ABOUT THE SPEAKER
David Anderson - Neurobiologist
Through his lab at the California Institute of Technology, David Anderson seeks to find the neural underpinnings of emotions like fear, anxiety and anger.

Why you should listen

How is emotional behavior encoded in the brain? And what parts of the brain are affected by depression, ADHD and anxiety? This is what neurobiologist David Anderson researches in his lab at the California Institute for Technology by studying the brains of lab mice and fruit flies. By looking at how neural circuits give rise to emotions, Anderson hopes to advance a more nuanced view of psychiatric disorders -- that they aren’t the result of a simple “chemical imbalance,” but of a chemical imbalance at a specific site that has a specific emotional consequences. By researching these cause-and-effect relationships, Anderson hopes to pave the way for the development of new treatments for psychiatric disorders that are far more targeted and have far fewer side effects.

Trained by two Nobel laureates, Gunter Blobel and Richard Axel, Anderson is also an investigator at the Howard Hughes Medical Institute.

More profile about the speaker
David Anderson | Speaker | TED.com
TEDxCaltech

David Anderson: Your brain is more than a bag of chemicals

戴维·安德森: 你的大脑优于化学品仓库

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现代神经药物针对整个大脑的化学物质进行治疗,但神经生物学家戴维·安德森相信大脑有更细致入微的功能。他介绍了这项新研究,可能对研发疗效更好、副作用更小的神经药物有帮助。他是如何做的呢?一切都是从激怒一群果蝇开始的。(tedxcaltech拍摄。)
- Neurobiologist
Through his lab at the California Institute of Technology, David Anderson seeks to find the neural underpinnings of emotions like fear, anxiety and anger. Full bio

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00:16
So raise提高 your hand if you know someone有人
0
630
3228
如果你知道
00:19
in your immediate即时 family家庭 or circle of friends朋友
1
3858
2647
你的亲人或者朋友中
00:22
who suffers患有 from some form形成 of mental心理 illness疾病.
2
6505
3488
有人正遭受某种精神疾病折磨的请举手。
00:25
Yeah. I thought so. Not surprised诧异.
3
9993
2784
和我想的一样,没什么好惊讶的。
00:28
And raise提高 your hand if you think that
4
12777
2295
如果你觉得对果蝇的基础研究
00:30
basic基本 research研究 on fruit水果 flies苍蝇 has anything to do
5
15072
2825
对人类精神疾病的了解
00:33
with understanding理解 mental心理 illness疾病 in humans人类.
6
17897
4462
有任何作用的话,请举手。
00:38
Yeah. I thought so. I'm also not surprised诧异.
7
22359
2793
和我想的一样,这也没什么好惊讶的。
00:41
I can see I've got my work cut out for me here.
8
25152
3320
看来我的任务艰巨了。
00:44
As we heard听说 from Dr博士. InselINSEL this morning早上,
9
28472
2588
像我们今早从Insel博士那里听到的那样,
00:46
psychiatric精神病 disorders障碍 like autism自闭症, depression萧条 and schizophrenia精神分裂症
10
31060
4213
像自闭症、 抑郁症、 精神分裂症等精神障碍
00:51
take a terrible可怕 toll收费 on human人的 suffering痛苦.
11
35273
2875
让人类遭受着可怕的痛苦。
00:54
We know much less about their treatment治疗
12
38148
3213
我们对(精神疾病)的治疗
00:57
and the understanding理解 of their basic基本 mechanisms机制
13
41361
2606
和它们基本机理的了解
00:59
than we do about diseases疾病 of the body身体.
14
43967
2619
比我们对身体上疾病的了解少的多。
01:02
Think about it: In 2013,
15
46586
2643
想想看: 在 2013 年,
01:05
the second第二 decade of the millennium千年,
16
49229
1955
千禧年的第二个十年,
01:07
if you're concerned关心 about a cancer癌症 diagnosis诊断
17
51184
2365
如果你对罹患癌症感到担心
01:09
and you go to your doctor医生, you get bone scans扫描,
18
53549
2519
你可以去看医生, 你可以进行骨扫描,
01:11
biopsies活检 and blood血液 tests测试.
19
56068
2928
切片检查以及血液测试。
01:14
In 2013, if you're concerned关心 about a depression萧条 diagnosis诊断,
20
58996
3865
在 2013 年,如果你担心得了抑郁症,
01:18
you go to your doctor医生, and what do you get?
21
62861
1963
你去看医生,你能得到些什么呢?
01:20
A questionnaire调查问卷.
22
64824
1987
一份调查问卷。
01:22
Now, part部分 of the reason原因 for this is that we have
23
66811
2429
现在,这种情况发生的部分原因是
01:25
an oversimplified过于简单 and increasingly日益 outmoded陈旧 view视图
24
69240
3823
对于精神障碍的生物学基础
01:28
of the biological生物 basis基础 of psychiatric精神病 disorders障碍.
25
73063
3887
我们有一个过分简化和过时的观点,
01:32
We tend趋向 to view视图 them --
26
76950
1243
我们倾向于认为他们 --
01:34
and the popular流行 press aids艾滋病 and abets教唆 this view视图 --
27
78193
2845
同时大众媒体也教唆给大家同样的观点 --
01:36
as chemical化学 imbalances失衡 in the brain,
28
81038
3016
(精神疾病)即是大脑中化学物质的失衡,
01:39
as if the brain were some kind of bag of chemical化学 soup
29
84054
3684
好像大脑就是某种袋子,
01:43
full充分 of dopamine多巴胺, serotonin血清素 and norepinephrine去甲肾上腺素.
