TED2012
Carl Schoonover: How to look inside the brain
Carl Schoonover: Ako sa pozrieť dovnútra mozgu
Filmed:
Readability: 4.8
962,022 views
V pochopení ľudského mozgu sme dosiahli značné pokroky, avšak ako vlastne môžme študovať neuróny v jeho vnútri?
S použitím vynikajúcich obrazových ukážok nám neurovedec a člen TED-u Carl Shoonover ukáže nástroje, ktoré nám umožňujú nahliadať do vnútra nášho mozgu.
Carl Schoonover - Neuroscience PhD student + writer
Carl Schoonover is a neuroscientist and one of the founders of NeuWrite, a collaboration between writers and neuroscientist. Full bio
Carl Schoonover is a neuroscientist and one of the founders of NeuWrite, a collaboration between writers and neuroscientist. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
This is a thousand-year-old drawing of the brain.
0
359
3996
Toto je tisíc rokov stará kresba mozgu.
00:20
It's a diagram of the visual system.
1
4355
1912
Je to nákres zrakového ústrojenstva.
00:22
And some things look very familiar today.
2
6267
2750
Niektoré veci vyzerajú veľmi povedome.
00:24
Two eyes at the bottom, optic nerve flowing out from the back.
3
9017
4367
Dole vidíme dve oči, potom je tu zrakový nerv, ktorý sa vinie zo zadu.
00:29
There's a very large nose
4
13384
2120
Potom tu máme veľmi veľký nos,
00:31
that doesn't seem to be connected to anything in particular.
5
15504
3317
ktorý akoby ani nebol k ničomu pripojený.
00:34
And if we compare this
6
18821
1700
A ak nákres porovnáme
00:36
to more recent representations of the visual system,
7
20521
2074
so súčasnejšími zobrazeniami zrakového ústrojenstva
00:38
you'll see that things have gotten substantially more complicated
8
22595
2957
zistíme, že za uplynulých tisíc rokov
00:41
over the intervening thousand years.
9
25552
1573
sa veci značne skomplikovali.
00:43
And that's because today we can see what's inside of the brain,
10
27125
2965
A to vďaka tomu, že dnes dokážeme vidieť, čo je vo vnútri mozgu,
00:45
rather than just looking at its overall shape.
11
30090
2481
než ako len pozorovať jeho celkový tvar.
00:48
Imagine you wanted to understand how a computer works
12
32571
3979
Predstavte si, že by ste chceli pochopiť,ako funguje počítač.
00:52
and all you could see was a keyboard, a mouse, a screen.
13
36550
3179
Videli by ste len klávesnicu, myš a monitor.
00:55
You really would be kind of out of luck.
14
39729
2396
To by ste asi veľmi neuspeli.
00:58
You want to be able to open it up, crack it open,
15
42125
2042
Chceli by ste dokázať ten počítač otvoriť, rozmontovať
01:00
look at the wiring inside.
16
44167
1844
a pozrieť sa na káble.
01:01
And up until a little more than a century ago,
17
46011
1864
A ešte pred sto rokmi,
01:03
nobody was able to do that with the brain.
18
47875
2000
nikto nič také s mozgom nedokázal.
01:05
Nobody had had a glimpse of the brain's wiring.
19
49875
1880
Nikto ani len netušil, aké sú jeho vnútorné spoje.
01:07
And that's because if you take a brain out of the skull
20
51755
2952
A to preto, že ak mozog vyberiete z lebky,
01:10
and you cut a thin slice of it,
21
54707
1689
odrežete z neho malý kúsok
01:12
put it under even a very powerful microscope,
22
56396
2498
a dáte ho hoc aj pod veľmi silný mikroskop,
01:14
there's nothing there.
23
58894
1181
neuvidíte nič.
01:15
It's gray, formless.
24
60075
1613
Je šedý, neforemný.
01:17
There's no structure. It won't tell you anything.
25
61688
2604
Nemá štruktúru, nič vám to nenapovie.
01:20
And this all changed in the late 19th century.
26
64292
2854
Všetko sa to zmenilo ku koncu 19. storočia.
01:23
Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed
27
67146
3875
Zrazu sa podarilo vyvinúť nové chemické farbivá pre mozgové tkanivo,
01:26
and they gave us our first glimpses at brain wiring.
