TED2011
Ed Boyden: A light switch for neurons
에드 보이든: 뉴런을 위한 빛 스위치
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에드 보이든은 뇌 세포에 빛에 민감한 단백질 세포를 주입함으로써, 어떻게 광섬유 물질을 이용해 특정 뉴런들을 활성, 또는 비활성화 시키는지를 보여줍니다. 이런 전례가 없는 조종 단계로, 그는 외상 후 스트레스와 유사한 증상을 가졌거나, 특정한 형태로 눈이 보이지 않는 쥐들을 치료해왔습니다. 신경 보철학이 될 것이죠. 이번 시간의 주최자 주안 엔리퀘즈는 강연 후 짧은 Q&A를 진행합니다.
Ed Boyden - Neuroengineer
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
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
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Think about your day for a second.
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잠시동안 하루일과를 생각해보세요.
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You woke up, felt fresh air on your face as you walked out the door,
1
2000
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일어나고, 문을 걸어나오며 얼굴에 상쾌한 공기를 느끼고,
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encountered new colleagues and had great discussions,
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5000
2000
새로운 동료들을 만나 토론을 하고,
00:22
and felt in awe when you found something new.
3
7000
2000
새로운 것을 알게 되었을 때 경외감을 느끼죠.
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But I bet there's something you didn't think about today --
4
9000
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그러나 오늘 생각하지 않았던 것이 있었을거라 확신합니다.
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something so close to home
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11000
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집에서 너무 가까운 것이라
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that you probably don't think about it very often at all.
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13000
2000
자주 생각조차 하지 않을 수도 있는 것이죠.
00:30
And that's that all the sensations, feelings,
7
15000
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모든 감각, 느낌, 결정과 행동은
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decisions and actions
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당신의 머리속에 있는
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are mediated by the computer in your head
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2000
뇌라는 컴퓨터에 의해
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called the brain.
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조정된다는 것 말입니다.
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Now the brain may not look like much from the outside --
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뇌는 겉으로 보이는 것과는 다를 수도 있습니다—
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a couple pounds of pinkish-gray flesh,
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회분홍색의, 형태가 없는 1, 2 파운드의
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amorphous --
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27000
2000
모습이죠.
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but the last hundred years of neuroscience
14
29000
2000
지난 몇백년의 신경 과학은
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have allowed us to zoom in on the brain,
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31000
2000
우리들이 이런 뇌를 확대해,
00:48
and to see the intricacy of what lies within.
16
33000
2000
안에 무엇이 있는지의 복잡함을 볼 수 있도록 했습니다.
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And they've told us that this brain
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35000
2000
그리고 뇌는 뉴런이라 불리는
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is an incredibly complicated circuit
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37000
2000
수억, 수백가지의 세포로 만들어진
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made out of hundreds of billions of cells called neurons.
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39000
4000
믿을 수 없게 복잡한 회로라는 것을 알려주었습니다.
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Now unlike a human-designed computer,
20
43000
3000
적은 숫자의 여러 부분으로 만들어진,
01:01
where there's a fairly small number of different parts --
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46000
2000
사람이 만든 컴퓨터와는 다르게—
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we know how they work, because we humans designed them --
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48000
3000
사람이 디자인했기 때문에, 작동원리를 잘 알고있죠 –
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the brain is made out of thousands of different kinds of cells,
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51000
3000
뇌는 수천가지의 다른 종류의 세포들로 만들어져 있습니다.
01:09
maybe tens of thousands.
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54000
2000
어쩌면 수만가지일 수도 있겠군요.
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They come in different shapes; they're made out of different molecules.
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56000
2000
세포들은 각기 다른 모양으로 생겼습니다. 모두 다른 분자들로 이루어져 있구요.
01:13
And they project and connect to different brain regions,
26
58000
3000
또한, 각각 뇌의 다른 부분에 계획되어 연결합니다.
01:16
and they also change different ways in different disease states.
27
61000
3000
여러 질병 상태에 따라 다른 방법으로 바꾸기도 합니다.
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Let's make it concrete.
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64000
2000
더 명확하게 설명하자면
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There's a class of cells,
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66000
2000
뇌 안에는 한 부류의,
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a fairly small cell, an inhibitory cell, that quiets its neighbors.
30
68000
3000
작고, 주변 세포를 진정시키는 억제 세포가 있습니다.
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It's one of the cells that seems to be atrophied in disorders like schizophrenia.
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71000
4000
정신 분열증에서 처럼 위축되어 보이는 세포 중 하나이죠.
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It's called the basket cell.
32
75000
2000
바구니세포라고 불립니다.
01:32
And this cell is one of the thousands of kinds of cell
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77000
2000
이 세포는 우리가 배우고 있는
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that we are learning about.
34
79000
2000
수천가지의 세포 중 하나입니다.
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New ones are being discovered everyday.
35
81000
2000
매일 새로운 종류의 세포가 발견되고 있습니다.
01:38
As just a second example:
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83000
2000
두번째 예처럼요.
01:40
these pyramidal cells, large cells,
37
85000
2000
이 피라미드의, 거대한 세포들은,
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they can span a significant fraction of the brain.
38
87000
2000
뇌의 중요한 부분에 자리잡고 있습니다.
01:44
They're excitatory.
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89000
2000
흥분성 세포입니다.
01:46
And these are some of the cells
40
91000
2000
또한 이 세포들은 간질 같은 병에선
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that might be overactive in disorders such as epilepsy.
41
93000
3000
지나치게 활동적일 때도 있습니다.
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Every one of these cells
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96000
2000
이런 세포들 모두
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is an incredible electrical device.
43
98000
3000
놀라운 전기 장치인 셈이죠.
01:56
They receive input from thousands of upstream partners
44
101000
2000
그것들은 위에 있는 수천개의 세포들로부터 입력을 받아서
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and compute their own electrical outputs,
45
103000
3000
그들 스스로의 전기 결과물을 산출해내,
02:01
which then, if they pass a certain threshold,
46
106000
2000
특정 경계선을 넘게 된다면, 밑에 있는
02:03
will go to thousands of downstream partners.
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108000
2000
다른 수천개의 세포들에게 전달할 것입니다.
02:05
And this process, which takes just a millisecond or so,
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110000
3000
100분의 1초정도 소요되는 이 과정은,
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happens thousands of times a minute
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2000
당신이 살아있고, 생각하고,
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in every one of your 100 billion cells,
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115000
2000
느끼는 한, 몸 속의
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as long as you live
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117000
2000
1000억개의 모든 세포에서
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and think and feel.
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119000
3000
1분동안 수천번 일어납니다.
02:17
So how are we going to figure out what this circuit does?
53
122000
3000
그렇다면 우리는 이 회로가 무엇을 하는지 어떻게 알까요?
02:20
Ideally, we could go through the circuit
54
125000
2000
이상적으로는, 이 회로에 개입해
02:22
and turn these different kinds of cell on and off
55
127000
3000
다른 종류의 세포들을 켜거나 꺼서
02:25
and see whether we could figure out
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130000
2000
어떤 세포가 특정 기능을 하고,
02:27
which ones contribute to certain functions
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132000
2000
특정 병에선 어떤 것이
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and which ones go wrong in certain pathologies.
