are the regions that he's trying to trace out. If you show him real world images, if you show others like him real world images, they are unable to recognize most of the objects because the world to them is over-fragmented; it's made up of a collage, a patchwork, of regions of different colors and luminances. And that's what's indicated in the green outlines. When you ask them, "Even if you can't name the objects, just point to where the objects are," these are the regions that they point to. So the world is this complex patchwork of regions. Even the shadow on the ball becomes its own object. Interestingly enough, you give them a few months, and this is what happens.
Лекар: Колко са тези?
Doctor: How many are these?
Пациент: Това са две неща.
Patient: These are two things.
Лекар: Какви са формите им?
Doctor: What are their shapes?
Пациент: Формите им... Тази е кръг, а тази е квадрат.
Patient: Their shapes ... This one is a circle, and this is a square.
П.С.: Случила се е много драматична трансформация. И въпросът е: Какво лежи в основата на тази трансформация? Това е дълбок въпрос, а дори още по-изумително е колко е прост отговорът. Отговорът е в движението и това искам да ви покажа в следващия клип.
PS: A very dramatic transformation has come about. And the question is: What underlies this transformation? It's a profound question, and what's even more amazing is how simple the answer is. The answer lies in motion and that's what I want to show you in the next clip.
Лекар: Каква форма виждаш тук?
Doctor: What shape do you see here?
Пациент: Не мога да я различа.
Patient: I can't make it out.
Лекар: А сега?
Doctor: Now?
Пациент: Триъгълник.
Patient: Triangle.
Лекар: Колко са тези неща? Сега колко са тези неща?
Doctor: How many things are these? Now, how many things are these?
Пациент: Две.
Patient: Two.
Лекар: Какви са тези неща?
Doctor: What are these things?
Пациент: Квадрат и кръг.
Patient: A square and a circle.
П.С.: И виждаме тази схема отново и отново. Единственото, което е нужно на зрителната система, за да започне да прави разбор на света, е динамична информация. И така, заключението, което извличаме от това и няколко такива експеримента е, че тази обработка на динамична информация, или обработка на движение, служи като основа за построяване на останалата част от сложността на визуалната обработка. Тя води до визуална интеграция и в крайна сметка до разпознаване.
PS: And we see this pattern over and over again. The one thing the visual system needs in order to begin parsing the world is dynamic information. So the inference we are deriving from this, and several such experiments, is that dynamic information processing, or motion processing, serves as the bedrock for building the rest of the complexity of visual processing; it leads to visual integration and eventually to recognition.
Тази проста идея има стигащи далеч последици. Нека само бързо да спомена две. Едната, извлечена от областта на инженерството, и една от клиниката. От гледна точка на инженерството може да попитаме, след като знаем, че движението е толкова важно за човешката визуална система, може ли да използваме това като рецепта за конструиране на основани върху машини зрителни системи, които могат да се учат сами, които не е нужно да се програмират от човешко същество - програмист. И това се опитваме да правим.
This simple idea has far reaching implications. And let me just quickly mention two, one, drawing from the domain of engineering, and one from the clinic. So, from the perspective of engineering, we can ask: Goven that we know that motion is so important for the human visual system, can we use this as a recipe for constructing machine-based vision systems that can learn on their own, that don't need to be programmed by a human programmer? And that's what we're trying to do.
Завършил съм МТИ, където е нужно да прилагаш всяко основно познание, което придобиеш. Затова създаваме Дилан, което е изчислителна система с амбициозна цел да поема визуална входяща информация от същия тип, който би приемало едно дете, и автономно да открива какви са обектите в тази визуална входяща информация. Не се притеснявайте за вътрешността на Дилан. Тук ще говоря само за това как тестваме Дилан. Начинът, по който тестваме Дилан, е като му даваме входяща информация, както казах, от същия тип, който би получило едно бебе, или дете от проекта "Пракаш". Но дълго време не можехме съвсем да измислим как можем да получим този вид входяща видеоинформация. Помислих си, не може ли Дариус да служи за носител на бебешката ни камера и по този начин да получим входящата информация, с която захранваме Дилан. това и направихме. (Смях) Наложи се да водя дълги разговори с жена си. (Смях) Всъщност, Пам, ако гледаш това, моля те, прости ми.
I'm at MIT, at MIT you need to apply whatever basic knowledge you gain. So we are creating Dylan, which is a computational system with an ambitious goal of taking in visual inputs of the same kind that a human child would receive, and autonomously discovering: What are the objects in this visual input? So, don't worry about the internals of Dylan. Here, I'm just going to talk about how we test Dylan. The way we test Dylan is by giving it inputs, as I said, of the same kind that a baby, or a child in Project Prakash would get. But for a long time we couldn't quite figure out: Wow can we get these kinds of video inputs? So, I thought, could we have Darius serve as our babycam carrier, and that way get the inputs that we feed into Dylan? So that's what we did. (Laughter) I had to have long conversations with my wife. (Laughter) In fact, Pam, if you're watching this, please forgive me.
Затова, променихме оптиката на камерата с цел да имитира визуалната дейност на бебето. Както някои от вас може да знаят, бебетата се раждат до голяма степен официално слепи. Тяхната проницателност... нашата проницателност е 20/20... проницателността на бебетата е около 20/800, затова гледат света по един много, много мъгляв начин. Ето как изглежда едно видео от бебешка камера.