30
87738
4200
里面装满了由多巴胺,5 - 羟色胺和去甲肾上腺素混合的化学物质。
01:47
This view视图 is conditioned条件 by the fact事实
31
91938
2327
以下例子可以印证上述观点
01:50
that many许多 of the drugs毒品 that are prescribed规定 to treat对待 these disorders障碍,
32
94265
3406
即很多被开出来治疗这些疾病的处方药,
01:53
like Prozac百忧解, act法案 by globally全球 changing改变 brain chemistry化学,
33
97671
4671
如百忧解,都是通过全局性的改变大脑化学构成来起效果的,
01:58
as if the brain were indeed确实 a bag of chemical化学 soup.
34
102342
3976
好像大脑真是一袋子化学物质。
02:02
But that can't be the answer回答,
35
106318
1901
但那肯定不是正确的解释,
02:04
because these drugs毒品 actually其实 don't work all that well.
36
108219
3237
实际上这些药并不都会带来显著疗效。
02:07
A lot of people won't惯于 take them, or stop taking服用 them,
37
111456
3176
因为这些药有不好的副作用,
02:10
because of their unpleasant不愉快 side effects效果.
38
114632
2657
很多人不会吃这些药,或者干脆停药。
02:13
These drugs毒品 have so many许多 side effects效果
39
117289
2060
这些药有很多副作用
02:15
because using运用 them to treat对待 a complex复杂 psychiatric精神病 disorder紊乱
40
119349
3956
因为用他们去治疗一例复杂的精神障碍
02:19
is a bit like trying to change更改 your engine发动机 oil
41
123305
2689
就好像你为了去换一下发动机的机油
02:21
by opening开盘 a can and pouring浇注 it all over the engine发动机 block.
42
125994
4113
却打开了机油罐然后倒的引擎上到处都是。
02:26
Some of it will dribble运球 into the right place地点,
43
130107
2150
有些药效会直接作用于正确的病处,
02:28
but a lot of it will do more harm危害 than good.
44
132257
3101
但大多数对人体造成的伤害多于好处。
02:31
Now, an emerging新兴 view视图
45
135358
2238
现在,一个今天早上
02:33
that you also heard听说 about from Dr博士. InselINSEL this morning早上,
46
137596
2950
你也从Insel博士那里听说的全新的观点
02:36
is that psychiatric精神病 disorders障碍 are actually其实
47
140546
2570
即精神障碍实际上就是
02:39
disturbances骚乱 of neural神经 circuits电路 that mediate调解
48
143116
3474
一种对那些谐调表情、情绪以及情感
02:42
emotion情感, mood心情 and affect影响.
49
146590
3519
的神经回路的干扰。
02:46
When we think about cognition认识,
50
150109
1762
当我们想着去认知它的时候,
02:47
we analogize类推 the brain to a computer电脑. That's no problem问题.
51
151871
3576
我们把大脑比作电脑是没问题的。
02:51
Well it turns out that the computer电脑 analogy比喻
52
155447
2581
那么结果显示把大脑比作电脑的比喻
02:53
is just as valid有效 for emotion情感.
53
158028
2383
对处理情感也是有效的。
02:56
It's just that we don't tend趋向 to think about it that way.
54
160411
2786
只是我们通常不倾向于用这种方式去思考。
02:59
But we know much less about the circuit电路 basis基础
55
163197
3283
但是因为这种化学不平衡假说
03:02
of psychiatric精神病 disorders障碍
56
166480
1899
具有压倒性的优势
03:04
because of the overwhelming压倒 dominance霸主地位
57
168379
2070
所以我们对精神障碍回路
03:06
of this chemical化学 imbalance失调 hypothesis假设.
58
170449
3352
的基础知识知之甚少。
03:09
Now, it's not that chemicals化学制品 are not important重要
59
173801
3827
现在,我们不是说化学物质
03:13
in psychiatric精神病 disorders障碍.
60
177628
1537
在精神障碍中不重要。
03:15
It's just that they don't bathe洗澡 the brain like soup.
61
179165
3972
只是大脑不是简单混沌的(由化学物质组成的)混合液体,
03:19
Rather, they're released发布 in very specific具体 locations地点
62
183137
3649
而是,他们(化学物质)被释放在非常精确的位置
03:22
and they act法案 on specific具体 synapses突触
63
186786
2725
并作用于某个确定的神经突触
03:25
to change更改 the flow of information信息 in the brain.
64
189511
3688
来改变大脑中的信息流。
03:29
So if we ever really want to understand理解
65
193199
2437
因此如果我们真正想懂得精神障碍
03:31
the biological生物 basis基础 of psychiatric精神病 disorders障碍,
66
195636
2705
相关的生物基础知识,
03:34
we need to pinpoint查明 these locations地点 in the brain
67
198341
3032
我们得搞清楚这些化学物质
03:37
where these chemicals化学制品 act法案.
68
201373
1734
具体起作用于大脑中的哪些位置。
03:39
Otherwise除此以外, we're going to keep pouring浇注 oil all over our mental心理 engines引擎
69
203107
3479
否则,我们将要继续把油弄的满是我们的精神引擎
03:42
and suffering痛苦 the consequences后果.