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134000
2000
잘못되어 있는지 알아낼 수 있을겁니다.
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If we could activate cells, we could see what powers they can unleash,
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136000
3000
만약 세포들을 활성화시킬 수 있다면, 어떤 힘으로 촉진시키거나,
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what they can initiate and sustain.
60
139000
2000
무엇이 세포를 시작하고 지속하는지 알 수 있을겁니다.
02:36
If we could turn them off,
61
141000
2000
만약 세포들을 차단시킨다면,
02:38
then we could try and figure out what they're necessary for.
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143000
2000
그것들이 무엇에 필요한 지를 알 수 있을겁니다.
02:40
And that's a story I'm going to tell you about today.
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145000
3000
이것이 제가 오늘 말하려는 이야기 입니다.
02:43
And honestly, where we've gone through over the last 11 years,
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148000
3000
솔직히, 지난 11년동안은,
02:46
through an attempt to find ways
65
151000
2000
뇌의 회로, 세포,
02:48
of turning circuits and cells and parts and pathways of the brain
66
153000
2000
각종 부분과 경로들을 활성화, 또는 비활성화 시키는
02:50
on and off,
67
155000
2000
방법을 찾기위한
02:52
both to understand the science
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157000
2000
시도들을 통해, 과학을 이해하고,
02:54
and also to confront some of the issues
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159000
3000
전 인류가 대면하는 몇가지 이슈들을
02:57
that face us all as humans.
70
162000
3000
직면하기 위해서였습니다.
03:00
Now before I tell you about the technology,
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165000
3000
이제 제가 기술에 대해 언급하기 전에,
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the bad news is that a significant fraction of us in this room,
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168000
3000
이 방에 계신 분들 중 중요한 일부는,
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if we live long enough,
73
171000
2000
만약 오래 살 수 있다면,
03:08
will encounter, perhaps, a brain disorder.
74
173000
2000
뇌 질환을 갖게될지도 모릅니다.
03:10
Already, a billion people
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175000
2000
이미, 10억명의 사람들은
03:12
have had some kind of brain disorder
76
177000
2000
특정 종류의 뇌 질환을 앓아
03:14
that incapacitates them,
77
179000
2000
정상적인 생활이 불가능합니다.
03:16
and the numbers don't do it justice though.
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181000
2000
그 숫자는 공평하지 않습니다.
03:18
These disorders -- schizophrenia, Alzheimer's,
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183000
2000
이런 질환들 – 정신 분열증, 알츠하이머,
03:20
depression, addiction --
80
185000
2000
우울증, 중독 –
03:22
they not only steal our time to live, they change who we are.
81
187000
3000
이것들은 우리의 생명만 앗아갈 뿐만 아니라, 우리의 존재조차도 바꿔버립니다.
03:25
They take our identity and change our emotions
82
190000
2000
우리의 정체성을 가져가 감정을 바꾸고,
03:27
and change who we are as people.
83
192000
3000
우리를 바꿔놓습니다.
03:30
Now in the 20th century,
84
195000
3000
20세기에는,
03:33
there was some hope that was generated
85
198000
3000
뇌질환들을 치료하기 위한
03:36
through the development of pharmaceuticals for treating brain disorders,
86
201000
3000
약의 발달로 인해 생긴 희망이 있었습니다.
03:39
and while many drugs have been developed
87
204000
3000
뇌질환 증상들을 완화시키는 많은 약들이
03:42
that can alleviate symptoms of brain disorders,
88
207000
2000
발전되는 동안에도, 실질적으로 어떠한 약도
03:44
practically none of them can be considered to be cured.
89
209000
3000
완전히 치료를 하게 하지는 않습니다.
03:47
And part of that's because we're bathing the brain in the chemical.
90
212000
3000
부분적인 이유로는, 우리가 뇌를 화학물에 세척하기 때문입니다.
03:50
This elaborate circuit
91
215000
2000
이 수천가지의
03:52
made out of thousands of different kinds of cell
92
217000
2000
다른 세포로 이루어진 정교한 회로는
03:54
is being bathed in a substance.
93
219000
2000
화학 물질에 세척되고 있습니다.
03:56
That's also why, perhaps, most of the drugs, and not all, on the market
94
221000
2000
아마도 이것이, 시중의 대부분의 약물이 몇가지
03:58
can present some kind of serious side effect too.
95
223000
3000
심각한 부작용을 동반하는지의 이유일수도 있습니다.
04:01
Now some people have gotten some solace
96
226000
3000
몇 사람들은 뇌에 심어진
04:04
from electrical stimulators that are implanted in the brain.
97
229000
3000
전자 자극장치로부터 위안을 얻기도 합니다.
04:07
And for Parkinson's disease,
98
232000
2000
파킨슨 병에선,
04:09
Cochlear implants,
99
234000
2000
달팽이관 이식은
04:11
these have indeed been able
100
236000
2000
이 병을 가진 사람들에게
04:13
to bring some kind of remedy
101
238000
2000
몇가지 종류의 해결책을
04:15
to people with certain kinds of disorder.
102
240000
2000
가져다주게 되었습니다.
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But electricity also will go in all directions --
103
242000
2000
그러나 전기는 모든 방향으로 작용해,
04:19
the path of least resistance,
104
244000
2000
자기가 왔던,
04:21
which is where that phrase, in part, comes from.
105
246000
2000
가장 적은 저항의 길로 가게 됩니다.
04:23
And it also will affect normal circuits as well as the abnormal ones that you want to fix.
106
248000
3000
이것은 정상 회로에 영향을 주고 우리가 고치고자 하는 비정상적인 것도 영향을 줍니다.
04:26
So again, we're sent back to the idea
107
251000
2000
또다시, 우리는 초정밀 조종의 문제로
04:28
of ultra-precise control.
108
253000
2000
오게 되었습니다.
04:30
Could we dial-in information precisely where we want it to go?
109
255000
3000
우리가 보내고 싶어하는 곳으로 정확히 정보를 보낼 수 있을까요?
04:34
So when I started in neuroscience 11 years ago,
110
259000
4000
제가 11년 전에 신경 과학을 시작했을 때,
04:38
I had trained as an electrical engineer and a physicist,
111
263000
3000
전기 공학자와 물리학자로서 훈련 받은 뒤,
04:41
and the first thing I thought about was,
112
266000
2000
첫번째로 생각한 것은
04:43
if these neurons are electrical devices,
113
268000
2000
만약 뉴런들이 전기 기기들이라면,
04:45
all we need to do is to find some way
114
270000
2000
우리가 해야할 것은 거리를 두고
04:47
of driving those electrical changes at a distance.
115
272000
2000
전기 변화들을 이용하는 방법을 찾아야 한다는 것이었습니다.
04:49
If we could turn on the electricity in one cell,
116
274000
2000
만약 주변은 제외하고, 세포 하나에만
04:51
but not its neighbors,
117
276000
2000
전기를 켤 수 있다면,
04:53
that would give us the tool we need to activate and shut down these different cells,
118
278000
3000
각기 다른 세포들을 활성, 또는 비활성화 시키기 위해 필요한 기능을 얻게 되,
04:56
figure out what they do and how they contribute
119
281000
2000
각 세포가 하는 일과 그것들이 속해 있는 네트워크에
04:58
to the networks in which they're embedded.
