Ed Boyden: A new way to study the brain's invisible secrets
ედ ბოიდენი: ტვინის უხილავი საიდუმლოების შესწავლის ახალი გზა
Ed Boyden is a professor of biological engineering and brain and cognitive sciences at the MIT Media Lab and the MIT McGovern Institute. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
საინტერესო თვისებები აქვთ.
when you add water to them,
ისინი უზომოდ იზრდებიან ზომაში.
by millions of kids every day.
მილიონობით ბავშვი ატარებს ყოველდღე.
in a very clever way.
რომელსაც გაფართოებად ნივთიერებას ეძახიან
called a swellable material.
when you add water,
რომელსაც წყალს რომ დაასხამთ,
industrial kind of polymer.
სამრეწველო პოლიმერია.
in my group at MIT
something similar to the brain.
ის იმდენად გავზარდოთ,
can peer inside
the biomolecules,
სამ განზომილებაში,
structure of the brain, if you will?
უშუალო სტრუქტურა.
of how the brain is organized
თუ როგორ წარმოიშვება ტვინში
the exact changes in the brain
and epilepsy and Parkinson's,
ალცჰაიმერი და პარკინსონი,
მკურნალობის
treatments, much less cures,
we don't know the cause or the origins
ხშირად არც კი ვიცით.
a different point of view
ნეირომეცნიერებაში ბოლო 100 წლის მანძილზე
been done over the last hundred years.
განსხვავებულად მიუდგეს.
და გამომგონებლები ვართ.
how to build technologies
როგორ შევქმნათ ტექნოლოგია,
და განკურნების საშუალებას მოგვცემს.
incredibly complicated.
over the first century of neuroscience
complicated network,
cells called neurons
ნეირონებისგან შედგება,
through these complexly shaped neurons.
ამ რთული ფორმის ნეირონებში მიედინება.
are connected in networks.
called synapses that exchange chemicals
რომლებიც ქიმიკატების მიმოცვლას ახდენენ.
to talk to each other.
our artist's rendition of it.
and thousands of kinds of biomolecules,
რომლებიც სამგანზილებიან,
organized in complex, 3D patterns,
those electrical pulses,
და ქიმიკატების მიმოცვლას უზრუნველყოფენ,
that allow neurons to work together
and feelings and so forth.
და სხვა ფენომენებს წარმოქმნის.
the neurons in the brain are organized
the biomolecules are organized
of molecules and neurons
ორგანიზაციულ სტრუქტურას,
how the brain conducts information
და ქმედებებს.
of molecular changes that occur
დადგენა შევძლოთ
those molecules have changed,
რა ცვლილება მოხდა,
or changed in pattern,
თუ მათი სტრუქტურის ცვლილება,
as targets for new drugs,
შესაქმნელად გამოვიყენებდით.
energy into the brain
ახალი გზებისთვის,
computations that are afflicted
ფუნქციონალობის აღსადგენად,
from brain disorders.
ტვინის დაავადებები აწუხებთ.
technologies over the last century
ამის მოსაგვარებლად გამოყენებული
that they are noninvasive,
არაინვაზიური საშუალებებია,
ცოცხალ ადამიანებზე გამოვიყენოთ,
or voxels, as they're called,
ან ე.წ. ვოქსელი, რომელსაც ხედავთ,
and millions of neurons.
the molecular changes that occur
იმ მოლეკულური ცვლილების,
of these networks
to be conscious and powerful beings.
არსებებად ყოფნას უზრუნველყოფს.
you have microscopes.
to look at little tiny things.
გამოსაჩენად სინათლეს იყენებენ.
to look at things like bacteria.
მსგავსი ნაწილაკების დასანახად გამოიყენება.
were discovered in the first place,
საშუალებით მოხდა ნეირონების აღმოჩენა,
with a regular old microscope.
ჩვეულებრივი მიკროსკოპით.
to see the brain more powerful,
უფრო კარგად შევისწავლოთ
უშუალოდ დანახვამდე დავიდეთ,
even better technologies.
started thinking:
რამდენიმე წლის წინ იფიქრა:
to zoom in to the brain,
Fei Chen and Paul Tillberg.
