Daniel Wolpert: The real reason for brains

Tradutor: Ilona Bastos Revisora: Miguel Cabral de Pinho

I'm a neuroscientist.

Sou neurocientista.

And in neuroscience,

E, em neurociência,

we have to deal with many difficult questions about the brain.

temos que lidar com muitas questões difíceis sobre o cérebro.

But I want to start with the easiest question

Mas quero começar com a pergunta mais fácil,

and the question you really should have all asked yourselves at some point in your life,

sobre a qual todos vocês já se terão interrogado,

because it's a fundamental question

porque é uma questão fundamental

if we want to understand brain function.

se queremos compreender a função cerebral.

And that is, why do we and other animals

Essa pergunta é:

have brains?

Porque é que nós e outros animais temos cérebro?

Not all species on our planet have brains,

Nem todas as espécies do nosso planeta têm cérebro.

so if we want to know what the brain is for,

Se queremos saber para que serve o cérebro,

let's think about why we evolved one.

pensemos no motivo por que desenvolvemos um.

Now you may reason that we have one

Pode-se julgar que temos um cérebro

to perceive the world or to think,

para compreender o mundo ou para pensar,

and that's completely wrong.

e isso está completamente errado.

If you think about this question for any length of time,

Se pensarem nesta questão durante algum tempo,

it's blindingly obvious why we have a brain.

é incrivelmente óbvia a razão por que temos cérebro.

We have a brain for one reason and one reason only,

Temos cérebro por uma razão e por uma razão apenas,

and that's to produce adaptable and complex movements.

que é para produzir movimentos adaptáveis e complexos.

There is no other reason to have a brain.

Não há outra razão para termos um cérebro.

Think about it.

Pensem nisto.

Movement is the only way you have

O movimento é a única forma que temos

of affecting the world around you.

de afetar o mundo à nossa volta.

Now that's not quite true. There's one other way, and that's through sweating.

Isso não é inteiramente verdade.

But apart from that,

Mas, fora isso, tudo o resto passa pela contração de músculos.

everything else goes through contractions of muscles.

So think about communication --

Pensem na comunicação

speech, gestures, writing, sign language --

— fala, gestos, escrita, linguagem gestual —

they're all mediated through contractions of your muscles.

tudo é mediado por contrações dos músculos.

So it's really important to remember

Por isso, é muito importante lembrarmo-nos

that sensory, memory and cognitive processes are all important,

de que os processos sensoriais, cognitivos e de memória são todos importantes,

but they're only important

mas apenas são importantes

to either drive or suppress future movements.

para causar ou suprimir movimentos futuros.

There can be no evolutionary advantage

Não pode haver qualquer vantagem evolutiva

to laying down memories of childhood

em renunciar às memórias de infância,

or perceiving the color of a rose

ou distinguir a cor de uma rosa,

if it doesn't affect the way you're going to move later in life.

se isso não afetar o modo como nos moveremos mais tarde.

Now for those who don't believe this argument,

Para quem não acreditar neste argumento,

we have trees and grass on our planet without the brain,

há árvores e relva no planeta, que não têm cérebro,

but the clinching evidence is this animal here --

mas a prova irrefutável é este animal aqui — a modesta ascídia.

the humble sea squirt.

Rudimentary animal, has a nervous system,

Um animal rudimentar, tem um sistema nervoso,

swims around in the ocean in its juvenile life.

nada pelo oceano na sua juventude.

And at some point of its life,

A dada altura da sua vida, implanta-se numa rocha.

it implants on a rock.

And the first thing it does in implanting on that rock, which it never leaves,

E a primeira coisa que faz quando se implanta nessa rocha,

is to digest its own brain and nervous system

da qual nunca sai, é digerir o seu cérebro

for food.

e sistema nervoso, para se alimentar.

So once you don't need to move,

Quando não temos de nos mexer,

you don't need the luxury of that brain.

não precisamos do luxo que é ter um cérebro.

And this animal is often taken

Este animal é frequentemente usado

as an analogy to what happens at universities

como uma analogia para o que acontece nas universidades

when professors get tenure,

quando os professores são promovidos na carreira,

but that's a different subject.

mas isso é outra história.

(Applause)

(Aplausos)

So I am a movement chauvinist.

Portanto, eu sou um fanático do movimento.

I believe movement is the most important function of the brain --

Acredito que o movimento é a função mais importante do cérebro

don't let anyone tell you that it's not true.

— não deixem que ninguém vos diga o contrário.

Now if movement is so important,

Sendo o movimento tão importante,

how well are we doing

o que sabemos quanto à forma

understanding how the brain controls movement?

de como o cérebro controla o movimento?

And the answer is we're doing extremely poorly; it's a very hard problem.

Pouco sabemos, é um problema muito difícil.

But we can look at how well we're doing

Mas podemos avaliar o nosso sucesso

by thinking about how well we're doing building machines

pensando em como construímos máquinas

which can do what humans can do.

que fazer o que as pessoas fazem.

Think about the game of chess.

Pensem no jogo de xadrez.

How well are we doing determining what piece to move where?

Como estamos a sair-nos na decisão da peça a mover para onde?