120
283000
2000
어떻게 영향을 주는지를 알게 될겁니다.
05:00
And also it would allow us to have the ultra-precise control we need
121
285000
2000
또한 초정밀 조종을 가능하게 해 그동안 빗나갔던
05:02
in order to fix the circuit computations
122
287000
3000
회로 계산을 바로잡을 수 있게
05:05
that have gone awry.
123
290000
2000
할 것입니다.
05:07
Now how are we going to do that?
124
292000
2000
어떻게 이걸 할 수 있을까요?
05:09
Well there are many molecules that exist in nature,
125
294000
2000
자연에는 많은 종류의 분자가 존재하고,
05:11
which are able to convert light into electricity.
126
296000
3000
그것들은 빛을 전기로 바꿀 수 있습니다.
05:14
You can think of them as little proteins
127
299000
2000
태양 전지같은 작은 단백질이라
05:16
that are like solar cells.
128
301000
2000
생각할 수 있죠.
05:18
If we can install these molecules in neurons somehow,
129
303000
3000
만약 이런 분자들을 뉴런에 주입할 수 있다면,
05:21
then these neurons would become electrically drivable with light.
130
306000
3000
이 뉴런들을 빛을 이용해 전기로 사용할 수 있을겁니다.
05:24
And their neighbors, which don't have the molecule, would not.
131
309000
3000
이런 분자가 없는 주변 세포들은 그렇지 못하겠죠.
05:27
There's one other magic trick you need to make this all happen,
132
312000
2000
이런 것이 일어나기 위해선 다른 비결이 필요한데,
05:29
and that's the ability to get light into the brain.
133
314000
3000
뇌 안으로 빛을 비추게 하는 능력입니다.
05:32
And to do that -- the brain doesn't feel pain -- you can put --
134
317000
3000
이것을 위해선, 뇌는 고통을 느끼지 못하므로,
05:35
taking advantage of all the effort
135
320000
2000
인터넷과 통신같은 것으로 투여된
05:37
that's gone into the Internet and communications and so on --
136
322000
2000
노력의 장점을 이용해, 뉴런을 활성시킬 수 있는
05:39
optical fibers connected to lasers
137
324000
2000
레이저가 연결된 광섬유를 넣으면,
05:41
that you can use to activate, in animal models for example,
138
326000
2000
예를 들어 임상 연구 전에 동물 모델에 말입니다,
05:43
in pre-clinical studies,
139
328000
2000
뉴런이 무엇을 하는지
05:45
these neurons and to see what they do.
140
330000
2000
연구할 수 있습니다.
05:47
So how do we do this?
141
332000
2000
이것을 어떻게 하느냐?
05:49
Around 2004,
142
334000
2000
2004년 즈음,
05:51
in collaboration with Gerhard Nagel and Karl Deisseroth,
143
336000
2000
게르하르트 나겔과 칼 디저로스의 협력으로,
05:53
this vision came to fruition.
144
338000
2000
이 비전은 결실을 맺었습니다.
05:55
There's a certain alga that swims in the wild,
145
340000
3000
야생에서 헤엄치는 특정 조류(藻類)가 있는데,
05:58
and it needs to navigate towards light
146
343000
2000
이들이 최적으로 광합성하기 위해선
06:00
in order to photosynthesize optimally.
147
345000
2000
빛을 향해 방향을 찾아야 합니다.
06:02
And it senses light with a little eye-spot,
148
347000
2000
빛을 작은 눈구멍으로 감지하지만,
06:04
which works not unlike how our eye works.
149
349000
3000
이 눈은 우리들의 눈과는 다르게 작동됩니다.
06:07
In its membrane, or its boundary,
150
352000
2000
세포막 안, 또는 경계선에는,
06:09
it contains little proteins
151
354000
3000
작은 단백질이 있어
06:12
that indeed can convert light into electricity.
152
357000
3000
빛을 전기로 변환하게 합니다.
06:15
So these molecules are called channelrhodopsins.
153
360000
3000
이런 분자들은 채널로돕신스 (channelrhodospins) 이라 불립니다.
06:18
And each of these proteins acts just like that solar cell that I told you about.
154
363000
3000
각각의 단백질은 제가 말한 태양 전지처럼 작용합니다.
06:21
When blue light hits it, it opens up a little hole
155
366000
3000
파란 빛을 쬐면, 작은 구멍이 열려
06:24
and allows charged particles to enter the eye-spot,
156
369000
2000
전기를 띤 입자가 눈구멍으로 들어가게 합니다.
06:26
and that allows this eye-spot to have an electrical signal
157
371000
2000
그러면 눈구멍은 전기 신호를 가지게 되 마치
06:28
just like a solar cell charging up a battery.
158
373000
3000
태양 전지가 배터리를 충전하는 것 처럼 됩니다.
06:31
So what we need to do is to take these molecules
159
376000
2000
우리가 해야 할 것은 이 분자들을 이용해
06:33
and somehow install them in neurons.
160
378000
2000
뉴런에 설치하는 겁니다.
06:35
And because it's a protein,
161
380000
2000
왜냐하면 단백질로 이루어진 이상,
06:37
it's encoded for in the DNA of this organism.
162
382000
3000
생물의 DNA에 암호화되 있기 때문입니다.
06:40
So all we've got to do is take that DNA,
163
385000
2000
그러니 우리는 그 DNA를 가져가,
06:42
put it into a gene therapy vector, like a virus,
164
387000
3000
박테리아같은 유전자 치료의 매개체에 주입한 후,
06:45
and put it into neurons.
165
390000
3000
뉴런안에 주입해야 합니다.
06:48
So it turned out that this was a very productive time in gene therapy,
166
393000
3000
이 방법은 유전자 치료와, 함께 생겨나는 많은 바이러스 쪽으론
06:51
and lots of viruses were coming along.
167
396000
2000
굉장히 생산적인 때가 되었습니다.
06:53
So this turned out to be very simple to do.
168
398000
2000
굉장히 간편한 방법이 되었구요.
06:55
And early in the morning one day in the summer of 2004,
169
400000
3000
2004년 여름, 어느 이른 아침에
06:58
we gave it a try, and it worked on the first try.
170
403000
2000
시도해서, 첫 번째 시도에서 효과를 보았습니다.
07:00
You take this DNA and you put it into a neuron.
171
405000
3000
DNA를 가지고 뉴런에 주입했습니다.
07:03
The neuron uses its natural protein-making machinery
172
408000
3000
뉴런은 원래 있던 단백질 생산 조직을 이용해
07:06
to fabricate these little light-sensitive proteins
173
411000
2000
빛에 민감한 단백질을 생산해,
07:08
and install them all over the cell,
174
413000
2000
다른 세포들 모두에 설치했습니다.
07:10
like putting solar panels on a roof,
175
415000
2000
마치 지붕에 태양 전지판을 놓는것 처럼요.
