Well, as Chris pointed out, I study the human brain, the functions and structure of the human brain. And I just want you to think for a minute about what this entails. Here is this mass of jelly, three-pound mass of jelly you can hold in the palm of your hand, and it can contemplate the vastness of interstellar space. It can contemplate the meaning of infinity and it can contemplate itself contemplating on the meaning of infinity. And this peculiar recursive quality that we call self-awareness, which I think is the holy grail of neuroscience, of neurology, and hopefully, someday, we'll understand how that happens.
Zajmuję się badaniem ludzkiego mózgu, jego funkcjonowaniem i budową. Zastanówmy się przez chwilę, co to oznacza. Galaretowata masa o wadze 1,5 kg, która zmieściłaby się w jednej dłoni, może rozważać bezmiar przestrzeni międzygwiezdnej, znaczenie nieskończoności oraz to, że właśnie rozważa znaczenie nieskończoności. Ta osobliwa właściwość, zwana samoświadomością, to święty Graal neurologii. Może kiedyś to pojmiemy.
OK, so how do you study this mysterious organ? I mean, you have 100 billion nerve cells, little wisps of protoplasm, interacting with each other, and from this activity emerges the whole spectrum of abilities that we call human nature and human consciousness. How does this happen? Well, there are many ways of approaching the functions of the human brain. One approach, the one we use mainly, is to look at patients with sustained damage to a small region of the brain, where there's been a genetic change in a small region of the brain. What then happens is not an across-the-board reduction in all your mental capacities, a sort of blunting of your cognitive ability. What you get is a highly selective loss of one function, with other functions being preserved intact, and this gives you some confidence in asserting that that part of the brain is somehow involved in mediating that function. So you can then map function onto structure, and then find out what the circuitry's doing to generate that particular function. So that's what we're trying to do.
W jaki sposób bada się ten tajemniczy organ? Posiadamy 100 miliardów komórek nerwowych, współdziałających nitek protoplazmy. Dzięki ich aktywności powstają liczne zdolności, które nazywamy ludzką naturą i ludzką świadomością. Jak to się dzieje? Ludzki mózg można badać na wiele sposobów. Najczęściej obserwujemy pacjentów z trwałym uszkodzeniem niewielkiego obszaru mózgu, którzy nie stracili umiejętności umysłowych, lecz których zdolności poznawcze uległy przytępieniu. Mózg stracił jedną konkretną funkcję, podczas gdy reszta jest nadal sprawna. Pozwala nam to stwierdzić, że dany obszar uczestniczy w działaniu tej funkcji. Możemy wtedy nanieść funkcje na mapę mózgu i wskazać, co robi dany ośrodek, aby wykonać konkretną funkcję. Właśnie tym się zajmujemy.
So let me give you a few striking examples of this. In fact, I'm giving you three examples, six minutes each, during this talk. The first example is an extraordinary syndrome called Capgras syndrome. If you look at the first slide there, that's the temporal lobes, frontal lobes, parietal lobes, OK -- the lobes that constitute the brain. And if you look, tucked away inside the inner surface of the temporal lobes -- you can't see it there -- is a little structure called the fusiform gyrus. And that's been called the face area in the brain, because when it's damaged, you can no longer recognize people's faces. You can still recognize them from their voice and say, "Oh yeah, that's Joe," but you can't look at their face and know who it is, right? You can't even recognize yourself in the mirror. I mean, you know it's you because you wink and it winks, and you know it's a mirror, but you don't really recognize yourself as yourself.
Przedstawię teraz kilka ciekawych przypadków. Zaprezentuję 3 przykłady, po 6 minut każdy. Pierwszy to niezwykłe zaburzenie: syndrom Capgrasa. Na tym oto slajdzie widzimy płaty skroniowe, czołowe, ciemieniowe, płaty, z których składa się mózg. Schowany pod płatami skroniowymi, tutaj tego nie widać, znajduje się obszar zwany zakrętem wrzecionowatym. Nazywamy go obszarem twarzy, bo uszkodzenie odbiera zdolność rozróżniania twarzy. Chory może rozpoznać osobę po głosie, stwierdzić, że to Joe, ale nie potrafi skojarzyć twarzy z osobą. Nie jest też w stanie rozpoznać się w lustrze. Domyśla się, bo odbicie mruga, gdy on mruga, i wie, że widzi lustro, ale nie rozpoznaje siebie w tym odbiciu.
OK. Now that syndrome is well known as caused by damage to the fusiform gyrus. But there's another rare syndrome, so rare, in fact, that very few physicians have heard about it, not even neurologists. This is called the Capgras delusion, and that is a patient, who's otherwise completely normal, has had a head injury, comes out of coma, otherwise completely normal, he looks at his mother and says, "This looks exactly like my mother, this woman, but she's an impostor. She's some other woman pretending to be my mother." Now, why does this happen? Why would somebody -- and this person is perfectly lucid and intelligent in all other respects, but when he sees his mother, his delusion kicks in and says, it's not mother.
Powodem jest uszkodzenie zakrętu wrzecionowatego. Istnieje też zaburzenie tak rzadkie, że słyszała o nim tylko garstka lekarzy. Jest to zespół Capgrasa: pacjent, zdrowy w każdym innym sensie, po urazie mózgu wychodzi ze śpiączki i patrząc na matkę stwierdza: "Ta kobieta przypomina moją matkę, ale to oszustka. Ona udaje moją matkę". Dlaczego tak się dzieje? Dlaczego osoba przytomna i inteligenta na widok matki odnosi wrażenie, że to ktoś obcy?
