How fast is the speed of thought? - Seena Mathew

Translator: Thanh Nguyen Reviewer: Minh-Hung Nguyen

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

Tên kẻ thù xấu xa tóm được bạn và bắt bạn làm chuột bạch cho một thí nghiệm quái dị.

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

Hắn ta nối hệ thần kinh của bạn với một neuron siêu dài

to a target about 70 meters away.

dài tới tận một cái bia cách đó 70m.

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

Lúc nào hắn thích, hắn ta sẽ cho kéo cung và bắn tên.

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

Nếu bạn nghĩ được một suy nghĩ chạm tới cái bia trước khi mũi tên kia đến,

he’ll let you go.

hắn ta sẽ thả bạn đi.

So who wins that race?

Vậy ai sẽ thắng trong cuộc đua này?

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

Để trả lời, chúng ta phải nghiên cứu phần cứng của suy nghĩ trước: neuron.

Não bộ con người có khoảng 86 tỷ tế bào này.

The human brain has about 86 billion of these cells.

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

Chúng dẫn truyền tín hiệu dọc sợi trục theo các xung điện

or action potentials.

hay điện thế hoạt động.

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

Một neuron sau đó có thể truyền tín hiệu đến tế bào bên cạnh qua synapse

by way of chemical neurotransmitters.

nhờ vào các chất dẫn truyền thần kinh.

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

Các đuôi gai của neuron bên cạnh tiếp nhận tín hiệu,

propagated down its axon, and passed further along.

dẫn truyền dọc theo sợi trục, và tiếp tục lan đi xa hơn.

So, the key factors that determine how quickly you think

Vậy nên, các yếu tố chính quyết định bạn suy nghĩ nhanh bao nhiêu

bao gồm thời gian bao lâu để hình thành điện thế hoạt động khởi đầu;

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.

dẫn truyền nó dọc theo chiều dài sợi trục; và chuyển nó qua kênh synapse.

We must also factor in the number of neurons involved

Chúng ta cũng phải tính đến số lượng neuron tham gia

and the distance the signal has to travel.

và quãng đường tín hiệu được dẫn truyền.

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

Hãy xem nó như thế nào trong con đường đơn giản thôi – phản xạ đầu gối.

A strike to your patellar tendon triggers an electrical impulse

Gõ một cái vào gân bánh chè, một xung điện sẽ được tạo ra

that travels up a sensory neuron to your spine.

truyền lên neuron cảm giác đến tủy sống.

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

Ở đó có nhiều nhánh tín hiệu, và để đơn giản hóa,

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

chúng ta sẽ quan tâm đến đoạn xung điện tới neuron vận động

to journey back down your leg.

rồi đi xuống trở lại chân bạn.

The total length of the neurons in that pathway

Tổng chiều dài của neuron trong con đường này

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

là khoảng 1 mét ở người cao 1,65m

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

và thời gian từ lúc gõ đến lúc đá trung bình mất khoảng 15 đến 30 mili giây

Speed is distance divided by time,

Vận tốc bằng quãng đường chia thời gian,

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

nên tín hiệu này đi với tốc độ đâu đó khoảng từ 120 đến 240 km/h.

The initial action potential accounts for 1 to 5 milliseconds

Điện thế động ban đầu tạo ra chiếm mất từ 1 đến 5 mili giây

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

và dẫn truyền qua synapse chỉ mất từ 0.1 đến 0.5 mili giây,

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

do đó tín hiệu đi lại trong sợi trục là tốn thời gian nhất.

This is consistent with research findings

Điều này nhất quán với các kết quả nghiên cứu

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

cho thấy một neuron dẫn truyền tín hiệu với tốc độ trung bình khoảng 180 km/h.

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

Nhưng nó có thể được tăng tốc nhờ vào sự myelin hóa và tăng đường kính sợi trục.

Myelin is a fatty sheath that insulates an axon,

Myelin là lớp vỏ chất béo bọc cách điện quanh sợi trục,

preventing electrical currents from leaking out.

ngăn cản dòng điện rò rỉ ra ngoài.

