TED2012
Carl Schoonover: How to look inside the brain
Карл Шуновер: Как да гледаме в мозъка
Filmed:
Readability: 4.8
962,022 views
Има забележителен напредък в разбирането на мозъка, но как действително се изучават невроните в него? Като използва страхотни изображения, невроученият и сътрудник на TED Карл Шуновер ни показва инструментите, които ни позволяват да гледаме в мозъка.
Carl Schoonover - Neuroscience PhD student + writer
Carl Schoonover is a neuroscientist and one of the founders of NeuWrite, a collaboration between writers and neuroscientist. Full bio
Carl Schoonover is a neuroscientist and one of the founders of NeuWrite, a collaboration between writers and neuroscientist. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
This is a thousand-year-old drawing of the brain.
0
359
3996
Това е рисунка на мозъка от преди хиляда години.
00:20
It's a diagram of the visual system.
1
4355
1912
Това е схема на визуалната система.
00:22
And some things look very familiar today.
2
6267
2750
Някои неща днес изглеждат познати.
00:24
Two eyes at the bottom, optic nerve flowing out from the back.
3
9017
4367
Две очи в дъното, оптичен нерв, излизащ от гърба.
00:29
There's a very large nose
4
13384
2120
Има много голям нос,
00:31
that doesn't seem to be connected to anything in particular.
5
15504
3317
който изглежда не е свързан с нищо.
00:34
And if we compare this
6
18821
1700
Ако сравним това
00:36
to more recent representations of the visual system,
7
20521
2074
с по-скорошни пресъздавания на визуалната система,
00:38
you'll see that things have gotten substantially more complicated
8
22595
2957
ще видите, че нещата са се усложнили
00:41
over the intervening thousand years.
9
25552
1573
за хиляда години.
00:43
And that's because today we can see what's inside of the brain,
10
27125
2965
Защото сега можем да видим какво има в мозъка,
00:45
rather than just looking at its overall shape.
11
30090
2481
а не просто да разглеждаме външната му форма.
00:48
Imagine you wanted to understand how a computer works
12
32571
3979
Представете си, че искате да разберете, как работи компютър
00:52
and all you could see was a keyboard, a mouse, a screen.
13
36550
3179
и всички можете да видите клавиатура, мишка, екран.
00:55
You really would be kind of out of luck.
14
39729
2396
Всъщност, няма да имате късмет.
00:58
You want to be able to open it up, crack it open,
15
42125
2042
Искате да можете да го отворите,
01:00
look at the wiring inside.
16
44167
1844
да разгледате окабеляването вътре.
01:01
And up until a little more than a century ago,
17
46011
1864
До преди повече от един век,
01:03
nobody was able to do that with the brain.
18
47875
2000
никой не можеше да направи това с мозъка.
01:05
Nobody had had a glimpse of the brain's wiring.
19
49875
1880
Никой не можеше да види окабеляването на мозъка.
01:07
And that's because if you take a brain out of the skull
20
51755
2952
Това е, защото ако извадите мозък от черепа
01:10
and you cut a thin slice of it,
21
54707
1689
и отрежете малко парче от него,
01:12
put it under even a very powerful microscope,
22
56396
2498
сложите го върху много силен микроскоп,
01:14
there's nothing there.
23
58894
1181
няма да видите нищо.
01:15
It's gray, formless.
24
60075
1613
Той е сив, безформен.
01:17
There's no structure. It won't tell you anything.
25
61688
2604
Няма структура. Това няма да ви каже нищо.
01:20
And this all changed in the late 19th century.
26
64292
2854
Всичко се измени през 19ти век.
01:23
Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed
27
67146
3875
Бяха разработени нави химически петна за мозъчни тъкани
01:26
and they gave us our first glimpses at brain wiring.
28
71021
2812
и те направиха възможно да погледнем за пръв път какво има в мозъка.
01:29
The computer was cracked open.
29
73833
2013
Компютърът е отворен.
01:31
So what really launched modern neuroscience
30
75846
2856
Това, което съвременната невронаука откри,
01:34
was a stain called the Golgi stain.
31
78702
1965
беше петно, наречено петно на Голги.
01:36
And it works in a very particular way.
32
80667
1881
То работи по много практичен начин.
01:38
Instead of staining all of the cells inside of a tissue,
33
82548
3110
Вместо да слагате петна на клетките в тъканта,
01:41
it somehow only stains about one percent of them.
34
85658
3032
то слага петна на около един процент от тях.