და პოლ ტილბერგთან ერთად დაიწყო.
are helping with this process.
და გვეხმარება.
if we could take polymers,
შეიძლებოდა თუ არა პოლიმერი,
within the brain.
and you add water,
და წყალს დავასხმადით,
those tiny biomolecules from each other.
უმცირესი ბიომოლეკულების გარჩევა.
and get maps of the brain.
და შევადგენდით ტვინის რუკას.
just to buy it off the Internet
that actually occur in these diapers.
ცოტაოდენი მარცვლების ამოღება.
of the baby diaper material
by about a thousandfold
დაახლოებით ათასჯერ გაიზრდება
very interesting molecule,
საინტერესო მოლეკულაა
to really zoom in on the brain
ისეთი დეტალების დანახვას,
with past technologies.
არსებული საშუალებებით შეუძლებელია.
in the baby diaper polymer?
what you see on the screen.
როგორც ეკრანზეა.
arranged in long, thin lines.
რომელიც გრძელ წვრილ ხაზებადაა აწყობილი.
move everything apart in the brain.
ყველაფრის გაფართოება შეგვიძლია.
is going to absorb the water,
apart from each other,
is going to become bigger.
მანძილებითაა დაშორებული,
იმდენად გაფართოება შეგვიძლია,
these polymer chains inside the brain
ეს პოლიმერის ჯაჭვები ტვინში ისე,
ground truth maps of the brain.
and see the molecules within.
და მოლეკულებს ვნახავდით.
at, in these artist renderings,
შეგვიძლია ვნახოთ,
გამოიყურებოდნენ
like and how we might separate them.
to do, first of all,
shown in brown here,
ბიომოლეკულა უნდა მივამაგროთ
of the brain apart from each other,
ერთმანეთისგან უნდა განვაცალკევოთ
to have a little handle
გამოყენების საშუალებას მოგვცემს.
polymer and dump it on the brain,
ტვინს უბრალოდ დავადებთ,
to make the polymers inside.
საშუალება უნდა ვნახოთ.
get the building blocks,
საშენი ბლოკების,
those long chains,
around biomolecules
to pull apart the molecules
საშუალებას მოგვცემს
of those little handles is around,
როცა ეს პატარა ხელჩასაჭიდი ახლოსაა,
and that's exactly what we need
და ჩვენც სწორედ ეს გვჭირდება,
apart from each other.
all the molecules from each other,
to start absorbing the water,
მის შეწოვას დაიწყებს,
will come along for the ride.
a picture on a balloon,
away from each other.
ერთმანეთს შორდებიან.
to do now, but in three dimensions.
ოღონდ სამ განზომილებაში.
ყავისფრად აღვნიშნეთ.
all the biomolecules brown.
დაახლოებით ერთნაირად გამოიყურება.
kind of look the same.
out of the same atoms,
ერთნაირი ატომებისგან შედგება,
that will distinguish them.
საშუალებას მოგვცემს.
might get a blue color.
შეიძლება იყოს ლურჯი.
might get a red color.
far apart enough from each other
იმდენად დავაშორეთ ერთმანეთს,
we can make the invisible visible.
ხილვადად ქცევის იმედი გვაქვს.
small and obscure
და გაურკვეველი ნაწილაკები
of information about life.
ინფორმაციის წყარო გახდეს.
of what it might look like.
right before your eyes --
is going to grow.
or even more in volume.
ან მეტჯერაც კი გაფართოვდეს.
those polymers are so tiny,
რომ რადგან ეს პოლიმერები ასე მცირეა,
evenly from each other.
თანაბრად ვაშორებთ ერთმანეთს.
of the information.
სტრუქტურას არ ვკარგავთ.
ტვინის რეალური სქემა ვნახოთ.
actual brain circuitry --
involved with, for example, memory --
მეხსიერებაზეა პასუხისმგებელი
how circuits are configured.
