How fast is the speed of thought? - Seena Mathew

Translator: Nahal Goodarzi Reviewer: Masoud Motamedifar

Your mortal enemy has captured you and hooked you up to a bizarre experiment.

دشمن خونی‌تان شما را اسیر کرده و می‌خواهد روی‌تان آزمایشی عجیب انجام دهد

He’s extended your nervous system with one very long neuron

او سیستم عصبیتان را با نورونی بسیار بلند

to a target about 70 meters away.

به هدفی در ۷۰ متری‌تان، متصل کرده است

At some point, he’s going to fire an arrow.

و تصمیم دارد تیری به سمت آن پرتاپ کند

If you can then think a thought to the target before the arrow hits it,

اگر شما بتوانید فکری را تجسم کنید که قبل از تیر به هدف برسد،

he’ll let you go.

آزاد می‌شوید.

So who wins that race?

پس کی برنده‌ی مسابقه خواهد بود؟

In order to answer, we have to examine the hardware of thought: neurons.

برای پاسخ دادن به این سوال باید سخت افزار فکر را بررسی کنیم: نورون ها

مغز انسان حدود ۸۶ میلیارد نورون دارد

The human brain has about 86 billion of these cells.

They transmit signals down their axons by way of electrical impulses,

آنها از طریق آکسون پیام هایی را به شکل سیگنال‌های الکتریکی،

or action potentials.

یا پتانسیل عمل، منتقل می‌کنند

One neuron can then pass that signal to the next at a synapse

سپس پیام در محل سیناپس با استفاده از ناقلین عصبی

by way of chemical neurotransmitters.

از نورونی به نورون بعدی منتقل می‌شود

The signal is received by the next neuron’s dendrites,

سپس پیام از طریق دندریت نورون بعدی دریافت می‌شود،

propagated down its axon, and passed further along.

در طول آکسون حرکت می‌کند و به نورون بعدی داده می‌شود

So, the key factors that determine how quickly you think

پس چیزی که سرعت فکر شما را مشخص می‌کند،

طول مدت زمانی است که پتانسیل عمل تولید می‌شود،

include how long it takes to generate an initial action potential;

propagate it down the length of the axon; and transport it through the synapse.

در طول آکسون حرکت می‌کند و از طریق سیناپس منتقل می‌شود.

We must also factor in the number of neurons involved

همچنین باید تعداد نورون های موجود،

and the distance the signal has to travel.

و مسافتی که پیام باید طی کند را درنظر گرفت

Let’s see what this looks like in a simple pathway— your knee-jerk reflex.

بیاید این روند را در مسیری ساده بررسی کنیم انعکاس پرش زانو

A strike to your patellar tendon triggers an electrical impulse

با ضربه‌‌ای به رباط کشککی، پیامی الکتریکی ایجاد می‌شود

that travels up a sensory neuron to your spine.

که در طول نورون حسی حرکت می‌کند و به نخاع می‌رود.

There the signal branches, and for the sake of simplicity,

در نخاع پیام پخش می‌شودو به زبان ساده‌تر،

we’ll consider the segment that jumps into a motor neuron

پاسخ این پیام به نورونی حرکتی منتقل می‌شود

to journey back down your leg.

و این مسیر را تا زانو‌ی شما باز می‌گردد.

The total length of the neurons in that pathway

طول کل نورون‌های این مسیر

is about 1 meter in someone who is 5 foot 5 inches,

در فردی با قد ۱۶۵ سانتی متر، حدود ۱ متر است

and on average it takes 15 to 30 milliseconds from strike to kick.

و به صورت میانگین از ضربه چکش تا واکنش پا ۱۵ تا ۳۰ میلی ثانیه طول می‌کشد

Speed is distance divided by time,

سرعت، جابجایی تقسیم بر زمان است

so this signal travels somewhere between 120 to 240 kilometers per hour.

پس این پیام چیزی حدود ۱۲۰ تا ۲۴۰ کیلومتر در ساعت حرکت می‌کند

The initial action potential accounts for 1 to 5 milliseconds

اولین پتانسیل عمل ۱ تا ۵ میلی ثانیه زمان می‌برد

and synaptic transmissions only take .1 to .5 milliseconds,

و انتقال از طریق سیناپس فقط ۰.۱ تا ۰.۵ میلی ثانیه زمان می‌برد

so the bulk of that time is spent within the axons.

پس بزرگترین بخش زمان در آکسون صرف می‌شود

This is consistent with research findings

مطابق بر یافته‌های تحقیقاتی،

that the average individual neuron sends signals at around 180 kilometers per hour.

هر نورون به طور متوسط پیام را در حدود ۱۸۰ کیلومتر در ساعت ارسال می‌کند

But speeds can be boosted with myelination and increased axon diameter.

اما سرعت ممکن است با میلین و افزایش قطر آکسون، بالا برود.