01:44
It clears the forest, reveals the trees inside.
35
88690
3342
Изчиства гората, разкрива дърветата в нея.
01:47
If everything had been labeled, nothing would have been visible.
36
92032
2672
Ако всичко има етикети, нищо няма да бъде видимо.
01:50
So somehow it shows what's there.
37
94704
2046
Някак си, то показва, какво има там.
01:52
Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,
38
96750
2667
Испанският невроанатом, Сантиаго Рамон и Кахал,
01:55
who's widely considered the father of modern neuroscience,
39
99417
2845
който се счита за баща на съвременната невронаука,
01:58
applied this Golgi stain, which yields data which looks like this,
40
102262
3897
приложи това петно на Голги, чрез което получи данни, които изглеждат така,
02:02
and really gave us the modern notion of the nerve cell, the neuron.
41
106159
3758
и ни даде съвременната идея за нервна клетка, наречена неврон.
02:05
And if you're thinking of the brain as a computer,
42
109917
2614
Ако мислите за мозъка като за компютър,
02:08
this is the transistor.
43
112531
2011
това е транзистора.
02:10
And very quickly Cajal realized
44
114542
2075
Много бързо Кахал разбра,
02:12
that neurons don't operate alone,
45
116617
2337
че невроните не функционират сами,
02:14
but rather make connections with others
46
118954
1838
а се свързват с другите,
02:16
that form circuits just like in a computer.
47
120792
2506
като образуват вериги, точно както компютъра.
02:19
Today, a century later, when researchers want to visualize neurons,
48
123298
3391
Сега, един век по-късно, когато учените искат да визуализират неврони,
02:22
they light them up from the inside rather than darkening them.
49
126689
2767
те ги осветяват отвътре, вместо да ги затъмняват.
02:25
And there's several ways of doing this.
50
129456
1150
Има няколко начина да се направи това.
02:26
But one of the most popular ones
51
130606
1727
Но един от най-известните начини
02:28
involves green fluorescent protein.
52
132333
2092
включва зелен флуоресцентен протеин.
02:30
Now green fluorescent protein,
53
134425
1659
Зеленият флуоресцентен протеин,
02:31
which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,
54
136084
3145
който, странно, се получава от медуза,
02:35
is very useful.
55
139229
1238
е много полезен.
02:36
Because if you can get the gene for green fluorescent protein
56
140467
2638
Защото можете да получите гена от зелен флуоресцентен протеин
02:39
and deliver it to a cell,
57
143105
1675
и да го сложите в клетка,
02:40
that cell will glow green --
58
144780
1747
която ще стане зелена -
02:42
or any of the many variants now of green fluorescent protein,
59
146527
3746
или от който и да е от многото варианти на зелен флуоресцентен протеин,
02:46
you get a cell to glow many different colors.
60
150273
1664
можете да получите клетка, която свети с различни цветове.
02:47
And so coming back to the brain,
61
151937
1521
Връщам се към мозъка,
02:49
this is from a genetically engineered mouse called "Brainbow."
62
153458
3800
това е от генетично произведена мишка, наречена "Брейнбоу".
02:53
And it's so called, of course,
63
157258
1550
Тя е наречена така, разбира се,
02:54
because all of these neurons are glowing different colors.
64
158808
3612
защото всички тези неврони светят в различни цветове.
02:58
Now sometimes neuroscientists need to identify
65
162420
3451
Сега някои невроучени трябва да идентифицират
03:01
individual molecular components of neurons, molecules,
66
165871
3044
отделните молекулярни съставни части на неврони, молекули,
03:04
rather than the entire cell.
67
168915
1798
а не на цялата клетка.
03:06
And there's several ways of doing this,
68
170713
1706
Има няколко начина да се направи това,
03:08
but one of the most popular ones
69
172419
1469
но един от най-известните начини
03:09
involves using antibodies.
70
173888
2195
включва използването на антитела.
03:11
And you're familiar, of course,
71
176083
1337
Разбира се, запознати сте
03:13
with antibodies as the henchmen of the immune system.
72
177420
2951
с антителата като пазители на имунната система.
03:16
But it turns out that they're so useful to the immune system
73
180371
2418
Но се оказва, че те са толкова полезни за имунната система,
03:18
because they can recognize specific molecules,
74
182789
2550
защото те могат да разпознаят определени молекули,
03:21
like, for example, the code protein
75
185339
2119
като например, кода на протеин
03:23
of a virus that's invading the body.