28
71021
2812
ktoré nám ponúkli prvé náhľady na vnútorné mozgové prepojenia.
01:29
The computer was cracked open.
29
73833
2013
Podarilo sa nám rozmontovať počítač.
01:31
So what really launched modern neuroscience
30
75846
2856
Takže to, čo v skutočnosti odštartovalo moderné neurovedy
01:34
was a stain called the Golgi stain.
31
78702
1965
bolo takzvané Golgiho farbivo,
01:36
And it works in a very particular way.
32
80667
1881
ktoré funguje veľmi špecifickým spôsobom.
01:38
Instead of staining all of the cells inside of a tissue,
33
82548
3110
Namiesto zafarbenia všetkých buniek v tkanive,
01:41
it somehow only stains about one percent of them.
34
85658
3032
zafarbí iba asi jedno percento z nich.
01:44
It clears the forest, reveals the trees inside.
35
88690
3342
Rozjasní celý les a odhalí jednotlivé stromy v ňom.
01:47
If everything had been labeled, nothing would have been visible.
36
92032
2672
Ak by sa zafarbili všetky bunky, nič by sme nevideli.
01:50
So somehow it shows what's there.
37
94704
2046
Takto nejako nám ukáže, čo je vo vnútri.
01:52
Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,
38
96750
2667
Španielsky neuroanatóm Santiago Ramon y Cajal,
01:55
who's widely considered the father of modern neuroscience,
39
99417
2845
všeobecne považovaný za otca modernej neurovedy,
01:58
applied this Golgi stain, which yields data which looks like this,
40
102262
3897
použil Golgiho farbivo a získal údaje podobné týmto.
02:02
and really gave us the modern notion of the nerve cell, the neuron.
41
106159
3758
Poskytol nám moderný pohľad na nervovú bunku - neurón.
02:05
And if you're thinking of the brain as a computer,
42
109917
2614
Ak rozmýšľate o mozgu ako o počítači,
02:08
this is the transistor.
43
112531
2011
neurón je tranzistor.
02:10
And very quickly Cajal realized
44
114542
2075
Cajal si veľmi rýchlo uvedomil,
02:12
that neurons don't operate alone,
45
116617
2337
že neuróny nepracujú samy,
02:14
but rather make connections with others
46
118954
1838
ale radšej sa spájajú s inými neurónmi,
02:16
that form circuits just like in a computer.
47
120792
2506
ktoré potom tvoria podobné obvody ako v počítači.
02:19
Today, a century later, when researchers want to visualize neurons,
48
123298
3391
Dnes, o storočie neskôr, keď sa vedci snažia vizualizovať neuróny,
02:22
they light them up from the inside rather than darkening them.
49
126689
2767
namiesto ich stmavenia ich zvnútra osvetlia.
02:25
And there's several ways of doing this.
50
129456
1150
Dá sa to urobiť rôznymi spôsobmi.
02:26
But one of the most popular ones
51
130606
1727
Jeden z najpopulárnejších je pomocou
02:28
involves green fluorescent protein.
52
132333
2092
zeleného fluorescenčného proteínu.
02:30
Now green fluorescent protein,
53
134425
1659
Tento zelený fluorescenčný proteín,
02:31
which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,
54
136084
3145
ktorý prekvapivo pochádza z bioluminiscentnej medúzy,
02:35
is very useful.
55
139229
1238
je veľmi užitočný.
02:36
Because if you can get the gene for green fluorescent protein
56
140467
2638
Pretože ak dokážete vybrať gén pre zelený fluorescenčný proteín
02:39
and deliver it to a cell,
57
143105
1675
a preniesť ho do bunky,
02:40
that cell will glow green --
58
144780
1747
táto bunka bude svietiť na zeleno...
02:42
or any of the many variants now of green fluorescent protein,
59
146527
3746
v prípade iného variantu zeleného fluorescenčného proteínu
02:46
you get a cell to glow many different colors.
60
150273
1664
bude bunka svietiť rôznymi farbami.
02:47
And so coming back to the brain,
61
151937
1521
Takže, keď sa vrátime späť k mozgu,
02:49
this is from a genetically engineered mouse called "Brainbow."
