Gero Miesenboeck reengineers a brain

Gero Miesenboeck überarbeitet ein Gehirn

Übersetzung: J. Stephan Schroeder Lektorat: Linda Geschwandtner

I have a doppelganger.

Ich habe einen Doppelgänger.

(Laughter)

(Gelächter)

Dr. Gero is a brilliant

Dr. Gero ist ein brillanter,

but slightly mad scientist

aber auch etwas verrückter Wissenschaftler

in the "Dragonball Z: Android Saga."

in der Dragonball Z "Andorid Saga".

If you look very carefully,

Wenn Sie genau hinsehen,

you see that his skull has been replaced

dann sehen Sie, dass sein Schädel ersetzt wurde

with a transparent Plexiglas dome

durch eine durchsichtige Plexiglas-Kuppel,

so that the workings of his brain can be observed

damit man beobachten kann, wie sein Gehirn arbeitet,

and also controlled with light.

und auch durch Licht gesteuert wird.

That's exactly what I do --

Das ist genau das, was ich tue -

optical mind control.

optische Bewusstseinskontrolle.

(Laughter)

(Lachen)

But in contrast to my evil twin

Aber im Gegensatz zu meinem bösen Zwilling,

who lusts after world domination,

der die Weltherrschaft begehrt,

my motives are not sinister.

sind meine Motive nicht bösartig.

I control the brain

Ich kontrolliere das Gehirn,

in order to understand how it works.

um zu verstehen, wie es arbeitet.

Now wait a minute, you may say,

Moment, warte mal eine Minute, sagen Sie,

how can you go straight to controlling the brain

wie können Sie darangehen, das Gehirn zu beeinflussen,

without understanding it first?

ohne es zuerst zu verstehen?

Isn't that putting the cart before the horse?

Spannt man da nicht den Karren vor das Pferd?

Many neuroscientists agree with this view

Viele Neurowissenschaftler stimmen damit überein

and think that understanding will come

und denken, dass man Verstehen durch

from more detailed observation and analysis.

genauere Beobachtung und Analyse erreicht.

They say, "If we could record the activity of our neurons,

Sie sagen: "Wenn wir die Aktivitäten unserer Neuronen aufzeichnen könnten,

we would understand the brain."

würden wir das Gehirn verstehen."

But think for a moment what that means.

Aber denken Sie einen Moment darüber nach.

Even if we could measure

Selbst wenn wir messen könnten,

what every cell is doing at all times,

was jede Zelle die ganze Zeit über macht,

we would still have to make sense

müssten wir immer noch einen Sinn

of the recorded activity patterns,

in den aufgezeichneten Aktivitätsmustern erkennen.

and that's so difficult,

Das ist so schwierig, denn

chances are we'll understand these patterns

es kann sein, dass wir diese Muster

just as little as the brains that produce them.

genauso wenig verstehen, wie die Gehirne, die sie produzieren.

Take a look at what brain activity might look like.

Schauen Sie sich einmal an, wie Gehirnaktivität aussehen könnte.

In this simulation, each black dot

In dieser Simulation ist jeder schwarze Punkt

is one nerve cell.

eine Nervenzelle.

The dot is visible

Der Punkt ist immer dann sichtbar,

whenever a cell fires an electrical impulse.

wenn eine Zelle elektrische Impulse abfeuert.

There's 10,000 neurons here.

Das sind 10.000 Neuronen.

So you're looking at roughly one percent

Sie schauen auf nicht einmal ein Prozent

of the brain of a cockroach.

des Gehirns einer Küchenschabe.

Your brains are about 100 million times

Ihre Gehirne sind ungefähr 100 Millionen Mal

more complicated.

komplizierter.

Somewhere, in a pattern like this,

Irgendwo gibt ein Muster wie dieses,

is you,

das Sie sind,

your perceptions,

Ihre Wahrnehmungen,

your emotions, your memories,

Ihre Emotionen, Ihre Erinnerungen,

your plans for the future.

Ihre Pläne für die Zukunft.

But we don't know where,

Aber wir wissen nicht wo,

since we don't know how to read the pattern.

da wir nicht wissen, wie wir das Muster lesen sollen.

We don't understand the code used by the brain.

