The science of imagination - Andrey Vyshedskiy

Vaizduotės neurologija – Andrey Vyshedskiy

Translator: Adele Mikoliunaite Reviewer: Andrius Družinis-Vitkus

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

Pabandykite įsivaizduoti antį, kuri veda prancūzų kalbos pamoką,

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

stalo teniso partiją orbitoje aplink juodąją skylę,

a dolphin balancing a pineapple.

ar delfiną, nosimi balansuojantį ananasą.

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

Iš tiesų, tikriausiai nesate matę nei vieno iš šių dalykų.

but you could imagine them instantly.

Tačiau akimirksniu galėjote juos įsivaizduoti.

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

Kaip mūsų smegenys sukuria vaizdinį to, ko mes niekada nematėme?

That may not seem hard,

Galbūt neatrodo sudėtinga,

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

bet tik todėl, kad esame prie to įpratę.

It turns out that this is actually a complex problem

Iš tiesų, tai – sudėtinga užduotis,

that requires sophisticated coordination inside your brain.

reikalaujanti įgudusios koordinacijos mūsų smegenyse.

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

Nes, kad sukurtų šiuos keistus vaizdinius,

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

mūsų smegenys turi sujungti atskirus matytus vaizdus i vieną,

like a collage made from fragments of photos.

kaip koliažą iš daugybės atskirų fotografijų dalių.

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

Smegenys turi žongliruoti tūkstančius elektrinių signalų,

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

taip, kad visi pasiektų paskirties vietą tiksliai tuo pačiu metu.

When you look at an object,

Kuomet žiūrite į objektą,

thousands of neurons in your posterior cortex fire.

jūsų viršutinėje momentinėje smegenų skiltyje suaktyvėja tūkstančiai neuronų.

These neurons encode various characteristics of the object:

Šie neuronai perduoda įvairiausią informaciją apie objektą,

spiky, fruit, brown, green, and yellow.

pavyzdžiui: spygliuotas, vaisius, ruda, žalia ir geltona.

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

Neuronams sinchroniškai suaktyvėjus, jungtys tarp jų sustiprėja,

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

ir jie susijungia į taip vadinamą neuronų ansamblį,

in this case the one for pineapple.

šiuo atveju – reprezentuojantį ananasą.

In neuroscience, this is called the Hebbian principle,

Neurologijoje, tai vadinama Hebbo taisykle –

neurons that fire together wire together.

neuronai, kurie suaktyvėja kartu, susijungia.

If you try to imagine a pineapple later,

Jei vėliau mėginsite įsivaizduoti ananasą,

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

neuronų ansamblis suaktyvės, sukurdamas vieną užbaigtą vaizdą jūsų mintyse.

Dolphins are encoded by a different neuronal ensemble.

Delfiną reprezentuoja kitas neuronų ansamblis.

In fact, every object that you've seen

Kiekvienas jūsų kada nors matytas objektas

is encoded by a neuronal ensemble associated with it,

yra susijęs su skirtingu neuronų ansambliu,

the neurons wired together by that synchronized firing.

kurių kiekvienas susidarė neuronams kartu suaktyvėjus.

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

Tačiau ši taisyklė nepaaiškina begalinio skaičiaus objektų,

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

kuriuos galime įsivaizduoti, nors niekados nesame jų matę.

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

Neuronų ansamblio, susijusio su delfinu, nosimi balansuojančiu ananasą, nėra.

So how come you can imagine it anyway?

Tai kodėl vis tiek galime tai įsivaiduoti?

One hypothesis, called the Mental Synthesis Theory,

Viena hipotezė, pavadinimu Mintinės sintezės teorija,

says that, again, timing is key.

teigia, kad svarbiausia – laiko tikslumas.

If the neuronal ensembles for the dolphin and pineapple

Jei neuronų ansambliai, skirti delfinui ir ananasui,

are activated at the same time,

suaktyvėja tuo pačiu metu,

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

mes galime suvokti du atskirus vaizdus, kaip vieną vaizdinį.

