TEDxCaltech
David Anderson: Your brain is more than a bag of chemicals
David Anderson: Unser Gehirn ist mehr als ein Behälter Chemikalien
Filmed:
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Moderne Psychopharmaka behandeln die Chemie des gesamten Gehirns, aber Neurobiologe David Anderson glaubt an eine differenziertere Vorstellung davon, wie das Gehirn funktioniert. Er beleuchtet neue Forschungsergebnisse, die zu einer gezielten psychiatrischen Medikamentierung führen könnte –, die besser funktionieren und Nebenwirkungen vermeiden. Wie macht er das? Für den Anfang macht er eine Reihe von Fruchtfliegen wütend. (gefilmt in TEDxCaltech.)
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. Full bio
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 your hand if you know someone
0
630
3228
Meldet euch, wenn ihr jemanden kennt,
00:19
in your immediate family or circle of friends
1
3858
2647
in eurer Familie oder Freundeskreis,
00:22
who suffers from some form of mental illness.
2
6505
3488
der eine Art psychischer Erkrankung hat.
00:25
Yeah. I thought so. Not surprised.
3
9993
2784
Ja, das dachte ich mir. Bin nicht überrascht.
00:28
And raise your hand if you think that
4
12777
2295
Und jetzt meldet euch, wenn ihr denkt, dass
00:30
basic research on fruit flies has anything to do
5
15072
2825
Grundlagenforschung von Fruchtfliegen
irgendetwas damit zu tun hat,
irgendetwas damit zu tun hat,
00:33
with understanding mental illness in humans.
6
17897
4462
psychische Erkrankungen
von Menschen zu verstehen.
von Menschen zu verstehen.
00:38
Yeah. I thought so. I'm also not surprised.
7
22359
2793
Ja, das dachte ich mir.
Ich bin ebenfalls nicht überrascht.
Ich bin ebenfalls nicht überrascht.
00:41
I can see I've got my work cut out for me here.
8
25152
3320
Ich sehe schon, da kommt
noch viel Arbeit auf mich zu.
noch viel Arbeit auf mich zu.
00:44
As we heard from Dr. Insel this morning,
9
28472
2588
Wie wir von Dr. Insel heute morgen gehört haben,
00:46
psychiatric disorders like autism, depression and schizophrenia
10
31060
4213
fordern psychiatrische Erkrankungen
wie Autismus, Depression und Schizophrenie
wie Autismus, Depression und Schizophrenie
00:51
take a terrible toll on human suffering.
11
35273
2875
einen hohen Tribut an menschlichem Leid.
00:54
We know much less about their treatment
12
38148
3213
Wir wissen wenig über ihre Behandlung
00:57
and the understanding of their basic mechanisms
13
41361
2606
und ihre Mechanismen.
00:59
than we do about diseases of the body.
14
43967
2619
Über körperliche Krankheiten wissen wir viel mehr.
01:02
Think about it: In 2013,
15
46586
2643
Überlegt mal: Im Jahre 2013,
01:05
the second decade of the millennium,
16
49229
1955
dem 2. Jahrzehnt dieses Jahrtausends,
01:07
if you're concerned about a cancer diagnosis
17
51184
2365
wenn ihr euch wegen einer Krebsdiagnose sorgt
01:09
and you go to your doctor, you get bone scans,
18
53549
2519
und zum Arzt geht, werdet ihr geröntgt,
01:11
biopsies and blood tests.
19
56068
2928
man macht eine Biopsie und Bluttests.
01:14
In 2013, if you're concerned about a depression diagnosis,
20
58996
3865
Wenn ihr 2013 besorgt seid,
weil ihr eine Depression habt,
weil ihr eine Depression habt,
01:18
you go to your doctor, and what do you get?
21
62861
1963
geht ihr zum Arzt und was erhaltet ihr?
01:20
A questionnaire.
22
64824
1987
Einen Fragebogen.
01:22
Now, part of the reason for this is that we have
23
66811
2429
Ein Grund dafür ist, dass wir
01:25
an oversimplified and increasingly outmoded view
24
69240
3823
ein übervereinfachte und altmodische Sichtweise
01:28
of the biological basis of psychiatric disorders.
25
73063
3887
auf die biologischen Basis
von Geisteskrankheiten haben.
von Geisteskrankheiten haben.
01:32
We tend to view them --
26
76950
1243
Wir sehen sie als –
01:34
and the popular press aids and abets this view --
27
78193
2845
und die Presse trägt dazu bei –
01:36
as chemical imbalances in the brain,
28
81038
3016
als ein chemisches Ungleichgewicht im Gehirn,
01:39
as if the brain were some kind of bag of chemical soup
29
84054
3684
als ob das Gehirn irgendwie ein Behälter
einer chemischen Suppe wäre
einer chemischen Suppe wäre
01:43
full of dopamine, serotonin and norepinephrine.
30
87738
4200
voll mit Dopamin, Serotonin und Noradrenalin.
01:47
This view is conditioned by the fact
31
91938
2327
Diese Ansicht ist dadurch geprägt,
01:50
that many of the drugs that are prescribed to treat these disorders,
32
94265
3406
dass viele ausgestellte Medikamentenrezepte
01:53
like Prozac, act by globally changing brain chemistry,
33
97671
4671
wie Prozac im wesentlichen
die Chemie des Gehirns verändern,
die Chemie des Gehirns verändern,
01:58
as if the brain were indeed a bag of chemical soup.
34
102342
3976
als ob in der Tat das Gehirn der Behälter
einer chemischen Suppe wäre.
einer chemischen Suppe wäre.