Wir verstehen den Code nicht, der vom Gehirn benutzt wird.

To make progress,

Um Fortschritte zu machen,

we need to break the code.

müssen wir den Code knacken.

But how?

Aber wie?

An experienced code-breaker will tell you

Ein erfahrener Code-Knacker wird Ihnen erzählen,

that in order to figure out what the symbols in a code mean,

um herauszufinden, was die Symbole in einem Code bedeuten,

it's essential to be able to play with them,

ist es notwendig in der Lage zu sein, mit ihnen zu spielen,

to rearrange them at will.

um sie willentlich neu anzuordnen.

So in this situation too,

Also auch in dieser Situation,

to decode the information

um die Informationen zu dekodieren,

contained in patterns like this,

die in Mustern wie diesen enthalten sind,

watching alone won't do.

wird zuschauen alleine nicht reichen;

We need to rearrange the pattern.

wir müssen die Muster reorganisieren.

In other words,

Mit anderen Worten,

instead of recording the activity of neurons,

anstelle die Aktivität der Neuronen aufzuzeichnen,

we need to control it.

müssen wir sie kontrollieren.

It's not essential that we can control

Es ist nicht notwendig, dass wir die Aktivität

the activity of all neurons in the brain, just some.

aller Neuronen des Gehirns kontrollieren können, sondern nur einige.

The more targeted our interventions, the better.

Je gezielter unsere Interventionen sind, desto besser.

And I'll show you in a moment

Und ich werde Ihnen in einem Moment zeigen,

how we can achieve the necessary precision.

wie wir die notwendige Präzision erreichen können.

And since I'm realistic, rather than grandiose,

Und da ich eher realistisch als grandios bin,

I don't claim that the ability to control the function of the nervous system

behaupte ich nicht, dass die Fähigkeit, die Funktionen des Nervensystems zu kontrollieren,

will at once unravel all its mysteries.

auf einen Schlag alle seine Geheimnisse enträtseln wird.

But we'll certainly learn a lot.

Aber wir werden mit Sicherheit sehr viel lernen.

Now, I'm by no means

Nun, ich bin keinesfalls

the first person to realize

die erste Person, die realisiert hat,

how powerful a tool intervention is.

wie mächtig eine Intervention mit Werkzeugen ist.

The history of attempts

Die Geschichte der Versuche,

to tinker with the function of the nervous system

an den Funktion des Nervensystems herumzubasteln,

is long and illustrious.

ist lang und glanzvoll.

It dates back at least 200 years,

Es geht mindestens 200 Jahre zurück,

to Galvani's famous experiments

zu Galvanis berühmten Experimenten

in the late 18th century and beyond.

im späten 18. Jahrhundert und darüber hinaus.

Galvani showed that a frog's legs twitched

Galvani zeigte, dass die Schenkel eines Frosches zuckten,

when he connected the lumbar nerve

wenn er den Lumbalnerv

to a source of electrical current.

mit einer Quelle elektrischem Stroms verband.

This experiment revealed the first, and perhaps most fundamental,

Diese Experiment deckte den ersten und vielleicht wesentlichsten

nugget of the neural code:

Brocken des Neuralen Codes auf:

that information is written in the form

Information ist in der Form von

of electrical impulses.

elektrischen Impulsen geschrieben.

Galvani's approach

Galvanis Ansatz,

of probing the nervous system with electrodes

das Nervensystem mit Elektroden zu untersuchen,

has remained state-of-the-art until today,

entspricht bis heute dem modernsten Stand der Technik,

despite a number of drawbacks.

ungeachtet einer Anzahl von Nachteilen.

Sticking wires into the brain is obviously rather crude.

Drähte am Gehirn zu befestigen ist offensichtlich sehr primitiv.

It's hard to do in animals that run around,

Es ist schwer, dies mit herumlaufenden Tieren zu machen,

and there is a physical limit

und es gibt eine physikalische Grenze

to the number of wires

bezüglich der Anzahl der Drähte,

that can be inserted simultaneously.

die gleichzeitig angebracht werden können.