70
206586
2957
并且承受各种痛苦。
03:45
Now to begin开始 to overcome克服 our ignorance无知
71
209543
3059
现在为了克服我们对大脑化学物质
03:48
of the role角色 of brain chemistry化学 in brain circuitry电路,
72
212602
3534
在大脑回路中的作用的无知,
03:52
it's helpful有帮助 to work on what we biologists生物学家 call
73
216136
2680
在我们生物学家称作的
03:54
"model模型 organisms生物,"
74
218816
1579
“模式生物”,
03:56
animals动物 like fruit水果 flies苍蝇 and laboratory实验室 mice老鼠,
75
220395
3334
比如果蝇和试验鼠等动物身上做试验是有帮助的。
03:59
in which哪一个 we can apply应用 powerful强大 genetic遗传 techniques技术
76
223729
3425
这样我们可以应用强大的基因技术来
04:03
to molecularly分子 identify鉴定 and pinpoint查明
77
227154
3625
分子识别以及
04:06
specific具体 classes of neurons神经元,
78
230779
1563
确定具体的神经元的种类,
04:08
as you heard听说 about in Allan艾伦 Jones's琼斯的 talk this morning早上.
79
232342
2903
就如大家今天早上听到 Allan Jones的讲话内容一样。
04:11
Moreover此外, once一旦 we can do that,
80
235245
2461
而且,一旦我们可以那么做了,
04:13
we can actually其实 activate启用 specific具体 neurons神经元
81
237706
2749
实际上我们就可以激活特定的神经元
04:16
or we can destroy破坏 or inhibit抑制 the activity活动 of those neurons神经元.
82
240455
4211
或者可以毁坏或者抑制那些神经元的活性。
04:20
So if we inhibit抑制 a particular特定 type类型 of neuron神经元,
83
244666
2714
因此一旦我们抑制了某种特定的神经元,
04:23
and we find that a behavior行为 is blocked受阻,
84
247380
2465
并且发现某种行为被阻止了的时候,
04:25
we can conclude得出结论 that those neurons神经元
85
249845
2214
我们就可以得出
04:27
are necessary必要 for that behavior行为.
86
252059
2964
那些神经元是负责相应的行为的结论。
04:30
On the other hand, if we activate启用 a group of neurons神经元
87
255023
2382
从另一方面来讲,如果我们激活了一组神经元
04:33
and we find that that produces产生 the behavior行为,
88
257405
2814
并且发现他们激发了某种行为,
04:36
we can conclude得出结论 that those neurons神经元 are sufficient足够 for the behavior行为.
89
260219
4074
我们就可以得到这组神经元是对特定行为负责的结论。
04:40
So in this way, by doing this kind of test测试,
90
264293
3009
因此,通过做这种试验,
04:43
we can draw cause原因 and effect影响 relationships关系
91
267302
3523
我们可以理清楚
04:46
between之间 the activity活动 of specific具体 neurons神经元
92
270825
2356
特定神经元在某种回路上的活动
04:49
in particular特定 circuits电路 and particular特定 behaviors行为,
93
273181
2913
与相应行为的因果关系,
04:51
something that is extremely非常 difficult, if not impossible不可能,
94
276094
2437
而在人类身上做这些实验
04:54
to do right now in humans人类.
95
278531
5051
是极其困难的。
04:59
But can an organism生物 like a fruit水果 fly, which哪一个 is --
96
283582
2837
但是有机体如果蝇--
05:02
it's a great model模型 organism生物
97
286419
2200
就是很好的试验对象
05:04
because it's got a small brain,
98
288619
2538
因为它有一个小的大脑,
05:07
it's capable of complex复杂 and sophisticated复杂的 behaviors行为,
99
291157
3787
一个能完成复杂的行为的脑袋,
05:10
it breeds品种 quickly很快, and it's cheap低廉.
100
294944
3150
而且它培育起来很快,费用也不高。
05:13
But can an organism生物 like this
101
298094
1795
但像果蝇这样的有机体
05:15
teach us anything about emotion-like情感类 states状态?
102
299889
3843
是否可以给我们展示任何情感状态呢?
05:19
Do these organisms生物 even have emotion-like情感类 states状态,
103
303732
3300
这些有机体是否拥有情感状态,
05:22
or are they just little digital数字 robots机器人?
104
307032
3363
或者他们只是像小型数字机器人(无情感状态)?
05:26
Charles查尔斯 Darwin达尔文 believed相信 that insects昆虫 have emotion情感
105
310395
3200
查尔斯·达尔文认为昆虫是有情感的
05:29
and express表现 them in their behaviors行为, as he wrote
106
313595
2550
并且有它们的情感表现方式
05:32
in his 1872 monograph专着 on the expression表达 of the emotions情绪 in man and animals动物.
107
316145
5193
就像他在1872年出版的著作中关于人类与动物情感的表达方式的描写。
05:37
And my eponymous齐名 colleague同事, Seymour西摩 Benzer本泽, believed相信 it as well.
108
321338
3519
与我齐名的同事,Seymour Benzer,同样认为昆虫是有情感的。
05:40
Seymour西摩 is the man that introduced介绍 the use of drosophila果蝇
109
324857
3414
在60年代的加州理工学院,
05:44
here at CalTech加州理工学院 in the '60s as a model模型 organism生物
110
328271
3523
Seymour引进了用果蝇作为有机体
05:47
to study研究 the connection连接 between之间 genes基因 and behavior行为.
