I'd like to talk to you today about the human brain, which is what we do research on at the University of California. Just think about this problem for a second. Here is a lump of flesh, about three pounds, which you can hold in the palm of your hand. But it can contemplate the vastness of interstellar space. It can contemplate the meaning of infinity, ask questions about the meaning of its own existence, about the nature of God.
Ik wil vandaag spreken over het menselijk brein, waar we onderzoek over doen aan de University of California. Denk gewoon even een seconde na over dit probleem. Hier is een homp vlees, ongeveer anderhalve kilo, die je in de palm van je hand kan houden. Maar het kan de uitgestrektheid van de interstellaire ruimte bevatten. Het kan de betekenis van oneindigheid bevatten, vragen stellen over de zin van zijn eigen bestaan, over de aard van God.
And this is truly the most amazing thing in the world. It's the greatest mystery confronting human beings: How does this all come about? Well, the brain, as you know, is made up of neurons. We're looking at neurons here. There are 100 billion neurons in the adult human brain. And each neuron makes something like 1,000 to 10,000 contacts with other neurons in the brain. And based on this, people have calculated that the number of permutations and combinations of brain activity exceeds the number of elementary particles in the universe.
En dit is werkelijk het meest verbazingwekkende in de wereld. Het is het grootste mysterie waarmee menselijke wezens geconfronteerd worden: Wat is hier allemaal aan de hand? Wel, de hersenen bestaan, zoals je weet, uit neuronen. Wat we hier zien, zijn neuronen. Er zijn 100 miljard neuronen in het volwassen menselijk brein. En ieder neuron maakt ongeveer 1.000 tot 10.000 verbindingen met andere neuronen in het brein. Op basis hiervan heeft men berekend dat het aantal permutaties en combinaties van hersenactiviteit het aantal elementaire deeltjes in het universum overtreft.
So, how do you go about studying the brain? One approach is to look at patients who had lesions in different part of the brain, and study changes in their behavior. This is what I spoke about in the last TED. Today I'll talk about a different approach, which is to put electrodes in different parts of the brain, and actually record the activity of individual nerve cells in the brain. Sort of eavesdrop on the activity of nerve cells in the brain.
Dus, hoe pak je de studie van de hersenen dan aan? Een eerste aanpak is om te kijken naar patiënten die kwetsuren hebben in verschillende delen van de hersenen en de veranderingen in hun gedrag te bestuderen. Daarover sprak ik in de laatste TED. Vandaag zal ik het hebben over een verschillende aanpak: elektroden aanbrengen in verschillende delen van de hersenen en werkelijk de activiteit registreren van de individuele zenuwcellen in het brein. Als het ware de activiteit van de zenuwcellen in het brein afluisteren.
Now, one recent discovery that has been made by researchers in Italy, in Parma, by Giacomo Rizzolatti and his colleagues, is a group of neurons called mirror neurons, which are on the front of the brain in the frontal lobes. Now, it turns out there are neurons which are called ordinary motor command neurons in the front of the brain, which have been known for over 50 years. These neurons will fire when a person performs a specific action. For example, if I do that, and reach and grab an apple, a motor command neuron in the front of my brain will fire. If I reach out and pull an object, another neuron will fire, commanding me to pull that object. These are called motor command neurons that have been known for a long time.
Nu is er onlangs een ontdekking gedaan door onderzoekers in Italië, in Parma, door Giacomo Rizzolatti en zijn collega's. Het betreft een groep neuronen, spiegelneuronen genoemd, die zich vooraan in de de frontale kwabben van het brein bevinden. Nu is gebleken dat er neuronen zijn de zogenaamde gewone motorische bevelszenuwcellen, vooraan in het brein, en die al meer dan 50 jaar gekend zijn. Deze neuronen zullen vuren als een persoon een bepaalde handeling uitvoert. Bijvoorbeeld, als ik dat doe, en reik om een appel te grijpen, zal een motorische bevelszenuwcel vooraan in mijn hersenen vuren. Als ik reik om iets naar me toe trekken, zal een ander neuron vuren, dat me het bevel geeft om dat naar me toe te trekken. Dit worden motorische bevelsneuronen genoemd, sinds lang gekend.