07:12
and the next thing you know,
176
417000
2000
그 다음엔,
07:14
you have a neuron which can be activated with light.
177
419000
2000
빛에 활성화되는 뉴런이 만들어지게 됩니다.
07:16
So this is very powerful.
178
421000
2000
굉장히 막강하죠.
07:18
One of the tricks you have to do
179
423000
2000
우리가 해야 하는 것은
07:20
is to figure out how to deliver these genes to the cells that you want
180
425000
2000
원하는 세포에 유전자들을 전달할 방법을 찾고
07:22
and not all the other neighbors.
181
427000
2000
주변 세포에는 영향을 끼치지 않게 하는겁니다.
07:24
And you can do that; you can tweak the viruses
182
429000
2000
이것을 가능하게 하는 방법은 바이러스들을 조종해
07:26
so they hit just some cells and not others.
183
431000
2000
몇가지 세포만 건들게 하는 것이죠.
07:28
And there's other genetic tricks you can play
184
433000
2000
빛에 반응하는 세포를 얻기 위해
07:30
in order to get light-activated cells.
185
435000
3000
할 수 있는 다른 유전적 방법이 있습니다.
07:33
This field has now come to be known as optogenetics.
186
438000
4000
이 분야는 광유전학이라고 알려지게 되었죠.
07:37
And just as one example of the kind of thing you can do,
187
442000
2000
쉬운 예를 들자면, 복잡한 네트워크를 찾아,
07:39
you can take a complex network,
188
444000
2000
바이러스를 밀집된 네트워크에 있는
07:41
use one of these viruses to deliver the gene
189
446000
2000
한 종류의 세포에게
07:43
just to one kind of cell in this dense network.
190
448000
3000
유전자를 전달하는 데에 이용하는 겁니다.
07:46
And then when you shine light on the entire network,
191
451000
2000
그 다음 네트워크 전체에 빛을 비추면,
07:48
just that cell type will be activated.
192
453000
2000
유전자가 전달된 세포만 활성될 것입니다.
07:50
So for example, lets sort of consider that basket cell I told you about earlier --
193
455000
3000
예를 들어, 제가 전에 말한 바구니 세포를 생각해 보세요.
07:53
the one that's atrophied in schizophrenia
194
458000
2000
정신 분열증에서 위축되어 있는
07:55
and the one that is inhibitory.
195
460000
2000
억제 세포말입니다.
07:57
If we can deliver that gene to these cells --
196
462000
2000
만약 유전자를 이 세포들에게 전달할 수 있고,
07:59
and they're not going to be altered by the expression of the gene, of course --
197
464000
3000
물론 유전자의 표출로 유전자가 바뀌지 않는 한에서,
08:02
and then flash blue light over the entire brain network,
198
467000
3000
뇌의 네트워크에 파란 빛을 비춘다면
08:05
just these cells are going to be driven.
199
470000
2000
바구니 세포들만 부각될 것입니다.
08:07
And when the light turns off, these cells go back to normal,
200
472000
2000
그리고 빛을 끄면, 이 세포들은 다시 정상적으로 돌아가,
08:09
so they don't seem to be averse against that.
201
474000
3000
빛에 거부반응을 보이지 않겠죠.
08:12
Not only can you use this to study what these cells do,
202
477000
2000
이 연구를 세포들의 기능에만 사용할 수 있을 뿐만 아니라,
08:14
what their power is in computing in the brain,
203
479000
2000
뇌에서 사용되는 능력,
08:16
but you can also use this to try to figure out --
204
481000
2000
그리고 세포들의 활동과도 연관지을 수 있을겁니다.
08:18
well maybe we could jazz up the activity of these cells,
205
483000
2000
세포들이 위축되는 한에서요.
08:20
if indeed they're atrophied.
206
485000
2000
세포들이 위축되는 한에서요.
08:22
Now I want to tell you a couple of short stories
207
487000
2000
이 연구를 과학적, 임상적,
08:24
about how we're using this,
208
489000
2000
그리고 임상 전의 단계 모두에서
08:26
both at the scientific, clinical and pre-clinical levels.
209
491000
3000
어떻게 적용할 수 있는지에 대한 이야기를 할까합니다.
08:29
One of the questions we've confronted
210
494000
2000
저희가 대면했던 질문 중 하나는,
08:31
is, what are the signals in the brain that mediate the sensation of reward?
211
496000
3000
뇌 안에서 보상심리를 만드는 신호가 무엇이냐는 것이었습니다.
08:34
Because if you could find those,
212
499000
2000
그 해답을 알게되면,
08:36
those would be some of the signals that could drive learning.
213
501000
2000
배움을 이끌어내는 신호를 알게 될 수 있기 때문이었죠.
08:38
The brain will do more of whatever got that reward.
214
503000
2000
뇌는 무슨 보상을 받던지 계속 할것입니다.
08:40
And also these are signals that go awry in disorders such as addiction.
215
505000
3000
그리고 중독같은 질환에선 빗나가는 신호들이 존재합니다.
08:43
So if we could figure out what cells they are,
216
508000
2000
그러니 그 세포들이 무엇인지 알 수 있다면,
08:45
we could maybe find new targets
217
510000
2000
우리는 새 목표를 찾아
08:47
for which drugs could be designed or screened against,
218
512000
2000
어떤 약을 제작하거나 가려낼 수 있는지,
08:49
or maybe places where electrodes could be put in
219
514000
2000
아니면 심각한 장애를 가진 사람들을 위해
08:51
for people who have very severe disability.
220
516000
3000
전극을 놓을 수 있는 곳에 사용할 수 있을겁니다.
08:54
So to do that, we came up with a very simple paradigm
221
519000
2000
이런것을 위해, 저희는 피오렐라 그룹과의 협력으로
08:56
in collaboration with the Fiorella group,
222
521000
2000
간단한 패러다임을 만들었는데,
08:58
where one side of this little box,
223
523000
2000
이 작은 박스 중 한 곳에,
09:00
if the animal goes there, the animal gets a pulse of light
224
525000
2000
동물이 가게 된다면, 그 동물은 빛의 파동을 받아
09:02
in order to make different cells in the brain sensitive to light.
225
527000
2000
각기 다른 뇌세포가 빛에 민감해지게 되는 것입니다.
09:04
So if these cells can mediate reward,
226
529000
2000
그 세포들은 보상을 조정해,
09:06
the animal should go there more and more.
227
531000
2000
그 동물은 계속 그 곳으로 향할겁니다.
09:08
And so that's what happens.
228
533000
2000
이것이 패러다임의 핵심입니다.
09:10
This animal's going to go to the right-hand side and poke his nose there,
229
535000
2000
이 동물은 오른쪽으로 간 뒤 코를 내밀 것이고,
09:12
and he gets a flash of blue light every time he does that.
230
537000
2000
그 때마다 파란빛을 받게 될 것입니다.
09:14
And he'll do that hundreds and hundreds of times.
231
539000
2000
이 과정을 수백번 할 겁니다.
09:16
These are the dopamine neurons,
232
541000
2000
도파민 뉴런이란 것이 있는데,
09:18
which some of you may have heard about, in some of the pleasure centers in the brain.