02:02
But that can't be the answer,
35
106318
1901
Aber das kann die Antwort nicht sein,
02:04
because these drugs actually don't work all that well.
36
108219
3237
denn diese Medikamente funktionieren gar nicht so gut.
02:07
A lot of people won't take them, or stop taking them,
37
111456
3176
Viele Menschen wollen sie nicht nehmen
oder hören auf sie zu nehmen
oder hören auf sie zu nehmen
02:10
because of their unpleasant side effects.
38
114632
2657
wegen der Nebenwirkungen.
02:13
These drugs have so many side effects
39
117289
2060
Diese Medikamente haben so viele Nebenwirkungen,
02:15
because using them to treat a complex psychiatric disorder
40
119349
3956
denn wenn man sie nimmt, um eine komplexe
psychische Störung zu behandeln,
psychische Störung zu behandeln,
02:19
is a bit like trying to change your engine oil
41
123305
2689
ist es ein wenig so, als ob man
einen Ölwechsel machen würde,
einen Ölwechsel machen würde,
02:21
by opening a can and pouring it all over the engine block.
42
125994
4113
indem man die Ölflasche öffnet und
ihn über dem Motorblock ausschüttet.
ihn über dem Motorblock ausschüttet.
02:26
Some of it will dribble into the right place,
43
130107
2150
Etwas wird schon an den richtigen Ort gelangen,
02:28
but a lot of it will do more harm than good.
44
132257
3101
aber viel wird mehr Schaden als Nutzen verursachen.
02:31
Now, an emerging view
45
135358
2238
Eine neue Theorie ist jetzt,
02:33
that you also heard about from Dr. Insel this morning,
46
137596
2950
und ihr habt sie bereits heute morgen
von Dr. Insel gehört,
von Dr. Insel gehört,
02:36
is that psychiatric disorders are actually
47
140546
2570
dass psychische Erkrankungen
02:39
disturbances of neural circuits that mediate
48
143116
3474
Störungen der neuralen Verbindungen sind, die
02:42
emotion, mood and affect.
49
146590
3519
Einfluss auf Gefühle, Laune und Affekte haben.
02:46
When we think about cognition,
50
150109
1762
Wenn wir uns Gedanken über die Kognition machen,
02:47
we analogize the brain to a computer. That's no problem.
51
151871
3576
dann vergleichen wir das Gehirn
mit einem Computer. Das ist kein Problem.
mit einem Computer. Das ist kein Problem.
02:51
Well it turns out that the computer analogy
52
155447
2581
Es stellt sich aber heraus, dass diese Computeranalogie
02:53
is just as valid for emotion.
53
158028
2383
auch auf die Gefühle passt.
02:56
It's just that we don't tend to think about it that way.
54
160411
2786
Wir tendieren aber leider nicht dazu, so zu denken.
02:59
But we know much less about the circuit basis
55
163197
3283
Aber wir wissen so wenig über die Grundverbindungen
03:02
of psychiatric disorders
56
166480
1899
bei psychischen Erkrankungen,
03:04
because of the overwhelming dominance
57
168379
2070
aufgrund der überwältigenden Dominanz
03:06
of this chemical imbalance hypothesis.
58
170449
3352
dieser Hypothese des chemischen Ungleichgewichts.
03:09
Now, it's not that chemicals are not important
59
173801
3827
Nun, es ist nicht so, dass
die Chemikalien gar keine Rolle spielen
die Chemikalien gar keine Rolle spielen
03:13
in psychiatric disorders.
60
177628
1537
bei psychischen Erkrankungen.
03:15
It's just that they don't bathe the brain like soup.
61
179165
3972
Es ist nur so, dass sie nicht im Gehirn
schwimmen wie eine Suppe.
schwimmen wie eine Suppe.
03:19
Rather, they're released in very specific locations
62
183137
3649
Es ist vielmehr so, dass sie an sehr
spezifischen Orten zu finden sind
spezifischen Orten zu finden sind
03:22
and they act on specific synapses
63
186786
2725
und auf ganz spezifische Synapsen agieren,
03:25
to change the flow of information in the brain.
64
189511
3688
um den Informationsfluss im Gehirn zu verändern.
03:29
So if we ever really want to understand
65
193199
2437
Wenn wir jemals verstehen wollen,
03:31
the biological basis of psychiatric disorders,
66
195636
2705
welchen Einfluss die biologische Basis
auf die Psyche hat,
auf die Psyche hat,
03:34
we need to pinpoint these locations in the brain
67
198341
3032
müssen wir diese Stellen
im Gehirn genau lokalisieren,
im Gehirn genau lokalisieren,
03:37
where these chemicals act.
68
201373
1734
wo diese Chemikalien wirken.
03:39
Otherwise, we're going to keep pouring oil all over our mental engines
69
203107
3479
Ansonsten werden wir dabei bleiben, Öl auf unsere
ganze mentale Maschinerie zu schütten
ganze mentale Maschinerie zu schütten
03:42
and suffering the consequences.
70
206586
2957
und unter den Folgen leiden.