Now, the most common interpretation of this, which you find in all the psychiatry textbooks, is a Freudian view, and that is that this chap -- and the same argument applies to women, by the way, but I'll just talk about guys. When you're a little baby, a young baby, you had a strong sexual attraction to your mother. This is the so-called Oedipus complex of Freud. I'm not saying I believe this, but this is the standard Freudian view. And then, as you grow up, the cortex develops, and inhibits these latent sexual urges towards your mother. Thank God, or you would all be sexually aroused when you saw your mother. And then what happens is, there's a blow to your head, damaging the cortex, allowing these latent sexual urges to emerge, flaming to the surface, and suddenly and inexplicably you find yourself being sexually aroused by your mother. And you say, "My God, if this is my mom, how come I'm being sexually turned on? She's some other woman. She's an impostor." It's the only interpretation that makes sense to your damaged brain.
Powszechnym wytłumaczeniem tego zjawiska spotykanym w podręcznikach psychiatrycznych jest freudowska koncepcja, że ten facet, choć to samo dotyczy również kobiet, ale skupię się na facetach. Jako małe dzieci mamy silny seksualny pociąg do matki. To tak zwany freudowski kompleks Edypa. Nie twierdzę, że w to wierzę, ale tak mówi koncepcja Freuda. Wraz z dojrzewaniem rozwija się kora mózgowa, co hamuje ten skrywany pociąg do własnej matki. Dzięki Bogu, inaczej podniecałby nas widok matek. Kiedy uraz głowy powoduje uszkodzenie kory mózgowej, pociąg seksualny nie jest hamowany i nagle w niewyjaśniony sposób chory odczuwa pociąg seksualny do matki. Mówi: "Boże, przecież to moja matka, więc jak może mnie podniecać? To musi być jakaś obca kobieta". To podobno przemawia do uszkodzonego mózgu,
This has never made much sense to me, this argument. It's very ingenious, as all Freudian arguments are -- (Laughter) -- but didn't make much sense because I have seen the same delusion, a patient having the same delusion, about his pet poodle. (Laughter) He'll say, "Doctor, this is not Fifi. It looks exactly like Fifi, but it's some other dog." Right? Now, you try using the Freudian explanation there. (Laughter) You'll start talking about the latent bestiality in all humans, or some such thing, which is quite absurd, of course.
ale nigdy przemawiało do mnie. Bardzo wymyślne, jak wszystkie wyjaśnienia Freuda. (Śmiech) Widziałem pacjenta przejawiającego to samo urojenie wobec swojego pudla. (Śmiech) Mówił: "Doktorze, to nie Fifi. Wygląda tak samo, ale to jakiś inny pies". Spróbujcie tutaj użyć freudowskiego wyjaśnienia. (Śmiech) Szukalibyście utajonego zezwierzęcenia u ludzi albo innych absurdalnych rzeczy.
Now, what's really going on? So, to explain this curious disorder, we look at the structure and functions of the normal visual pathways in the brain. Normally, visual signals come in, into the eyeballs, go to the visual areas in the brain. There are, in fact, 30 areas in the back of your brain concerned with just vision, and after processing all that, the message goes to a small structure called the fusiform gyrus, where you perceive faces. There are neurons there that are sensitive to faces. You can call it the face area of the brain, right? I talked about that earlier. Now, when that area's damaged, you lose the ability to see faces, right?
A co się dzieje naprawdę? By wyjaśnić to ciekawe zaburzenie, spójrzmy na budowę i działanie drogi wzrokowej. Sygnały wizualne przedostają się przez gałki oczne do ośrodków wzrokowych w mózgu, których w mózgu jest aż 30. Po przetworzeniu wrażeń wzrokowych informacja dociera do zakrętu wrzecionowatego, gdzie są neurony wrażliwe na twarze. Nazywamy to obszarem rozpoznawania twarzy. Kiedy ten obszar ulega uszkodzeniu, przestajemy rozpoznawać twarze.
But from that area, the message cascades into a structure called the amygdala in the limbic system, the emotional core of the brain, and that structure, called the amygdala, gauges the emotional significance of what you're looking at. Is it prey? Is it predator? Is it mate? Or is it something absolutely trivial, like a piece of lint, or a piece of chalk, or a -- I don't want to point to that, but -- or a shoe, or something like that? OK? Which you can completely ignore. So if the amygdala is excited, and this is something important, the messages then cascade into the autonomic nervous system. Your heart starts beating faster. You start sweating to dissipate the heat that you're going to create from muscular exertion. And that's fortunate, because we can put two electrodes on your palm and measure the change in skin resistance produced by sweating. So I can determine, when you're looking at something, whether you're excited or whether you're aroused, or not, OK? And I'll get to that in a minute.
Informacja stamtąd dociera do obszaru w układzie limbicznym czyli emocjonalnego rdzenia mózgu. Ten obszar, zwany ciałem migdałowatym, oszacowuje emocjonalne znaczenie tego, co widzimy. Czy to zdobycz, drapieżnik, czy może partner? Czy coś nieistotnego, jak skrawek materiału, kawałek kredy, albo... może nie to... but, czy coś w tym rodzaju. Coś, co można zignorować. Ciało migdałowate pobudzone przez coś istotnego informuje autonomiczny układ nerwowy. Serce zaczyna szybciej bić, zaczynamy się pocić, by rozproszyć ciepło wytwarzane przez napięcie mięśni. Dzięki temu można przytknąć do dłoni elektrody i zmierzyć zmiany oporu elektrycznego skóry. Można w ten sposób ustalić, czy dany widok pobudza, podnieca, czy też nie. Zaraz to wyjaśnię.