Đồng thời, sợi trục với đường kính to hơn sẽ có ít điện trở trong hơn.

Meanwhile, axons with larger diameters offer less internal resistance.

These compounded factors can raise the speed of an action potential

Các yếu tố phức hợp này có thể làm tăng tốc độ điện thế hoạt động

as high as 432 kilometers per hour.

nhanh tới mức 432 km/h.

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

Và nó cũng thay đổi đa dạng: có nhiều người nghĩ nhanh hơn người khác,

and your own speed of thought changes throughout your lifetime.

và tốc độ suy nghĩ của bạn thay đổi theo thời gian.

In particular, as you reach old age,

Điển hình, khi bạn già hơn,

the myelin sheath covering your axons wears down,

lớp vỏ myelin bao bọc sợi trục của bạn sẽ hao mòn đi,

and other neuronal structures degrade.

và các cấu trúc khác của neuron thoái hóa đi.

Back to the dastardly experiment.

Quay trở lại với thí nghiệm xấu xa kia.

Arrows shot from recurve bows fly, on average,

Mũi tên sau khi bắn ra sẽ bay với tốc độ trung bình

around 240 kilometers per hour.

khoảng 240 km/h.

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

Nghĩa là nếu hắn cho bạn neuron đủ dài, được myelin hóa hoặc đủ rộng về bề ngang

your thoughts actually could win the race.

suy nghĩ của bạn thực sự có thể thắng cuộc.

But… there’s a wrinkle.

Nhưng... có một vấn đề nhỏ ở đây.

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

Mũi tên và suy nghĩ không bắn ra vào cùng một thời điểm;

first the arrow fires, then once you perceive it,

đầu tiên mũi tên bắn ra trước, sau đó chỉ khi nào bạn nhận thức nó,

your signal can start down its path.

tín hiệu của bạn mới bắt đầu truyền đi.

Processing images or music, participating in inner speech,

Xử lý hình ảnh hay âm nhạc, độc thoại tự kỷ bên trong,

and recalling memories all require complicated neural pathways

hay nhớ lại kỷ niệm xưa đều yêu cầu các con đường thần kinh phức tạp

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

và rối rắm hơn nhiều so với phản xạ đầu gối đầy tuyến tính.

The speed at which these thoughts occur is mostly consistent,

Tốc độ mà các suy nghĩ trên diễn ra đa phần đều hằng định

và có sự khác nhau tùy thuộc vào mức độ myelin hóa và đường kính sợi trục.

with variations based on myelination and axon diameter.

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

Nhưng thời gian của một suy nghĩ sẽ đặc biệt tùy thuộc vào con đường nó sẽ đi,

pitstops, and destination.

điểm dừng chân và đích đến của nó.

In this case, when you perceive a threatening stimulus,

Trong trường hợp này, khi bạn nhận thức có một kích thích nguy hiểm,

you’ll invoke a fear startle response.

bạn sẽ kích hoạt phản ứng giật mình do sợ hãi.

Similar to the knee-jerk response,

Tương tự với phản xạ giật đầu gối,

a startle can be involuntary and quite fast.

giật mình có thể không chủ ý và rất nhanh.

If the string twangs loud enough,

Nếu sợi dây cung bung ra kêu đủ to,

you might react in less than 65 milliseconds.

bạn có lẽ sẽ phản ứng ít hơn 65 mili giây.

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

Và khả năng cao là, phản ứng giật mình của bạn là dựa trên thị giác.

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

Mắt của chúng ta có thể xử lý hình ảnh nhanh tới mức chỉ mất 13 mili giây,

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

nhưng xử lý xem mình đang nhìn thấy cái gì và xác định nó nguy hiểm đến đâu

can take as long as 180 to 200 milliseconds.

có thể mất từ 180 đến 200 mili giây.

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

Vào lúc đó mũi tên đã đi trước bạn một đoạn 13 m.

The target is far enough away

Mục tiêu thì xa xôi

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

và bạn chỉ có một cơ hội để bắt kịp nó,

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

nếu bạn có thể nhanh chóng phóng suy nghĩ của mình ra ngoài.