111
331794
3597
来研究基因与行为之间的关系。
05:51
Seymour西摩 recruited应征 me to CalTech加州理工学院 in the late晚了 1980s.
112
335391
3607
Seymour在80年代末聘请我到加州理工学院。
05:54
He was my Jedi绝地 and my rabbi拉比 while he was here,
113
338998
4434
当他在那儿的时候,他是我的启发者与导师,
05:59
and Seymour西摩 taught me both to love flies苍蝇
114
343432
2388
Seymour也教会了我们俩爱上果蝇
06:01
and also to play with science科学.
115
345820
3049
用果蝇去试验科学原理。
06:04
So how do we ask this question?
116
348869
3116
我们怎么提这个问题呢?
06:07
It's one thing to believe that flies苍蝇 have emotion-like情感类 states状态,
117
351985
4060
一方面我们相信果蝇有情感状态,
06:11
but how do we actually其实 find out whether是否 that's true真正 or not?
118
356045
3163
但又如何求证这个假设是真是假?
06:15
Now, in humans人类 we often经常 infer推断 emotional情绪化 states状态,
119
359208
3950
现在,在人类中我们经常通过面部表情推断情感状态,
06:19
as you'll你会 hear later后来 today今天, from facial面部 expressions表达式.
120
363158
3905
这个大家稍后会了解更多。
06:22
However然而, it's a little difficult to do that in fruit水果 flies苍蝇.
121
367063
3720
然而,在果蝇身上,这个可有点困难。
06:26
(Laughter笑声)
122
370783
3313
(笑声)
06:29
It's kind of like landing降落 on Mars火星
123
374096
3137
这有点像你降落在火星上
06:33
and looking out the window窗口 of your spaceship飞船
124
377233
2705
然后从飞船往窗外看外面的小绿人
06:35
at all the little green绿色 men男人 who are surrounding周围 it
125
379938
2470
并且试着找出
06:38
and trying to figure数字 out, "How do I find out
126
382408
2406
“我如何知道他们是否有情感”
06:40
if they have emotions情绪 or not?"
127
384814
2355
这个问题的答案。
06:43
What can we do? It's not so easy简单.
128
387169
3543
我们能做什么?显然不容易。
06:46
Well, one of the ways方法 that we can start开始
129
390712
2185
好了,其中一个方法是我们可以从
06:48
is to try to come up with some general一般 characteristics特点
130
392897
4125
试着提炼出一些情感状态的
06:52
or properties性能 of emotion-like情感类 states状态
131
397022
3748
一般特性或属性
06:56
such这样 as arousal觉醒, and see if we can identify鉴定
132
400770
3464
比如刺激,然后看看我们是否可以分别出
07:00
any fly behaviors行为 that might威力 exhibit展示 some of those properties性能.
133
404234
5376
任何可能展现果蝇的那些(情感)属性的行为。
07:05
So three important重要 ones那些 that I can think of
134
409610
2820
因此我能想到的三个要点就是
07:08
are persistence坚持, gradations等级 in intensity强度, and valence.
135
412430
4672
持久性,渐层的强度以及效价。
07:13
Persistence坚持 means手段 long-lasting持久的.
136
417102
2334
持久性意味着(情感的)长效持久。
07:15
We all know that the stimulus刺激物 that triggers触发器 an emotion情感
137
419436
3961
我们都知道当刺激触发了某一种情感,
07:19
causes原因 that emotion情感 to last long after the stimulus刺激物 is gone走了.
138
423397
5016
这种情感会在这种刺激消失后继续持续。
07:24
Gradations色阶 of intensity强度 means手段 what it sounds声音 like.
139
428413
3090
渐层的强度(情感表现强度)就是其字面意思。
07:27
You can dial拨号 up the intensity强度 or dial拨号 down the intensity强度 of an emotion情感.
140
431503
4583
你可以调高或者调低情感的强烈程度。
07:31
If you're a little bit unhappy不快乐, the corners角落 of your mouth
141
436086
2600
如果你有点不开心,那么你的嘴角会向下
07:34
turn down and you sniffle抽鼻子,
142
438686
1687
并且会抽泣,
07:36
and if you're very unhappy不快乐, tears眼泪 pour down your face面对
143
440373
3138
如果你很不开心,泪水就会流出来
07:39
and you might威力 sob哭泣.
144
443511
1832
并且会呜咽。
07:41
Valence means手段 good or bad, positive or negative.
145
445343
4379
效价表示(情绪中)好的或者坏的,积极的或者消极的。
07:45
So we decided决定 to see if flies苍蝇 could be provoked into showing展示
146
449722
4452
所以我们决定看看果蝇会不会做出
07:50
the kind of behavior行为 that you see
147
454174
2451
跟人在野餐桌上
07:52
by the proverbial谚语 wasp黄蜂 at the picnic野餐 table,
148
456625
2810
被那只黄蜂骚扰后相似的行为。
07:55
you know, the one that keeps保持 coming未来 back to your hamburger汉堡包
149
459435
2685
众所周知,它越是一直试图接近你的汉堡,
07:58
the more vigorously大力 you try to swat扑打 it away,
150
462120
2529
你就越想猛的把它赶走,
08:00
and it seems似乎 to keep getting得到 irritated恼怒的.