03:45
Now to begin to overcome our ignorance
71
209543
3059
Um unsere Unwissenheit zu überwinden,
03:48
of the role of brain chemistry in brain circuitry,
72
212602
3534
was die Rolle der Gerhirnchemie betrifft,
03:52
it's helpful to work on what we biologists call
73
216136
2680
ist es hilfreich – wie wir Biologen sagen – mit
03:54
"model organisms,"
74
218816
1579
"Vorführmodellen" zu arbeiten,
03:56
animals like fruit flies and laboratory mice,
75
220395
3334
Tiere wie Fruchtfliegen und Labormäuse,
03:59
in which we can apply powerful genetic techniques
76
223729
3425
an denen wir leistungsfähige
genetische Techniken ausprobieren können,
genetische Techniken ausprobieren können,
04:03
to molecularly identify and pinpoint
77
227154
3625
um molekularisch in der Lage zu sein,
04:06
specific classes of neurons,
78
230779
1563
spezifische Neuronenarten
genau zu identifizieren,
genau zu identifizieren,
04:08
as you heard about in Allan Jones's talk this morning.
79
232342
2903
wie ihr heute morgen schon bei dem Vortrag
von Allan Jones gehört habt.
von Allan Jones gehört habt.
04:11
Moreover, once we can do that,
80
235245
2461
Wenn wir das dann können,
04:13
we can actually activate specific neurons
81
237706
2749
dann werden wir spezifische Neuronen
aktivieren können
aktivieren können
04:16
or we can destroy or inhibit the activity of those neurons.
82
240455
4211
oder sie vernichten oder ihre Aktivität
hemmen können.
hemmen können.
04:20
So if we inhibit a particular type of neuron,
83
244666
2714
Wenn wir also einen
bestimmten Typ Neurone hemmen
bestimmten Typ Neurone hemmen
04:23
and we find that a behavior is blocked,
84
247380
2465
und herausfinden, dass ein bestimmtes
Verhalten blockiert wird,
Verhalten blockiert wird,
04:25
we can conclude that those neurons
85
249845
2214
können wir den Rückschluss
ziehen, dass diese Neuronen
ziehen, dass diese Neuronen
04:27
are necessary for that behavior.
86
252059
2964
für jenes Verhalten verantwortlich sind.
04:30
On the other hand, if we activate a group of neurons
87
255023
2382
Wenn wir aber wiederum eine
Neuronengruppe aktivieren
Neuronengruppe aktivieren
04:33
and we find that that produces the behavior,
88
257405
2814
und herausfinden, dass diese
das Verhalten auslöst,
das Verhalten auslöst,
04:36
we can conclude that those neurons are sufficient for the behavior.
89
260219
4074
werden wir daraus ableiten können, dass genau
diese Neuronen das bestimmte Verhalten auslösen.
diese Neuronen das bestimmte Verhalten auslösen.
04:40
So in this way, by doing this kind of test,
90
264293
3009
Wenn wir also diese Art Tests durchführen,
04:43
we can draw cause and effect relationships
91
267302
3523
können wir Ursache-Wirkungs-Beziehungen
04:46
between the activity of specific neurons
92
270825
2356
zwischen der Aktivität spezifischer Neuronen
04:49
in particular circuits and particular behaviors,
93
273181
2913
in bestimmten Bahnen und bestimmten Verhalten ableiten,
04:51
something that is extremely difficult, if not impossible,
94
276094
2437
was heutzutage bei Menschen sehr schwierig, wenn nicht
04:54
to do right now in humans.
95
278531
5051
sogar unmöglich ist.
04:59
But can an organism like a fruit fly, which is --
96
283582
2837
Aber kann ein Organismus
wie der der Fruchtfliege –
wie der der Fruchtfliege –
05:02
it's a great model organism
97
286419
2200
sie ist ein wunderbares
Vorführmodell,
Vorführmodell,
05:04
because it's got a small brain,
98
288619
2538
denn sie hat ein kleines Gehirn,
05:07
it's capable of complex and sophisticated behaviors,
99
291157
3787
das zu komplexen und differenzierten
Verhaltensweisen in der Lage ist,
Verhaltensweisen in der Lage ist,
05:10
it breeds quickly, and it's cheap.
100
294944
3150
sie wird schnell ausgebrütet
und ist kostengünstig.
und ist kostengünstig.
05:13
But can an organism like this
101
298094
1795
Aber kann so ein Organismus
05:15
teach us anything about emotion-like states?
102
299889
3843
uns irgendetwas über Gefühlslagen lehren?
05:19
Do these organisms even have emotion-like states,
103
303732
3300
Haben diese Organismen
überhaupt Gefühlslagen?
überhaupt Gefühlslagen?
05:22
or are they just little digital robots?
104
307032
3363
Oder sind sie eher
kleine digitale Roboter?
kleine digitale Roboter?
05:26
Charles Darwin believed that insects have emotion
105
310395
3200
Charles Darwin glaubte,
dass Insekten Gefühle haben
dass Insekten Gefühle haben
05:29
and express them in their behaviors, as he wrote
106
313595
2550
und sie in ihrem Verhalten ausdrücken.
Das schrieb er
Das schrieb er
05:32
in his 1872 monograph on the expression of the emotions in man and animals.
107
316145
5193
1872 in der Monografie über den Ausdruck
der Gefühle bei Menschen und Tieren.
der Gefühle bei Menschen und Tieren.
05:37
And my eponymous colleague, Seymour Benzer, believed it as well.
108
321338
3519
Und mein namensgebender Kollege
Seymour Benzer glaubt das auch.
Seymour Benzer glaubt das auch.
05:40
Seymour is the man that introduced the use of drosophila
109
324857
3414
Seymour war derjenige, der die
Nutzung von Fruchtfliegen
Nutzung von Fruchtfliegen
05:44
here at CalTech in the '60s as a model organism
110
328271
3523
hier im CalTech in den 60ern einführte,
als ein Vorführmodell,
als ein Vorführmodell,
05:47
to study the connection between genes and behavior.