233
543000
2000
여기 계신 분 중 몇분께선 뇌의 쾌락중추에 관해 들어보신 적이 있을겁니다.
09:20
Now we've shown that a brief activation of these
234
545000
2000
그동안 저희가 이 짧은 활성화로
09:22
is enough, indeed, to drive learning.
235
547000
2000
배움을 이끌어내기 충분하다는 것을 보여드렸죠.
09:24
Now we can generalize the idea.
236
549000
2000
이제 이것을 보편화할 수 있습니다.
09:26
Instead of one point in the brain,
237
551000
2000
뇌의 한 부분 대신,
09:28
we can devise devices that span the brain,
238
553000
2000
우리는 뇌에 자리잡는 기기를 고안해,
09:30
that can deliver light into three-dimensional patterns --
239
555000
2000
3차원 패턴으로 빛을 전달하게 할 수 있습니다.
09:32
arrays of optical fibers,
240
557000
2000
즉, 광섬유 배열로 된,
09:34
each coupled to its own independent miniature light source.
241
559000
2000
각각이 독자적인 축소된 빛의 근원으로 연결된 패턴말입니다.
09:36
And then we can try to do things in vivo
242
561000
2000
그리고 접시에서만 해왔던 것들을
09:38
that have only been done to-date in a dish --
243
563000
3000
체내에서 실험해,
09:41
like high-throughput screening throughout the entire brain
244
566000
2000
뇌 전체에 걸쳐 특정 일을 야기하는 신호를 위해
09:43
for the signals that can cause certain things to happen.
245
568000
2000
검사하는 높은 처리량 같은 것을 할 수 있습니다.
09:45
Or that could be good clinical targets
246
570000
2000
아니면 이런 것은 뇌질환을 위한 좋은
09:47
for treating brain disorders.
247
572000
2000
임상 대상이 될 수도 있습니다.
09:49
And one story I want to tell you about
248
574000
2000
제가 말하고픈 다른 것은
09:51
is how can we find targets for treating post-traumatic stress disorder --
249
576000
3000
우리가 어떻게 외상 후 스트레스를 치료하기 위한 타겟을 찾는가 입니다.
09:54
a form of uncontrolled anxiety and fear.
250
579000
3000
그 질환은 억제되지 않는 불안과 공포를 가지고있죠.
09:57
And one of the things that we did
251
582000
2000
저희가 한 것 중 하나는
09:59
was to adopt a very classical model of fear.
252
584000
3000
공포의 고전적인 사례를 택하는 것이었습니다.
10:02
This goes back to the Pavlovian days.
253
587000
3000
파블로브 시대로 되돌아가죠.
10:05
It's called Pavlovian fear conditioning --
254
590000
2000
파블로브 공포 조건화라고 불립니다.
10:07
where a tone ends with a brief shock.
255
592000
2000
신호음이 짧은 자극으로 끝나는 것입니다.
10:09
The shock isn't painful, but it's a little annoying.
256
594000
2000
이 자극은 고통스럽진 않지만 성가시죠.
10:11
And over time -- in this case, a mouse,
257
596000
2000
그리고 시간이 지나면서—이 상황에선,
10:13
which is a good animal model, commonly used in such experiments --
258
598000
2000
보통 이런 실험을 할 때 좋은 모델이 되는 쥐가 –
10:15
the animal learns to fear the tone.
259
600000
2000
신호음에 공포를 느끼게 됩니다.
10:17
The animal will react by freezing,
260
602000
2000
쥐는 몸이 얼어붙는 반응을 보일겁니다.
10:19
sort of like a deer in the headlights.
261
604000
2000
전조등 앞에 선 사슴처럼요.
10:21
Now the question is, what targets in the brain can we find
262
606000
3000
여기서 생기는 질문은, 뇌에 어떤 타겟을 찾아서
10:24
that allow us to overcome this fear?
263
609000
2000
이런 공포를 극복하게 할까입니다.
10:26
So what we do is we play that tone again
264
611000
2000
그래서 저희는 그 신호음을,
10:28
after it's been associated with fear.
265
613000
2000
공포를 느끼게 한 후 다시 사용했습니다.
10:30
But we activate targets in the brain, different ones,
266
615000
2000
그러나 이번엔 제가 아까 말씀드린
10:32
using that optical fiber array I told you about in the previous slide,
267
617000
3000
광섬유 배열을 사용해, 다른 종류의 뇌에 타겟을 활성화시킨 뒤,
10:35
in order to try and figure out which targets
268
620000
2000
어떤 타겟이 뇌가 공포를 받았던 기억으로부터
10:37
can cause the brain to overcome that memory of fear.
269
622000
3000
극복하게 하는지를 찾아보았습니다.
10:40
And so this brief video
270
625000
2000
이 짧은 비디오는
10:42
shows you one of these targets that we're working on now.
271
627000
2000
저희가 현재 작업하는 타겟 중 하나를 보여줍니다.
10:44
This is an area in the prefrontal cortex,
272
629000
2000
이는 전두엽 피질 안 부분으로,
10:46
a region where we can use cognition to try to overcome aversive emotional states.
273
631000
3000
이 부분은 우리가 인식을 사용해 혐오적 감정상태를 극복하려하는 곳입니다.
10:49
And the animal's going to hear a tone -- and a flash of light occurred there.
274
634000
2000
동물이 신호음을 듣게될 것이고, 섬광이 저기서 일어나지요.
10:51
There's no audio on this, but you can see the animal's freezing.
275
636000
2000
소리는 안나지만, 동물이 굳어버리는 것을 보실 수 있습니다.
10:53
This tone used to mean bad news.
276
638000
2000
이 신호음은 안좋은 소식을 의미했습니다.
10:55
And there's a little clock in the lower left-hand corner,
277
640000
2000
아래에 왼쪽 모서리에 작은 시계가 있는데,
10:57
so you can see the animal is about two minutes into this.
278
642000
3000
저 쥐가 2분동안 이랬다는 것을 알 수 있습니다.
11:00
And now this next clip
279
645000
2000
다음 클립은 8분후 입니다.
11:02
is just eight minutes later.
280
647000
2000
다음 클립은 8분후 입니다.
11:04
And the same tone is going to play, and the light is going to flash again.
281
649000
3000
같은 신호음이 울릴 것이고, 빛이 다시 비춰질 겁니다.
11:07
Okay, there it goes. Right now.
282
652000
3000
오케이, 시작합니다. 바로 지금요.
11:10
And now you can see, just 10 minutes into the experiment,
283
655000
3000
보시다시피, 이 실험의 10분동안,
11:13
that we've equipped the brain by photoactivating this area
284
658000
3000
저희가 쥐의 뇌를 광활성화 시킴으로써
11:16
to overcome the expression
285
661000
2000
공포의 기억을 극복하도록 해놓았습니다.
11:18
of this fear memory.
286
663000
2000
공포의 기억을 극복하도록 해놓았습니다.
11:20
Now over the last couple of years, we've gone back to the tree of life
287
665000
3000
지난 몇년간, 저희는 생명나무(tree of life)로 되돌아가,
11:23
because we wanted to find ways to turn circuits in the brain off.