151
464649
2284
而且这种情况会让人很恼火。
08:02
So we built内置 a device设备, which哪一个 we call a puff-o-mat粉扑邻垫,
152
466933
3647
因此,我们制作了一种装置,叫做 puff-o-mat,
08:06
in which哪一个 we could deliver交付 little brief简要 air空气 puffs泡芙 to fruit水果 flies苍蝇
153
470580
4345
在我们的实验室工作台上
08:10
in these plastic塑料 tubes in our laboratory实验室 bench长凳
154
474925
2776
这种装置可通过塑料管向果蝇喷出极少的空气
08:13
and blow打击 them away.
155
477701
1725
并把它们吹走。
08:15
And what we found发现 is that if we gave these flies苍蝇
156
479426
3239
我们发现如果给这些在装置里的果蝇
08:18
in the puff-o-mat粉扑邻垫 several一些 puffs泡芙 in a row,
157
482665
2848
不断的喷一阵子空气,
08:21
they became成为 somewhat有些 hyperactive多动
158
485513
2689
他们会变的有点亢奋
08:24
and continued继续 to run around for some time after the air空气 puffs泡芙 actually其实 stopped停止
159
488202
4435
并且直到空气供给停止后都会保持到处乱跑的状态
08:28
and took a while to calm冷静 down.
160
492637
2864
而且需要一小会儿才会冷静下来。
08:31
So we quantified量化 this behavior行为
161
495501
2189
为了量化这个行为
08:33
using运用 custom习惯 locomotor运动 tracking追踪 software软件
162
497690
3012
我们用我跟一个在加州理工学院电气工程部门
08:36
developed发达 with my collaborator合作者 Pietro彼得罗 Perona佩罗娜,
163
500702
2800
的合作者Pietro Perona一起开发的
08:39
who's谁是 in the electrical电动 engineering工程 division here at CalTech加州理工学院.
164
503502
3612
自主跟踪软件来实现(这个目的)。
08:43
And what this quantification量化 showed显示 us is that,
165
507114
2814
这个量化数据给我们展示的是,
08:45
upon experiencing经历 a train培养 of these air空气 puffs泡芙,
166
509928
3224
在被这些空气流喷了一段时间之后,
08:49
the flies苍蝇 appear出现 to enter输入 a kind of state of hyperactivity多动症
167
513152
4314
这些果蝇好像进入了一种亢奋的状态
08:53
which哪一个 is persistent一贯, long-lasting持久的,
168
517466
2598
而这种状态是持久有效的,
08:55
and also appears出现 to be graded分级.
169
520064
2504
并且可以(按持久性)被分级。
08:58
More puffs泡芙, or more intense激烈 puffs泡芙,
170
522568
2859
更多的空气供给,或者更激烈的空气喷射量
09:01
make the state last for a longer period of time.
171
525427
3913
会让这种状态持续更长的一段时间。
09:05
So now we wanted to try to understand理解 something
172
529340
2036
现在我们想了解一下
09:07
about what controls控制 the duration持续时间 of this state.
173
531376
3714
是什么因素控制这种状态持续的时间长短。
09:10
So we decided决定 to use our puff-o-mat粉扑邻垫
174
535090
2851
我们决定通过我们的装置
09:13
and our automated自动化 tracking追踪 software软件
175
537941
2055
以及自动跟踪软件
09:15
to screen屏幕 through通过 hundreds数以百计 of lines线 of mutant突变体 fruit水果 flies苍蝇
176
539996
3782
去监测数百批突变的果蝇
09:19
to see if we could find any that showed显示 abnormal不正常 responses回复 to the air空气 puffs泡芙.
177
543778
5079
来看看能否发现它们对空气供给会否有任何不正常的反应。
09:24
And this is one of the great things about fruit水果 flies苍蝇.
178
548857
2347
这就是果蝇的一个非常大的好处。
09:27
There are repositories资料库 where you can just pick up the phone电话
179
551204
2793
你可以拿起电话跟仓库预定
09:29
and order订购 hundreds数以百计 of vials小瓶 of flies苍蝇 of different不同 mutants突变体
180
553997
3641
数百瓶的不同类型的变异的果蝇
09:33
and screen屏幕 them in your assay化验 and then find out
181
557638
2172
并且在试验中监测它们来找出
09:35
what gene基因 is affected受影响 in the mutation突变.
182
559810
3319
什么基因在突变中起了变化。
09:39
So doing the screen屏幕, we discovered发现 one mutant突变体
183
563129
3512
通过监测,我们发现了一种突变的果蝇
09:42
that took much longer than normal正常 to calm冷静 down
184
566641
3474
在空气供给之后,比在正常情况下
09:46
after the air空气 puffs泡芙,
185
570115
2277
要花更长的时间去冷静下来,
09:48
and when we examined检查 the gene基因 that was affected受影响 in this mutation突变,
186
572392
3950
当我们检查了这种在突变中受到影响的基因之后,
09:52
it turned转身 out to encode编码 a dopamine多巴胺 receptor接收器.