111
331794
3597
um die Verbindungen zwischen
Genen und Verhalten zu erforschen.
Genen und Verhalten zu erforschen.
05:51
Seymour recruited me to CalTech in the late 1980s.
112
335391
3607
Seymour stellte mich in den 80ern ein.
05:54
He was my Jedi and my rabbi while he was here,
113
338998
4434
Er war mein Jedi und mein Rabbi, als er hier war
05:59
and Seymour taught me both to love flies
114
343432
2388
und brachte mir beides bei –Fruchtfliegen zu lieben
06:01
and also to play with science.
115
345820
3049
und mit Wissenschaft zu spielen.
06:04
So how do we ask this question?
116
348869
3116
Also wie sollen wir diese Frage formulieren?
06:07
It's one thing to believe that flies have emotion-like states,
117
351985
4060
An eine Gefühlswelt von Fruchtfliegen
zu glauben ist das eine,
zu glauben ist das eine,
06:11
but how do we actually find out whether that's true or not?
118
356045
3163
aber wie finden wir heraus, ob
das stimmt oder nicht?
das stimmt oder nicht?
06:15
Now, in humans we often infer emotional states,
119
359208
3950
Menschliche Gefühlslagen –
wie ihr später hören werdet –
wie ihr später hören werdet –
06:19
as you'll hear later today, from facial expressions.
120
363158
3905
leiten wir oft von Gesichtsausdrücken ab.
06:22
However, it's a little difficult to do that in fruit flies.
121
367063
3720
Aber bei Fruchtfliegen ist das
ein bißchen komplizierter.
ein bißchen komplizierter.
06:26
(Laughter)
122
370783
3313
(Lachen)
06:29
It's kind of like landing on Mars
123
374096
3137
Es ist wie bei der Marslandung,
06:33
and looking out the window of your spaceship
124
377233
2705
wenn wir aus dem Raumschiff gucken
06:35
at all the little green men who are surrounding it
125
379938
2470
und all diese grünen Männchen
uns umgeben
uns umgeben
06:38
and trying to figure out, "How do I find out
126
382408
2406
und wir herauszufinden
versuchen: Woher weiß ich,
versuchen: Woher weiß ich,
06:40
if they have emotions or not?"
127
384814
2355
ob die Gefühle haben oder nicht?
06:43
What can we do? It's not so easy.
128
387169
3543
Was können wir tun?
Gar nicht so einfach.
Gar nicht so einfach.
06:46
Well, one of the ways that we can start
129
390712
2185
Nun, wir können zum Beispiel
damit beginnen,
damit beginnen,
06:48
is to try to come up with some general characteristics
130
392897
4125
einige allgemeine Charakteristika
06:52
or properties of emotion-like states
131
397022
3748
oder Merkmale gefühlsähnlicher Lagen
06:56
such as arousal, and see if we can identify
132
400770
3464
zu identifizieren, wie z.B. Erregung, und sehen,
07:00
any fly behaviors that might exhibit some of those properties.
133
404234
5376
ob im Flugverhalten vielleicht
Merkmale auftauchen.
Merkmale auftauchen.
07:05
So three important ones that I can think of
134
409610
2820
Drei wichtige Merkmale wären da
07:08
are persistence, gradations in intensity, and valence.
135
412430
4672
Fortbestand, Intensitätsgrade und Wertigkeit.
07:13
Persistence means long-lasting.
136
417102
2334
Fortbestand bedeutet lang anhaltend.
07:15
We all know that the stimulus that triggers an emotion
137
419436
3961
Wir alle wissen, dass die Stimulation,
die eine Emotion auslöst
die eine Emotion auslöst
07:19
causes that emotion to last long after the stimulus is gone.
138
423397
5016
eine Emotion zur Folge hat, die viel
länger anhält als die Stimulation selber.
länger anhält als die Stimulation selber.
07:24
Gradations of intensity means what it sounds like.
139
428413
3090
Intensitätsgrad bedeutet genau das,
wonach es sich anhört.
wonach es sich anhört.
07:27
You can dial up the intensity or dial down the intensity of an emotion.
140
431503
4583
Man kann die Gefühlsintensität
aufladen oder entladen.
aufladen oder entladen.
07:31
If you're a little bit unhappy, the corners of your mouth
141
436086
2600
Wenn man nicht ganz so glücklich ist,
gehen die Mundwinkel
gehen die Mundwinkel
07:34
turn down and you sniffle,
142
438686
1687
ein bisschen herunter und man schnieft,
07:36
and if you're very unhappy, tears pour down your face
143
440373
3138
und wenn man sehr unglücklich ist,
kullern Tränen übers Gesicht
kullern Tränen übers Gesicht
07:39
and you might sob.
144
443511
1832
und man schluchzt.
07:41
Valence means good or bad, positive or negative.
145
445343
4379
Wertigkeit bedeutet, gut oder schlecht,
positiv oder negativ.
positiv oder negativ.
07:45
So we decided to see if flies could be provoked into showing
146
449722
4452
Wir wollten also herausfinden,
ob Fruchtfliegen sich provozieren lassen
ob Fruchtfliegen sich provozieren lassen
07:50
the kind of behavior that you see
147
454174
2451
und ein Verhalten zeigen, wie man es sonst
07:52
by the proverbial wasp at the picnic table,
148
456625
2810
nur bei Wespen auf einem Picknick erlebt.