So my idea was, when this chap looks at an object, when he looks at his -- any object for that matter, it goes to the visual areas and, however, and it's processed in the fusiform gyrus, and you recognize it as a pea plant, or a table, or your mother, for that matter, OK? And then the message cascades into the amygdala, and then goes down the autonomic nervous system. But maybe, in this chap, that wire that goes from the amygdala to the limbic system, the emotional core of the brain, is cut by the accident. So because the fusiform is intact, the chap can still recognize his mother, and says, "Oh yeah, this looks like my mother." But because the wire is cut to the emotional centers, he says, "But how come, if it's my mother, I don't experience a warmth?" Or terror, as the case may be? Right? (Laughter) And therefore, he says, "How do I account for this inexplicable lack of emotions? This can't be my mother. It's some strange woman pretending to be my mother."
Kiedy chory patrzy na jakiś przedmiot, informacja dociera do ośrodków wizualnych i jest przetwarzana przez zakręt wrzecionowaty. Może rozpoznać groch, stół albo swoją matkę. Informacja trafia stamtąd do ciała migdałowatego i autonomicznego układu nerwowego. Może się zdarzyć, że połączenie między nimi zostanie zerwane podczas wypadku. Ponieważ zakręt wrzecionowaty jest nienaruszony chory nadal rozpoznaje swoją matkę. chory nadal rozpoznaje swoją matkę, ale z braku połączenia z ośrodkiem emocjonalnym nie odczuwa serdeczności. Lub strachu, w zależności od okoliczności. (Śmiech) Brak emocji tłumaczy sobie tym, że to nie może być jego matka, tylko ktoś, kto się za nią podaje.
How do you test this? Well, what you do is, if you take any one of you here, and put you in front of a screen, and measure your galvanic skin response, and show pictures on the screen, I can measure how you sweat when you see an object, like a table or an umbrella. Of course, you don't sweat. If I show you a picture of a lion, or a tiger, or a pinup, you start sweating, right? And, believe it or not, if I show you a picture of your mother -- I'm talking about normal people -- you start sweating. You don't even have to be Jewish. (Laughter)
Jak to się sprawdza? Sadza się osobnika naprzeciw ekranu i mierzy reakcję skórno-galwaniczną na zdjęcia pokazywane na ekranie. Mogę zmierzyć wydzielanie potu lub jego brak na widok stołu, czy parasola. Widok lwa, tygrysa lub modelki wywołuje pot. Wierzcie lub nie, ale na widok własnej matki zdrowi ludzie zaczynają się pocić. Wcale nie trzeba być Żydem. (Śmiech)
Now, what happens if you show this patient? You take the patient and show him pictures on the screen and measure his galvanic skin response. Tables and chairs and lint, nothing happens, as in normal people, but when you show him a picture of his mother, the galvanic skin response is flat. There's no emotional reaction to his mother, because that wire going from the visual areas to the emotional centers is cut. So his vision is normal because the visual areas are normal, his emotions are normal -- he'll laugh, he'll cry, so on and so forth -- but the wire from vision to emotions is cut and therefore he has this delusion that his mother is an impostor. It's a lovely example of the sort of thing we do: take a bizarre, seemingly incomprehensible, neural psychiatric syndrome and say that the standard Freudian view is wrong, that, in fact, you can come up with a precise explanation in terms of the known neural anatomy of the brain.
Jak zareaguje ten pacjent? Pokazujemy pacjentowi zdjęcia i mierzymy reakcję elektryczną skóry. Stoły, krzesła, wata... oczekiwany brak reakcji, ale na widok własnej matki reakcja skórno-galwaniczna też pozostaje bez zmiany. Nie ma reakcji emocjonalnej na widok matki, bo połączenie między ośrodkami jest zerwane. Wzrok działa, bo ośrodek wzrokowy jest zdrowy, zdrowe są też emocje, jak śmiech czy płacz, ale połączenie wzroku z emocjami jest zerwane. Stąd przekonanie, że matka jest kimś obcym. To dobra ilustracja naszych badań: wziąć dziwne, pozornie niewytłumaczalne zaburzenie i stwierdzić, że zasadnicza teoria Freuda jest błędna, a precyzyjne wyjaśnienie można oprzeć na znanych strukturach nerwowych mózgu.
By the way, if this patient then goes, and mother phones from an adjacent room -- phones him -- and he picks up the phone, and he says, "Wow, mom, how are you? Where are you?" There's no delusion through the phone. Then, she approaches him after an hour, he says, "Who are you? You look just like my mother." OK? The reason is there's a separate pathway going from the hearing centers in the brain to the emotional centers, and that's not been cut by the accident. So this explains why through the phone he recognizes his mother, no problem. When he sees her in person, he says it's an impostor.
Nawiasem mówiąc gdyby pacjent rozmawiał z matką przez telefon, powiedziałby: "Jak się masz, mamo? Gdzie jesteś?" Przez telefon zaburzenie nie występuje. Ale widząc ją godzinę później zapyta: "Kto ty jesteś? Wyglądasz jak moja matka". Istnieje bowiem odrębne połączenie między ośrodkami słuchu i emocji, które nie ucierpiało w wypadku. Dlaczego umie rozpoznać głos matki, ale nie rozpozna jej osoby.
