The science of imagination - Andrey Vyshedskiy

Übersetzung: Sandra Schellhase Lektorat: Angelika Lueckert Leon

Imagine, for a second, a duck teaching a French class,

Stell dir eine Ente vor, die Französisch unterrichtet,

a ping-pong match in orbit around a black hole,

ein Tischtennisspiel in der Umlaufbahn eines schwarzen Lochs,

a dolphin balancing a pineapple.

ein Delfin, der eine Ananas balanciert.

You probably haven't actually seen any of these things,

Vermutlich hast du nichts davon schon einmal wirklich gesehen,

but you could imagine them instantly.

aber du konntest es dir sofort vorstellen.

How does your brain produce an image of something you've never seen?

Wie erschafft dein Gehirn ein Bild von etwas, das du noch nie gesehen hast?

That may not seem hard,

Es klingt einfach,

but that's only because we're so used to doing it.

aber nur deshalb, weil wir so daran gewöhnt sind.

It turns out that this is actually a complex problem

Genau genommen ist es ein komplexes Problem,

that requires sophisticated coordination inside your brain.

das anspruchsvolle Koordination deines Gehirns erfordert.

That's because to create these new, weird images,

Um neue, sonderbare Bilder zu erschaffen

your brain takes familiar pieces and assembles them in new ways,

nimmt dein Gehirn bekannte Stücke und ordnet sie neu an,

like a collage made from fragments of photos.

wie eine Collage aus Stücken von Fotos.

The brain has to juggle a sea of thousands of electrical signals

Das Gehirn jongliert mit tausenden elektrischen Signalen,

getting them all to their destination at precisely the right time.

damit alle zur richtigen Zeit am richtigen Ort sind.

When you look at an object,

Wenn du einen Gegenstand siehst,

thousands of neurons in your posterior cortex fire.

werden tausende Neuronen im hinteren Kortex abgefeuert.

These neurons encode various characteristics of the object:

Diese Neuronen kodieren verschiedene Merkmale eines Objekts:

spiky, fruit, brown, green, and yellow.

stachelig, Frucht, braun, grün und gelb.

This synchronous firing strengthens the connections between that set of neurons,

Dieser synchrone Abschuss verstärkt die Verbindungen zwischen den Neuronen

linking them together into what's known as a neuronal ensemble,

und verbindet sie zu einem neuronalen Ensemble,

in this case the one for pineapple.

in diesem Fall zu einer Ananas.

In neuroscience, this is called the Hebbian principle,

Man nennt dies Hebb'sches Prinzip:

neurons that fire together wire together.

Neuronen, die zusammen aktiv sind, reagieren bevorzugt miteinander.

If you try to imagine a pineapple later,

Wenn du dir eine Ananas vorstellst,

the whole ensemble will light up, assembling a complete mental image.

wird das ganze Ensemble aufleuchten und ein vollständiges gedankliches Bild bauen.

Dolphins are encoded by a different neuronal ensemble.

Delfine werden durch ein anderes neuronales Ensemble kodiert.

In fact, every object that you've seen

Jeder Gegenstand, den du siehst,

is encoded by a neuronal ensemble associated with it,

wird durch neuronale Ensembles kodiert, die damit verbunden sind,

the neurons wired together by that synchronized firing.

durch Neuronen, die durch ihre synchrone Aktivität miteinander verkabelt sind.

But this principle doesn't explain the infinite number of objects

Das erklärt aber nicht die endlose Anzahl von Gegenständen,

that we can conjure up in our imaginations without ever seeing them.

die wir uns vorstellen können, ohne sie vorher gesehen zu haben.

The neuronal ensemble for a dolphin balancing a pineapple doesn't exist.

Das neuronale Ensemble für einen Delfin, der eine Ananas balanciert, gibt es nicht.

So how come you can imagine it anyway?

Wieso kannst du es dir dann vorstellen?

One hypothesis, called the Mental Synthesis Theory,

Eine Annahme, die Theorie der gedanklichen Synthese,

says that, again, timing is key.

besagt, dass Timing entscheidend ist.

If the neuronal ensembles for the dolphin and pineapple

Wenn die neuronalen Ensembles für den Delfin und die Ananas

are activated at the same time,

zur gleichen Zeit aktiviert sind,

we can perceive the two separate objects as a single image.

können wir beide Objekte als einzelnes Bild wahrnehmen.