So around the turn of the last century,

Um die Jahrtausendwende

I started to think,

begann ich darüber nachzudenken,

"Wouldn't it be wonderful if one could take this logic

dass es wundervoll wäre, wenn man diese Logik nähme

and turn it upside down?"

und auf den Kopf stellen könnte.

So instead of inserting a wire

Statt einen Draht an einer bestimmten

into one spot of the brain,

Stelle des Gehirns einzufügen,

re-engineer the brain itself

überarbeiten wir das Gehirn selbst,

so that some of its neural elements

so dass einige der neuralen Elemente

become responsive to diffusely broadcast signals

auf diffus gesendete Signale reagieren,

such as a flash of light.

wie zum Beispiel ein Lichtblitz.

Such an approach would literally, in a flash of light,

Solch ein Ansatz würde sprichwörtlich blitzschnell,

overcome many of the obstacles to discovery.

viele Hindernisse der Forschung überwinden.

First, it's clearly a non-invasive,

Erstens ist es eindeutig eine unblutige,

wireless form of communication.

drahtlose Form der Kommunikation.

And second, just as in a radio broadcast,

Und zweitens, wie bei einer Radioübertragung,

you can communicate with many receivers at once.

kann man mit vielen Empfängern auf einmal kommunizieren.

You don't need to know where these receivers are,

Sie müssen nicht wissen, wo diese Empfänger sind.

and it doesn't matter if these receivers move --

Und es macht nichts, ob sich diese Empfänger bewegen -

just think of the stereo in your car.

denken Sie einfach an das Radio in Ihrem Auto.

It gets even better,

Es wird sogar noch besser.

for it turns out that we can fabricate the receivers

Es scheint, dass wir diese Empfänger herstellen können,

out of materials that are encoded in DNA.

mit Hilfe des Materials, dass in der DNA kodiert ist.

So each nerve cell

Jede Nervenzelle

with the right genetic makeup

mit dem richtigen genetischen Aufbau

will spontaneously produce a receiver

wird spontan einen Empfänger produzieren,

that allows us to control its function.

der uns erlaubt, dessen Funktion zu kontrollieren.

I hope you'll appreciate

Ich hoffe, Sie schätzen

the beautiful simplicity

die herrliche Einfachheit

of this concept.

dieses Konzeptes.

There's no high-tech gizmos here,

Es gibt hier keine High-Tech Spielereien,

just biology revealed through biology.

einfach nur Biologie, die durch Biologie aufgedeckt wurde.

Now let's take a look at these miraculous receivers up close.

Nun, sehen wir uns diese Wunder-Empfänger einmal genauer an.

As we zoom in on one of these purple neurons,

Wenn wir eines dieser violetten Neuronen vergrößern,

we see that its outer membrane

sehen wir, dass die äußere Membran

is studded with microscopic pores.

übersät ist mit mikroskopisch kleinen Poren.

Pores like these conduct electrical current

Poren wie diese leiten elektrischen Strom

and are responsible

und reagieren auf

for all the communication in the nervous system.

sämtliche Kommunikation im Nervensystem.

But these pores here are special.

Aber diese Poren sind besonders.

They are coupled to light receptors

Sie sind mit Licht-Rezeptoren verbunden,

similar to the ones in your eyes.

ähnlich denen in Ihren Augen.

Whenever a flash of light hits the receptor,

Wann immer ein Lichtblitz diese Rezeptoren trifft,

the pore opens, an electrical current is switched on,

öffnen sich die Poren und elektrischer Strom wird angeschaltet

and the neuron fires electrical impulses.

und die Neuronen feuern elektrische Impulse.

Because the light-activated pore is encoded in DNA,

Da die lichtgesteuerte Pore in der DNA kodiert ist,

we can achieve incredible precision.

können wir unglaubliche Präzision erreichen.

This is because,

Dies passiert,

although each cell in our bodies

auch wenn jede Zelle in unserem Körper

contains the same set of genes,

dasselbe Set von Genen enthält,

different mixes of genes get turned on and off

so werden verschiedene Kombinationen von Genen

in different cells.

in verschiedenen Zellen an- und ausgeschaltet.

You can exploit this to make sure

Sie können das nutzen, um sicherzustellen,

that only some neurons

dass nur einige Neuronen

contain our light-activated pore and others don't.

unsere lichtgesteuerte Pore enthalten und andere nicht.