OK, how is all this complex circuitry set up in the brain? Is it nature, genes, or is it nurture? And we approach this problem by considering another curious syndrome called phantom limb. And you all know what a phantom limb is. When an arm is amputated, or a leg is amputated, for gangrene, or you lose it in war -- for example, in the Iraq war, it's now a serious problem -- you continue to vividly feel the presence of that missing arm, and that's called a phantom arm or a phantom leg. In fact, you can get a phantom with almost any part of the body. Believe it or not, even with internal viscera. I've had patients with the uterus removed -- hysterectomy -- who have a phantom uterus, including phantom menstrual cramps at the appropriate time of the month. And in fact, one student asked me the other day, "Do they get phantom PMS?" (Laughter) A subject ripe for scientific enquiry, but we haven't pursued that.
Jak powstaje ten złożony układ? Czy to natura, geny, czy coś nabytego? W zbadaniu tej kwestii pomoże nam kolejne zaburzenie zwane kończyną fantomową. Wszyscy wiecie, co to takiego. Ręka lub noga jest amputowana z powodu gangreny lub stracona w czasie wojny, na przykład w Iraku, to obecnie poważny problem, ale pacjent odczuwa obecność brakującej kończyny. Nazywamy to fantomową ręką lub nogą. Zjawisko może dotyczyć każdej części ciała, nawet wnętrzności. Miałem pacjentki po usunięciu macicy, które wciąż odczuwały bóle menstruacyjne w odpowiednim czasie miesiąca. Student zapytał mnie kiedyś, czy czują też fantomowe napięcie przedmiesiączkowe. (Śmiech) Dobry temat do badań, ale go nie podjęliśmy.
OK, now the next question is, what can you learn about phantom limbs by doing experiments? One of the things we've found was, about half the patients with phantom limbs claim that they can move the phantom. It'll pat his brother on the shoulder, it'll answer the phone when it rings, it'll wave goodbye. These are very compelling, vivid sensations. The patient's not delusional. He knows that the arm is not there, but, nevertheless, it's a compelling sensory experience for the patient. But however, about half the patients, this doesn't happen. The phantom limb -- they'll say, "But doctor, the phantom limb is paralyzed. It's fixed in a clenched spasm and it's excruciatingly painful. If only I could move it, maybe the pain will be relieved."
Czego można się dowiedzieć o fantomach za pomocą eksperymentów? Dowiedzieliśmy się między innymi, że połowa pacjentów z kończynami fantomowymi uważała, że umie poruszać fantomem. Może poklepać brata po ramieniu, odebrać telefon, czy pomachać na pożegnanie. Takie nieodparte, silne wrażenie. Pacjent nie ma urojeń. Wie, że nie ma ramienia, ale mimo to odbiera nieodparte wrażenie zmysłowe. Połowa pacjentów nie ma takich odczuć. Mówią: "Fantom jest sparaliżowany. Jest kurczowo ściśnięty i rozdzierająco boli. Gdybym mógł nim poruszyć, może ból by przeszedł".
Now, why would a phantom limb be paralyzed? It sounds like an oxymoron. But when we were looking at the case sheets, what we found was, these people with the paralyzed phantom limbs, the original arm was paralyzed because of the peripheral nerve injury. The actual nerve supplying the arm was severed, was cut, by say, a motorcycle accident. So the patient had an actual arm, which is painful, in a sling for a few months or a year, and then, in a misguided attempt to get rid of the pain in the arm, the surgeon amputates the arm, and then you get a phantom arm with the same pains, right? And this is a serious clinical problem. Patients become depressed. Some of them are driven to suicide, OK?
Jak fantom może być sparaliżowany? To brzmi jak oksymoron. Lecz kiedy zerkniemy w dokumentację, okaże się, że u osób ze sparaliżowanymi fantomami ich kończynę sparaliżowało uszkodzenie nerwu. Prawdziwy nerw w ramieniu został zerwany np. w wypadku motocyklowym, więc pacjenta najpierw bolała ręka na temblaku przez parę miesięcy, albo rok. Próbując się jakoś pozbyć bólu, pozwolił chirurgom na amputację a w efekcie ma fantom z takim samym bólem. To poważny problem kliniczny. Pacjenci popadają w depresję. Niektórzy popełniają samobójstwo.
So, how do you treat this syndrome? Now, why do you get a paralyzed phantom limb? When I looked at the case sheet, I found that they had an actual arm, and the nerves supplying the arm had been cut, and the actual arm had been paralyzed, and lying in a sling for several months before the amputation, and this pain then gets carried over into the phantom itself.
Jak to leczyć? W jaki sposób powstaje sparaliżowany fantom? Przeglądając dokumentację stwierdziłem, że najpierw zostają zerwane nerwy w kończynie po czym następuje paraliż, miesiące na temblaku i wreszcie amputacja, a ból przenosi się na fantom.
Why does this happen? When the arm was intact, but paralyzed, the brain sends commands to the arm, the front of the brain, saying, "Move," but it's getting visual feedback saying, "No." Move. No. Move. No. Move. No. And this gets wired into the circuitry of the brain, and we call this learned paralysis, OK? The brain learns, because of this Hebbian, associative link, that the mere command to move the arm creates a sensation of a paralyzed arm. And then, when you've amputated the arm, this learned paralysis carries over into your body image and into your phantom, OK?