If you pit Garry Kasparov here, when he's not in jail,

Se desafiarem o Gary Kasparov, quando não está na prisão,

against IBM's Deep Blue,

a jogar contra o Deep Blue da IBM,

well the answer is IBM's Deep Blue will occasionally win.

a resposta é que o Deep Blue ganhará de vez em quando.

And I think if IBM's Deep Blue played anyone in this room, it would win every time.

Se o Deep Blue jogasse contra qualquer das pessoas aqui,

That problem is solved.

ganharia sempre, problema resolvido.

What about the problem

Que tal o problema de pegar numa peça de xadrez,

of picking up a chess piece,

dexterously manipulating it and putting it back down on the board?

manipulá-la com destreza e voltar a colocá-la no tabuleiro?

If you put a five year-old child's dexterity against the best robots of today,

Se compararem a destreza de uma criança de cinco anos

the answer is simple:

com a dos melhores robôs da atualidade, a resposta é simples:

the child wins easily.

a criança vence facilmente.

There's no competition at all.

Não há qualquer competição.

Now why is that top problem so easy

Porque é que o problema de cima é tão fácil

and the bottom problem so hard?

e o de baixo é tão difícil?

One reason is a very smart five year-old

Uma criança inteligente de cinco anos

could tell you the algorithm for that top problem --

pode dizer o algoritmo para o problema de cima

look at all possible moves to the end of the game

analisar todas as jogadas possíveis até ao fim do jogo

and choose the one that makes you win.

e escolher a que fará ganhar.

So it's a very simple algorithm.

Portanto, é um algoritmo muito simples.

Now of course there are other moves,

Claro que há outras jogadas,

but with vast computers we approximate

mas, com grandes computadores,

and come close to the optimal solution.

aproximamo-nos e quase alcançamos a melhor solução.

When it comes to being dexterous,

Se a questão é a destreza, nem sequer é claro

it's not even clear what the algorithm is you have to solve to be dexterous.

qual o algoritmo a resolver para sermos ágeis.

And we'll see you have to both perceive and act on the world,

Temos que perceber e que atuar no mundo,

which has a lot of problems.

o que implica muitos problemas.

But let me show you cutting-edge robotics.

Vou mostrar-vos o estado da arte da robótica.

Now a lot of robotics is very impressive,

Grande parte da robótica é impressionante,

but manipulation robotics is really just in the dark ages.

mas a robótica de manipulação ainda está na idade das trevas.

So this is the end of a Ph.D. project

Este é o resultado de um doutoramento

from one of the best robotics institutes.

de um dos melhores institutos de robótica.

And the student has trained this robot

O estudante treinou este robô para deitar água num copo.

to pour this water into a glass.

It's a hard problem because the water sloshes about, but it can do it.

É um problema difícil, porque a água salpica,

mas o robô consegue resolvê-lo.

But it doesn't do it with anything like the agility of a human.

Mas não o faz, minimamente, com a agilidade de uma pessoa.

Now if you want this robot to do a different task,

Se quiserem que este robô desempenhe uma tarefa diferente,

that's another three-year Ph.D. program.

é outro programa de doutoramento de três anos.

There is no generalization at all

(Risos)

Não há qualquer generalização

from one task to another in robotics.

de uma tarefa para outra, em robótica.

Now we can compare this

Podemos comparar isto com o desempenho humano mais evoluído.

to cutting-edge human performance.

So what I'm going to show you is Emily Fox

Vou mostrar-vos Emily Fox

winning the world record for cup stacking.

a bater o recorde mundial de empilhamento de copos.

Now the Americans in the audience will know all about cup stacking.

Os americanos, aqui, sabem tudo sobre o empilhamento de copos.

It's a high school sport

É um desporto de liceu.

where you have 12 cups you have to stack and unstack

Há 12 copos, para empilhar e desempilhar

against the clock in a prescribed order.

em contrarrelógio, numa determinada ordem.

And this is her getting the world record in real time.

Aqui está ela a bater o recorde mundial, em tempo real.

(Laughter)

(Risos)

(Applause)

(Aplausos)

And she's pretty happy.

Ela está muito feliz.

We have no idea what is going on inside her brain when she does that,

Não fazemos ideia do que se passa no cérebro dela, quando faz aquilo.

and that's what we'd like to know.

É o que gostaríamos de saber.

So in my group, what we try to do

No meu grupo, tentamos fazer engenharia invertida

is reverse engineer how humans control movement.

sobre como as pessoas controlam o movimento.

And it sounds like an easy problem.

Isto até parece um problema simples.

You send a command down, it causes muscles to contract.

Enviamos um sinal de comando, ele causa a contração muscular.

Your arm or body moves,

O braço ou o corpo move-se e recebemos uma resposta sensorial

and you get sensory feedback from vision, from skin, from muscles and so on.

da visão, da pele, dos músculos, etc.

The trouble is

O problema é que estes sinais

these signals are not the beautiful signals you want them to be.

não são os belos sinais que queremos que sejam.

So one thing that makes controlling movement difficult

O que torna o controlo dos movimentos difícil

is, for example, sensory feedback is extremely noisy.