187
576342
3605
发现它是用来编译一种多巴胺受体的。
09:55
That's right -- flies苍蝇, like people, have dopamine多巴胺,
188
579947
3011
对--果蝇,就像人一样,有多巴胺,
09:58
and it acts行为 on their brains大脑 and on their synapses突触
189
582958
2772
而且它通过跟你我一样都有的
10:01
through通过 the same相同 dopamine多巴胺 receptor接收器 molecules分子
190
585730
2550
多巴胺受体分子直接作用到
10:04
that you and I have.
191
588280
2389
它们的脑部和神经突触。
10:06
Dopamine多巴胺 plays播放 a number of important重要 functions功能 in the brain,
192
590669
3486
多巴胺负责大脑里一些重要的功能,
10:10
including包含 in attention注意, arousal觉醒, reward奖励,
193
594155
3113
包括注意力,觉醒,激励,
10:13
and disorders障碍 of the dopamine多巴胺 system系统 have been linked关联
194
597268
3413
并且多巴胺系统的紊乱已经被联系到
10:16
to a number of mental心理 disorders障碍 including包含 drug药物 abuse滥用,
195
600681
3100
一些精神方面的紊乱,包括药物滥用,
10:19
Parkinson's帕金森氏 disease疾病, and ADHD多动症.
196
603781
4234
帕金森氏症和多动症。
10:23
Now, in genetics遗传学, it's a little counterintuitive有悖常理.
197
608015
2790
现在从遗传学上来说,这有点有悖常理。
10:26
We tend趋向 to infer推断 the normal正常 function功能 of something
198
610805
3260
通过把某种因素剔除然后观察什么没有发生,
10:29
by what doesn't happen发生 when we take it away,
199
614065
3710
我们推断出这个被移除的因素的正常功能是什么。
10:33
by the opposite对面 of what we see when we take it away.
200
617775
3003
也就是与我们看到正在发生的截然相反。
10:36
So when we take away the dopamine多巴胺 receptor接收器
201
620778
3013
因此当我们移除多巴胺受体后
10:39
and the flies苍蝇 take longer to calm冷静 down,
202
623791
2557
果蝇需要更长的时间冷静下来,
10:42
from that we infer推断 that the normal正常 function功能 of this receptor接收器 and dopamine多巴胺
203
626348
3846
因此我们推测受体和多巴胺的正常功能
10:46
is to cause原因 the flies苍蝇 to calm冷静 down faster更快 after the puff.
204
630194
4485
是保证果蝇在接触更多空气后更快冷静下来的原因。
10:50
And that's a bit reminiscent让人联想起 of ADHD多动症,
205
634679
2950
这有点让人想起了多动症,
10:53
which哪一个 has been linked关联 to disorders障碍 of the dopamine多巴胺 system系统 in humans人类.
206
637629
3975
人们把它和人体中的多巴胺系统紊乱联系起来。
10:57
Indeed确实, if we increase增加 the levels水平 of dopamine多巴胺 in normal正常 flies苍蝇
207
641604
4606
确实,在获得DEA的许可证之后, 如果我们
11:02
by feeding馈送 them cocaine可卡因
208
646210
1710
通过给正常的果蝇喂食可卡因
11:03
after getting得到 the appropriate适当 DEA数据包络分析 license执照
209
647920
2972
来增加其体内的多巴胺的水平
11:06
— oh my God -- (Laughter笑声) —
210
650892
4000
哦,天哪(大笑)
11:10
we find indeed确实 that these cocaine-fed可卡因馈 flies苍蝇
211
654892
3172
我们会发现这些喂食了可卡因的果蝇
11:13
calm冷静 down faster更快 than normal正常 flies苍蝇 do,
212
658064
3042
会比正常的果蝇更快的冷静下来,
11:17
and that's also reminiscent让人联想起 of ADHD多动症,
213
661106
3199
这也让我们想起了多动症,
11:20
which哪一个 is often经常 treated治疗 with drugs毒品 like Ritalin利他林
214
664305
2045
它通常都是用利他林来治疗的
11:22
that act法案 similarly同样 to cocaine可卡因.
215
666350
3019
这种药物的作用类似于可卡因(所起的作用)。
11:25
So slowly慢慢地 I began开始 to realize实现 that what started开始 out
216
669369
3149
因此慢慢的我开始意识到
11:28
as a rather playful调皮 attempt尝试 to try to annoy搅扰 fruit水果 flies苍蝇
217
672518
3649
一个开始只是试图激怒果蝇的有趣尝试
11:32
might威力 actually其实 have some relevance关联 to a human人的 psychiatric精神病 disorder紊乱.
218
676167
3976
也许跟人类精神障碍有一定的相关性。
11:36
Now, how far does this analogy比喻 go?
219
680143
2226
现在,这个类比能站住脚吗?
11:38
As many许多 of you know, individuals个人 afflicted折磨 with ADHD多动症
220
682369
3122
像你们大多数人都知道的一样,
11:41
also have learning学习 disabilities残疾人.
221
685491
2337
患有多动症的人同时也患有学习障碍。
11:43
Is that true真正 of our dopamine多巴胺 receptor接收器 mutant突变体 flies苍蝇?
222
687828
3566
多巴胺受体突变的果蝇也可以印证上述观点吗?
11:47
Remarkably异常, the answer回答 is yes.
223
691394
2720
可喜的是,答案是肯定的。
11:50
As Seymour西摩 showed显示 back in the 1970s,
224
694114
2628
就像Seymour在70年代展示的那样,
11:52
flies苍蝇, like songbirds鸣禽, as you just heard听说,
225
696742
2451
果蝇,像鸣鸟一样,正如刚才你们都听过的,
11:55
are capable of learning学习.