76
187458
2388
на вирус, който напада тялото.
03:25
And researchers have used this fact
77
189846
2045
Изследователите използваха този факт,
03:27
in order to recognize specific molecules inside of the brain,
78
191891
4325
за да разпознаят определени молекули в мозъка,
03:32
recognize specific substructures of the cell
79
196216
2640
да разпознаят определени структури на клетката
03:34
and identify them individually.
80
198856
2244
и да ги идентифицират по отделно.
03:37
And a lot of the images I've been showing you here are very beautiful,
81
201100
3025
Много от тези образи, които ви показвам тук, са много красиви,
03:40
but they're also very powerful.
82
204125
1906
но те са и много мощни.
03:41
They have great explanatory power.
83
206031
1636
Те имат голяма обяснителна сила.
03:43
This, for example, is an antibody staining
84
207667
2090
Това, например, е антитяло петно
03:45
against serotonin transporters in a slice of mouse brain.
85
209757
3520
против серотонин транспортьори в парче от мозък на мишка.
03:49
And you've heard of serotonin, of course,
86
213277
1681
Разбира се, чували сте за серотонин
03:50
in the context of diseases like depression and anxiety.
87
214958
2827
в контекста на болести като депресия и тревожност.
03:53
You've heard of SSRIs,
88
217785
1408
Чували сте за SSRs,
03:55
which are drugs that are used to treat these diseases.
89
219193
2897
които са лекарства, които се използват да лекуват тези болести.
03:57
And in order to understand how serotonin works,
90
222090
2890
За да разберете как функционира серотонина,
04:00
it's critical to understand where the serontonin machinery is.
91
224980
3076
трябва да разберете къде се произвежда серотонинът.
04:03
And antibody stainings like this one
92
228056
1596
Петно на антитяло, като това,
04:05
can be used to understand that sort of question.
93
229652
3546
може да бъде използвано, за да разберете това.
04:09
I'd like to leave you with the following thought:
94
233198
2558
Бих искал да ви оставя със следната мисъл:
04:11
Green fluorescent protein and antibodies
95
235756
2610
зеленият флуоресцентен протеин и антителата
04:14
are both totally natural products at the get-go.
96
238366
3007
са напълно естествени продукти.
04:17
They were evolved by nature
97
241373
2779
Те са еволюирали от природата,
04:20
in order to get a jellyfish to glow green for whatever reason,
98
244152
2567
за да накарат медузата да свети в зелено поради каквато и да е причина,
04:22
or in order to detect the code protein of an invading virus, for example.
99
246719
4383
например, за да се определи кода на протеина на нападащ вирус.
04:27
And only much later did scientists come onto the scene
100
251102
3017
Много по-късно, учените се появиха
04:30
and say, "Hey, these are tools,
101
254119
2023
и казаха: "Хей, има инструменти,
04:32
these are functions that we could use
102
256142
2113
това са функции, които можем да използваме
04:34
in our own research tool palette."
103
258255
2008
в собствената ни палета от инструменти."
04:36
And instead of applying feeble human minds
104
260263
3628
Вместо слабите човешки мозъци
04:39
to designing these tools from scratch,
105
263891
1884
да проектират тези инструменти от начало,
04:41
there were these ready-made solutions right out there in nature
106
265775
2904
имаше тези готови решения в природата,
04:44
developed and refined steadily for millions of years
107
268679
3236
развити и усъвършенствани за милиони години
04:47
by the greatest engineer of all.
108
271915
1700
от най-големия инженер.
04:49
Thank you.
109
273615
1262
Благодаря ви.
04:50
(Applause)
110
274877
2538
(Аплодисменти)
ABOUT THE SPEAKER
Carl Schoonover - Neuroscience PhD student + writerCarl Schoonover is a neuroscientist and one of the founders of NeuWrite, a collaboration between writers and neuroscientist.
Why you should listen
Carl is a neuroscience PhD candidate at Columbia University, where he works on microanatomy and electrophysiology of rodent somatosensory cortex. He the author of Portraits of the Mind: Visualizing the Brain from Antiquity to the 21st Century, and has written for the New York Times, Le Figaro, the Huffington Post, Science, Scientific American, Design Observer, and Boing Boing. In 2008 he cofounded NeuWrite, a collaborative working group for scientists, writers, and those in between. He hosts a radio show on WkCR 89.9FM, which focuses on opera and classical music, and their relationship to the brain.
Carl Schoonover | Speaker | TED.com