07:55
you know, the one that keeps coming back to your hamburger
149
459435
2685
Ihr wisst schon, die, die immer wieder zu eurem
Hamburger zurückkehren,
Hamburger zurückkehren,
07:58
the more vigorously you try to swat it away,
150
462120
2529
je intensiver ihr sie wegscheucht,
08:00
and it seems to keep getting irritated.
151
464649
2284
und immer irritierter erscheinen.
08:02
So we built a device, which we call a puff-o-mat,
152
466933
3647
Wir bauten also ein Gerät,
die wir Puff-o-mat nannten,
die wir Puff-o-mat nannten,
08:06
in which we could deliver little brief air puffs to fruit flies
153
470580
4345
in denen wir den Fruchtfliegen
in kleinen Plastikröhrchen
in kleinen Plastikröhrchen
08:10
in these plastic tubes in our laboratory bench
154
474925
2776
auf unserem Labortisch Luftstöße verpassten
08:13
and blow them away.
155
477701
1725
und sie damit wegfegten.
08:15
And what we found is that if we gave these flies
156
479426
3239
Und wir fanden heraus, dass,
wenn wir diesen Fliegen
wenn wir diesen Fliegen
08:18
in the puff-o-mat several puffs in a row,
157
482665
2848
im Puff--o-mat eine Reihe
von Windstößen verpassten,
von Windstößen verpassten,
08:21
they became somewhat hyperactive
158
485513
2689
sie hyperaktiv wurden
08:24
and continued to run around for some time after the air puffs actually stopped
159
488202
4435
und eine Zeit lang weiter herumirrten,
nachdem die Luftstöße aufgehört hatten,
nachdem die Luftstöße aufgehört hatten,
08:28
and took a while to calm down.
160
492637
2864
und es eine Weile dauerte,
bis sie sich beruhigt hatten.
bis sie sich beruhigt hatten.
08:31
So we quantified this behavior
161
495501
2189
Wir quantifizierten dieses Verhalten.
08:33
using custom locomotor tracking software
162
497690
3012
Wir benutzten dabei eine Bewegungs-
Rückverfolgungs-Software,
Rückverfolgungs-Software,
08:36
developed with my collaborator Pietro Perona,
163
500702
2800
die von meinem Mitarbeiter
Pietro Perona entwickelt wurde,
Pietro Perona entwickelt wurde,
08:39
who's in the electrical engineering division here at CalTech.
164
503502
3612
er arbeitet in der Elektrotechnik-
Fakultät hier an der CaITech.
Fakultät hier an der CaITech.
08:43
And what this quantification showed us is that,
165
507114
2814
Diese Quantifizierung zeigte uns,
08:45
upon experiencing a train of these air puffs,
166
509928
3224
nachdem wir eine Reihe
dieser Luftstöße auslösten,
dieser Luftstöße auslösten,
08:49
the flies appear to enter a kind of state of hyperactivity
167
513152
4314
dass die Fliegen in eine
Art Hyperaktivität übergingen,
Art Hyperaktivität übergingen,
08:53
which is persistent, long-lasting,
168
517466
2598
die fortdauernd und langanhaltend war
08:55
and also appears to be graded.
169
520064
2504
und auch in nuancierter Form vorkommt.
08:58
More puffs, or more intense puffs,
170
522568
2859
Mehr oder intensivere Luftstöße
09:01
make the state last for a longer period of time.
171
525427
3913
lösten ein länger anhaltendes
Verhalten aus.
Verhalten aus.
09:05
So now we wanted to try to understand something
172
529340
2036
Danach wollten wir verstehen,
09:07
about what controls the duration of this state.
173
531376
3714
was die Dauer dieser
Gefühlslage beeinflusste.
Gefühlslage beeinflusste.
09:10
So we decided to use our puff-o-mat
174
535090
2851
Wir nahmen also wieder
unseren Puff-o-mat
unseren Puff-o-mat
09:13
and our automated tracking software
175
537941
2055
und unsere automatische
Rückverfolgungssoftware,
Rückverfolgungssoftware,
09:15
to screen through hundreds of lines of mutant fruit flies
176
539996
3782
um die Fluglinien hunderter mutierter
Fruchtfliegen zu überwachen
Fruchtfliegen zu überwachen
09:19
to see if we could find any that showed abnormal responses to the air puffs.
177
543778
5079
und herauszufinden, ob irgendeine ein abnormales
Verhalten zeigte, wenn sie in den Luftstoß kam.
Verhalten zeigte, wenn sie in den Luftstoß kam.
09:24
And this is one of the great things about fruit flies.
178
548857
2347
Und dies ist eine großartige Sache an Fruchtfliegen.
09:27
There are repositories where you can just pick up the phone
179
551204
2793
Sie reagieren sofort, wenn man die Anweisung
09:29
and order hundreds of vials of flies of different mutants
180
553997
3641
an verschiedene Fruchtfliegenmutationen gibt
09:33
and screen them in your assay and then find out
181
557638
2172
und man kann sie überwachen und herausfinden,
09:35
what gene is affected in the mutation.
182
559810
3319
welches Gen in der Mutation betroffen ist.
09:39
So doing the screen, we discovered one mutant
183
563129
3512
Durch das Screening fanden
wir heraus, dass ein Mutant,
wir heraus, dass ein Mutant,
09:42
that took much longer than normal to calm down
184
566641
3474
viel länger brauchte, um sich nach den Luftstößen
09:46
after the air puffs,
185
570115
2277
wieder abzuregen,
09:48
and when we examined the gene that was affected in this mutation,
186
572392
3950
und als wir die Gene prüften,
die in dieser Mutation eine Rolle spielten,
die in dieser Mutation eine Rolle spielten,
09:52
it turned out to encode a dopamine receptor.