But what Rizzolatti found was a subset of these neurons, maybe about 20 percent of them, will also fire when I'm looking at somebody else performing the same action. So, here is a neuron that fires when I reach and grab something, but it also fires when I watch Joe reaching and grabbing something. And this is truly astonishing. Because it's as though this neuron is adopting the other person's point of view. It's almost as though it's performing a virtual reality simulation of the other person's action.
Maar wat Rizzolatti ontdekte, was dat een deel van van deze neuronen, misschien rond de 20 percent ervan, ook zullen vuren als ik naar iemand anders kijk die dezelfde handeling uitvoert. Dus, hier is een neuron dat vuurt als ik reik om iets te grijpen, maar het vuurt ook als ik Joe zie reiken om iets te grijpen. En dit is werkelijk wonderbaarlijk. Want het is alsof dit neuron het standpunt van de andere persoon overneemt. Het is haast alsof het een simulatie doet in een virtuele realiteit van de handeling van de andere persoon.
Now, what is the significance of these mirror neurons? For one thing they must be involved in things like imitation and emulation. Because to imitate a complex act requires my brain to adopt the other person's point of view. So, this is important for imitation and emulation. Well, why is that important? Well, let's take a look at the next slide. So, how do you do imitation? Why is imitation important? Mirror neurons and imitation, emulation.
Wat is nu de betekenis van deze spiegelneuronen? In ieder geval moeten ze te maken hebben met dingen als imitatie en navolging. Want om een complexe handeling te imiteren vereist mijn brein om het standpunt van de andere persoon in te nemen. Dus is dit belangrijk voor imitatie en navolging. Wel, waarom is dat belangrijk? Wel, laten we de volgende slide bekijken. Hoe imiteer je dan? Waarom is imitatie belangrijk? Spiegelneuronen en imitatie, navolging.
Now, let's look at culture, the phenomenon of human culture. If you go back in time about [75,000] to 100,000 years ago, let's look at human evolution, it turns out that something very important happened around 75,000 years ago. And that is, there is a sudden emergence and rapid spread of a number of skills that are unique to human beings like tool use, the use of fire, the use of shelters, and, of course, language, and the ability to read somebody else's mind and interpret that person's behavior. All of that happened relatively quickly.
Laten we nu eens kijken naar cultuur, naar het fenomeen menselijke cultuur. Als je terug gaat in de tijd, ongeveer 75.000 tot 100.000 jaar geleden, laten we eens kijken naar de menselijke evolutie: het blijkt dat er iets heel belangrijks gebeurde ongeveer 75.000 jaar geleden. En dat is: er is een plotse opkomst en snelle verspreiding van een aantal vaardigheden die uniek zijn voor menselijke wezens zoals gebruik van werktuigen, het gebruik van vuur, het gebruik van schuilplaatsen, en, uiteraard, taal, en de vaardigheid om iemand anders gedachten te lezen en die persoons gedrag te interpreteren. Dat alles gebeurde relatief snel.
Even though the human brain had achieved its present size almost three or four hundred thousand years ago, 100,000 years ago all of this happened very, very quickly. And I claim that what happened was the sudden emergence of a sophisticated mirror neuron system, which allowed you to emulate and imitate other people's actions. So that when there was a sudden accidental discovery by one member of the group, say the use of fire, or a particular type of tool, instead of dying out, this spread rapidly, horizontally across the population, or was transmitted vertically, down the generations.
Zelfs al had het menselijk brein zijn huidige omvang bereikt ongeveer drie- of vierhonderdduizend jaar geleden, 100.000 jaar geleden gebeurde dit alles heel heel snel. En ik beweer dat wat er gebeurde de plotse opkomst was van een gesofisticeerd spiegelneuronensysteem, dat je toeliet handelingen van andere mensen na te volgen en te imiteren. Wanneer er bijgevolg een plotse, toevallige ontdekking was door een lid van de groep, zeg maar van het gebruik van vuur, of een bepaald soort instrument, in plaats van uit te sterven verspreidde dit zich snel, horizontaal door de bevolking of werd het verticaal overgedragen, neerwaarts in de generaties.
So, this made evolution suddenly Lamarckian, instead of Darwinian. Darwinian evolution is slow; it takes hundreds of thousands of years. A polar bear, to evolve a coat, will take thousands of generations, maybe 100,000 years. A human being, a child, can just watch its parent kill another polar bear, and skin it and put the skin on its body, fur on the body, and learn it in one step. What the polar bear took 100,000 years to learn, it can learn in five minutes, maybe 10 minutes. And then once it's learned this it spreads in geometric proportion across a population.
