The science of imagination - Andrey Vyshedskiy

Нейробіологія уяви - Андрій Вишедський

Перекладач: Inna Fedorenko Утверджено: Khrystyna Romashko

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

Уявіть на хвилинку, як качка викладає французьку,

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

або гру в пінг-понг на орбіті навколо чорної діри,

a dolphin balancing a pineapple.

чи дельфіна, який балансує ананас.

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

Ви, ймовірно, ніколи й не бачили такого,

but you could imagine them instantly.

та ви відразу ж їх собі уявили.

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

Як ваш мозок виробляє зображення чогось, що ви ніколи не бачили?

That may not seem hard,

Це здається не складним,

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

але тільки тому, що ми звикли до цього.

It turns out that this is actually a complex problem

Вивляється, що це непроста задача,

that requires sophisticated coordination inside your brain.

яка вимагає складної координації всередині вашого мозку.

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

Бо щоб створити ці нові дивні картинки,

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

ваш мозок бере знайомі шматки та розташовує їх новими способами,

like a collage made from fragments of photos.

як колаж, зроблений з фрагментів фото.

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

Мозок має тасувати море тисяч електронних сигналів,

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

доставивши їх до місця призначення в правильний час.

When you look at an object,

Коли ви вперше дивитесь на об'єкт,

thousands of neurons in your posterior cortex fire.

тисячі нейронів в тім'яній корі загораються.

These neurons encode various characteristics of the object:

Ці нейрони декодують різноманітні характеристики об'єкта:

spiky, fruit, brown, green, and yellow.

гострий, фрукт, коричневий, зелений і жовтий.

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

Ця синхронна стрілянина зміцнює зв'язки між набором нейронів,

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

пов'язуючи їх разом в те, що відомо як нейронна група,

in this case the one for pineapple.

у цьому випадку в ананас.

In neuroscience, this is called the Hebbian principle,

В нейробіології це називається принцип Хебба,

neurons that fire together wire together.

нейрони, які запускаються разом і передаються разом.

If you try to imagine a pineapple later,

Якщо ви пізніше спробуєте уявити ананс,

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

запалиться ціла група, зібравши докупи повний ментальний образ.

Dolphins are encoded by a different neuronal ensemble.

Дельфіни декодуються іншою нейронною групою.

In fact, every object that you've seen

Фактичо, кожна річ, яку ви бачили,

is encoded by a neuronal ensemble associated with it,

декодується пов'язаною з нею нейронною групою,

the neurons wired together by that synchronized firing.

нейрони зв'язуються разом завдяки синхронному вмиканню.

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

Але цей принцип не пояснює те безмежне число речей,

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

які ми можемо викликати в нашій уяві, навіть ніколи не бачивши їх.

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

Нейронна група дельфіна, балансуючого ананас, навіть не існує.

So how come you can imagine it anyway?

Тож яким чином ми можемо його собі уявити?

One hypothesis, called the Mental Synthesis Theory,

Гіпотеза під назвою "ментальна теорія синтезу"

says that, again, timing is key.

говорить, що знову ж таки, координація є ключовим фактором.

If the neuronal ensembles for the dolphin and pineapple

Якщо нейронні групи для дельфіна та ананасу

are activated at the same time,

активізуються в один і той же час,

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

ми можемо побачити два окремі об'єкти в одному зображенні.

But something in your brain has to coordinate that firing.

Та щось у вашому мозку повинно координувати цей спалах.

One plausible candidate is the prefrontal cortex,

Один із можливих кандидатів - це префронтальна кора,

which is involved in all complex cognitive functions.

яка задіяна в усьому комплексі пізнавальних функцій.

Prefrontal cortex neurons are connected to the posterior cortex

Префронтальна кора пов'язана з тім'яною корою

by long, spindly cell extensions called neural fibers.

довгими тонкими продовженнями, відомими як нервові волокна.

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

Теорія ментального синтезу стверджує, що як ляльковод смикає за ниточки,

the prefrontal cortex neurons send electrical signals

так і нейрони префронтальної кори пускають електричні сигнали

down these neural fibers

до нервових волокон,

to multiple ensembles in the posterior cortex.

щоб збільшити групи в тім'яній корі.

This activates them in unison.

Це активує їх одночасно.

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

Якщо нейронні групи вмикаються одночасно,

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

ви бачите складене зображення, ніби побачили це насправді.

This conscious purposeful synchronization

Ця свідома цілеспрямована синхронізація

of different neuronal ensembles by the prefrontal cortex

різних нейронних груп в префронтальній корі

is called mental synthesis.

зветься ментальним синтезом.

In order for mental sythesis to work,

Щоб ментальний синтез спрацював,

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

сигнали мають одначасно дійти до обох нейронних груп.

The problem is that some neurons

Проблема в тому, що деякі нейрони

are much farther away from the prefrontal cortex than others.

знаходяться на більшій відстані від префронтальної кори, ніж інші.

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

Якщо сигнали йдуть вниз по обоє волокнах з однаковою швидкістю,

they'd arrive out of sync.

вони прибудуть не синхронно.

You can't change the length of the connections,

Ви не можете змінити довжину зв'язків,

but your brain, especially as it develops in childhood,

але ваш мозок, особливо під час розвитку в дитинстві,

does have a way to change the conduction velocity.

має спосіб змінити швидкість провідності.

Neural fibers are wrapped in a fatty substance called myelin.

Нервові волокна загорнуті в жирову субстанцію під назвою мієлін.

Myelin is an insulator

Мієлін -це ізолятор,

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

і він прискорює електричні сигнали, які пролітають по волокну.

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

Деякі нервові волокна мають 100 шарів мієліну.

Others only have a few.

Інші мають кілька.

And fibers with thicker layers of myelin

Волокна із товстішим шаром мієліну

can conduct signals 100 times faster or more

можуть проводити сигнали у 100 чи навіть більше разів швидше,

than those with thinner ones.

ніж волокна із тоншим шаром.

Some scientists now think that this difference in myelination

Деякі вчені вважають, що ця різниця в мієланізації

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

може бути ключем до одночасної провідності в мозку,

and consequently, to our mental synthesis ability.

і таким чином, до здатності ментального синтезу.

A lot of this myelination happens in childhood,

Чимало мієланіну виробляється в дитинстві,

so from an early age,

тож з раннього віку

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

наші яскраві фантазії дуже сильно пов'язані із будовою мозку,

whose carefully myelinated connections

чиї обережно обгорнуті мієланіном зв'язки

can craft creative symphonies throughout our lives.

можуть створювати творчі симфонії все наше життя.