So in this cartoon, the bluish white cell

In diesem Entwurf, die bläulich-weiße Zelle

in the upper-left corner

in der oberen linken Ecke

does not respond to light

reagiert nicht auf Licht,

because it lacks the light-activated pore.

da sie keine lichtgesteuerte Pore hat.

The approach works so well

Der Ansatz funktioniert so gut,

that we can write purely artificial messages

dass wir komplett künstliche Nachrichten schreiben können,

directly to the brain.

direkt ins Gehirn.

In this example, each electrical impulse,

In diesem Beispiel wird jeder elektrische Impuls,

each deflection on the trace,

jede Abweichung von der Spur,

is caused by a brief pulse of light.

durch einen kurzen Lichtimpuls verursacht.

And the approach, of course, also works

Und der Ansatz funktioniert auch

in moving, behaving animals.

bei Tieren, die sich bewegen.

This is the first ever such experiment,

Das ist das erste Experiment seiner Art,

sort of the optical equivalent of Galvani's.

eine Art optisches Gegenstück zu Galvani.

It was done six or seven years ago

Es wurde vor sechs oder sieben Jahre durchgeführt,

by my then graduate student, Susana Lima.

von meiner damaligen Doktorandin Susana Lima.

Susana had engineered the fruit fly on the left

Susana hat die Fruchtfliege auf der linken Seite so verändert,

so that just two out of the 200,000 cells in its brain

dass nur zwei der 200.000 Gehirnzellen

expressed the light-activated pore.

die lichtgesteuerte Pore aufweisen.

You're familiar with these cells

Sie kennen diese Zellen,

because they are the ones that frustrate you

denn es sind diejenigen, die Sie frustrieren,

when you try to swat the fly.

wenn Sie versuchen eine Fliege totzuschlagen.

They trained the escape reflex that makes the fly jump into the air

Diese haben den Flucht-Reflex ausgebildet, welche die Fliege in die Luft hüpfen

and fly away whenever you move your hand in position.

und davon fliegen lässt, immer dann, wenn Sie Ihre Hand in Position gebracht haben.

And you can see here that the flash of light has exactly the same effect.

Und Sie können hier sehen, dass der Lichtblitz genau denselben Effekt hat.

The animal jumps, it spreads its wings, it vibrates them,

Das Tier springt, es breitet seine Flügel aus, es vibriert diese,

but it can't actually take off

aber sie kann nicht wirklich abheben,

because the fly is sandwiched between two glass plates.

da die Fliege zwischen zwei Glasscheiben gefangen ist.

Now to make sure that this was no reaction of the fly

Um nun sicherzustellen, dass dies keine Reaktion der Fliege

to a flash it could see,

auf einen Blitz war, den sie sehen konnte,

Susana did a simple

hat Susanne ein einfaches

but brutally effective experiment.

aber brutal effektives Experiment durchgeführt.

She cut the heads off of her flies.

Sie hat den Fliegen die Köpfe abgeschnitten.

These headless bodies can live for about a day,

Diese kopflosen Körper können noch ungefähr einen Tag leben,

but they don't do much.

aber sie tun nicht sehr viel.

They just stand around

Sie standen einfach nur herum

and groom excessively.

und pflegen sich übermäßig.

So it seems that the only trait that survives decapitation is vanity.

Es scheint also, dass der einzige Wesenszug, der die Enthauptung überlebt, die Eitelkeit ist.

(Laughter)

(Gelächter)

Anyway, as you'll see in a moment,

Wie auch immer, wie Sie in einem Moment sehen werden,

Susana was able to turn on the flight motor

war Susana in der Lage den Flugmotor einzuschalten,

of what's the equivalent of the spinal cord of these flies

welcher das Äquivalent des Rückenmarks dieser Fliegen ist,

and get some of the headless bodies

und brachte einige der kopflosen Körper dazu,

to actually take off and fly away.

wirklich abzuheben und davonzufliegen.

They didn't get very far, obviously.

Sie kamen offensichtlich nicht sehr weit.

Since we took these first steps,

Seitdem wir diese ersten Schritte unternahmen,

the field of optogenetics has exploded.

ist das Gebiet der Optogenetik explodiert.