როგორაა სქემები აწყობილი.
at how circuits are configured
როგორაა აწყობილი სქემები,
of our brain is organized
ტვინში ორგანიზებული,
at a molecular level.
look into cells in the brain
molecules that have altered
undergoing epilepsy
ადამიანის ტვინის ქსოვილში,
of things that are going wrong,
გამოსწორებისკენ მივმართავთ.
at different parts of the brain
სხვა ადგილებისკენ მივმართოთ,
with Parkinson's or epilepsy
მილიარდობით პაციენტს
over a billion people
has been happening.
that expansion might help with.
რომლებშიც შეიძლება გაფართოება დაგვეხმაროს.
from a human breast cancer patient.
ნამდვილი ბიოფსიაა.
if you look at development --
დაავადების განვითარებას,
large-scale biological systems.
მსხვილი ბიოლოგიური სისტემები მონაწილეობს,
with those little nanoscale molecules,
ნანო ზომის მოლეკულებში იწყება.
and the organs in our body tick.
და ორგანოებს ამუშავებს.
to do now is to figure out
to map the building blocks of life
ტექნოლოგიის გამოყენებით,
the molecular changes in a tumor
მოლეკულური ცვლილებების დადგენას,
go after it in a smart way
exactly the cells that we want to?
ჩვენთვის სასურველ უჯრედებს გაანადგირებს?
is very high risk.
what might be a high-risk moon shot
ეს რისკიანი საქმე,
feat of engineering.
necessarily have all the laws.
that are analogous to gravity,
that occur in living systems,
ფუნქციონალობის მოდელები შევქმნათ
the diseases that plague us.
დაავადებები, რომლებიც ასე გვაწუხებს.
ორი პატარა შვილი გვყავს
have two young kids,
is to make life better for them
ერთ-ერთი ოცნებაა,
ვიდრე ის დღესაა ჩვენთვის.
turn biology and medicine
ბიოლოგია და მედიცინა,
that are governed by chance and luck,
გამართლებით და შემთხვევითობით მუშაობს,
that we win by skill and hard work,
ოსტატობას და შრომას მოაქვს წარმატება,
ABOUT THE SPEAKER
Ed Boyden - NeuroengineerEd Boyden is a professor of biological engineering and brain and cognitive sciences at the MIT Media Lab and the MIT McGovern Institute.
Why you should listen
Ed Boyden leads the Synthetic Neurobiology Group, which develops tools for analyzing and repairing complex biological systems such as the brain. His group applies these tools in a systematic way in order to reveal ground truth scientific understandings of biological systems, which in turn reveal radical new approaches for curing diseases and repairing disabilities. These technologies include expansion microscopy, which enables complex biological systems to be imaged with nanoscale precision, and optogenetic tools, which enable the activation and silencing of neural activity with light (TED Talk: A light switch for neurons). Boyden also co-directs the MIT Center for Neurobiological Engineering, which aims to develop new tools to accelerate neuroscience progress.
Amongst other recognitions, Boyden has received the Breakthrough Prize in Life Sciences (2016), the BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award (2015), the Carnegie Prize in Mind and Brain Sciences (2015), the Jacob Heskel Gabbay Award (2013), the Grete Lundbeck Brain Prize (2013) and the NIH Director's Pioneer Award (2013). He was also named to the World Economic Forum Young Scientist list (2013) and the Technology Review World's "Top 35 Innovators under Age 35" list (2006). His group has hosted hundreds of visitors to learn how to use new biotechnologies and spun out several companies to bring inventions out of his lab and into the world. Boyden received his Ph.D. in neurosciences from Stanford University as a Hertz Fellow, where he discovered that the molecular mechanisms used to store a memory are determined by the content to be learned. Before that, he received three degrees in electrical engineering, computer science and physics from MIT. He has contributed to over 300 peer-reviewed papers, current or pending patents and articles, and he has given over 300 invited talks on his group's work.
Ed Boyden | Speaker | TED.com