Dus werd evolutie plots lamarckistisch, in plaats van darwinistisch. De darwinistische evolutie is traag; het duurt honderdduizenden jaren. Opdat een ijsbeer een pelsmantel zou ontwikkelen, zal het duizenden generaties duren, misschien 100.000 jaar. Een menselijk wezen, een kind, kan gewoon kijken hoe zijn ouder een andere ijsbeer doodt, die vilt en de huid rond zijn huid draagt, de pels naar het lichaam, en het leert het in één stap. Datgene waarvoor een ijsbeer 100.000 jaar nodig had om het te leren, kan het leren in vijf, misschien tien minuten. En daarna, eens het dit geleerd heeft, verspreidt het zich in een meetkundige verhouding over een bevolking.
This is the basis. The imitation of complex skills is what we call culture and is the basis of civilization. Now there is another kind of mirror neuron, which is involved in something quite different. And that is, there are mirror neurons, just as there are mirror neurons for action, there are mirror neurons for touch. In other words, if somebody touches me, my hand, neuron in the somatosensory cortex in the sensory region of the brain fires. But the same neuron, in some cases, will fire when I simply watch another person being touched. So, it's empathizing the other person being touched.
Dit is de basis. De imitatie van complexe vaardigheden is wat we cultuur noemen en het is de basis van beschaving. Er bestaat nu een ander soort spiegelneuron, dat te maken heeft met iets vrij verschillends. En dat is, er zijn spiegelneuronen, net zoals er spiegelneuronen zijn voor handelingen, zijn er ook voor aanrakingen. Met andere woorden, als iemand me aanraakt, mijn hand, vuurt er een neuron in de zintuiglijke cortex in het sensorische gebied van de hersenen. Maar het zelfde neuron, zal in sommige gevallen vuren als ik enkel kijk naar iemand anders die aangeraakt wordt. Het is dus meevoelen met iemand anders die aangeraakt wordt.
So, most of them will fire when I'm touched in different locations. Different neurons for different locations. But a subset of them will fire even when I watch somebody else being touched in the same location. So, here again you have neurons which are enrolled in empathy. Now, the question then arises: If I simply watch another person being touched, why do I not get confused and literally feel that touch sensation merely by watching somebody being touched? I mean, I empathize with that person but I don't literally feel the touch. Well, that's because you've got receptors in your skin, touch and pain receptors, going back into your brain and saying "Don't worry, you're not being touched. So, empathize, by all means, with the other person, but do not actually experience the touch, otherwise you'll get confused and muddled."
De meeste ervan zullen dus vuren als ik word aangeraakt, op verschillende plaatsen. Verschillende neuronen voor verschillende plaatsen. Maar een deel ervan zal vuren zelfs als ik kijk naar iemand anders die op dezelfde plaats wordt aangeraakt. Hier heb je dus opnieuw neuronen die betrokken zijn bij empathie. De vraag stelt zich dan nu: als ik enkel kijk naar iemand anders die wordt aangeraakt, waarom raak ik dan niet in de war en heb ik niet letterlijk de sensatie van aanraking, enkel door te kijken naar iemand anders die wordt aangeraakt? Ik bedoel, ik leef mee met die persoon maar ik voel de aanraking niet als dusdanig. Wel, dat is omdat je receptoren hebt in je huid, gevoels- en pijnreceptoren, die terug gaan naar je hersenen en zeggen: wees niet bezorgd, je wordt niet aangeraakt Leef dus op alle mogelijke manieren mee met die andere persoon maar voel de aanraking niet werkelijk anders zal je in de war raken en gestoord.