Czemu się tak dzieje? Kiedy ręka jest jeszcze cała, ale sparaliżowana, mózg każe jej się poruszać, ale wizualna odpowiedź brzmi: "Nie". "Rusz się!" "Nie". Ten obraz zapisuje się w obwodach mózgu i tak powstaje wyuczony paraliż. Mózg zapamiętuje metodą skojarzeniową, że już samo polecenie ruchu powoduje odczucie paraliżu. Potem, po amputacji, wyuczony paraliż przenosi się na postrzeganie ciała i na fantom.
Now, how do you help these patients? How do you unlearn the learned paralysis, so you can relieve him of this excruciating, clenching spasm of the phantom arm? Well, we said, what if you now send the command to the phantom, but give him visual feedback that it's obeying his command, right? Maybe you can relieve the phantom pain, the phantom cramp. How do you do that? Well, virtual reality. But that costs millions of dollars. So, I hit on a way of doing this for three dollars, but don't tell my funding agencies. (Laughter)
Jak pomóc tym pacjentom? Jak oduczyć się wyuczonego paraliżu i uwolnić od rozdzierającego, kurczowego spazmu fantomowej ręki? A gdyby wydać polecenie fantomowi, i zobaczyć, że zostało wykonane? Może uda się znieść bólów fantomowych. Jak to zrobić? Wirtualna rzeczywistość kosztuje miliony dolarów. Zaproponowałem sposób za trzy dolary, ale nie mówcie moim sponsorom. (Śmiech)
OK? What you do is you create what I call a mirror box. You have a cardboard box with a mirror in the middle, and then you put the phantom -- so my first patient, Derek, came in. He had his arm amputated 10 years ago. He had a brachial avulsion, so the nerves were cut and the arm was paralyzed, lying in a sling for a year, and then the arm was amputated. He had a phantom arm, excruciatingly painful, and he couldn't move it. It was a paralyzed phantom arm.
Budujemy coś, co nazywam lustrzaną skrzynką. Do kartonowego pudełka z lustrem wkładamy fantom. Pierwszy był mój pacjent Derek. Stracił rękę 10 lat temu. Miał zerwane nerwy ramienia, paraliż, rok w temblaku i w końcu amputacja. Odczuwał silne bóle fantomowe. Miał paraliż fantomowej ręki.
So he came there, and I gave him a mirror like that, in a box, which I call a mirror box, right? And the patient puts his phantom left arm, which is clenched and in spasm, on the left side of the mirror, and the normal hand on the right side of the mirror, and makes the same posture, the clenched posture, and looks inside the mirror. And what does he experience? He looks at the phantom being resurrected, because he's looking at the reflection of the normal arm in the mirror, and it looks like this phantom has been resurrected. "Now," I said, "now, look, wiggle your phantom -- your real fingers, or move your real fingers while looking in the mirror." He's going to get the visual impression that the phantom is moving, right? That's obvious, but the astonishing thing is, the patient then says, "Oh my God, my phantom is moving again, and the pain, the clenching spasm, is relieved."
Dałem mu właśnie takie lustro w pudełku, lustrzaną skrzynkę. Pacjent wkłada lewą, fantomową rękę spazmatycznie zaciśniętą, po jednej stronie lustra a zdrową rękę po drugiej. Zaciska zdrową rękę w taki sam sposób i patrzy w lustro. Co widzi? Zupełnie jakby amputowana ręka odrosła. Patrzy na odbicie zdrowej ręki i wydaje mu się, że widzi fantomową. Kazałem mu poruszać prawdziwymi palcami jednocześnie patrząc w lustro. Wyda mu się, że fantom się porusza. Co zdumiewające, na ten widok pacjent krzyknął: "Mój fantom znów się porusza, a ból zniknął".
And remember, my first patient who came in -- (Applause) -- thank you. (Applause) My first patient came in, and he looked in the mirror, and I said, "Look at your reflection of your phantom." And he started giggling, he says, "I can see my phantom." But he's not stupid. He knows it's not real. He knows it's a mirror reflection, but it's a vivid sensory experience. Now, I said, "Move your normal hand and phantom." He said, "Oh, I can't move my phantom. You know that. It's painful." I said, "Move your normal hand." And he says, "Oh my God, my phantom is moving again. I don't believe this! And my pain is being relieved." OK? And then I said, "Close your eyes." He closes his eyes. "And move your normal hand." "Oh, nothing. It's clenched again." "OK, open your eyes." "Oh my God, oh my God, it's moving again!" So, he was like a kid in a candy store.
Mój pierwszy pacjent... (Oklaski) Dziękuję. (Oklaski) Kiedy przyszedł mój pierwszy pacjent, poleciłem mu spojrzeć w odbicie. Zaśmiał się, mówiąc że widzi swojego fantoma. Ale nie był głupi. Wiedział, że to iluzja, lustrzane odbicie, niemniej odbierał wyraźny wzrokowy komunikat. Kazałem mu poruszyć normalną ręką i fantomem. On na to, że nie może ruszyć fantomem i że go boli. Mówię: "Porusz zdrową ręką". A on: "Fantom się rusza, nie do wiary! I ból zelżał". Kazałem mu zamknąć oczy i poruszać zdrową ręką. i poruszać zdrową ręką. "Nic z tego. Znów czuję skurcz". "Dobrze, otwórz teraz oczy". "Znowu się rusza!" Był jak dziecko w cukierni.
So, I said, OK, this proves my theory about learned paralysis and the critical role of visual input, but I'm not going to get a Nobel Prize for getting somebody to move his phantom limb. (Laughter) (Applause) It's a completely useless ability, if you think about it. (Laughter) But then I started realizing, maybe other kinds of paralysis that you see in neurology, like stroke, focal dystonias -- there may be a learned component to this, which you can overcome with the simple device of using a mirror.