é o facto de a resposta sensorial ser extremamente ruidosa.

Now by noise, I do not mean sound.

Por ruído, não quero dizer som.

We use it in the engineering and neuroscience sense

Usamos o termo no sentido da engenharia e da neurociência,

meaning a random noise corrupting a signal.

ou seja, um ruído aleatório que corrompe um sinal.

So the old days before digital radio when you were tuning in your radio

Antigamente, antes do rádio digital, sintonizávamos o rádio,

and you heard "crrcckkk" on the station you wanted to hear,

ouvíamos um "crrcckkk", isso era o ruído.

that was the noise.

But more generally, this noise is something that corrupts the signal.

Mas, mais genericamente, este ruído é algo que corrompe um sinal.

So for example, if you put your hand under a table

Por exemplo, se pusermos a mão debaixo da mesa

and try to localize it with your other hand,

e tentarmos localizá-la com a outra mão,

you can be off by several centimeters

podemos errar por vários centímetros

due to the noise in sensory feedback.

devido ao ruído na resposta sensorial.

Similarly, when you put motor output on movement output,

Quando ligamos a saída de um motor à saída de um movimento,

it's extremely noisy.

fica muito ruidosa.

Forget about trying to hit the bull's eye in darts,

Esqueçam tentar acertar no centro do alvo,

just aim for the same spot over and over again.

visem apenas o mesmo ponto, vezes sem conta.

You have a huge spread due to movement variability.

Há uma enorme dispersão devido à variabilidade do movimento.

And more than that, the outside world, or task,

O mundo exterior, ou a tarefa,

is both ambiguous and variable.

é simultaneamente ambíguo e variável.

The teapot could be full, it could be empty.

O bule pode estar cheio, ou estar vazio.

It changes over time.

Muda ao longo do tempo.

So we work in a whole sensory movement task soup of noise.

Trabalhamos numa tarefa de movimento sensorial que está cheia de ruído

Now this noise is so great

Este ruído é tão grande

that society places a huge premium

que a sociedade concede uma recompensa avultada

on those of us who can reduce the consequences of noise.

aos que conseguem reduzir as consequências do ruído.

So if you're lucky enough to be able to knock a small white ball

Se conseguirmos enfiar uma bolinha branca num buraco

into a hole several hundred yards away using a long metal stick,

a várias centenas de metros de distância, usando um longo taco de metal

our society will be willing to reward you

a sociedade está disposta a recompensar-nos

with hundreds of millions of dollars.

com centenas de milhões de dólares.

Now what I want to convince you of

Aquilo de que vos quero convencer

is the brain also goes through a lot of effort

é de que o cérebro também despende muito esforço

to reduce the negative consequences

a reduzir as consequências negativas

of this sort of noise and variability.

deste tipo de ruído e variabilidade.

And to do that, I'm going to tell you about a framework

Para isso, vou falar-vos de uma ferramenta

which is very popular in statistics and machine learning of the last 50 years

popular na estatística e na aprendizagem de máquinas nos últimos 50 anos,

called Bayesian decision theory.

chamada Teoria de Decisão de Bayes.

And it's more recently a unifying way

É hoje uma forma unificadora

to think about how the brain deals with uncertainty.

de pensar em como o cérebro lida com a incerteza.

And the fundamental idea is you want to make inferences and then take actions.

A ideia fundamental é que queremos fazer inferências e depois executar ações.

So let's think about the inference.

Pensemos na inferência.

You want to generate beliefs about the world.

Queremos gerar crenças sobre o mundo.

So what are beliefs?

Mas o que são crenças?

Beliefs could be: where are my arms in space?

Podem ser: onde estão os meus braços no espaço?

Am I looking at a cat or a fox?

Estou a olhar para um gato ou para uma raposa?

But we're going to represent beliefs with probabilities.

Mas vamos representar as crenças com probabilidades,

So we're going to represent a belief

representar uma crença com um número entre zero e um

with a number between zero and one --

— zero: "não acredito de todo"

zero meaning I don't believe it at all, one means I'm absolutely certain.

e um: "estou absolutamente convencido".

And numbers in between give you the gray levels of uncertainty.

Os números intermédios dão os níveis cinzentos de incerteza.

And the key idea to Bayesian inference

A ideia-chave da inferência de Bayes.

is you have two sources of information

é que temos duas fontes de informação

from which to make your inference.

a partir das quais fazemos a nossa inferência.

You have data,

Temos dados que, em neurociência,

and data in neuroscience is sensory input.

são as entradas sensoriais.

So I have sensory input, which I can take in to make beliefs.

Tenho uma entrada sensorial, para produzir crenças.

But there's another source of information, and that's effectively prior knowledge.

Mas há uma outra fonte de informação, que é o conhecimento anterior.

You accumulate knowledge throughout your life in memories.

Acumulamos conhecimento ao longo da vida através de memórias.

And the point about Bayesian decision theory

A vantagem da Teoria de Decisão de Bayes.

is it gives you the mathematics

é que nos fornece a parte matemática da forma de otimizar

of the optimal way to combine

your prior knowledge with your sensory evidence

o nosso conhecimento anterior com as evidências sensoriais

to generate new beliefs.

para a formação de novas crenças.