And there are now hundreds of labs

Und nun gibt es Hunderte von Laboratorien,

using these approaches.

die diesen Ansatz nutzen.

And we've come a long way

Und wir haben einen langen Weg hinter uns,

since Galvani's and Susana's first successes

seit Galvanis und Susanas ersten Erfolgen,

in making animals twitch or jump.

Tiere zum Zucken oder Springen zu bringen.

We can now actually interfere with their psychology

Wir können nun tatsächlich in ihre Psychologie eingreifen

in rather profound ways,

auf ziemlich tiefgreifende Weise,

as I'll show you in my last example,

wie ich Ihnen in meinem letzten Beispiel zeigen werde,

which is directed at a familiar question.

welches sich mit einer bekannten Frage beschäftigt.

Life is a string of choices

Leben ist eine Folge von Entscheidungen,

creating a constant pressure to decide what to do next.

welches den konstanten Druck erzeugt zu entscheiden, was als nächstes zu tun ist.

We cope with this pressure by having brains,

Wir bewältigen den Druck, indem wir Gehirne haben,

and within our brains, decision-making centers

und in unseren Gehirnen, Entscheidungs-Zentren,

that I've called here the "Actor."

die ich hier den Akteur ("Actor") genannt habe.

The Actor implements a policy that takes into account

Der Akteur führt eine Regel aus, die den

the state of the environment

Zustand der Umgebung berücksichtigt

and the context in which we operate.

und den Kontext, in dem wir operieren.

Our actions change the environment, or context,

Unsere Aktionen verändern die Umgebung oder den Kontext,

and these changes are then fed back into the decision loop.

und diese Veränderungen werden dann im Entscheidungskreislauf berücksichtigt.

Now to put some neurobiological meat

Legen Sie nun ein wenig neurobiologisches Fleisch

on this abstract model,

auf dieses abstrakte Model.

we constructed a simple one-dimensional world

Wir haben eine einfache ein-dimensionale Welt konstruiert

for our favorite subject, fruit flies.

für unser Lieblingsthema: Fruchtfliegen.

Each chamber in these two vertical stacks

Jede Kammer in diesen zwei vertikalen Stapeln

contains one fly.

enthält eine Fliege.

The left and the right halves of the chamber

Die linken und rechten Hälften der Kammern

are filled with two different odors,

sind mit zwei unterschiedlichen Gerüchen gefüllt,

and a security camera watches

und eine Sicherheitskamera beobachtet,

as the flies pace up and down between them.

wie sich die Fliegen zwischen diesen hin und her bewegen.

Here's some such CCTV footage.

Hier sind einige Überwachungsbilder.

Whenever a fly reaches the midpoint of the chamber

Immer dann, wenn eine Fliege die Mitte der Kammer erreicht,

where the two odor streams meet,

dort wo die beiden Gerüche sich treffen,

it has to make a decision.

muss sie eine Entscheidung treffen.

It has to decide whether to turn around

Sie muss entscheiden, entweder wieder umzudrehen

and stay in the same odor,

und im selben Geruch zu bleiben,

or whether to cross the midline

oder die Mittellinie zu überschreiten

and try something new.

und etwas Neues zu versuchen.

These decisions are clearly a reflection

Diese Entscheidungen sind eindeutig eine Reflexion

of the Actor's policy.

der Regel des Akteurs.

Now for an intelligent being like our fly,

Für ein intelligentes Wesen wie unsere Fliege,

this policy is not written in stone

ist diese Regel nicht in Stein gemeißelt,

but rather changes as the animal learns from experience.

sondern verändert sich, während das Tier durch Erfahrung lernt.

We can incorporate such an element

Wir können ein Element der

of adaptive intelligence into our model

lernfähigen Intelligenz in unser Model einbauen,

by assuming that the fly's brain

indem wir annehmen, dass das Gehirn der Fliege

contains not only an Actor,

nicht nur einen Akteur beinhaltet,

but a different group of cells,

sondern eine unterschiedliche Gruppe von Zellen,

a "Critic," that provides a running commentary

ein Kritiker, der einen ständigen Kommentar liefert

on the Actor's choices.

aufgrund der Entscheidungen des Akteurs.

