TED2014
Janet Iwasa: How animations can help scientists test a hypothesis
Janet Iwasa: Come l'animazone può aiutare gli scienziati nel testare le ipotesi
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L'animazione 3D può dare vita alle ipotesi scientifiche. La biologa molecolare (e TED Fellow) Janet Iwasa ci presenta un nuovo software open source progettato proprio per gli scienziati.
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00:12
Take a look at this drawing.
0
710
1869
Guardate questo disegno.
00:14
Can you tell what it is?
1
2579
1604
Mi sapete dire cos'è?
00:16
I'm a molecular biologist by training,
2
4183
2747
Sono un biologo molecolare per formazione
00:18
and I've seen a lot of these kinds of drawings.
3
6930
2603
e ho visto numerosi
disegni di questo tipo.
disegni di questo tipo.
00:21
They're usually referred to as a model figure,
4
9533
3092
Di solito vengono consultati
come modello di riferimento,
come modello di riferimento,
00:24
a drawing that shows how we think
5
12625
1734
disegni per illustrare come riteniamo
00:26
a cellular or molecular process occurs.
6
14359
2664
che si sviluppino i processi
cellulari o molecolari.
cellulari o molecolari.
00:29
This particular drawing is of a process
7
17023
2499
Questo disegno in particolare
è relativo ad un processo
è relativo ad un processo
00:31
called clathrin-mediated endocytosis.
8
19522
4323
chiamato endocitosi clatrina-dipendente.
00:35
It's a process by which a molecule can get
9
23845
2610
È un processo mediante il quale
una molecola passa
una molecola passa
00:38
from the outside of the cell to the inside
10
26455
2238
dall'esterno di una cellula
al suo interno
al suo interno
00:40
by getting captured in a bubble or a vesicle
11
28693
2537
venendo catturata
in una bolla o vescicola,
in una bolla o vescicola,
00:43
that then gets internalized by the cell.
12
31230
2820
che sarà in seguito
assimilata dalla cellula.
assimilata dalla cellula.
00:46
There's a problem with this drawing, though,
13
34050
1835
Questo disegno ha però un problema,
00:47
and it's mainly in what it doesn't show.
14
35885
2632
e sta in quello che non mostra.
00:50
From lots of experiments,
15
38517
1465
Grazie a molti esperimenti
00:51
from lots of different scientists,
16
39982
1835
effettuati da numerosi scienziati
00:53
we know a lot about what these molecules look like,
17
41817
2996
conosciamo parecchio
dell'aspetto di queste molecole,
dell'aspetto di queste molecole,
00:56
how they move around in the cell,
18
44813
1682
su come si spostano nella cellula,
00:58
and that this is all taking place
19
46495
1825
e che tutto succede
01:00
in an incredibly dynamic environment.
20
48320
2990
in un ambiente incredibilmente dinamico.
01:03
So in collaboration with a clathrin
expert Tomas Kirchhausen,
expert Tomas Kirchhausen,
21
51310
3473
Così in collaborazione con l'esperto
di clatrina Tomas Kirchhausen,
di clatrina Tomas Kirchhausen,
01:06
we decided to create a new kind of model figure
22
54783
2319
abbiamo deciso di creare un nuovo modello
01:09
that showed all of that.
23
57102
2024
per mostrare il tutto.
01:11
So we start outside of the cell.
24
59126
1736
Siamo partiti dall'esterno della cellula.
01:12
Now we're looking inside.
25
60862
1648
Adesso stiamo guardando l'interno.
01:14
Clathrin are these three-legged molecules
26
62510
2080
Queste molecole a tre
zampe sono la clatrina
zampe sono la clatrina
01:16
that can self-assemble into soccer-ball-like shapes.
27
64590
3288
che si può auto-assemblare
in forme simili a palloni da calcio.
in forme simili a palloni da calcio.
01:19
Through connections with a membrane,
28
67878
1697
Attraverso le connessioni con la membrana
01:21
clathrin is able to deform the membrane
29
69575
2167
la clatrina è in grado
di deformare la membrana
di deformare la membrana
01:23
and form this sort of a cup
30
71742
1413
per formare questa specie di coppa
01:25
that forms this sort of a bubble, or a vesicle,
31
73155
2307
che forma questa
specie di bolla o vescicola
specie di bolla o vescicola
01:27
that's now capturing some of the proteins
32
75462
1784
che adesso cattura alcune delle proteine
01:29
that were outside of the cell.