288
668000
3000
뇌의 회로를 끄는 방법을 찾고자 했습니다.
11:26
If we could do that, this could be extremely powerful.
289
671000
3000
만약 이것이 가능하다면, 효과가 막강할 것이기 때문입니다.
11:29
If you can delete cells just for a few milliseconds or seconds,
290
674000
3000
만약 1초, 또는1000분의 1초간 세포를 제거할 수 있다면,
11:32
you can figure out what necessary role they play
291
677000
2000
그것이 회로에서 하는 일이
11:34
in the circuits in which they're embedded.
292
679000
2000
무엇인지 알아낼 수 있을 겁니다.
11:36
And we've now surveyed organisms from all over the tree of life --
293
681000
2000
그리고 저희는 모든 생명나무에 걸친 생물들을 조사해왔습니다.
11:38
every kingdom of life except for animals, we see slightly differently.
294
683000
3000
우리가 약간 다르게 보는, 동물을 제외한 삶의 모든 종류를 말입니다.
11:41
And we found all sorts of molecules, they're called halorhodopsins or archaerhodopsins,
295
686000
3000
그리고 모든 종류의 분자들이, 할로로도스핀스 (halorhodopsins) 또는 아카데로도흐신스 (archaerhodopsins) 이라 합니다,
11:44
that respond to green and yellow light.
296
689000
2000
초록색과 노란색 불에 반응한다는 것을 알게되었습니다.
11:46
And they do the opposite thing of the molecule I told you about before
297
691000
2000
그런 분자들은 제가 아까 언급한 파란 불빛의 활성체인
11:48
with the blue light activator channelrhodopsin.
298
693000
3000
채널로돕신 (channelrhodopsin) 과는 다르게 작용합니다.
11:52
Let's give an example of where we think this is going to go.
299
697000
3000
이것에 관한 예를 말해보겠습니다.
11:55
Consider, for example, a condition like epilepsy,
300
700000
3000
간질과 같이, 뇌가 과도하게 활동적인 상황을
11:58
where the brain is overactive.
301
703000
2000
생각해 보십시오.
12:00
Now if drugs fail in epileptic treatment,
302
705000
2000
만약 약물이 간질 치료를 하지 못한다면,
12:02
one of the strategies is to remove part of the brain.
303
707000
2000
대안 중 하나는 뇌를 부분적으로 제거하는 것입니다.
12:04
But that's obviously irreversible, and there could be side effects.
304
709000
2000
하지만 이것은 되돌릴 수 없고, 부작용을 동반할 수도 있습니다.
12:06
What if we could just turn off that brain for a brief amount of time,
305
711000
3000
만약 우리가 아주 잠깐동안 뇌를 정지시켜,
12:09
until the seizure dies away,
306
714000
3000
발작이 멈추게 될때까지만,
12:12
and cause the brain to be restored to its initial state --
307
717000
3000
뇌를 초기의 상태로 되돌리게 한다면 어떨까요?
12:15
sort of like a dynamical system that's being coaxed down into a stable state.
308
720000
3000
꼭 안정적인 상태로 되는 역학적인 시스템처럼요.
12:18
So this animation just tries to explain this concept
309
723000
3000
이 애니메이션은 저 세포들이 불을 끔에 따라
12:21
where we made these cells sensitive to being turned off with light,
310
726000
2000
민감해지고, 다시 빛을 쬐면, 그동안
12:23
and we beam light in,
311
728000
2000
저희가 끄길 원하는
12:25
and just for the time it takes to shut down a seizure,
312
730000
2000
발작도 멈춰지게 된다는
12:27
we're hoping to be able to turn it off.
313
732000
2000
개념을 설명하기 위함입니다.
12:29
And so we don't have data to show you on this front,
314
734000
2000
비록 여기서 보여드릴 수 있는 자료는 없지만,
12:31
but we're very excited about this.
315
736000
2000
저희는 굉장히 흥분된 상태입니다.
12:33
Now I want to close on one story,
316
738000
2000
이야기 하나로 마무리를 지으려 하는데,
12:35
which we think is another possibility --
317
740000
2000
다른 가능성에 관한 것입니다.
12:37
which is that maybe these molecules, if you can do ultra-precise control,
318
742000
2000
만약 저희가 분자들을 초정밀 조종하는게 가능하다면,
12:39
can be used in the brain itself
319
744000
2000
분자들을 뇌 안에서 빛을 이용한
12:41
to make a new kind of prosthetic, an optical prosthetic.
320
746000
3000
인공 기관 종류로 사용할 수 있을지도 모른다는 것입니다.
12:44
I already told you that electrical stimulators are not uncommon.
321
749000
3000
제가 이미 전자 자극장치는 흔한게 아니라는 걸 언급했지요.
12:47
Seventy-five thousand people have Parkinson's deep-brain stimulators implanted.
322
752000
3000
7만 5천명의 파킨슨병 환자들은 뇌속 깊숙히 자극장치가 심어져있습니다.
12:50
Maybe 100,000 people have Cochlear implants,
323
755000
2000
어쩌면 10만명의 사람들이 듣는것을 가능하게 하는
12:52
which allow them to hear.
324
757000
2000
달팽이관 이식수술을 했을겁니다.
12:54
There's another thing, which is you've got to get these genes into cells.
325
759000
3000
다른 사실 하나는, 우리가 이 유전자를 세포안으로 주입해야 한다는겁니다.
12:57
And new hope in gene therapy has been developed
326
762000
3000
그리고 유전자 치료에서의 시로운 희망이 점차로 발전했든데
13:00
because viruses like the adeno-associated virus,
327
765000
2000
분비선 관련 바이러스들은,
13:02
which probably most of us around this room have,
328
767000
2000
아마 이 장소에 있는 우리중 대부분이 가지고 있을것이기도 하고,
13:04
and it doesn't have any symptoms,
329
769000
2000
아무 증상도 동반하지 않기 때문에,
13:06
which have been used in hundreds of patients
330
771000
2000
수백명의 환자의 몸 또는 뇌 속으로
13:08
to deliver genes into the brain or the body.
331
773000
2000
유전자를 전달하는 데 사용되었습니다.
13:10
And so far, there have not been serious adverse events
332
775000
2000
그리고 지금까지는, 이 바이러스 관련 부정적 사건들은
13:12
associated with the virus.
333
777000
2000
한번도 일어나지 않고있습니다.
13:14
There's one last elephant in the room, the proteins themselves,
334
779000
3000
마지막으로 이 장에서 가장 중요한 문제는, 조류와 박테리아,
13:17
which come from algae and bacteria and fungi,
335
782000
2000
곰팡이로부터 온 단백질자체들은
13:19
and all over the tree of life.
336
784000
2000
생명나무 전체에 있습니다.
13:21
Most of us don't have fungi or algae in our brains,
337
786000
2000
우리 중 대부분은 뇌에 곰팡이나 조류는 없지만,
13:23
so what is our brain going to do if we put that in?
338
788000
2000
만약 그런 것을 뇌에 주입하면 어떻게 될까요?