187
576342
3605
konnten wir einen Dopaminrezeptor entdecken.
09:55
That's right -- flies, like people, have dopamine,
188
579947
3011
Ja, richtig – Fliegen haben Dopamin,
wie wir Menschen
wie wir Menschen
09:58
and it acts on their brains and on their synapses
189
582958
2772
und es agiert in ihren
Gehirnen und Synapsen
Gehirnen und Synapsen
10:01
through the same dopamine receptor molecules
190
585730
2550
über dieselben
Dopaminmolekülrezeptoren
Dopaminmolekülrezeptoren
10:04
that you and I have.
191
588280
2389
die ihr und ich auch haben.
10:06
Dopamine plays a number of important functions in the brain,
192
590669
3486
Dopamin spielt eine große Rolle
bei zahlreichen wichtigen Gehirnfunktionen
bei zahlreichen wichtigen Gehirnfunktionen
10:10
including in attention, arousal, reward,
193
594155
3113
sowie Aufmerksamkeit, Erregung, Belohnung,
10:13
and disorders of the dopamine system have been linked
194
597268
3413
und Störungen im Dopaminsystem stehen mit
10:16
to a number of mental disorders including drug abuse,
195
600681
3100
vielen geistigen Problemen
in Verbindung, auch mit Drogenkonsum,
in Verbindung, auch mit Drogenkonsum,
10:19
Parkinson's disease, and ADHD.
196
603781
4234
die Parkinson-Krankheit
und ADHS.
und ADHS.
10:23
Now, in genetics, it's a little counterintuitive.
197
608015
2790
In der Genetik arbeitet man aber
ein bisschen gegen die Intuition.
ein bisschen gegen die Intuition.
10:26
We tend to infer the normal function of something
198
610805
3260
Wir tendieren dazu, auf die
normale Funktion zu schließen,
normale Funktion zu schließen,
10:29
by what doesn't happen when we take it away,
199
614065
3710
wenn etwas nicht passiert, wenn wir es wegnehmen.
10:33
by the opposite of what we see when we take it away.
200
617775
3003
am Gegenteil von dem was passiert,
wenn wir es wegnehmen.
wenn wir es wegnehmen.
10:36
So when we take away the dopamine receptor
201
620778
3013
Wenn wir also den Dopaminrezeptor entfernen
10:39
and the flies take longer to calm down,
202
623791
2557
und die Fliegen länger brauchen, um sich zu beruhigen,
10:42
from that we infer that the normal function of this receptor and dopamine
203
626348
3846
schließen wir daraus, dass die normale Funktion
dieses Rezeptors und des Dopamins
dieses Rezeptors und des Dopamins
10:46
is to cause the flies to calm down faster after the puff.
204
630194
4485
ein schnelleres Beruhigen nach dem Windstoß ist.
10:50
And that's a bit reminiscent of ADHD,
205
634679
2950
Und das erinnert uns an ADHS,
10:53
which has been linked to disorders of the dopamine system in humans.
206
637629
3975
welches ja auch in Zusammenhang
mit Dopaminstörungen steht.
mit Dopaminstörungen steht.
10:57
Indeed, if we increase the levels of dopamine in normal flies
207
641604
4606
In der Tat, wenn wir den Dopaminspiegel
der Fruchtfliegen erhöhten,
der Fruchtfliegen erhöhten,
11:02
by feeding them cocaine
208
646210
1710
indem wir ihnen Kokain gaben –
11:03
after getting the appropriate DEA license
209
647920
2972
nachdem wir die DEA-Lizenz erhalten hatten –
11:06
— oh my God -- (Laughter) —
210
650892
4000
mein Gott – (Lachen)
11:10
we find indeed that these cocaine-fed flies
211
654892
3172
fanden wir in der Tat heraus, dass
Fliegen unter Wirkung von Kokain
Fliegen unter Wirkung von Kokain
11:13
calm down faster than normal flies do,
212
658064
3042
sich schneller beruhigten als normale Fliegen
11:17
and that's also reminiscent of ADHD,
213
661106
3199
und das ist auch charakteristisch für ADHS,
11:20
which is often treated with drugs like Ritalin
214
664305
2045
welches oft mit Medikamenten
wie Ritalin behandelt wird,
wie Ritalin behandelt wird,
11:22
that act similarly to cocaine.
215
666350
3019
welches sehr ähnlich wie Kokain wirkt.
11:25
So slowly I began to realize that what started out
216
669369
3149
Langsam begann ich also zu begreifen, dass
11:28
as a rather playful attempt to try to annoy fruit flies
217
672518
3649
dieser spielerische Versuch, Fliegen zu ärgern,
11:32
might actually have some relevance to a human psychiatric disorder.
218
676167
3976
tatsächlich etwas mit menschlicher
Geisteskrankheit zu tun haben könnte.
Geisteskrankheit zu tun haben könnte.
11:36
Now, how far does this analogy go?
219
680143
2226
Aber wie weit geht diese Analogie?
11:38
As many of you know, individuals afflicted with ADHD
220
682369
3122
Wie viele Leute mit ADHS kennt ihr,
11:41
also have learning disabilities.
221
685491
2337
die auch Lernstörungen haben?
11:43
Is that true of our dopamine receptor mutant flies?
222
687828
3566
Stimmt das für unsere
Dopamin-Rezeptoren-Fliegenmutanten?
Dopamin-Rezeptoren-Fliegenmutanten?
11:47
Remarkably, the answer is yes.