You can think of this nagging inner voice

Sie können diese nörgelnde innere Stimme betrachten

as sort of the brain's equivalent

als Gegenstück des Gehirns

of the Catholic Church,

zur katholischen Kirche,

if you're an Austrian like me,

wenn Sie wie ich ein Österreicher sind,

or the super-ego, if you're Freudian,

oder das Über-Ich, wenn Sie Freudianer sind,

or your mother, if you're Jewish.

oder Ihre Mutter, wenn Sie Jude sind.

(Laughter)

(Gelächter)

Now obviously,

Nun, offensichtlich

the Critic is a key ingredient

ist der Kritiker ein Hauptbestandteil

in what makes us intelligent.

dessen, was uns intelligent macht.

So we set out to identify

Also machten wir uns auf,

the cells in the fly's brain

die Zellen im Gehirn der Fliege zu identifizieren,

that played the role of the Critic.

welche die Rolle des Kritikers spielen.

And the logic of our experiment was simple.

Und die Logik unseres Experiments war einfach.

We thought if we could use our optical remote control

Wir dachten uns, wenn wir unsere optische Fernsteuerung benutzen könnten,

to activate the cells of the Critic,

um die Zellen des Kritikers zu aktivieren,

we should be able, artificially, to nag the Actor

sollten wir in der Lage sein, synthetisch auf dem Akteur herumzuhacken,

into changing its policy.

bis er seine Regel ändert.

In other words,

Mit anderen Worten,

the fly should learn from mistakes

die Fliege sollte von Fehlern lernen,

that it thought it had made

von denen sie dachte, sie hätte sie gemacht,

but, in reality, it had not made.

aber sie tatsächlich nicht gemacht hat.

So we bred flies

Also haben wir Fliegen gezüchtet,

whose brains were more or less randomly peppered

deren Gehirne mehr oder weniger zufällig marmoriert waren

with cells that were light addressable.

mit lichtempfindlichen Zellen.

And then we took these flies

Wir haben diese Fliegen genommen

and allowed them to make choices.

und ihnen erlaubt, eine Wahl zu treffen.

And whenever they made one of the two choices,

Immer dann, wenn Sie eine von zwei Entscheidungen getroffen haben,

chose one odor,

also einen Geruch wählten,

in this case the blue one over the orange one,

in diesem Fall den blauen über den orangenen,

we switched on the lights.

haben wird die Lichter eingeschaltet.

If the Critic was among the optically activated cells,

Wenn der Kritiker unter den optisch-aktivierten Zellen wäre,

the result of this intervention

sollte das Ergebnis der Intervention

should be a change in policy.

eine Veränderung der Regel sein.

The fly should learn to avoid

Die Fliege sollte lernen,

the optically reinforced odor.

den optisch-verstärken Geruch zu vermeiden.

Here's what happened in two instances:

Hier nun, was in zwei Fällen geschah.

We're comparing two strains of flies,

Wir vergleichen zwei Stämme von Fliegen,

each of them having

jede davon hatte

about 100 light-addressable cells in their brains,

ungefähr 100 lichtempfindliche Zelle in ihren Gehirnen,

shown here in green on the left and on the right.

hier links und rechts grün markiert.

What's common among these groups of cells

Die Gemeinsamkeit dieser Gruppen von Zellen ist,

is that they all produce the neurotransmitter dopamine.

dass diese alle den Neurotransmitter Dopamin produzieren.

But the identities of the individual

Aber die Identitäten der verschiedenen

dopamine-producing neurons

Dopamin produzierenden Neuronen

are clearly largely different on the left and on the right.

sind links und rechts eindeutig sehr verschieden.

Optically activating

Die optische Aktivierung

these hundred or so cells

dieser ungefähr hundert Zellen

into two strains of flies

bei den beiden Stämmen der Fliegen

has dramatically different consequences.

hat dramatisch unterschiedliche Konsequenzen.

If you look first at the behavior

Wenn Sie zunächst auf das Verhalten

of the fly on the right,

der Fliege rechts sehen,

you can see that whenever it reaches the midpoint of the chamber

dann sehen Sie, immer wenn sie den Mittelpunkt der Kammer erreicht,

where the two odors meet,

wo sich die beiden Gerüche treffen,

it marches straight through, as it did before.

läuft sie direkt weiter, wie vorher auch.