226
699193
1733
它们是有学习能力的。
11:56
You can train培养 a fly to avoid避免 an odor气味, shown显示 here in blue蓝色,
227
700926
4443
如果你把一种气味和一次空气冲击结合起来,
12:01
if you pair that odor气味 with a shock休克.
228
705369
2388
你就可以训练果蝇去回避这种气味(如这里蓝色部分展示的一样)
12:03
Then when you give those trained熟练 flies苍蝇 the chance机会 to choose选择
229
707757
3384
然后当你给这些已经完成训练的果蝇在
12:07
between之间 a tube with the shock-paired休克配对 odor气味 and another另一个 odor气味,
230
711141
3154
充有这种气味的管子与另外一种气味中选择
12:10
it avoids避免 the tube containing the blue蓝色 odor气味 that was paired配对 with shock休克.
231
714295
4200
它会回避这种充有(曾跟冲击气流同时释放的)蓝色气体的管子。
12:14
Well, if you do this test测试 on dopamine多巴胺 receptor接收器 mutant突变体 flies苍蝇,
232
718495
3502
如果你在多巴胺受体变异的果蝇身上做这个试验,
12:17
they don't learn学习. Their learning学习 score得分了 is zero.
233
721997
2465
它们是不会学习的。他们的学习能力为零。
12:20
They flunk垮台 out of CalTech加州理工学院.
234
724462
3811
它们可考不上加州理工学院。
12:24
So that means手段 that these flies苍蝇 have two abnormalities异常,
235
728273
4748
因此那表明了这些果蝇有两种异常或者表现,
12:28
or phenotypes表型, as we geneticists遗传学家 call them,
236
733021
3050
就如我们遗传学家认为的多动症的表现:
12:31
that one finds认定 in ADHD多动症: hyperactivity多动症 and learning学习 disability失能.
237
736071
5512
过度活跃以及学习障碍。
12:37
Now what's the causal因果 relationship关系, if anything, between之间 these phenotypes表型?
238
741583
4363
现在,如果有(关系的话),在这些表型之中到底有什么因果关系?
12:41
In ADHD多动症, it's often经常 assumed假定 that the hyperactivity多动症
239
745946
3913
多动症中,一般认为
12:45
causes原因 the learning学习 disability失能.
240
749859
1906
学习障碍是由过度活跃引起的。
12:47
The kids孩子 can't sit still long enough足够 to focus焦点, so they don't learn学习.
241
751765
3719
孩子们无法静坐足够长的时间去集中精神,所以他们学不进去。
12:51
But it could equally一样 be the case案件 that it's the learning学习 disabilities残疾人
242
755484
3296
但同样的,它也可以解释为
12:54
that cause原因 the hyperactivity多动症.
243
758780
1872
是因为有学习障碍才会引起过度活跃的。
12:56
Because the kids孩子 can't learn学习, they look for other things to distract转移 their attention注意.
244
760652
4470
因为孩子们学不进去,他们就会寻找其他的东西去分散他们的注意力。
13:01
And a final最后 possibility可能性 is that there's no relationship关系 at all
245
765122
3057
最后一个可能就是
13:04
between之间 learning学习 disabilities残疾人 and hyperactivity多动症,
246
768179
2404
学习障碍与过度活跃是没有任何联系的,
13:06
but that they are caused造成 by a common共同 underlying底层 mechanism机制 in ADHD多动症.
247
770583
4915
它们是被一种在多动症中的共同的底层机制所引发的。
13:11
Now people have been wondering想知道 about this for a long time
248
775498
2342
现在人们对这个问题已经困惑很久了,
13:13
in humans人类, but in flies苍蝇 we can actually其实 test测试 this.
249
777840
3488
但我们可以在果蝇身上做这个试验。
13:17
And the way that we do this is to delve钻研 deeply into the mind心神
250
781328
3084
我们试验的方式是利用遗传学深入挖掘果蝇的意识
13:20
of the fly and begin开始 to untangle排解 its circuitry电路 using运用 genetics遗传学.
251
784412
4266
并且利用遗传学来理清楚它的(神经)回路。
13:24
We take our dopamine多巴胺 receptor接收器 mutant突变体 flies苍蝇
252
788678
2462
我们先选出多巴胺受体变异的果蝇们
13:27
and we genetically基因 restore恢复, or cure治愈, the dopamine多巴胺 receptor接收器
253
791140
4564
然后通过在它们的大脑中
13:31
by putting a good copy复制 of the dopamine多巴胺 receptor接收器 gene基因
254
795704
3235
放置一份正常的多巴胺受体基因
13:34
back into the fly brain.
255
798939
2051
来进行基因还原或者治愈。
13:36
But in each fly, we put it back only into certain某些 neurons神经元
256
800990
3835
但在每只果蝇身上,我们仅仅(把正常的多巴胺受体基因)放回到
13:40
and not in others其他, and then we test测试 each of these flies苍蝇
257
804825
3714
固定的神经元(并非所有神经元都放置),然后我们测试
13:44
for their ability能力 to learn学习 and for hyperactivity多动症.
258
808539
3668
每一只果蝇的学习能力以及过度活跃现象。
13:48
Remarkably异常, we find we can completely全然 dissociate游离 these two abnormalities异常.