To potwierdza moją teorię o wyuczonym paraliżu i istotnej roli bodźców wzrokowych. Ale nie dostanę nagrody Nobla za umożliwienie poruszania fantomową kończyną. (Śmiech) (Oklaski) To w zasadzie bezużyteczna umiejętność. (Śmiech) Pomyślałem, że może także inne rodzaje paraliżu, jak udar, czy dystonie ogniskowe, mogą być częściowo wyuczone, i można je pokonać za pomocą zwykłego lustra.
So, I said, "Look, Derek" -- well, first of all, the guy can't just go around carrying a mirror to alleviate his pain -- I said, "Look, Derek, take it home and practice with it for a week or two. Maybe, after a period of practice, you can dispense with the mirror, unlearn the paralysis, and start moving your paralyzed arm, and then, relieve yourself of pain." So he said OK, and he took it home. I said, "Look, it's, after all, two dollars. Take it home."
Derek nie mógł tachać wszędzie lustra, by łagodzić ból, Kazałem mu poćwiczyć kilka dni w domu. Może po jakimś czasie będzie mógł zostawić lustro, poruszać sparaliżowaną ręką i pozbyć się bólu. Zgodził się i zabrał pudełko. To w końcu tylko parę dolców, niech bierze.
So, he took it home, and after two weeks, he phones me, and he said, "Doctor, you're not going to believe this." I said, "What?" He said, "It's gone." I said, "What's gone?" I thought maybe the mirror box was gone. (Laughter) He said, "No, no, no, you know this phantom I've had for the last 10 years? It's disappeared." And I said -- I got worried, I said, my God, I mean I've changed this guy's body image, what about human subjects, ethics and all of that? And I said, "Derek, does this bother you?" He said, "No, last three days, I've not had a phantom arm and therefore no phantom elbow pain, no clenching, no phantom forearm pain, all those pains are gone away. But the problem is I still have my phantom fingers dangling from the shoulder, and your box doesn't reach." (Laughter) "So, can you change the design and put it on my forehead, so I can, you know, do this and eliminate my phantom fingers?" He thought I was some kind of magician.
Po dwóch tygodniach dzwoni: "Doktorze, nie uwierzy pan co się stało". Pytam: "Co?" On na to: "Zniknął". Pytam więc: "Co zniknęło?" Myślałem, że może zgubił pudełko z lustrem. (Śmiech) On na to: "Ten fantom, którego miałem przez 10 lat, zniknął". Zmartwiłem się na myśl, że zaburzyłem mu postrzeganie ciała. Czy to humanitarne, etyczne itd.? Spytałem, czy mu to przeszkadza. Odpowiedział, że od 3 dni nie ma fantomu i tym samym żadnego bólu łokcia, skurczu, bólu przedramienia, wszystko to zniknęło. Z całej ręki czuje jeszcze tylko fantomowe palce, a pudełko tam nie sięga. (Śmiech) Czy można by mi to zamontować na czole, żebym mógł pozbyć się tych palców?" Myślał, że jestem jakimś magikiem.
Now, why does this happen? It's because the brain is faced with tremendous sensory conflict. It's getting messages from vision saying the phantom is back. On the other hand, there's no proprioception, muscle signals saying that there is no arm, right? And your motor command saying there is an arm, and, because of this conflict, the brain says, to hell with it, there is no phantom, there is no arm, right? It goes into a sort of denial -- it gates the signals. And when the arm disappears, the bonus is, the pain disappears because you can't have disembodied pain floating out there, in space. So, that's the bonus.
Czemu tak się dzieje? Mózg staje wobec poważnego konfliktu zmysłów. Dostaje informacje wizualne, że ręka wróciła, a jednak nie odczuwa sygnałów mięśniowych, jakby ręki nie było. Ruch sugeruje, że ręka jest, aż w końcu skonfliktowany mózg stwierdza, że nie ma żadnego fantomu ani ręki. W pewnym sensie zaprzecza sygnałom. Kiedy fantom znika, a razem z nim i jego bóle, nie możemy czuć bólu zawieszonego w przestrzeni. To taki bonus.
Now, this technique has been tried on dozens of patients by other groups in Helsinki, so it may prove to be valuable as a treatment for phantom pain, and indeed, people have tried it for stroke rehabilitation. Stroke you normally think of as damage to the fibers, nothing you can do about it. But, it turns out some component of stroke paralysis is also learned paralysis, and maybe that component can be overcome using mirrors. This has also gone through clinical trials, helping lots and lots of patients.
Tę metodę wypróbowano na wielu pacjentach przez naukowców w Helsinkach. Może okaże się skuteczna przy leczeniu bólu fantomowego. Stosowano ją nawet u pacjentów po udarze mózgu. O udarze myślimy zwykle jako zniszczeniu tkanek, na co nie można nic poradzić. Okazuje się, że paraliż poudarowy jest po części wyuczony i można go częściowo leczyć z pomocą luster. Przeszły badania kliniczne, pomagając wielu pacjentom.
OK, let me switch gears now to the third part of my talk, which is about another curious phenomenon called synesthesia. This was discovered by Francis Galton in the nineteenth century. He was a cousin of Charles Darwin. He pointed out that certain people in the population, who are otherwise completely normal, had the following peculiarity: every time they see a number, it's colored. Five is blue, seven is yellow, eight is chartreuse, nine is indigo, OK? Bear in mind, these people are completely normal in other respects. Or C sharp -- sometimes, tones evoke color. C sharp is blue, F sharp is green, another tone might be yellow, right?