Its behavior is completely unchanged.

Das Verhalten ist absolut unverändert.

But the behavior of the fly on the left is very different.

Aber das Verhalten der Fliege links unterscheidet sich sehr.

Whenever it comes up to the midpoint,

Immer wenn sie zum Mittelpunkt kommt,

it pauses,

bleibt sie stehen,

it carefully scans the odor interface

untersucht sorgfältig die Schnittstelle der Gerüche,

as if it was sniffing out its environment,

als ob sie die Umgebung ausschnüffeln würde,

and then it turns around.

und dann dreht sie um.

This means that the policy that the Actor implements

Das heißt, dass die Regel, welche der Akteur ausführt,

now includes an instruction to avoid the odor

nun eine Anweisung beinhaltet, den Geruch zu vermeiden,

that's in the right half of the chamber.

der in der rechten Hälfte der Kammer ist.

This means that the Critic

Das heißt, der Kritiker

must have spoken in that animal,

in diesem Tier muss gesprochen haben,

and that the Critic must be contained

und dass sich der Kritiker unter den

among the dopamine-producing neurons on the left,

Dopamin produzierenden Neuronen links befinden muss,

but not among the dopamine producing neurons on the right.

aber nicht bei den Dopamin produzierenden Neuronen rechts.

Through many such experiments,

Durch viele solcher Experimente

we were able to narrow down

waren wir in der Lage,

the identity of the Critic

die Identität des Kritikers einzugrenzen

to just 12 cells.

bis auf 12 Zellen.

These 12 cells, as shown here in green,

Diese 12 Zellen, hier in grün gezeigt,

send the output to a brain structure

senden ihre Leistung an eine Gehirnstruktur,

called the "mushroom body,"

die Pilzkörper genannt wird,

which is shown here in gray.

der hier in grau dargestellt ist.

We know from our formal model

Wir wissen von unserem formellen Model,

that the brain structure

dass die Gehirnstruktur am dem Ende,

at the receiving end of the Critic's commentary is the Actor.

welches den Kommentar des Kritikers empfängt, der Akteur ist.

So this anatomy suggests

Die Anatomie suggeriert also,

that the mushroom bodies have something to do

dass die Pilzkörper etwas zu tun haben

with action choice.

mit Handlungsauswahl.

Based on everything we know about the mushroom bodies,

Basierend auf allem, was wir über die Pilzkörper wissen,

this makes perfect sense.

macht dies absolut Sinn.

In fact, it makes so much sense

Tatsächlich, macht es so viel Sinn,

that we can construct an electronic toy circuit

dass wir einen elektronischen Spielzeug-Schaltkreis entwickeln können,

that simulates the behavior of the fly.

der das Verhalten der Fliege simuliert.

In this electronic toy circuit,

In diesem elektronischen Spielzeug-Schaltkreis

the mushroom body neurons are symbolized

sind die Neuronen des Pilzkörpers symbolisiert

by the vertical bank of blue LEDs

durch die vertikale Reihe der blauen LEDs

in the center of the board.

in der Mitte der Platine.

These LED's are wired to sensors

Diese LEDs sind mit Sensoren verdrahtet,

that detect the presence of odorous molecules in the air.

welche das Vorhandensein von Geruchsmolekülen in der Luft wahrnehmen.

Each odor activates a different combination of sensors,

Jeder Geruch aktiviert eine unterschiedliche Kombination von Sensoren,

which in turn activates

die wiederum aktiviert

a different odor detector in the mushroom body.

einen unterschiedlichen Geruchsdetektor im Pilzkörper.

So the pilot in the cockpit of the fly,

Der Pilot im Cockpit der Fliege,

the Actor,

der Akteur,

can tell which odor is present

kann also sagen, welcher Geruch vorhanden ist,

simply by looking at which of the blue LEDs lights up.

einfach indem er nachsieht, welche der blauen LEDs aufleuchtet.