33
77246
1654
che sono all'esterno della cellula.
01:30
Proteins are coming in now that
basically pinch off this vesicle,
basically pinch off this vesicle,
34
78900
3498
Le proteine entrano e strozzano
questa vescicola
questa vescicola
01:34
making it separate from the rest of the membrane,
35
82398
2584
separandola dal resto della membrana,
01:36
and now clathrin is basically done with its job,
36
84982
2392
ora la clatrina ha di fatto
terminato il suo compito
terminato il suo compito
01:39
and so proteins are coming in now —
37
87374
1238
così le proteine entrano,
01:40
we've covered them yellow and orange —
38
88612
1946
le abbiamo colorate di giallo e arancione,
01:42
that are responsible for taking
apart this clathrin cage.
apart this clathrin cage.
39
90558
2542
e sono la causa della formazione
di questa gabbia di clatrina.
di questa gabbia di clatrina.
01:45
And so all of these proteins
can get basically recycled
can get basically recycled
40
93100
3282
Tutte queste proteine
vengono di fatto riciclate
vengono di fatto riciclate
01:48
and used all over again.
41
96382
1536
e usate ancora e ancora.
01:49
These processes are too small to be seen directly,
42
97918
3409
Questi processi sono troppo piccoli
per essere visti direttamente
per essere visti direttamente
01:53
even with the best microscopes,
43
101327
1832
persino con i migliori microscopi
01:55
so animations like this provide a really powerful way
44
103159
2631
così animazioni come questa forniscono
un modo davvero efficace
un modo davvero efficace
01:57
of visualizing a hypothesis.
45
105790
3018
per visualizzare un'ipotesi.
02:00
Here's another illustration,
46
108808
1846
Qui c'è un'altra illustrazione
02:02
and this is a drawing of how a researcher might think
47
110654
2736
questo è il disegno di come
un ricercatore dovrebbe pensare
un ricercatore dovrebbe pensare
02:05
that the HIV virus gets into and out of cells.
48
113390
3505
che il virus HIV entri
ed esca dalle cellule.
ed esca dalle cellule.
02:08
And again, this is a vast oversimplification
49
116895
2519
Ancora una volta è
un'eccessiva semplificazione
un'eccessiva semplificazione
02:11
and doesn't begin to show
50
119414
1744
e non mostra neanche lontanamente
02:13
what we actually know about these processes.
51
121158
2482
quello che veramente
conosciamo di questi processi.
conosciamo di questi processi.
02:15
You might be surprised to know
52
123640
2215
Sarete sorpresi di scoprire
02:17
that these simple drawings are the only way
53
125855
2767
che questi semplici disegni
sono l'unico modo
sono l'unico modo
02:20
that most biologists visualize
their molecular hypotheses.
their molecular hypotheses.
54
128622
3832
con il quale la maggior parte dei biologi
illustra le ipotesi molecolari.
illustra le ipotesi molecolari.
02:24
Why?
55
132454
1028
Perché?
02:25
Because creating movies of processes
56
133482
1990
Perché creare filmati dei processi
02:27
as we think they actually occur is really hard.
57
135472
3014
così come riteniamo
che accadano è veramente difficile.
che accadano è veramente difficile.
02:30
I spent months in Hollywood
learning 3D animation software,
learning 3D animation software,
58
138486
3633
Ho passato mesi a Hollywood ad imparare
ad usare un software per l'animazione
ad usare un software per l'animazione
02:34
and I spend months on each animation,
59
142119
2281
e ho dedicato mesi ad ogni animazione
02:36
and that's just time that most
researchers can't afford.
researchers can't afford.
60
144400
3350
e semplicemente questo è tempo che molti
ricercatori non si possono permettere.
ricercatori non si possono permettere.
02:39
The payoffs can be huge, though.
61
147750
2200
Tuttavia il prezzo da pagare è alto.