And I've put the formula up there.

Coloquei a fórmula ali em cima.

I'm not going to explain what that formula is, but it's very beautiful.

Não vou explicar aquela fórmula, mas é muito bela.

And it has real beauty and real explanatory power.

Tem uma real beleza e um real poder explicativo.

And what it really says, and what you want to estimate,

O que diz e o que queremos estimar,

is the probability of different beliefs

é a probabilidade de diferentes crenças

given your sensory input.

em função da entrada sensorial.

So let me give you an intuitive example.

Vou dar-vos um exemplo intuitivo.

Imagine you're learning to play tennis

Imaginem que estão a aprender a jogar ténis

e querem decidir onde é que a bola vai bater

and you want to decide where the ball is going to bounce

as it comes over the net towards you.

quando passa sobre a rede na vossa direção.

There are two sources of information

Há duas fontes de informação.

Bayes' rule tells you.

é o que diz a Lei de Bayes.

There's sensory evidence -- you can use visual information auditory information,

Há a evidência sensorial — podem usar a informação visual, auditiva,

and that might tell you it's going to land in that red spot.

e ela pode dizer-vos que a bola vai aterrar no ponto vermelho.

But you know that your senses are not perfect,

Mas sabem que os sentidos não são perfeitos,

and therefore there's some variability of where it's going to land

e, assim, há variabilidade no local onde vai aterrar

shown by that cloud of red,

mostrada por aquela nuvem a vermelho,

representing numbers between 0.5 and maybe 0.1.

que representa números entre 0,5 e talvez 0,1.

That information is available in the current shot,

Essa informação está disponível nesta jogada,

but there's another source of information

mas existe outra fonte de informação

not available on the current shot,

não disponível nesta jogada,

but only available by repeated experience in the game of tennis,

mas apenas disponível pela experiência repetida no jogo do ténis.

and that's that the ball doesn't bounce

É que a bola não bate com igual probabilidade

with equal probability over the court during the match.

em todo o campo durante o jogo.

If you're playing against a very good opponent,

Se estão a jogar contra um adversário muito bom,

they may distribute it in that green area,

ele pode distribuí-la naquela área verde,

which is the prior distribution,

que é a distribuição anterior,

making it hard for you to return.

tornando-a difícil de devolver.

Now both these sources of information carry important information.

Ambas as fontes de informação trazem informação importante.

And what Bayes' rule says

A Lei de Bayes diz que devemos multiplicar

is that I should multiply the numbers on the red by the numbers on the green

os números a vermelho pelos números a verde

to get the numbers of the yellow, which have the ellipses,

para obter os números a amarelo, que têm as elipses,

and that's my belief.

e essa é a minha crença.

So it's the optimal way of combining information.

Portanto, é a maneira perfeita de combinar as informações.

Now I wouldn't tell you all this if it wasn't that a few years ago,

Não vos contaria tudo isto, se não fosse que, há uns anos,

we showed this is exactly what people do

mostrámos que isto é o que as pessoas fazem

when they learn new movement skills.

quando aprendem novas capacidades motoras.

And what it means

Isto significa que somos máquinas de inferência bayesianas.

is we really are Bayesian inference machines.

As we go around, we learn about statistics of the world and lay that down,

Quando andamos por aí, conhecemos as estatísticas mundiais

but we also learn

e guardamo-las, mas também aprendemos

about how noisy our own sensory apparatus is,

como o nosso sistema sensorial é ruidoso,

and then combine those

e depois combinamos isso

in a real Bayesian way.

de uma forma verdadeiramente bayesiana.

Now a key part to the Bayesian is this part of the formula.

A chave para a Teoria de Bayes é esta parte da fórmula.

And what this part really says

O que esta parte nos diz

is I have to predict the probability

é que temos de prever a probabilidade

of different sensory feedbacks

de diferentes respostas sensoriais

given my beliefs.

dadas as nossas crenças.

So that really means I have to make predictions of the future.

Isso significa que tenho de fazer previsões sobre o futuro.

And I want to convince you the brain does make predictions

E quero convencer-vos de que o cérebro faz previsões

of the sensory feedback it's going to get.

da resposta sensorial que vai obter.

And moreover, it profoundly changes your perceptions

E, além disso, ele altera profundamente

by what you do.

as perceções, através daquilo que fazemos.

And to do that, I'll tell you

Para isso, vou contar-vos

about how the brain deals with sensory input.

como o cérebro lida com a entrada de informação sensorial.

So you send a command out,

Enviamos um sinal de comando,

you get sensory feedback back,

obtemos uma resposta sensorial,

and that transformation is governed

e essa transformação é gerida

by the physics of your body and your sensory apparatus.

pela física do corpo e pelo sistema sensorial.

But you can imagine looking inside the brain.

Mas podemos imaginar, olhando para dentro do cérebro...

And here's inside the brain.

— e aqui está o interior do cérebro.

You might have a little predictor, a neural simulator,

Podemos ter um pequeno preditor, um simulador neuronal

of the physics of your body and your senses.

da física do nosso corpo e dos nossos sentidos.