13:25
Are the cells going to tolerate it? Will the immune system react?
339
790000
2000
세포들이 견뎌낼까요? 면역체계가 반응할까요?
13:27
In its early days -- these have not been done on humans yet --
340
792000
2000
예전엔, 사람에게 이런 것이 행해지지 않았지만,
13:29
but we're working on a variety of studies
341
794000
2000
지금 저희는 다양한 연구를 하고있고
13:31
to try and examine this,
342
796000
2000
조사중입니다.
13:33
and so far we haven't seen overt reactions of any severity
343
798000
3000
지금까지 분자들이나 뇌를 빛에 쬤을 때
13:36
to these molecules
344
801000
2000
격한 반응은
13:38
or to the illumination of the brain with light.
345
803000
3000
저희가 분명하게 발견하지 못했습니다.
13:41
So it's early days, to be upfront, but we're excited about it.
346
806000
3000
예전 이지만, 솔직히, 저희는 들뜬 상태입니다.
13:44
I wanted to close with one story,
347
809000
2000
한가지 얘기만 더하겠습니다.
13:46
which we think could potentially
348
811000
2000
저희는 이것이 잠재적으로
13:48
be a clinical application.
349
813000
2000
임상적 기능이 될거라 생각합니다.
13:50
Now there are many forms of blindness
350
815000
2000
맹목엔 여러 형태가 있는데,
13:52
where the photoreceptors,
351
817000
2000
빛을 감지하는 광수용체가
13:54
our light sensors that are in the back of our eye, are gone.
352
819000
3000
우리의 눈 뒤에 있거나 없어지는 것일 겁니다.
13:57
And the retina, of course, is a complex structure.
353
822000
2000
물론 망막은 복잡한 구조로 되어있습니다.
13:59
Now let's zoom in on it here, so we can see it in more detail.
354
824000
2000
이 부분을 확대해서, 그걸 더 자세히 볼 수 있도록 하겠습니다.
14:01
The photoreceptor cells are shown here at the top,
355
826000
3000
광수용체 세포들은 윗부분에 있는데,
14:04
and then the signals that are detected by the photoreceptors
356
829000
2000
그 다음에는 광수용체들에 의해 감지된 신호들이 다양한 계산을 통해
14:06
are transformed by various computations
357
831000
2000
형태를 변형해, 밑에서 세포층인,
14:08
until finally that layer of cells at the bottom, the ganglion cells,
358
833000
3000
신경절 세포층이 마침내
14:11
relay the information to the brain,
359
836000
2000
우리가 인식하도록 하는 뇌로
14:13
where we see that as perception.
360
838000
2000
정보를 보내어 교체하도록 합니다.
14:15
In many forms of blindness, like retinitis pigmentosa,
361
840000
3000
색소성 망막염이나
14:18
or macular degeneration,
362
843000
2000
시력감퇴와 같은 많은 형태의 맹목은
14:20
the photoreceptor cells have atrophied or been destroyed.
363
845000
3000
광수용체 세포들이 위축되 있거나 손상되 있습니다.
14:23
Now how could you repair this?
364
848000
2000
이것을 어떻게 고칠까요?
14:25
It's not even clear that a drug could cause this to be restored,
365
850000
3000
약물이 이런 증상을 회복시킨다는것도 확실하지 않는데요,
14:28
because there's nothing for the drug to bind to.
366
853000
2000
약물이 묶여있을 만한 것이 없기 때문입니다.
14:30
On the other hand, light can still get into the eye.
367
855000
2000
반면에, 빛은 여전히 눈속으로 들어갈 수 있지요.
14:32
The eye is still transparent and you can get light in.
368
857000
3000
빛은 여전히 투명해서 사람들은 그걸 안으로 들여보낼 수 있습니다.
14:35
So what if we could just take these channelrhodopsins and other molecules
369
860000
3000
그래서 만약 우리가 그냥 이 채널로돕신 (channelrhodopsins) 과 다른 분자들을 취해서
14:38
and install them on some of these other spare cells
370
863000
2000
남는 다른 세포들에 놓아 이들을 설치시켜서
14:40
and convert them into little cameras.
371
865000
2000
카메라처럼 바꿀수 있다면 어떨까요.
14:42
And because there's so many of these cells in the eye,
372
867000
2000
눈 안에는 너무나도 많은 세포가 있기 때문에,
14:44
potentially, they could be very high-resolution cameras.
373
869000
3000
잠재적으로 그들은 고화질 카메라가 될 수 있습니다.
14:47
So this is some work that we're doing.
374
872000
2000
이것이 저희가 하고있는 작업입니다.
14:49
It's being led by one of our collaborators,
375
874000
2000
저희와 공동 연구하는 USC의
14:51
Alan Horsager at USC,
376
876000
2000
앨런 홀새거씨가 감독하고 있고,
14:53
and being sought to be commercialized by a start-up company Eos Neuroscience,
377
878000
3000
NIH에서 자금을 받아 창업 회사인 이오스 뉴로사이언스 (Eos Neuroscience) 가
14:56
which is funded by the NIH.
378
881000
2000
상업화하려 하고 있습니다.
14:58
And what you see here is a mouse trying to solve a maze.
379
883000
2000
보시는 것은 쥐가 미로를 탈출하려 하는 장면입니다.
15:00
It's a six-arm maze. And there's a bit of water in the maze
380
885000
2000
6방향 미로입니다. 미로엔 약간의 물이 있어
15:02
to motivate the mouse to move, or he'll just sit there.
381
887000
2000
쥐를 움직이게 합니다. 아니면 쥐는 그냥 앉아있겠죠.
15:04
And the goal, of course, of this maze
382
889000
2000
물론, 미로 끝에는 물에서 나갈 수 있어
15:06
is to get out of the water and go to a little platform
383
891000
2000
위에 빛나는 포트 밑에 있는
15:08
that's under the lit top port.
384
893000
2000
작은 플랫폼으로 갈 수 있습니다.
15:10
Now mice are smart, so this mouse solves the maze eventually,
385
895000
3000
쥐는 똑똑해서, 결국 미로를 나가게 되겠지만,
15:13
but he does a brute-force search.
386
898000
2000
동물적으로 조사를 합니다.
15:15
He's swimming down every avenue until he finally gets to the platform.
387
900000
3000
모든 길을 일일히 헤엄쳐 플랫폼까지 가게 되지요.
15:18
So he's not using vision to do it.
388
903000
2000
그는 시력을 사용해서 그걸 하지는 않진 않는거죠.
15:20
These different mice are different mutations
389
905000
2000
이 다른 쥐는 돌연변이인데,
15:22
that recapitulate different kinds of blindness that affect humans.
390
907000
3000
사람에게 영향을 미치는 맹목과는 다른 종류를 나타냅니다.
15:25
And so we're being careful in trying to look at these different models
391
910000
3000
저희는 이 다른 모델을 조심스레 연구해,
15:28
so we come up with a generalized approach.
392
913000
2000
보편화된 접근에 이르게 되었습니다.
15:30
So how are we going to solve this?
393
915000
2000
어떻게 이것을 해결하느냐?