So, we modified the optics of the camera in order to mimic the baby's visual acuity. As some of you might know, babyies are born pretty much legally blind. Their acuity -- our acuity is 20/20; babies' acuity is like 20/800, so they are looking at the world in a very, very blurry fashion. Here's what a baby-cam video looks like.
(Смях) (Аплодисменти)
(Laughter) (Applause)
За щастие, към това няма никакво аудио. Изумителното е, че щом това работи с толкова силно повредена входяща информация, бебето много бързо е в състояние да открива значение във всяка входяща информация. А после, два или три дни по-късно, бебетата започват да обръщат внимание на лицето на майка си или баща си. Как се случва това? Искаме Дилан да може да прави това. И като използва тази мантра за движение, всъщност Дилан може да го прави, макар и като му се въвежда това видео, с продължителност само шест или седем минути Дилан може да започне да извлича мотиви, които включват лица. Това е важна демонстрация за мощта на движението.
Thankfully, there isn't any audio to go with this. What's amazing is that working with such highly degraded input, the baby, very quickly, is able to discover meaning in such input. But then two or three days afterward, babies begin to pay attention to their mother's or their father's face. How does that happen? We want Dylan to be able to do that, and using this mantra of motion, Dylan actually can do that. So, given that kind of video input, with just about six or seven minutes worth of video, Dylan can begin to extract patterns that include faces. So, it's an important demonstration of the power of motion.
Клиничната последица идва от областта на аутизма. Визуалната интеграция е била свързвана с аутизма от няколко изследователи. Като видяхме това, се запитахме: Би ли могло увреждането във визуалната интеграция да е проявата на нещо отвъд недостига на обработка на динамичната информация при аутизма. Защото, ако тази хипотеза е вярна, тя би имала огромен отзвук в нашето разбиране за това какво причинява многото различни аспекти на фенотипа на аутизма.
The clinical implication, it comes from the domain of autism. Visual integration has been associated with autism by several researchers. When we saw that, we asked: Could the impairment in visual integration be the manifestation of something underneath, of dynamic information processing deficiencies in autism? Because, if that hypothesis were to be true, it would have massive repercussions in our understanding of what's causing the many different aspects of the autism phenotype.
Онова, което ще видите, са видеоклипове с две деца - едно невротипично, едно с аутизъм, да играят понг. И така, докато детето играе понг, проследяваме накъде гледа то. В червено са проследяванията на очното движение, това е невротипичното дете, и онова, което виждате, е, че детето може да прихваща динамичната информация, за да предвиди накъде ще отиде топката. Дори преди тя да стигне до дадено място, детето вече гледа натам. В контраст с това е дете с аутизъм, играещо същата ира. Вместо да очаква, детето винаги следва къде е била топката. Ефикасността на употребата на динамична информация изглежда значително компрометирана при аутизма. Така че следваме тази линия на работа и се надяваме да имаме повече резултати, за които да докладваме скоро.
What you're going to see are video clips of two children -- one neurotypical, one with autism, playing Pong. So, while the child is playing Pong, we are tracking where they're looking. In red are the eye movement traces. This is the neurotypical child, and what you see is that the child is able to make cues of the dynamic information to predict where the ball is going to go. Even before the ball gets to a place, the child is already looking there. Contrast this with a child with autism playing the same game. Instead of anticipating, the child always follows where the ball has been. The efficiency of the use of dynamic information seems to be significantly compromised in autism. So we are pursuing this line of work and hopefully we'll have more results to report soon.
С поглед напред, ако мислите за този диск като представляващ всички деца, които сме лекували досега, това е мащабът на проблема. Червените точки са децата, които не сме лекували. Има още много, много деца, които имат нужда от лечение, и с цел да се разшири обхватът на проекта, планираме да открием Центъра за деца "Пракаш", който ще има болница, специално посветена на децата, училище за децата, които лекуваме, както и изследователска лаборатория с най-нова техника. Центърът "Пракаш" ще интегрира здравеопазване, образование и изследвания по начин, който наистина създава цялото, далеч по-голямо от сумата от частите.
Looking ahead, if you think of this disk as representing all of the children we've treated so far, this is the magnitude of the problem. The red dots are the children we have not treated. So, there are many, many more children who need to be treated, and in order to expand the scope of the project, we are planning on launching The Prakash Center for Children, which will have a dedicated pediatric hospital, a school for the children we are treating and also a cutting-edge research facility. The Prakash Center will integrate health care, education and research in a way that truly creates the whole to be greater than the sum of the parts.
И така, да обобщя - "Пракаш", през петте години на съществуването си, е имал ефект в множество области, вариращи от базова неврологична пластичност и учене на мозъка до клинично приложими хипотези като в аутизма, развитието на автономни машинни зрителни системи, образование на недипломирани и дипломирани студенти, и най-важното, за облекчението на детската слепота. За мен и моите студенти това беше просто феноменално преживяване, защото имаме възможност да правим интересни проучвания, и в същото време да помагаме на много деца, с които сме работили.
So, to summarize: Prakash, in its five years of existence, it's had an impact in multiple areas, ranging from basic neuroscience plasticity and learning in the brain, to clinically relevant hypotheses like in autism, the development of autonomous machine vision systems, education of the undergraduate and graduate students, and most importantly in the alleviation of childhood blindness. And for my students and I, it's been just a phenomenal experience because we have gotten to do interesting research, while at the same time helping the many children that we have worked with.
Много благодаря.
Thank you very much.
(Аплодисменти)
(Applause)