02:41
Molecular animations are unparalleled
62
149950
2384
Le animazioni molecolari sono insuperabili
02:44
in their ability to convey a great deal of information
63
152334
3441
nella loro capacità di convogliare
un gran numero di informazioni
un gran numero di informazioni
02:47
to broad audiences with extreme accuracy.
64
155775
3592
ad un ampio pubblico
con estrema accuratezza.
con estrema accuratezza.
02:51
And I'm working on a new project now
65
159367
1503
Sto lavorando ad un nuovo progetto
02:52
called "The Science of HIV"
66
160870
1438
chiamato "La scienza dell'HIV"
02:54
where I'll be animating the entire life cycle
67
162308
2362
dove sto animando l'intero ciclo vitale
02:56
of the HIV virus as accurately as possible
68
164670
3104
del virus dell'HIV il più
accuratamente possibile
accuratamente possibile
02:59
and all in molecular detail.
69
167774
1961
e in tutti i dettagli molecolari.
03:01
The animation will feature data
70
169735
2151
L'animazione darà risalto
alle informazioni
alle informazioni
03:03
from thousands of researchers
collected over decades,
collected over decades,
71
171886
2976
provenienti da migliaia
di ricercatori raccolte in decenni,
di ricercatori raccolte in decenni,
03:06
data on what this virus looks like,
72
174862
3080
informazioni sull'aspetto di questo virus
03:09
how it's able to infect cells in our body,
73
177942
3088
su come è in grado
di infettare il nostro corpo
di infettare il nostro corpo
03:13
and how therapeutics are
helping to combat infection.
helping to combat infection.
74
181030
3972
e su come le terapie stanno
aiutando a combattere l'infezione.
aiutando a combattere l'infezione.
03:17
Over the years, I found that animations
75
185002
2329
Nel corso degli anni,
ho scoperto che le animazioni
ho scoperto che le animazioni
03:19
aren't just useful for communicating an idea,
76
187331
2819
non sono utili soltanto
a comunicare un'idea,
a comunicare un'idea,
03:22
but they're also really useful
77
190150
1496
sono anche veramente utili
03:23
for exploring a hypothesis.
78
191646
2312
nell'esplorare un'ipotesi.
03:25
Biologists for the most part are
still using a paper and pencil
still using a paper and pencil
79
193958
3194
La maggior parte dei biologi
stanno ancora usando foglio e matita
stanno ancora usando foglio e matita
03:29
to visualize the processes they study,
80
197152
2222
per visualizzare i processi che studiano
03:31
and with the data we have now,
that's just not good enough anymore.
that's just not good enough anymore.
81
199374
3480
e con le informazioni che possediamo
questo non è proprio più sufficiente.
questo non è proprio più sufficiente.
03:34
The process of creating an animation
82
202854
2416
Il processo di creazione di un'animazione
03:37
can act as a catalyst that allows researchers
83
205270
2657
può fungere da catalizzatore
che permette ai ricercatori
che permette ai ricercatori
03:39
to crystalize and refine their own ideas.
84
207927
2951
di cristallizzare e rifinire le loro idee.
03:42
One researcher I worked with
85
210878
1784
Un ricercatore con il quale lavoravo,
03:44
who works on the molecular mechanisms
86
212662
1776
che si occupa dei meccanismi molecolari
03:46
of neurodegenerative diseases
87
214438
1784
delle malattie degenerative,
03:48
came up with experiments that were related
88
216222
1978
si avvicinò alla soluzione
con esperimenti correlati
con esperimenti correlati
03:50
directly to the animation that
she and I worked on together,
she and I worked on together,
89
218200
2983
direttamente alle animazioni
sulle quali stavamo lavorando insieme,
sulle quali stavamo lavorando insieme,
03:53
and in this way, animation can
feed back into the research process.
feed back into the research process.
90
221183
4121
in questo modo l'animazione può
avere un effetto nel processo di ricerca.
avere un effetto nel processo di ricerca.
03:57
I believe that animation can change biology.
91
225304
2853
Credo che l'animazione
possa cambiare la biologia.
possa cambiare la biologia.