So as you send a movement command down,

Quando enviamos um sinal de comando de movimento

you tap a copy of that off

fazemos uma cópia.

and run it into your neural simulator

e corremos a cópia no nosso simulador neuronal

to anticipate the sensory consequences of your actions.

para prevermos as consequências sensoriais das nossas ações.

So as I shake this ketchup bottle,

Quando agito este frasco de ketchup,

I get some true sensory feedback as the function of time in the bottom row.

recebo uma real resposta sensorial em função de tempo, na linha de baixo.

And if I've got a good predictor, it predicts the same thing.

Se tiver um bom preditor, ele prevê a mesma coisa.

Well why would I bother doing that?

Por que razão me hei de incomodar a fazer isso?

I'm going to get the same feedback anyway.

Vou obter a mesma resposta de qualquer maneira.

Well there's good reasons.

Mas há boas razões.

Imagine, as I shake the ketchup bottle,

Imaginem que, enquanto agito o frasco de ketchup,

someone very kindly comes up to me and taps it on the back for me.

alguém se aproxima de mim e lhe dá umas pancadas na base.

Now I get an extra source of sensory information

Agora tenho uma fonte de informação sensorial adicional

due to that external act.

devido a esse ato externo.

So I get two sources.

Portanto, tenho duas fontes.

I get you tapping on it, and I get me shaking it,

Alguém a bater no frasco, e eu a agitá-lo,

but from my senses' point of view,

mas, do ponto de vista dos meus sentidos,

that is combined together into one source of information.

isso combina-se numa única fonte de informação.

Now there's good reason to believe

Há uma boa razão para acreditar que gostaríamos

that you would want to be able to distinguish external events from internal events.

de poder distinguir os acontecimentos externos dos internos.

Because external events are actually much more behaviorally relevant

Porque os acontecimentos externos são muito mais relevantes

than feeling everything that's going on inside my body.

a nível comportamental do que sentirmos tudo o que se passa dentro do corpo.

So one way to reconstruct that

Para reconstruirmos isso, comparamos a previsão

is to compare the prediction --

which is only based on your movement commands --

— que se baseia apenas nos nossos comandos de movimento

with the reality.

com a realidade.

Any discrepancy should hopefully be external.

Qualquer discrepância deverá, esperamos, ser externa.

So as I go around the world,

Portanto, enquanto ando pelo mundo,

I'm making predictions of what I should get, subtracting them off.

estou a fazer predições sobre o que devo obter, subtraindo-as.

Everything left over is external to me.

Tudo o que resta é-me externo.

What evidence is there for this?

Que provas existem disto?

Well there's one very clear example

Há um exemplo muito claro em que a sensação gerada por mim

where a sensation generated by myself feels very different

then if generated by another person.

é sentida de uma maneira muito diferente

And so we decided the most obvious place to start

daquela que seria, se fosse gerada por outra pessoa.

was with tickling.

O sítio mais óbvio para começar eram as cócegas.

It's been known for a long time, you can't tickle yourself

Sabe-se que não conseguimos fazer cócegas a nós mesmos.

as well as other people can.

But it hasn't really been shown, it's because you have a neural simulator,

Mas nunca foi demonstrado que isso acontece

simulating your own body

porque temos um simulador neuronal, a simular o nosso corpo

and subtracting off that sense.

e a subtrair essa sensação.

So we can bring the experiments of the 21st century

Podemos ir buscar as experiências do séc. XXI

by applying robotic technologies to this problem.

aplicando as tecnologias da robótica a este problema.

And in effect, what we have is some sort of stick in one hand attached to a robot,

Com efeito, temos uma espécie de pau numa mão ligada a um robô

and they're going to move that back and forward.

que vai ser movimentado para trás e para a frente.

And then we're going to track that with a computer

Depois vamos segui-lo com um computador

and use it to control another robot,

e usar o computador para controlar outro robô,

which is going to tickle their palm with another stick.

que vai fazer cócegas na mão com outro pau.

And then we're going to ask them to rate a bunch of things

Depois pedimos-lhes para avaliarem uma série de coisas, incluindo as cócegas

including ticklishness.

I'll show you just one part of our study.

Vou mostrar só uma parte do nosso estudo.

And here I've taken away the robots,

Aqui retirei os robôs.

As pessoas movem o braço direito para a frente e para trás sinusoidalmente.

but basically people move with their right arm sinusoidally back and forward.

And we replay that to the other hand with a time delay.

Repetimos isso com a outra mão com um certo atraso.

Either no time delay,

Quer sem atraso, caso em que a luz apenas faria cócegas na palma da mão,

in which case light would just tickle your palm,

or with a time delay of two-tenths of three-tenths of a second.

quer com um atraso de 2 ou 3 décimos de segundo.

So the important point here

O importante aqui é que a mão direita

is the right hand always does the same things -- sinusoidal movement.

faz sempre a mesma coisa — movimento sinusoidal.

The left hand always is the same and puts sinusoidal tickle.

A mão esquerda, a mesma coisa, faz cócegas sinusoidais

All we're playing with is a tempo causality.

Estamos só a jogar com uma causalidade temporal.