But something in your brain has to coordinate that firing.

Tačiau kažkas smegenyse privalo koordinuoti šį suaktyvėjimą.

One plausible candidate is the prefrontal cortex,

Tikėtina, kad tai – apatinė kaktinės skilties smegenų dalis,

which is involved in all complex cognitive functions.

atsakinga už visas sudėtingas kognityvines funkcijas.

Prefrontal cortex neurons are connected to the posterior cortex

Apatinės kaktinės skilties neuronai jungiasi su viršutine momentine skiltimi

by long, spindly cell extensions called neural fibers.

ilgomis neuronų ataugomis – aksonais.

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

Pasak Mintinės Sintezės Teorijos, kaip lėlininkas, tampantis virveles,

the prefrontal cortex neurons send electrical signals

apatinės kaktinės skilties neuronai siunčia elektrinius signalus

down these neural fibers

šiais aksonais,

to multiple ensembles in the posterior cortex.

daugybei ansamblių viršutinėje momentinėje smegenų srityje.

This activates them in unison.

Taip suaktyvuodama juos unisonu.

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

Jeigu neuronų ansambliai aktyvuojami tuo pačiu metu,

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

mintyse patiriame vaizdinį taip, lyg iš tikrųjų būtume anksčiau jį matę.

This conscious purposeful synchronization

Ši sąmoninga ir tikslinga

of different neuronal ensembles by the prefrontal cortex

skirtingų neuronų ansamblių sinchronizacija

is called mental synthesis.

vadinama mintine sinteze.

In order for mental sythesis to work,

Kad mintinė sintezė įvyktų,

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

elektriniai signalai privalo pasiekti abu neuronų ansamblius vienu metu.

The problem is that some neurons

Tačiau kai kurie neuronai

are much farther away from the prefrontal cortex than others.

yra kur kas toliau nuo apatinės kaktinės srities, nei kiti.

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

Jei signalas išsiunčiamas iš abiejų aksonų tuo pat metu,

they'd arrive out of sync.

jie pasieks tikslą skirtingu metu.

You can't change the length of the connections,

Mes negalime pakeisti šių jungčių ilgio,

but your brain, especially as it develops in childhood,

tačiau mūsų smegenys, ypač vystydamosis vaikystėje,

does have a way to change the conduction velocity.

turi būdą pakeisti signalų laidumo greitį.

Neural fibers are wrapped in a fatty substance called myelin.

Aksonus juosia riebalinė medžiaga – mielino dangalas.

Myelin is an insulator

Tai – izoliatorius,

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

kuris pagreitina elektroninius signalus, keliaujančius aksonu.

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

Kai kurie aksonai turi net 100-ą mielino dangalo sluoksnių.

Others only have a few.

Kiti – vos kelis.

And fibers with thicker layers of myelin

Aksonai, turintys daugiau mielino,

can conduct signals 100 times faster or more

gali perduoti signalus 100-ą, ar daugiau kartų, greičiau,

than those with thinner ones.

nei aksonai, turintys mažiau mielino.

Some scientists now think that this difference in myelination

Kai kurie mokslininkai mano, kad būtent šie mielino dangalo skirtumai

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

yra atsakingi už uniforminių signalų siuntimą smegenyse.

and consequently, to our mental synthesis ability.

O taip pat ir mūsų mintinės sintezės gebėjimus.

A lot of this myelination happens in childhood,

Dauguma mielino dangalų susiformuoja vaikystėje,

so from an early age,

tad galbūt jau nuo mažumės

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

mūsų lakios vaizduotės turi daug įtakos formuojant smegenis,

whose carefully myelinated connections

kur kruopščiai mielinu dengtos jungtys

can craft creative symphonies throughout our lives.

visą gyvenimą kuria vaizdingas simfonijas.