But something in your brain has to coordinate that firing.

Dein Gehirn muss diese Aktivierung irgendwie koordinieren.

One plausible candidate is the prefrontal cortex,

Ein möglicher Kandidat ist der präfrontalen Kortex,

which is involved in all complex cognitive functions.

der an allen komplexen kognitiven Funktionen beteiligt ist.

Prefrontal cortex neurons are connected to the posterior cortex

Neuronen des präfrontalen Kortex sind mit dem hinteren Kortex

by long, spindly cell extensions called neural fibers.

durch lange, spindeldürre Verlängerungen, Nervenfasern genannt, verbunden.

The mental synthesis theory proposes that like a puppeteer pulling the strings,

Laut der Theorie der gedanklichen Synthese senden Neuronen des präfrontalen Kortex,

the prefrontal cortex neurons send electrical signals

so wie ein Puppenspieler an Fäden zieht,

down these neural fibers

elektrische Signale entlang der Nervenfasern

to multiple ensembles in the posterior cortex.

zu mehreren Ensembles im hinteren Kortex.

This activates them in unison.

Das aktiviert alle gemeinsam.

If the neuronal ensembles are turned on at the same time,

Wenn die neuronalen Ensembles gleichzeitig aktiviert werden,

you experience the composite image just as if you'd actually seen it.

nimmst du ein zusammengesetztes Bild wahr, als hättest du es gerade gesehen.

This conscious purposeful synchronization

Diese bewusste, gezielte Gleichschaltung

of different neuronal ensembles by the prefrontal cortex

verschiedener neuronaler Ensembles des präfrontalen Kortex

is called mental synthesis.

wird gedankliche Synthese genannt.

In order for mental sythesis to work,

Damit diese gelingt,

signals would have to arrive at both neuronal ensembles at the same time.

müssen die Signale beide neuronalen Netze zur gleichen Zeit erreichen.

The problem is that some neurons

Das Problem ist, dass manche Neuronen

are much farther away from the prefrontal cortex than others.

weiter vom präfrontalen Kortex entfernt sind als andere.

If the signals travel down both fibers at the same rate,

Wenn das Signal durch beide Fasern gleich schnell übertragen wird,

they'd arrive out of sync.

kommen sie nicht gleichzeitig an.

You can't change the length of the connections,

Die Länge der Verbindungen ist unveränderbar,

but your brain, especially as it develops in childhood,

aber dein Gehirn kann, besonders während der Entwicklung in der Kindheit,

does have a way to change the conduction velocity.

die Leitgeschwindigkeit verändern.

Neural fibers are wrapped in a fatty substance called myelin.

Nervenfasern sind in eine fettige Substanz namens Myelin gewickelt.

Myelin is an insulator

Myelin ist ein Isolator

and speeds up the electrical signals zipping down the nerve fiber.

und beschleunigt elektrische Signale entlang der Nervenfasern.

Some neural fibers have as many as 100 layers of myelin.

Manche Nervenfasern haben bis zu 100 Schichten Myelin.

Others only have a few.

Andere haben nur wenige.

And fibers with thicker layers of myelin

Fasern mit einer dickeren Myelinschicht

can conduct signals 100 times faster or more

leiten Signale 100 Mal schneller weiter,

than those with thinner ones.

als Fasern mit dünneren Schichten.

Some scientists now think that this difference in myelination

Manche Wissenschaftler denken, dass der Unterschied in der Myelinisation

could be the key to uniform conduction time in the brain,

entscheidend für die gleichmäßige Übertragung im Gehirn ist

and consequently, to our mental synthesis ability.

und somit für unsere Fähigkeit der gedanklichen Darstellung.

A lot of this myelination happens in childhood,

Ein Großteil der Myelinisation passiert in der Kindheit,

so from an early age,

von klein an auf also

our vibrant imaginations may have a lot to do with building up brains

scheint unsere lebhafte Vorstellungskraft

mit dem Aufbau des Hirns zu tun zu haben,

whose carefully myelinated connections

dessen sorgsam myelinisierte Verbindungen

can craft creative symphonies throughout our lives.

kreative Symphonien während unseres ganzen Lebens schaffen.