Przejdźmy teraz do trzeciej części prezentacji, na temat ciekawego zaburzenia: synestezji. Odkrył je w XIX w. Francis Galton, kuzyn Karola Darwina. Zauważył, że u niektórych ludzi, poza tym zwyczajnych, występuje pewna cecha: kiedy widzieli liczbę, widzieli ją w kolorze. 5 jest niebieskie, 7 żółte, 8 zielonkawe, 9 błękitna. To normalni ludzie pod każdym innym względem. Czasem także dźwięki łączą się z kolorami. Cis jest niebieskie, fis zielone, inny ton może być żółty.
Why does this happen? This is called synesthesia. Galton called it synesthesia, a mingling of the senses. In us, all the senses are distinct. These people muddle up their senses. Why does this happen? One of the two aspects of this problem are very intriguing. Synesthesia runs in families, so Galton said this is a hereditary basis, a genetic basis. Secondly, synesthesia is about -- and this is what gets me to my point about the main theme of this lecture, which is about creativity -- synesthesia is eight times more common among artists, poets, novelists and other creative people than in the general population. Why would that be? I'm going to answer that question. It's never been answered before.
Dlaczego tak się dzieje? Galton nazwał to synestezją, mieszaniem się zmysłów. W każdym z nas zmysły działają osobno. U tych ludzi zmysły się łączą. Dlaczego? Parę aspektów tego fenomenu jest bardzo ciekawych. Synestezja jest dziedziczna, dlatego Galton uznał, że opiera się na genetyce. Teraz przechodzę do sedna wykładu o zdolnościach twórczych. Otóż synestezja jest 8 razy częstsza u artystów, poetów, pisarzy i innych kreatywnych ludzi, niż u reszty populacji. Czemu tak się dzieje? Zamierzam odpowiedzieć na to pytanie. Nikt dotąd tego nie zrobił.
OK, what is synesthesia? What causes it? Well, there are many theories. One theory is they're just crazy. Now, that's not really a scientific theory, so we can forget about it. Another theory is they are acid junkies and potheads, right? Now, there may be some truth to this, because it's much more common here in the Bay Area than in San Diego. (Laughter) OK. Now, the third theory is that -- well, let's ask ourselves what's really going on in synesthesia. All right?
Czym jest synestezja i co ją powoduje? Czym jest synestezja i co ją powoduje? Jedna teoria mówi, że to szaleństwo. To niezbyt naukowa teoria, więc zapomnijmy o niej. Inna mówi, że takie osoby to ćpuny i nałogowcy. Może być w tym trochę prawdy, bo zdarza się częściej w San Francisco niż w San Diego. (Śmiech) Trzecia teoria mówi... Może zastanówmy się najpierw, o co chodzi w synestezji.
So, we found that the color area and the number area are right next to each other in the brain, in the fusiform gyrus. So we said, there's some accidental cross wiring between color and numbers in the brain. So, every time you see a number, you see a corresponding color, and that's why you get synesthesia. Now remember -- why does this happen? Why would there be crossed wires in some people? Remember I said it runs in families? That gives you the clue. And that is, there is an abnormal gene, a mutation in the gene that causes this abnormal cross wiring.
Odkryliśmy, że w mózgu obszary kolorów i liczb leżą tuż obok siebie, w zakręcie wrzecionowatym. Musi więc istnieć jakieś przypadkowe połączenie pomiędzy obszarami koloru i liczb. Dlatego widząc liczbę, widzi się ją w kolorze. Stąd się bierze synestezja. Dlaczego u niektórych ludzi tworzą się takie połączenia? Pamiętamy, że to rodzinne? To nam daje wskazówkę. To nieprawidłowy gen, mutacja genetyczna powoduje te połączenia.
In all of us, it turns out we are born with everything wired to everything else. So, every brain region is wired to every other region, and these are trimmed down to create the characteristic modular architecture of the adult brain. So, if there's a gene causing this trimming and if that gene mutates, then you get deficient trimming between adjacent brain areas. And if it's between number and color, you get number-color synesthesia. If it's between tone and color, you get tone-color synesthesia. So far, so good.
Wygląda, że wszyscy rodzimy się z połączeniami między wszystkimi częściami. Każdy obszar mózgu jest połączony z resztą, a następnie redukuje się do charakterystycznej modułowej budowy dorosłego mózgu. Istnieje gen powodujący tę redukcję. Zmutowany gen spowoduje zanik rozgraniczenia między sąsiednimi obszarami mózgu. Jeśli między obszarami liczb i koloru, mamy "barwne liczby", Jeśli między dźwiękami i kolorem, mamy "barwne słyszenie". Jak dotąd w porządku.
Now, what if this gene is expressed everywhere in the brain, so everything is cross-connected? Well, think about what artists, novelists and poets have in common, the ability to engage in metaphorical thinking, linking seemingly unrelated ideas, such as, "It is the east, and Juliet is the Sun." Well, you don't say, Juliet is the sun, does that mean she's a glowing ball of fire? I mean, schizophrenics do that, but it's a different story, right? Normal people say, she's warm like the sun, she's radiant like the sun, she's nurturing like the sun. Instantly, you've found the links.
