B2 · Episode 12 · 4:42
Listening to Trees: The Statistical Brain Hypothesis
Brazilian mathematician Antonio Galves introduces interdisciplinary research at the intersection of neuroscience and mathematics, explaining how the brain might identify trees from the sound of rustling leaves and presenting Hermann von Helmholtz's 19th-century 'statistical brain' hypothesis.
Source：CEPID NeuroMat / Wikimedia Commons · License：CC BY-SA 4.0
Transcript
Je suis très heureux d'être ici pour cette
I’m very happy to be here for this
rencontre, l'inauguration de l'Institut NeuroMod,
event—the inauguration of the NeuroMod Institute,
institut auquel je suis moi même lié.
an institute I myself am closely connected with.
Je suis très heureux d'être lié à NeuroMod.
I’m honored to be linked with NeuroMod.
Je suis Antonio Galves, je suis mathématicien, je
I’m Antonio Galves, a mathematician,
suis professeur à l'Université de São Paulo.
and a professor at the University of São Paulo.
Je suis directeur du centre NeuroMat.
I direct the NeuroMat Center.
NeuroMat, c'est pour neurobiologie
NeuroMat stands for neurobiology
et mathématiques.
and mathematics.
Et le centre Neuromat est un projet à
The NeuroMat Center is a long-term project
long terme de la Fondation pour le soutien de la recherche de Saint- Paul,
of the São Paulo Research Foundation,
un projet de onze ans, il a commencé en deux mille treize.
an eleven-year initiative launched in 2013.
Le but de ce projet est de faire la mathématique nouvelle que nous croyons
The project aims to develop new mathematics
nécessaire pour formuler les défis de la neurobiologie contemporaine.
that we believe is needed to address today’s challenges in neurobiology.
Écouter les arbres ou la conjecture du cerveau statisticien.
Listening to Trees—or the Statistician Brain Conjecture.
Il y a du vent, les branches des arbres s'agitent.
The wind is blowing; tree branches sway.
On entend le bruissement des feuilles.
We hear the rustling of leaves.
Est on capable d'identifier un arbre à partir du bruissement de ses feuilles?
Can we identify a specific tree just from the sound of its rustling leaves?
Voici une représentation
Here is a
naïve. de la question.
naïve representation of the question.
Nous avons deux arbres qui s'agitent,
We have two swaying trees,
et ils font des sons qui arrivent jusqu'à un être humain.
and the sounds they make reach a human being.
Est ce qu'il y a des images de ces arbres dans son cerveau
Are there images of these trees in his brain?
Est ce qu'il identifie un arbre à partir du bruissement de ses feuilles?
Can he identify which tree it is just from the rustling of its leaves?
Ça, c'est une question centrale en neurobiologie.
This is a central question in neurobiology.
Et je crois que le point de départ,
And I believe the starting point is
le physicien allemand
the German physicist
Hermann von Helmholtz.
Hermann von Helmholtz.
Qui est à l'origine de plusieurs choses, dont, en
He pioneered several fields, including, in a sense,
quelque sorte, aussi de la neurobiologie contemporaine.
contemporary neurobiology.
C'est lui qui a formulé une conjecture qu'on pourrait appeler cerveau statisticien.
He proposed a hypothesis we might call the “statistical brain.”
Il a imaginé quelques
He devised some
petites manipulations expérimentales.
small experimental manipulations.
Et à partir des évidences
And from the evidence provided by
des résultats de ces manipulations,
the results of these manipulations,
en mille huit cent soixante sept.
as early as 1867,
Il a conjecturé que le
he hypothesized that the brain assigns models to
cerveau attribuait des modèles aux différents stimuli qu'il recevait.
the various stimuli it receives.
On dirait de nos jours que le cerveau faisait de la sélection statistique de
Today we’d say the brain performs statistical model selection.
modèles. Et pourquoi cela?
So why is that?
Il a signé des modèles pour classifier les stimuli.
It signs models to classify stimuli.
Et surtout pour pouvoir faire des prédictions.
Especially—to make predictions.
Faire des prédictions.
Making predictions
est une activité essentielle de
is an essential activity for humans
l'être humain depuis la nuit des temps.
since time immemorial.
On doit faire des prédictions pour survivre dans un environnement hostile.
We must make predictions to survive in a hostile environment.
On doit faire des prédictions pour prédire les prochains pas d'un adversaire dans un
We must predict an opponent’s next move in a duel.
duel. Mais pas seulement quand
But it’s not only when
on est face à une bête sauvage ou à un adversaire armé d'une épée,
facing a wild beast or an opponent armed with a sword
on doit faire des prédictions.
that we must make predictions.
De nos jours, on doit faire des prédictions tout le temps pour survivre dans la
Today, to survive in city traffic and avoid falling,
circulation des villes, pour ne pas tomber.
we constantly need to make predictions.
Alors, la question qu'on se pose est une question centrale si on veut comprendre le
So, if we want to understand how the brain works in daily life,
cerveau au jour le jour.
this becomes a central question.
Identifier un arbre à partir du bruissement de ses feuilles.
Identifying a tree solely from the rustling of its leaves.
Dans ce dessin naïf, On voit deux petites images
In this naive drawing,
simplifiées de deux arbres qui sont censés représenter ce que les cerveaux.
we see two simplified images of trees, meant to represent what the brain identifies.
identifie à partir des
The brain identifies them precisely from the sounds it hears—
sons qu'il entend.
that’s how it recognizes them.
Mais ce n'est pas ça qu'on trouve,
Yet that’s not what we actually find—
ce n'est pas des petits dessins qu'on récupère quand on enregistre le
when we record brain activity,
fonctionnement du cerveau.
we don’t retrieve tiny pictures.
C'est plutôt ça.
Instead, what we get looks more like this.