223
691394
2720
Erstaunlich, aber die Antwort ist ja.
11:50
As Seymour showed back in the 1970s,
224
694114
2628
Wie Seymour in den 70ern zeigte,
11:52
flies, like songbirds, as you just heard,
225
696742
2451
Fliegen sind – wie ihr gerade gehört habt –
11:55
are capable of learning.
226
699193
1733
lernfähig wie auch Singvögel.
11:56
You can train a fly to avoid an odor, shown here in blue,
227
700926
4443
Man kann eine Fliege trainieren, einen Geruch
nicht anzufliegen, wie ihr hier in blau seht,
nicht anzufliegen, wie ihr hier in blau seht,
12:01
if you pair that odor with a shock.
228
705369
2388
wenn ihr diesen Geruch mit einem Schock verbindet.
12:03
Then when you give those trained flies the chance to choose
229
707757
3384
Wenn ihr also der Fliege die Möglichkeit gebt,
12:07
between a tube with the shock-paired odor and another odor,
230
711141
3154
zwischen einer Röhre mit einem schockverbundenem
Geruch und einem anderen Geruch zu wählen,
Geruch und einem anderen Geruch zu wählen,
12:10
it avoids the tube containing the blue odor that was paired with shock.
231
714295
4200
wird die Fliege die Röhre mit dem blauen Geruch,
der mit Schock verbunden wurde, vermeiden.
der mit Schock verbunden wurde, vermeiden.
12:14
Well, if you do this test on dopamine receptor mutant flies,
232
718495
3502
Wenn man diesen Test bei mit Dopaminrezeptoren
versehenen Fliegenmutationen anwendet,
versehenen Fliegenmutationen anwendet,
12:17
they don't learn. Their learning score is zero.
233
721997
2465
dann lernen diese nichts.
Ihre Lernfähigkeit ist gleich Null.
Ihre Lernfähigkeit ist gleich Null.
12:20
They flunk out of CalTech.
234
724462
3811
Die fallen durch bei CalTech.
12:24
So that means that these flies have two abnormalities,
235
728273
4748
Das bedeutet also, dass
diese Fliegen zwei Auffälligkeiten
diese Fliegen zwei Auffälligkeiten
12:28
or phenotypes, as we geneticists call them,
236
733021
3050
oder Phenotypen aufweisen,
wie wir Genetiker sagen,
wie wir Genetiker sagen,
12:31
that one finds in ADHD: hyperactivity and learning disability.
237
736071
5512
die man auch bei ADHS findet:
Hyperaktivität und Lernstörung.
Hyperaktivität und Lernstörung.
12:37
Now what's the causal relationship, if anything, between these phenotypes?
238
741583
4363
Was ist also die kausale Beziehung
zwischen diesen Phenotypen?
zwischen diesen Phenotypen?
12:41
In ADHD, it's often assumed that the hyperactivity
239
745946
3913
In ADHS neigt man häufig zu denken,
dass die Hyperaktivität
dass die Hyperaktivität
12:45
causes the learning disability.
240
749859
1906
die Lernstörung auslöst.
12:47
The kids can't sit still long enough to focus, so they don't learn.
241
751765
3719
Diese Kinder können nicht still sitzen und
sich konzentrieren, also können sie auch nicht lernen.
sich konzentrieren, also können sie auch nicht lernen.
12:51
But it could equally be the case that it's the learning disabilities
242
755484
3296
Aber es kann ebenso sein, dass die Lernstörung
12:54
that cause the hyperactivity.
243
758780
1872
der Grund für diese Hyperaktivität ist.
12:56
Because the kids can't learn, they look for other things to distract their attention.
244
760652
4470
Weil diese Kinder nicht lernen können, suchen sie nach
anderen Sachen, auf die sie ihre Aufmerksamkeit richten.
anderen Sachen, auf die sie ihre Aufmerksamkeit richten.
13:01
And a final possibility is that there's no relationship at all
245
765122
3057
Eine andere Möglichkeit ist, dass es gar keine Beziehung zwischen diesen beiden Phänomenen gibt,
13:04
between learning disabilities and hyperactivity,
246
768179
2404
zwischen Lernstörungen und Hyperaktivität,
13:06
but that they are caused by a common underlying mechanism in ADHD.
247
770583
4915
aber dass ein gemeinsames
Phänomen bei ADHS zugrunde liegt.
Phänomen bei ADHS zugrunde liegt.
13:11
Now people have been wondering about this for a long time
248
775498
2342
Diese Frage hat man sich
seit langem bei Menschen gestellt,
seit langem bei Menschen gestellt,
13:13
in humans, but in flies we can actually test this.
249
777840
3488
aber bei Fliegen können wir es ja tatsächlich testen.
13:17
And the way that we do this is to delve deeply into the mind
250
781328
3084
Und mit unserer Methode dringen wir tief
ins Bewusstsein der Fliegen ein
ins Bewusstsein der Fliegen ein
13:20
of the fly and begin to untangle its circuitry using genetics.
251
784412
4266
und entwirren mithilfe der Genforschung die Verläufe.
13:24
We take our dopamine receptor mutant flies
252
788678
2462
Wir nehmen unsere Dopamin Rezeptoren-Fliegenmutationen
13:27
and we genetically restore, or cure, the dopamine receptor
253
791140
4564
und stellen den Dopamin Rezeptor
genetisch wieder her, oder heilen ihn,
genetisch wieder her, oder heilen ihn,
13:31
by putting a good copy of the dopamine receptor gene
254
795704
3235
indem wir eine gute Kopie
des Dopaminrezeptorengen herstellen
des Dopaminrezeptorengen herstellen
13:34
back into the fly brain.