And as we go from naught to 0.1 second,

Quando passamos de 0 para 0,1 segundos, provoca mais cócegas.

it becomes more ticklish.

As you go from 0.1 to 0.2,

Quando passamos de 0,1 para 0,2, provoca mais cócegas no final.

it becomes more ticklish at the end.

And by 0.2 of a second,

E pelos 2 décimos de segundo,

it's equivalently ticklish

faz cócegas equivalentes às provocadas pelo robô

to the robot that just tickled you without you doing anything.

que apenas nos fez cócegas sem fazermos nada.

So whatever is responsible for this cancellation

Seja o que for responsável por esta anulação

is extremely tightly coupled with tempo causality.

está estreitamente ligado à causalidade temporal.

And based on this illustration, we really convinced ourselves in the field

Com base nesta ilustração, convencemo-nos

that the brain's making precise predictions

de que o cérebro faz predições precisas e subtrai-as às sensações.

and subtracting them off from the sensations.

Now I have to admit, these are the worst studies my lab has ever run.

Reconheço que estes são os piores estudos que o meu laboratório já realizou.

Because the tickle sensation on the palm comes and goes,

Como a sensação de cócegas na palma da mão vem e vai,

you need large numbers of subjects

precisamos de muitos sujeitos para torná-los significativos.

with these stars making them significant.

So we were looking for a much more objective way

Andámos à procura de uma maneira mais objetiva

to assess this phenomena.

de avaliar este fenómeno.

And in the intervening years I had two daughters.

Durante esses anos tive duas filhas.

And one thing you notice about children in backseats of cars on long journeys,

Sabemos que as crianças, durante viagens longas, põem-se a lutar

they get into fights --

— começa com uma a implicar e a outra a retaliar

which started with one of them doing something to the other, the other retaliating.

Rapidamente toma outras proporções.

It quickly escalates.

As crianças tendem a meter-se em lutas que acabam numa escalada de força.

And children tend to get into fights which escalate in terms of force.

Now when I screamed at my children to stop,

Quando eu gritava às minhas filhas para pararem,

sometimes they would both say to me

ambas me diziam que a outra lhe tinha batido com mais força.

the other person hit them harder.

Now I happen to know my children don't lie,

Eu sei que as minhas filhas não mentem,

so I thought, as a neuroscientist,

pelo que pensei, como neurocientista,

it was important how I could explain

que era importante poder explicar

how they were telling inconsistent truths.

porque é que elas diziam verdades inconsistentes.

And we hypothesize based on the tickling study

Pusemos a hipótese, baseados no estudo das cócegas,

that when one child hits another,

de que, quando uma criança bate na outra,

they generate the movement command.

estão a gerar o comando de movimento.

They predict the sensory consequences and subtract it off.

Preveem as consequências sensoriais e subtraem-nas.

So they actually think they've hit the person less hard than they have --

Por isso, acreditam que bateram com menos força do que fizeram

rather like the tickling.

— tal como as cócegas.

Whereas the passive recipient

Ao passo que o recetor passivo,

doesn't make the prediction, feels the full blow.

sente a pancada com toda a força.

So if they retaliate with the same force,

Se retaliarem com a mesma força,

the first person will think it's been escalated.

a primeira achará que houve uma intensificação.

So we decided to test this in the lab.

Decidimos testar isto no laboratório.

(Laughter)

(Risos)

Now we don't work with children, we don't work with hitting,

Não trabalhamos com crianças, não trabalhamos com pancada,

but the concept is identical.

mas o conceito é idêntico.

We bring in two adults. We tell them they're going to play a game.

Arranjamos dois adultos. Dizemos-lhes que vão jogar um jogo.

And so here's player one and player two sitting opposite to each other.

Temos aqui o jogador 1 e o jogador 2 em frente um do outro.

And the game is very simple.

O jogo é muito simples.

We started with a motor

Começámos com um motor

with a little lever, a little force transfuser.

com uma pequena alavanca, transmissora de força.

And we use this motor to apply force down to player one's fingers

Usamos este motor para exercer força sobre os dedos do jogador 1

for three seconds and then it stops.

durante 3 segundos, e depois paramos.

And that player's been told, remember the experience of that force

Dizemos a esse jogador: "Recorde a experiência daquela força

and use your other finger

"e use outro dedo para exercer a mesma força

to apply the same force

"no dedo do outro através do transmissor de força".

down to the other subject's finger through a force transfuser -- and they do that.

E ele faz isso.

And player two's been told, remember the experience of that force.

Dizemos ao segundo jogador: "Recorde a experiência daquela força.

Use your other hand to apply the force back down.

Use a outra mão para exercer a força para baixo.

And so they take it in turns

Fazem isto, alternadamente,

para exercer a força que acabaram de sentir para trás e para a frente.

to apply the force they've just experienced back and forward.

But critically,

Mas, e é fundamental,

they're briefed about the rules of the game in separate rooms.

as regras do jogo são-lhes transmitidas em salas separadas.

So they don't know the rules the other person's playing by.

Não conhecem as regras com que a outra pessoa está a jogar.

And what we've measured

Medimos a força como uma função de termos.

is the force as a function of terms.