259
812207
4818
可喜的是,我们发现可以完全分离出这两种异常现象。
13:52
If we put a good copy复制 of the dopamine多巴胺 receptor接收器 back
260
817025
2663
假如我们在果蝇的椭圆形结构(中央处理器集群)
13:55
in this elliptical椭圆的 structure结构体 called the central中央 complex复杂,
261
819688
2961
放置一份正常的多巴胺受体,
13:58
the flies苍蝇 are no longer hyperactive多动, but they still can't learn学习.
262
822649
4077
果蝇就不会再过度活跃,但依旧没有学习能力。
14:02
On the other hand, if we put the receptor接收器 back in a different不同 structure结构体
263
826726
2726
另一方面,如果我们在果蝇大脑别的结构,称作磨菇体的地方
14:05
called the mushroom蘑菇 body身体,
264
829452
1518
放置正常的多巴胺受体,
14:06
the learning学习 deficit赤字 is rescued获救, the flies苍蝇 learn学习 well,
265
830970
3085
学习能力就得到修复,果蝇就有很好的学习能力,
14:09
but they're still hyperactive多动.
266
834055
1830
但它们依旧过度活跃。
14:11
What that tells告诉 us is that dopamine多巴胺
267
835885
2250
这些事实告诉我们,
14:14
is not bathing洗澡 the brain of these flies苍蝇 like soup.
268
838135
3392
多巴胺并不会让大脑乱成一锅粥。
14:17
Rather, it's acting演戏 to control控制 two different不同 functions功能
269
841527
3162
相反,它是在两个不同的神经回路中
14:20
on two different不同 circuits电路,
270
844689
1634
控制两种不同的功能的。
14:22
so the reason原因 there are two things wrong错误 with our dopamine多巴胺 receptor接收器 flies苍蝇
271
846323
3904
因此,多巴胺受体(变异)的果蝇有两种功能不正常的原因是
14:26
is that the same相同 receptor接收器 is controlling控制 two different不同 functions功能
272
850227
4175
同样一份受体控制了
14:30
in two different不同 regions地区 of the brain.
273
854402
2863
大脑两个的不同区域上的两种不同的功能。
14:33
Whether是否 the same相同 thing is true真正 in ADHD多动症 in humans人类
274
857265
3062
是否这个结论也在人类的多动症中适用,
14:36
we don't know, but these kinds of results结果
275
860327
2376
我们还不知道,但这些结论至少给了
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should at least最小 cause原因 us to consider考虑 that possibility可能性.
276
862703
3477
我们去考虑这种可能性的启发。
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So these results结果 make me and my colleagues同事 more convinced相信 than ever
277
866180
3973
因此这些结论让我跟我同事比以往都更加确信一点,
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that the brain is not a bag of chemical化学 soup,
278
870153
3412
就是大脑它不是一袋子化学物质,
14:49
and it's a mistake错误 to try to treat对待 complex复杂 psychiatric精神病 disorders障碍
279
873565
3527
并且想通过仅仅改变化学物质的“味道”
14:52
just by changing改变 the flavor味道 of the soup.
280
877092
2711
去治愈复杂的精神障碍是错误的。
14:55
What we need to do is to use our ingenuity创造力 and our scientific科学 knowledge知识
281
879803
4217
我们需要做的是运用我们的创造力以及科学知识
14:59
to try to design设计 a new generation of treatments治疗
282
884020
2708
去开发一系列新的治疗方式
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that are targeted针对 to specific具体 neurons神经元 and specific具体 regions地区 of the brain
283
886728
4288
一种可以在特定的精神障碍疾病中
15:06
that are affected受影响 in particular特定 psychiatric精神病 disorders障碍.
284
891016
3338
作用于精确的神经元以及大脑特定区域的方法。
15:10
If we can do that, we may可能 be able能够 to cure治愈 these disorders障碍
285
894354
3200
如果可以做到的话,我们就可以
15:13
without the unpleasant不愉快 side effects效果,
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897554
2047
在没有不好的副作用的情况下治愈这些疾病了,
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putting the oil back in our mental心理 engines引擎,
287
899601
2746
就如只把"机油“倒在我们精神引擎上真正需要的地方。
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just where it's needed需要. Thank you very much.
288
902347
3184
非常感谢。
Translated by Celine Kan
Reviewed by xuan wang

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ABOUT THE SPEAKER
David Anderson - Neurobiologist
Through his lab at the California Institute of Technology, David Anderson seeks to find the neural underpinnings of emotions like fear, anxiety and anger.

Why you should listen

How is emotional behavior encoded in the brain? And what parts of the brain are affected by depression, ADHD and anxiety? This is what neurobiologist David Anderson researches in his lab at the California Institute for Technology by studying the brains of lab mice and fruit flies. By looking at how neural circuits give rise to emotions, Anderson hopes to advance a more nuanced view of psychiatric disorders -- that they aren’t the result of a simple “chemical imbalance,” but of a chemical imbalance at a specific site that has a specific emotional consequences. By researching these cause-and-effect relationships, Anderson hopes to pave the way for the development of new treatments for psychiatric disorders that are far more targeted and have far fewer side effects.

Trained by two Nobel laureates, Gunter Blobel and Richard Axel, Anderson is also an investigator at the Howard Hughes Medical Institute.

More profile about the speaker
David Anderson | Speaker | TED.com