04:00
It can change the way that we
communicate with one another,
communicate with one another,
92
228157
2568
Può cambiare il modo
con cui comunichiamo l'un l'altro,
con cui comunichiamo l'un l'altro,
04:02
how we explore our data
93
230725
1623
il modo con cui analizziamo
le nostre informazioni
le nostre informazioni
04:04
and how we teach our students.
94
232348
1327
e il modo con cui insegniamo
ai nostri studenti.
ai nostri studenti.
04:05
But for that change to happen,
95
233675
1454
Perché il cambiamento abbia luogo
04:07
we need more researchers creating animations,
96
235129
3157
abbiamo bisogno di più
ricercatori che creino animazioni
ricercatori che creino animazioni
04:10
and toward that end, I brought together a team
97
238286
2255
ed a questo scopo ho riunito una squadra
04:12
of biologists, animators and programmers
98
240541
3137
di biologi, animatori e programmatori
04:15
to create a new, free, open-source software —
99
243678
3047
per creare un nuovo software
gratuito e open source,
gratuito e open source,
04:18
we call it Molecular Flipbook —
100
246725
1904
che abbiamo chiamato Flipbook Molecolare,
04:20
that's created just for biologists
101
248629
1896
che è stato creato
appositamente per i biologi,
appositamente per i biologi,
04:22
just to create molecular animations.
102
250525
3545
proprio per creare animazioni molecolari.
04:26
From our testing, we've found
that it only takes 15 minutes
that it only takes 15 minutes
103
254070
3712
Dai nostri test abbiamo scoperto
che ci vogliono solo 15 minuti
che ci vogliono solo 15 minuti
04:29
for a biologist who has never
touched animation software before
touched animation software before
104
257782
3268
ad un biologo che non ha mai utilizzato
prima un software di animazione
prima un software di animazione
04:33
to create her first molecular animation
105
261050
2736
per creare la sua prima
animazione molecolare
animazione molecolare
04:35
of her own hypothesis.
106
263786
1522
relativa alle proprie ipotesi.
04:37
We're also building an online database
107
265308
2150
Stiamo inoltre creando un database online
04:39
where anyone can view, download and contribute
108
267458
2775
dove tutti possono vedere,
scaricare e contribuire
scaricare e contribuire
04:42
their own animations.
109
270233
1616
alle proprie animazioni.
04:43
We're really excited to announce
110
271849
1971
Siamo veramente entusiasti di annunciare
04:45
that the beta version of the molecular animation
111
273820
2462
che la versione beta del software
04:48
software toolkit will be available for download today.
112
276282
4208
di animazione molecolare
è disponibile per il download già oggi.
è disponibile per il download già oggi.
04:52
We are really excited to see
what biologists will create with it
what biologists will create with it
113
280490
2743
Siamo impazienti di vedere cosa
creeranno con questo i biologi,
creeranno con questo i biologi,
04:55
and what new insights they're able to gain
114
283233
2056
quali nuove idee svilupperanno
04:57
from finally being able to animate
115
285289
1481
dall'essere finalmente in grado di animare
04:58
their own model figures.
116
286770
1703
i propri schemi.
05:00
Thank you.
117
288473
2240
Grazie.
05:02
(Applause)
118
290713
3158
(Applausi)
ABOUT THE SPEAKER
Janet Iwasa - Molecular animatorWhy you should listen
While we know a lot about molecular processes, they can’t be observed directly, and scientists have to rely on simple, two-dimensional drawings to depict complex hypotheses. That is, they did until now. Janet Iwasa’s colorful and action-packed 3D animations bring scientific hypotheses to life, showing how we think molecules look, move and interact. Not only is molecular animation a powerful way to illustrate ideas and convey information to general audiences, it’s also a powerful tools for inspiring new research. However, 3D molecular animation using commercial software requires skill and time, so Iwasa has created a simpler 3D animation software tool for biologists, allowing researchers to intuitively and quickly model molecular hypotheses. In 2014, she launched the beta of her new free, open-source animation software, Molecular Flipbook, which allows biologists to create molecular animations of their own hypotheses in just 15 minutes.
More profile about the speakerJanet Iwasa | Speaker | TED.com