And if we look at what we start with,

Se observarmos aquilo com que começamos,

a quarter of a Newton there, a number of turns,

um quarto de um Newton, uma série de turnos,

perfect would be that red line.

a perfeição seria aquela linha vermelha.

And what we see in all pairs of subjects is this --

Mas observamos isto em todos os pares de pessoas:

a 70 percent escalation in force

um aumento de força de 70% em cada turno.

on each go.

So it really suggests, when you're doing this --

Portanto, quando fazem isto, há a sugestão

based on this study and others we've done --

— com base neste estudo e noutros —

that the brain is canceling the sensory consequences

de que o cérebro está a anular as consequências sensoriais

and underestimating the force it's producing.

e a menosprezar a força que produz.

So it re-shows the brain makes predictions

Isto mostra mais uma vez que o cérebro faz previsões

and fundamentally changes the precepts.

e altera as perceções.

So we've made inferences, we've done predictions,

Portanto, fizemos inferências, fizemos predições,

now we have to generate actions.

agora temos que gerar ações.

And what Bayes' rule says is, given my beliefs,

A Lei de Bayes diz que, dadas as minhas crenças,

the action should in some sense be optimal.

a ação deve, de algum modo, ser ótima.

But we've got a problem.

Mas temos um problema.

Tasks are symbolic -- I want to drink, I want to dance --

As tarefas são simbólicas — quero beber, quero dançar —

but the movement system has to contract 600 muscles

mas o sistema de movimento tem de contrair 600 músculos

in a particular sequence.

numa determinada sequência.

And there's a big gap

E há um fosso enorme entre a tarefa e o sistema de movimento,

between the task and the movement system.

So it could be bridged in infinitely many different ways.

que pode ser ultrapassado de imensas maneiras diferentes.

So think about just a point to point movement.

Pensem num movimento ponto-a-ponto.

I could choose these two paths

Eu podia escolher estes dois caminhos

out of an infinite number of paths.

entre um número infinito de caminhos.

Having chosen a particular path,

Tendo escolhido um caminho em particular, podia segurar a minha mão

I can hold my hand on that path

as infinitely many different joint configurations.

num número infinito de configurações conjuntas,

And I can hold my arm in a particular joint configuration

segurar o meu braço numa dada configuração conjunta

either very stiff or very relaxed.

ou muito tensa, ou muito relaxada.

So I have a huge amount of choice to make.

Portanto, tenho uma enorme quantidade de escolhas a fazer.

Now it turns out, we are extremely stereotypical.

Acontece que nós somos extremamente estereotipados.

We all move the same way pretty much.

Todos nos movemos praticamente da mesma maneira.

And so it turns out we're so stereotypical,

Portanto, sendo nós tão estereotipados,

our brains have got dedicated neural circuitry

os nossos cérebros têm um circuito neuronal dedicado

to decode this stereotyping.

à descodificação deste estereótipo.

So if I take some dots

Se eu pegasse nalguns pontos

and set them in motion with biological motion,

e lhes conferisse movimento, movimento biológico,

your brain's circuitry would understand instantly what's going on.

o circuito cerebral compreenderia imediatamente o que se estava a passar.

Now this is a bunch of dots moving.

Isto é um monte de pontos em movimento.

You will know what this person is doing,

Saberão o que esta pessoa está a fazer,

whether happy, sad, old, young -- a huge amount of information.

se é feliz ou triste, se é velha ou jovem — uma enorme quantidade de informação.

If these dots were cars going on a racing circuit,

Se estes pontos fossem carros a correr numa pista,

you would have absolutely no idea what's going on.

não teríamos ideia do que estava a acontecer.

So why is it

Porque é que nos movemos da forma como nos movemos?

that we move the particular ways we do?

Well let's think about what really happens.

Pensemos no que realmente acontece.

Maybe we don't all quite move the same way.

Talvez não nos movamos todos exatamente da mesma maneira.

Maybe there's variation in the population.

Talvez haja uma variação dentro da população.

And maybe those who move better than others

Talvez os que se movem melhor que os outros

have got more chance of getting their children into the next generation.

tenham mais hipóteses de passar os filhos à geração seguinte.

So in evolutionary scales, movements get better.

À escala evolutiva, os movimentos melhoram.

And perhaps in life, movements get better through learning.

Talvez, na vida, os movimentos melhorem através da aprendizagem.

So what is it about a movement which is good or bad?

O que é isto de um movimento ser bom ou mau?

Imagine I want to intercept this ball.

Imaginem que quero intercetar esta bola.

Here are two possible paths to that ball.

Aqui há dois caminhos possíveis para aquela bola.

Well if I choose the left-hand path,

Se eu escolher o caminho da esquerda,

I can work out the forces required

posso organizar as forças requeridas

in one of my muscles as a function of time.

num dos meus músculos como uma função do tempo.

But there's noise added to this.

Mas há ruído associado.

So what I actually get, based on this lovely, smooth, desired force,

Por isso, o que consigo, com base nesta força desejada, suave e encantadora,

is a very noisy version.

é uma versão muito ruidosa.