What the Actor does with this information

Was der Akteur mit dieser Information macht,

depends on its policy,

hängt von der Regel ab,

which is stored in the strengths of the connection,

die in der Stärke der Verbindung gespeichert ist

between the odor detectors

zwischen den Geruchsdetektoren

and the motors

und den Motoren,

that power the fly's evasive actions.

welche die Ausweichmanöver der Fliege mit Energie versorgt.

If the connection is weak, the motors will stay off

Wenn die Verbindung schwach ist, werden die Motoren ausbleiben

and the fly will continue straight on its course.

und die Fliege wird ihren Kurs geradlinig fortsetzen.

If the connection is strong, the motors will turn on

Wenn die Verbindung stark ist, werden die Motoren anspringen

and the fly will initiate a turn.

und die Fliege wird eine Wende einleiten.

Now consider a situation

Nun, stellen Sie sich eine Situation vor,

in which the motors stay off,

in welcher die Motoren ausbleiben,

the fly continues on its path

die Fliege setzt ihren Weg fort

and it suffers some painful consequence

und erleidet einige schmerzliche Konsequenzen,

such as getting zapped.

wie zum Beispiel einen Schlag zu bekommen.

In a situation like this,

In einer Situation wie dieser

we would expect the Critic to speak up

würden wir erwarten, dass sich der Kritiker meldet,

and to tell the Actor

um dem Akteur zu befehlen,

to change its policy.

seine Regel zu verändern.

We have created such a situation, artificially,

Wir haben eine solche Situation künstlich hergestellt,

by turning on the critic with a flash of light.

indem wir den Kritiker durch einen Lichtblitz aktivieren.

That caused a strengthening of the connections

Das hat eine Verstärkung der Verbindung verursacht,

between the currently active odor detector

zwischen dem derzeit aktiven Geruchsdetektor

and the motors.

und den Motoren.

So the next time

Beim nächsten Mal also,

the fly finds itself facing the same odor again,

wenn die Fliege wieder demselben Geruch ausgesetzt ist,

the connection is strong enough to turn on the motors

ist die Verbindung stark genug, um die Motoren anzuschalten

and to trigger an evasive maneuver.

und ein Ausweichmanöver auszulösen.

I don't know about you,

Ich weiß nicht, was Sie denken,

but I find it exhilarating to see

aber ich finde es anregend zu sehen,

how vague psychological notions

wie sich vage psychologische Kenntnisse

evaporate and give rise

verflüchtigen und uns

to a physical, mechanistic understanding of the mind,

zu einem physikalischen, mechanischen Verstehen des Verstandes führen,

even if it's the mind of the fly.

selbst wenn es der Verstand einer Fliege ist.

This is one piece of good news.

Das ist ein Teil der guten Nachrichten.

The other piece of good news,

Der andere Teil der guten Nachrichten,

for a scientist at least,

zumindest für den Wissenschaftler,

is that much remains to be discovered.

ist, dass noch vieles verbleibt, um entdeckt zu werden.

In the experiments I told you about,

In den Experimenten, von denen ich Ihnen erzählt habe,

we have lifted the identity of the Critic,

haben wir die Identität des Kritikers gelüftet,

but we still have no idea

aber wir haben immer noch keine Ahnung davon,

how the Critic does its job.

wie der Kritiker seine Arbeit erledigt.

Come to think of it, knowing when you're wrong

Wenn ich es mir recht überlege, zu wissen, wann man falsch liegt,

without a teacher, or your mother, telling you,

ohne dass Ihnen ein Lehrer oder Ihre Mutter das sagt,

is a very hard problem.

ist ein schwieriges Problem.

There are some ideas in computer science

Es gibt ein paar Ideen in der Computerwissenschaft

and in artificial intelligence

und der künstlichen Intelligenz,

as to how this might be done,

wie man das machen könnte,

but we still haven't solved

aber wir haben immer noch nicht

a single example

ein einziges Beispiel gelöst,

of how intelligent behavior

wie intelligentes Verhalten

springs from the physical interactions

vom physikalischen Zusammenspiel überspringt

in living matter.

auf lebende Materie.

I think we'll get there in the not too distant future.

Ich denke, wir werden in der nicht zu fernen Zukunft dorthin gelangen.

Thank you.

Vielen Dank.

(Applause)

(Applaus)