Okay, so there is a feedback signal that vetoes the signal of the mirror neuron preventing you from consciously experiencing that touch. But if you remove the arm, you simply anesthetize my arm, so you put an injection into my arm, anesthetize the brachial plexus, so the arm is numb, and there is no sensations coming in, if I now watch you being touched, I literally feel it in my hand. In other words, you have dissolved the barrier between you and other human beings. So, I call them Gandhi neurons, or empathy neurons. (Laughter)
Oké, er is dus een feedbacksignaal dat tegen het signaal van het spiegelneuron ingaat dat je ervan weerhoudt bewust die aanraking te ervaren. Maar als je de arm wegneemt, als je eenvoudigweg mijn arm verdooft, je geeft dus een injectie in mijn arm, je verdooft de plexus brachialis, zodat de arm gevoelloos is, en er geen prikkels binnenkomen, als ik nu kijk naar jou die aangeraakt wordt, dan voel ik het letterlijk in mijn hand. Met andere woorden, je hebt de barrière doen verdwijnen tussen jou en andere menselijke wezens. Bijgevolg noem ik ze Gandhi-neuronen, of inlevingsneuronen. (gelach)
And this is not in some abstract metaphorical sense. All that's separating you from him, from the other person, is your skin. Remove the skin, you experience that person's touch in your mind. You've dissolved the barrier between you and other human beings. And this, of course, is the basis of much of Eastern philosophy, and that is there is no real independent self, aloof from other human beings, inspecting the world, inspecting other people. You are, in fact, connected not just via Facebook and Internet, you're actually quite literally connected by your neurons. And there is whole chains of neurons around this room, talking to each other. And there is no real distinctiveness of your consciousness from somebody else's consciousness.
En dit is niet in een of andere abstracte, metaforische betekenis, alles wat jou scheidt van hem, van de andere, is jouw huid. Neem de huid weg, je ervaart de aanraking van die persoon in je hersenen. Je hebt de barrière opgeheven tussen jou en de andere menselijke wezens. En dit is, natuurlijk, de basis van veel van de oosterse filosofie. En dat houdt in dat er geen echt onafhankelijk zelf bestaat, apart van andere menselijke wezens, dat de wereld aanschouwt, dat andere mensen aanschouwt. Je bent eigenlijk verbonden, niet enkel via Facebook en internet, je bent eigenlijk vrij letterlijk verbonden door jouw neuronen. En er zijn hele kettingen neuronen overal in deze ruimte, die met elkaar spreken. En er is geen werkelijk onderscheid tussen jouw bewustzijn en het bewijstzijn van iemand anders.
And this is not mumbo-jumbo philosophy. It emerges from our understanding of basic neuroscience. So, you have a patient with a phantom limb. If the arm has been removed and you have a phantom, and you watch somebody else being touched, you feel it in your phantom. Now the astonishing thing is, if you have pain in your phantom limb, you squeeze the other person's hand, massage the other person's hand, that relieves the pain in your phantom hand, almost as though the neuron were obtaining relief from merely watching somebody else being massaged.
En dit is geen hocus pocus-filosofie. Het komt voort uit onze kennis van basale neurowetenschap. Dus, je hebt een patiënt met een fantoomledemaat. Als de arm is geamputeerd, en je hebt een fantoom, en je kijkt naar iemand anders die aangeraakt wordt, dan voel je het in je fantoom. Wat verbluffend is: als je pijn hebt in je fantoomledemaat, je knijpt in de hand van iemand anders, je masseert de hand van iemand anders, dat neemt de pijn weg in je fantoomhand, bijna alsof de neuronen verlichting kregen door enkel te kijken naar iemand anders die een massage krijgt.
So, here you have my last slide. For the longest time people have regarded science and humanities as being distinct. C.P. Snow spoke of the two cultures: science on the one hand, humanities on the other; never the twain shall meet. So, I'm saying the mirror neuron system underlies the interface allowing you to rethink about issues like consciousness, representation of self, what separates you from other human beings, what allows you to empathize with other human beings, and also even things like the emergence of culture and civilization, which is unique to human beings. Thank you. (Applause)
Zo, hier heb je mijn laatste slide. Het grootste deel van de tijd heeft men wetenschap en menswetenschappen als iets verschillends beschouwd. C.P. Snow sprak over twee culturen: wetenschap aan de ene kant, menswetenschappen aan de andere; nooit zal het tweespan elkaar ontmoeten. Wel, ik beweer dat het spiegelneuronensysteem de basis vormt voor een poort die het mogelijk maakt je mening te herzien over onderwerpen als bewustzijn, zelfrepresentatie, wat je scheidt van andere menselijke wezens, wat je toelaat mee te leven met andere menselijke wezens, en ook zelfs over dingen als de opkomst van cultuur en beschaving, wat uniek is voor menselijke wezens. Dank u. (applaus)