A jeśli gen zmutuje się w całym mózgu i wszystko będzie połączone? A jeśli gen zmutuje się w całym mózgu i wszystko będzie połączone? Artyści, pisarze i poeci mają wspólną cechę: umiejętność myślenia metaforycznego, łączenia pozornie różnych koncepcji, jak: "Okno jest wschodem, a Julia jest słońcem!". Nie mówi się "Julia jest słońcem", czy to znaczy, że jest świecącą kulą ognia? Schizofrenicy tak mają, ale to inna historia. Zwykli ludzi mówią: jest ciepła jak słońce, jest promienna jak słońce, jest potrzebna jak słońce. Natychmiast znajdują skojarzenia.
Now, if you assume that this greater cross wiring and concepts are also in different parts of the brain, then it's going to create a greater propensity towards metaphorical thinking and creativity in people with synesthesia. And, hence, the eight times more common incidence of synesthesia among poets, artists and novelists. OK, it's a very phrenological view of synesthesia. The last demonstration -- can I take one minute? (Applause)
Założenie, że takie połączenia i skojarzenia są w różnych częściach mózgu, da nam większą skłonność do metaforycznego myślenia i kreatywności u ludzi z synestezją. Dlatego synestezja występuje 8 razy częściej u poetów, artystów i pisarzy. To bardzo frenologiczny pogląd na synestezję. Ostatni dowód... Mogę jeszcze minutkę? (Oklaski)
OK. I'm going to show you that you're all synesthetes, but you're in denial about it. Here's what I call Martian alphabet. Just like your alphabet, A is A, B is B, C is C. Different shapes for different phonemes, right? Here, you've got Martian alphabet. One of them is Kiki, one of them is Bouba. Which one is Kiki and which one is Bouba? How many of you think that's Kiki and that's Bouba? Raise your hands. Well, it's one or two mutants. (Laughter) How many of you think that's Bouba, that's Kiki? Raise your hands. Ninety-nine percent of you.
Wszyscy jesteście synestetykami, tylko o tym nie wiecie. Nazywam to Marsjańskim alfabetem. W naszym alfabecie A to A, B to B, C to C. Inny kształt to inny fonem. To Marsjański alfabet. Jeden znak to Kiki, drugi Buba. Gdzie jest Kiki, a gdzie Buba? Kto uważa, że to Kiki, a to Buba? Podnieście ręce. Wygląda, że mamy parę mutantów. (Śmiech) Kto uważa, że to Buba, a to Kiki? Podnieście ręce. 99% z was.
Now, none of you is a Martian. How did you do that? It's because you're all doing a cross-model synesthetic abstraction, meaning you're saying that that sharp inflection -- ki-ki, in your auditory cortex, the hair cells being excited -- Kiki, mimics the visual inflection, sudden inflection of that jagged shape. Now, this is very important, because what it's telling you is your brain is engaging in a primitive -- it's just -- it looks like a silly illusion, but these photons in your eye are doing this shape, and hair cells in your ear are exciting the auditory pattern, but the brain is able to extract the common denominator. It's a primitive form of abstraction, and we now know this happens in the fusiform gyrus of the brain, because when that's damaged, these people lose the ability to engage in Bouba Kiki, but they also lose the ability to engage in metaphor.
Nikt z was nie jest z Marsa, więc jak to robicie? Wszyscy mamy w pewnym stopniu synestezję. Ostra fleksja, ki-ki, ośrodki słuchowe i komórki włosowe są pobudzone. Kiki przypomina ten postrzępiony kształt. To bardzo ważne, mówi nam, że mózg przejawia pierwotny... Wygląda to jak zwykła iluzja, ale nasze oczy podążają za kształtem a komórki słuchowe pobudzają wzorzec dźwiękowy. Mózg jest w stanie wydobyć wspólny mianownik. To pierwotna forma abstrahowania. Ma to miejsce w zakręcie wrzecionowatym, ponieważ w razie uszkodzenia, tracimy zdolność do rozróżniania Buba od Kiki oraz zdolność rozumienia metafor.
If you ask this guy, what -- "all that glitters is not gold," what does that mean?" The patient says, "Well, if it's metallic and shiny, it doesn't mean it's gold. You have to measure its specific gravity, OK?" So, they completely miss the metaphorical meaning. So, this area is about eight times the size in higher -- especially in humans -- as in lower primates. Something very interesting is going on here in the angular gyrus, because it's the crossroads between hearing, vision and touch, and it became enormous in humans. And something very interesting is going on. And I think it's a basis of many uniquely human abilities like abstraction, metaphor and creativity. All of these questions that philosophers have been studying for millennia, we scientists can begin to explore by doing brain imaging, and by studying patients and asking the right questions. Thank you. (Applause) Sorry about that. (Laughter)
Jeśli zapytasz pacjenta, co znaczy przysłowie "Nie wszystko złoto, co się świeci", powie, że błyszczący metal niekoniecznie jest złotem, że trzeba najpierw zmierzyć ciężar właściwy. Zupełnie nie rozumie metaforycznego znaczenia. Ten obszar jest blisko 8 razy większy u wyższych, szczególnie u ludzi, niż u niższych naczelnych. Coś niezwykłego dzieje się w zakręcie kątowym, bo tutaj spotykają się tu słuch, wzrok i dotyk. U ludzi to pokaźny obszar, o ciekawej funkcji. Uważam, że to podłoże wielu osobliwych zdolności, jak pojmowanie abstrakcji, metafor, czy kreatywność. Pytania zadawane przez filozofów przez tysiąclecia mogą znaleźć odpowiedzi dzięki neuroobrazowaniu mózgu, badaniu pacjentów i zadawaniu właściwych pytań. Dziękuję. (Oklaski) Przepraszam za to. (Śmiech)