So if I pick the same command through many times,

Se eu escolher muitas vezes o mesmo sinal de comando,

I will get a different noisy version each time, because noise changes each time.

obterei sempre uma versão diferente do ruído,

porque o ruído está sempre a mudar.

So what I can show you here

Posso mostrar-vos aqui

is how the variability of the movement will evolve

como a variabilidade do movimento vai evoluir,

if I choose that way.

se eu escolher aquela maneira.

If I choose a different way of moving -- on the right for example --

Se escolher uma forma diferente de movimento — à direita, por exemplo —

then I'll have a different command, different noise,

terei um sinal de comando diferente, ruído diferente,

playing through a noisy system, very complicated.

jogando num sistema ruidoso, muito complicado.

All we can be sure of is the variability will be different.

Só podemos ter a certeza de que a variabilidade será diferente.

If I move in this particular way,

Se eu me mover desta forma particular,

I end up with a smaller variability across many movements.

acabo com uma menor variabilidade ao longo de muitos movimentos.

So if I have to choose between those two,

Se tivesse que escolher entre aqueles dois,

I would choose the right one because it's less variable.

escolheria o da direita porque é menos variável.

And the fundamental idea

A ideia fundamental é que queremos planear os nossos movimentos

is you want to plan your movements

so as to minimize the negative consequence of the noise.

de forma a minimizar a consequência negativa do ruído.

And one intuition to get

Temos a intuição

is actually the amount of noise or variability I show here

que a quantidade de ruído ou variabilidade que aqui mostro

gets bigger as the force gets bigger.

aumenta à medida que a força aumenta.

So you want to avoid big forces as one principle.

Por isso, por princípio, queremos evitar grandes forças.

So we've shown that using this,

Portanto, mostrámos que, usando isto,

we can explain a huge amount of data --

podemos explicar uma grande quantidade de dados,

that exactly people are going about their lives planning movements

que as pessoas vivem a sua vida planeiam os movimentos

so as to minimize negative consequences of noise.

de forma a minimizar as consequências negativas do ruído.

So I hope I've convinced you the brain is there

Espero ter-vos convencido de que o cérebro existe e evoluiu

and evolved to control movement.

And it's an intellectual challenge to understand how we do that.

para controlar o movimento.

É um desafio intelectual compreender como fazemos isso.

But it's also relevant

Mas também é relevante

for disease and rehabilitation.

para a doença e para a reabilitação.

There are many diseases which effect movement.

Há muitas doenças que afetam o movimento.

And hopefully if we understand how we control movement,

Se compreendermos como controlamos o movimento,

we can apply that to robotic technology.

podemos aplicar isso à tecnologia robótica.

And finally, I want to remind you,

Por fim, quero recordar-vos de que,

when you see animals do what look like very simple tasks,

quando veem os animais fazer tarefas muito simples,

the actual complexity of what is going on inside their brain

a real complexidade do que acontece dentro do cérebro

is really quite dramatic.

é, de facto, bastante dramática.

Thank you very much.

Muito obrigado.

(Applause)

(Aplausos)

Chris Anderson: Quick question for you, Dan.

Chris Anderson: Uma pergunta rápida, Dan.

So you're a movement -- (DW: Chauvinist.) -- chauvinist.

Quanto ao movimento, és um...

DW: ... fanático.

Does that mean that you think that the other things we think our brains are about --

CA: Significará isso que pensas que as outras coisas

que julgamos dependentes do cérebro

the dreaming, the yearning, the falling in love and all these things --

o sonho, a saudade, a paixão e todas essas coisas —

are a kind of side show, an accident?

são uma espécie de atividade secundária, de um acidente?

DW: No, no, actually I think they're all important

DW: Não. Penso que todas elas são importantes

to drive the right movement behavior to get reproduction in the end.

para conduzir ao correto comportamento dos movimentos.

So I think people who study sensation or memory

Penso que as pessoas que estudam as sensações ou a memória

without realizing why you're laying down memories of childhood.

sem se aperceberem da razão

The fact that we forget most of our childhood, for example,

por que esquecemos memórias da infância, por exemplo

provavelmente está correto, porque isso não afeta os nossos movimentos mais tarde.

is probably fine, because it doesn't effect our movements later in life.

You only need to store things which are really going to effect movement.

Só precisamos de armazenar coisas que vão afetar os movimentos.

CA: So you think that people thinking about the brain, and consciousness generally,

CA: Achas que as pessoas que estudam o cérebro e a consciência,

could get real insight

podiam compreender melhor, dizendo:

by saying, where does movement play in this game?

"Onde é que entra o movimento, neste jogo?"

DW: So people have found out for example

DW: As pessoas descobriram que é um erro estudar a visão

that studying vision in the absence of realizing why you have vision

ignorando o motivo por que temos visão.

is a mistake.

You have to study vision with the realization

Temos que estudar a visão com a perceção

of how the movement system is going to use vision.

de como o sistema motor vai usar a visão.

And it uses it very differently once you think about it that way.

Usa-a de uma forma muito diferente quando pensamos nele dessa forma.

CA: Well that was quite fascinating. Thank you very much indeed.

CA: Foi realmente fascinante. Muito obrigado.

(Applause)

(Aplausos)