255
798939
2051
und ihn wieder in das Fliegengehirn einpflanzen.
13:36
But in each fly, we put it back only into certain neurons
256
800990
3835
Aber bei jeder Fliege pflanzten wir diesen
nur in bestimmte Areale ein
nur in bestimmte Areale ein
13:40
and not in others, and then we test each of these flies
257
804825
3714
und nicht in andere und dann testeten
wir jede dieser Fliegen
wir jede dieser Fliegen
13:44
for their ability to learn and for hyperactivity.
258
808539
3668
auf Lernfähigkeit und Hyperaktivität.
13:48
Remarkably, we find we can completely dissociate these two abnormalities.
259
812207
4818
Unglaublich, wir fanden heraus, dass wir die
zwei Auffälligkeiten komplett voneinander trennen konnten.
zwei Auffälligkeiten komplett voneinander trennen konnten.
13:52
If we put a good copy of the dopamine receptor back
260
817025
2663
Wenn wir eine gute Kopie des Dopaminrezeptors
13:55
in this elliptical structure called the central complex,
261
819688
2961
in die elliptische Struktur einpflanzten,
die Zentralkomplex heißt,
die Zentralkomplex heißt,
13:58
the flies are no longer hyperactive, but they still can't learn.
262
822649
4077
sind die Fliegen nicht mehr hyperaktiv,
jedoch lernfähig.
jedoch lernfähig.
14:02
On the other hand, if we put the receptor back in a different structure
263
826726
2726
Aber wenn wir den Rezeptoren
woandershin einpflanzen
woandershin einpflanzen
14:05
called the mushroom body,
264
829452
1518
in den Pilzkörper
14:06
the learning deficit is rescued, the flies learn well,
265
830970
3085
ist das Lernzentrum gerettet, die Fliegen lernen gut,
14:09
but they're still hyperactive.
266
834055
1830
bleiben aber hyperaktiv.
14:11
What that tells us is that dopamine
267
835885
2250
Dopamin badet also
14:14
is not bathing the brain of these flies like soup.
268
838135
3392
nicht das Gehirn dieser Fliegen wie eine Suppe.
14:17
Rather, it's acting to control two different functions
269
841527
3162
Vielmehr agiert es, um zwei ganz
differenzierte Funktionen zu kontrollieren
differenzierte Funktionen zu kontrollieren
14:20
on two different circuits,
270
844689
1634
auf zwei verschiedenen Bahnen.
14:22
so the reason there are two things wrong with our dopamine receptor flies
271
846323
3904
Unsere Dopamin-Fliegen reagieren also falsch,
14:26
is that the same receptor is controlling two different functions
272
850227
4175
weil ein- und derselbe Rezeptor zwei
verschiedene Funktionen zu kontrollieren hat
verschiedene Funktionen zu kontrollieren hat
14:30
in two different regions of the brain.
273
854402
2863
in zwei verschiedenen Arealen des Gehirns.
14:33
Whether the same thing is true in ADHD in humans
274
857265
3062
Ob das auch auf das menschliche Gehirn übertragbar ist,
14:36
we don't know, but these kinds of results
275
860327
2376
wissen wir nicht, aber diese Art Ergebnisse
14:38
should at least cause us to consider that possibility.
276
862703
3477
sollten uns zumindest diese Möglichkeit
in Betracht ziehen lassen.
in Betracht ziehen lassen.
14:42
So these results make me and my colleagues more convinced than ever
277
866180
3973
Diese Ergebnisse haben mich
und meine Kollegen davon überzeugt,
und meine Kollegen davon überzeugt,
14:46
that the brain is not a bag of chemical soup,
278
870153
3412
dass das Gehirn kein Behälter
einer chemischen Suppe ist.
einer chemischen Suppe ist.
14:49
and it's a mistake to try to treat complex psychiatric disorders
279
873565
3527
und es ein Fehler ist, komplexe psychische Störungen
14:52
just by changing the flavor of the soup.
280
877092
2711
nur mit der Veränderung eines
Geschmacks dieser Suppe herbeizurufen.
Geschmacks dieser Suppe herbeizurufen.
14:55
What we need to do is to use our ingenuity and our scientific knowledge
281
879803
4217
Wir müssen unsere Naivität und
unser wissenschaftliches Wissen dazu nutzen,
unser wissenschaftliches Wissen dazu nutzen,
14:59
to try to design a new generation of treatments
282
884020
2708
eine Generation von neuen
Behandlungsmethoden herzustellen,
Behandlungsmethoden herzustellen,
15:02
that are targeted to specific neurons and specific regions of the brain
283
886728
4288
die darauf abzielen, spezifische Neuronen
in spezifischen Arealen anzusprechen,
in spezifischen Arealen anzusprechen,
15:06
that are affected in particular psychiatric disorders.
284
891016
3338
die mit spezifischen Geisteskrankheiten zu tun haben.
15:10
If we can do that, we may be able to cure these disorders
285
894354
3200
Wenn wir das erreichen, werden wir diese
Störungen heilen können
Störungen heilen können
15:13
without the unpleasant side effects,
286
897554
2047
ohne diese Nebenwirkungen
15:15
putting the oil back in our mental engines,
287
899601
2746
der Ölmethode in Gehirnmaschinen
15:18
just where it's needed. Thank you very much.
288
902347
3184
Vielen Dank.
ABOUT THE SPEAKER
David Anderson - NeurobiologistThrough 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.
David Anderson | Speaker | TED.com