15:32
We're going to do exactly what we outlined in the previous slide.
394
917000
2000
그 전 슬라이드에서 보인 것과 같게 하겠습니다.
15:34
We're going to take these blue light photosensors
395
919000
2000
이 푸른빛 감광장치를 이용해
15:36
and install them on a layer of cells
396
921000
2000
눈 뒤에 위치한 망막의
15:38
in the middle of the retina in the back of the eye
397
923000
3000
중앙에 있는 세포막에 놓아
15:41
and convert them into a camera --
398
926000
2000
카메라로 바꾸어 놓을 겁니다.
15:43
just like installing solar cells all over those neurons
399
928000
2000
뉴런들을 빛에 반응하게 만들기 위해
15:45
to make them light sensitive.
400
930000
2000
태양 전지를 설치하듯이 말이지요.
15:47
Light is converted to electricity on them.
401
932000
2000
그들로 인해 빛은 전기로 바뀝니다.
15:49
So this mouse was blind a couple weeks before this experiment
402
934000
3000
이 쥐는 실험 전 몇주간 눈이 보이지 않았고
15:52
and received one dose of this photosensitive molecule in a virus.
403
937000
3000
바이러스 안에 넣어둔 빛에 민감한 분자들을 주입받았습니다.
15:55
And now you can see, the animal can indeed avoid walls
404
940000
2000
이제 보시다시피, 쥐는 벽을 피하게 되었고
15:57
and go to this little platform
405
942000
2000
작은 플랫폼으로 가 자신의
15:59
and make cognitive use of its eyes again.
406
944000
3000
눈을 다시 의식적으로 사용하게 되었습니다.
16:02
And to point out the power of this:
407
947000
2000
이것의 강점을 말하자면,
16:04
these animals are able to get to that platform
408
949000
2000
이 동물들은 그들이 살아오며 본 동물들만큼이나
16:06
just as fast as animals that have seen their entire lives.
409
951000
2000
플랫폼에 빠르게 도달할 수 있다는 겁니다.
16:08
So this pre-clinical study, I think,
410
953000
2000
임상 전 연구는, 제 생각엔,
16:10
bodes hope for the kinds of things
411
955000
2000
우리가 미래에 바라는 것의
16:12
we're hoping to do in the future.
412
957000
2000
좋은 징조가 될 것 같습니다.
16:14
To close, I want to point out that we're also exploring
413
959000
3000
결론적으로, 제가 말하고 싶은 것은 저희는 신경 기술의
16:17
new business models for this new field of neurotechnology.
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새로운 분야를 위해 새로운 일을 찾고 있기도 합니다.
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We're developing these tools,
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여러 도구들을 개발하고 있지만,
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but we share them freely with hundreds of groups all over the world,
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전세계의 여러 그룹과 무료로 공유해, 갖가지 다른 질병을
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so people can study and try to treat different disorders.
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연구하고 치료하려 하고자 합니다.
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And our hope is that, by figuring out brain circuits
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저희의 희망은, 뇌 회로를 저희가 치료하고
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at a level of abstraction that lets us repair them and engineer them,
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제작하는 단계에서 알아내,
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we can take some of these intractable disorders that I told you about earlier,
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제가 언급했던 다루기 힘든 질병들,
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practically none of which are cured,
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실질적으로 치료할 수 없는 병들을 가지고,
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and in the 21st century make them history.
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21세기엔 그것들을 과거로 만들어버리겠다는 것입니다.
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Thank you.
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감사합니다!
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(Applause)
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(박수)
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Juan Enriquez: So some of the stuff is a little dense.
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후안 엔리퀘즈: 이것들중 몇가지는 좀 난해하군요.
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(Laughter)
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(웃음)
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But the implications
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그러나
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of being able to control seizures or epilepsy
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약대신 빛으로 발작이나 간질을 조정하는것이
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with light instead of drugs,
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가능하다는 것과
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and being able to target those specifically
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그것들만을 특정하게 타겟으로 잡을 수 있다는
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is a first step.
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암시는 첫번째 단계입니다.
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The second thing that I think I heard you say
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제 생각에 제가 말을 들은 두번째는 이제 뇌를
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is you can now control the brain in two colors,
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두가지 색으로 조종할 수 있다는 것 같은데요.
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like an on/off switch.
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켜고 끄는 스위치처럼요.
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Ed Boyden: That's right.
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에드 보이덴: 맞습니다.
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JE: Which makes every impulse going through the brain a binary code.
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후안: 그리고 모든 자극은 뇌 속으로 2진 부호로 들어가겠구요.
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EB: Right, yeah.
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에드: 맞습니다. 그래요.
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So with blue light, we can drive information, and it's in the form of a one.
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파란 빛으로, 우리는 정보를 얻을 수 있고, 1의 형태로 있게되죠.
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And by turning things off, it's more or less a zero.
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더 부드럽게 바꾸면, 아마 0 이 되겠지요.
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So our hope is to eventually build brain coprocessors
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그러니 저희의 희망은 결국 뇌의 보조 처리기를 만들어
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that work with the brain
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뇌와 함께 작동해,
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so we can augment functions in people with disabilities.
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장애를 가진 사람들에게 기능을 더하는 겁니다.
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JE: And in theory, that means that,
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후안: 그리고 이론으론,
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as a mouse feels, smells,
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쥐가 느끼고, 냄새를 맡고,
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hears, touches,
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듣고, 만지게 되면서,
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you can model it out as a string of ones and zeros.
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당신이 그걸 1과 0의 열로 만들 수 있다는 것이죠.
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EB: Sure, yeah. We're hoping to use this as a way of testing
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에드: 물론입니다. 저희는 이것을 어떤 신경 코드가
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what neural codes can drive certain behaviors
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특정한 행동과 생각, 감정을 유발시키는지를
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and certain thoughts and certain feelings,
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테스트하는 방법으로 사용해,
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and use that to understand more about the brain.
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뇌를 좀 더 이해할 수 있게 희망을 걸고 있습니다.
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JE: Does that mean that some day you could download memories
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후안: 그럼 언젠간 기억을 다운로드해서,
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and maybe upload them?
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또 업로드 할 수 있다는 소리인가요?
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EB: Well that's something we're starting to work on very hard.
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에드: 음. 그건 저희가 지금 열심히 일하기 시작하고 있는 분야랍니다.
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We're now working on some work
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저희는 현재 요소들을 녹음하는 것과 더불어
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where we're trying to tile the brain with recording elements too.
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뇌를 타일링하는 작업을 시도하고 있기도 합니다.
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So we can record information and then drive information back in --
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그래서 정보를 기록하고 다시 빼낼 수 있게 말입니다.
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sort of computing what the brain needs
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마치 뇌의 정보 과정을 증가시키기 위해 뇌가
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in order to augment its information processing.
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무엇을 필요로 하는지 계산하는 것 처럼 말이지요.
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JE: Well, that might change a couple things. Thank you. (EB: Thank you.)
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후안: 흠, 그건 몇가지를 바꾸겠군요. 감사합니다. (에드: 감사합니다.)
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(Applause)
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(짝짝짝)
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