Myelin is a fatty sheath that insulates an axon,

میلین غلافی از جنس چربی است که آکسون را عایق سازی می‌کند،

preventing electrical currents from leaking out.

و از خروج جریان‌های الکتریکی جلوگیری می‌کند.

در عین حال، آکسون‌هایی که قطر بیشتری دارند مقاومت درونی کمتری از خود نشان می‌دهند.

Meanwhile, axons with larger diameters offer less internal resistance.

These compounded factors can raise the speed of an action potential

تمامی این عوامل می‌توانند سرعت پتانسیل عمل را

as high as 432 kilometers per hour.

تا ۴۳۲ کیلومتر در ساعت بالا ببرند.

There’s plenty of variation: some people think faster than others,

تفاوت‌های زیادی وجود دارد: بعضی‌ها سریع‌تر از دیگران فکر می‌کنند،

and your own speed of thought changes throughout your lifetime.

و سرعت فکر هر کس در طول عمرش تغییر می‌کند.

In particular, as you reach old age,

به صورت دقیق‌تر، با بالا رفتن سن

the myelin sheath covering your axons wears down,

غلاف میلین اطراف آکسون نازک می‌شود

and other neuronal structures degrade.

و دیگر ساختار‌های عصبی تحلیل می‌روند.

Back to the dastardly experiment.

خب برگردیم سر آزمایش شیطانی‌مون

Arrows shot from recurve bows fly, on average,

تیرهایی که از کمان پرتاب می‌شوند، به طور متوسط

around 240 kilometers per hour.

حدود ۲۴۰ کیلومتر در ساعت حرکت می‌کنند.

Which means that given a sufficiently long, myelinated or large-diameter neuron,

به این معنی که با داشتن زمان کافی و نورون‌های میلین‌دار یا قطور،

your thoughts actually could win the race.

افکار شما ممکن است برنده‌ی مسابقه شود.

But… there’s a wrinkle.

اما اینجا مشکلی وجود دارد،

The arrow and thought don’t leave the gate at the same time;

تیر و فکر ما خط شروع را همزمان ترک نمی‌کنند

first the arrow fires, then once you perceive it,

اول تیر پرتاب می‌شود و بعد از دیده شدن،

your signal can start down its path.

پیام ارسال می‌شود.

Processing images or music, participating in inner speech,

پردازش عکس یا موسیقی، مکالمه درونی،

and recalling memories all require complicated neural pathways

و به یاد آوردن خاطرات، همه به مسیرهای عصبی پیچیده نیاز دارند

that are nowhere close to the linearity of the knee-jerk reflex.

که به هیچ عنوان مثل انعکاس پرش زانو مستقیم نیستند.

The speed at which these thoughts occur is mostly consistent,

سرعت رخداد افکار معمولا با تغییراتی مثل

قطور شدن و میلین‌دار شدن آکسون، سازگار است.

with variations based on myelination and axon diameter.

But the duration of a thought will vary significantly depending on its routes,

اما مدت زمان یک فکر بسته به مسیر، نقاط توقف و مقصدش،

pitstops, and destination.

به طور قابل توجهی تغییر می‌کند

In this case, when you perceive a threatening stimulus,

در این مورد، وقتی شما محرکی تهدید کننده می‌بینید،

you’ll invoke a fear startle response.

پاسخی به ترس ناگهانی ایجاد می‌کنید

Similar to the knee-jerk response,

که مشابه پاسخ به انعکاس پرش زانو است

a startle can be involuntary and quite fast.

ترس ناگهانی ممکن است غیرارادی و بسیار سریع باشد.

If the string twangs loud enough,

اگر صدای سیم به اندازه‌ی کافی بلند باشد،

you might react in less than 65 milliseconds.

شما ممکن است در کمتر از ۶۵ میلی ثانیه، واکنش نشان دهید.

More likely though, your startle reaction will be based on sight.

اما به احتمال زیاد، واکنش به ترس ناگهانی با دیدن اغاز می‌شود.

Our eyes can process an image as quickly as 13 milliseconds,

چشمان ما می‌تواند تصویری را در ۶۵ میلی ثانیه، پردازش کند

but computation of what you’re seeing and determining the danger it poses

اما محاسبه‌ی چیزی که دیدید و خطری که به همراه دارد،

can take as long as 180 to 200 milliseconds.

ممکن است ۱۸۰ تا ۲۰۰ میلی ثانیه طول بکشد.

In that time the arrow will have gained a head start of about 13 meters.

در این مدت، تیر حدود ۱۳ متر از شما جلو افتاده است

The target is far enough away

هدف به اندازه‌ای دور است،

that you’ve got just enough of a chance to catch up,

که شما به زحمت می‌توانید به آن برسید،

if you can quickly, and quite literally, think your way out.

فقط اگر بتوانید با سرعت کافی چاره‌ای بیندیشید.

[۱۰۰ تن]