62
153458
3800
toto je z geneticky upravenej myši nazvanej "Brainbow" (Brain: mozog, rainbow: dúha).
02:53
And it's so called, of course,
63
157258
1550
A nazýva sa to tak samozrejme preto,
02:54
because all of these neurons are glowing different colors.
64
158808
3612
že všetky neuróny svietia inou farbou.
02:58
Now sometimes neuroscientists need to identify
65
162420
3451
Neurovedci občas potrebujú určiť
03:01
individual molecular components of neurons, molecules,
66
165871
3044
jednotlivé molekulárne zložky neurónov, iba molekuly
03:04
rather than the entire cell.
67
168915
1798
namiesto celej bunky.
03:06
And there's several ways of doing this,
68
170713
1706
Dá sa to urobiť rôznymi spôsobmi,
03:08
but one of the most popular ones
69
172419
1469
ale jeden z najpopulárnejších
03:09
involves using antibodies.
70
173888
2195
zahŕňa použitie protilátok.
03:11
And you're familiar, of course,
71
176083
1337
Ako určite viete,
03:13
with antibodies as the henchmen of the immune system.
72
177420
2951
protilátky sú sluhami imunitného systému.
03:16
But it turns out that they're so useful to the immune system
73
180371
2418
Ale vysvitlo, že také užitočné pre imunitný systém sú
03:18
because they can recognize specific molecules,
74
182789
2550
práve preto, že dokážu rozoznať jednotlivé molekuly,
03:21
like, for example, the code protein
75
185339
2119
ako napríklad kód proteínu
03:23
of a virus that's invading the body.
76
187458
2388
vírusu napádajúceho telo.
03:25
And researchers have used this fact
77
189846
2045
Vedci použili tento poznatok
03:27
in order to recognize specific molecules inside of the brain,
78
191891
4325
na rozoznávanie jednotlivých molekúl vo vnútri mozgu,
03:32
recognize specific substructures of the cell
79
196216
2640
jednotlivých podštruktúr buniek
03:34
and identify them individually.
80
198856
2244
a na ich individuálne rozlíšenie.
03:37
And a lot of the images I've been showing you here are very beautiful,
81
201100
3025
Veľa obrázkov, ktoré som vám tu ukazoval, je veľmi krásnych,
03:40
but they're also very powerful.
82
204125
1906
ale majú aj veľkú moc.
03:41
They have great explanatory power.
83
206031
1636
Majú obrovskú vysvetľujúcu hodnotu.
03:43
This, for example, is an antibody staining
84
207667
2090
Toto, napríklad, je protilátka zafarbujúca
03:45
against serotonin transporters in a slice of mouse brain.
85
209757
3520
serotonínové prenášače v kúsku myšieho mozgu.
03:49
And you've heard of serotonin, of course,
86
213277
1681
O serotoníne ste samozrejme počuli
03:50
in the context of diseases like depression and anxiety.
87
214958
2827
v kontexte s chorobami ako je depresia a úzkosť.
03:53
You've heard of SSRIs,
88
217785
1408
Počuli ste o SSRI (typ antidepresív),
03:55
which are drugs that are used to treat these diseases.
89
219193
2897
čo sú lieky, ktoré sa používajú na ich liečbu.
03:57
And in order to understand how serotonin works,
90
222090
2890
A aby sme pochopili, ako serotonín funguje,
04:00
it's critical to understand where the serontonin machinery is.
91
224980
3076
je zásadné pochopiť, kde sa nachádza serotonínový mechanizmus.
04:03
And antibody stainings like this one
92
228056
1596
Protilátkové zafarbenia, ako toto,
04:05
can be used to understand that sort of question.
93
229652
3546
nám môžu pomôcť pochopiť podobné otázky.
04:09
I'd like to leave you with the following thought:
94
233198
2558
Rád by som vás opustil s nasledujúcou myšlienkou:
04:11
Green fluorescent protein and antibodies
95
235756
2610
Zelené fluorescenčné proteíny a protilátky
04:14
are both totally natural products at the get-go.
96
238366
3007
sú plne prírodné produkty, čo sa týka dostupnosti.
04:17
They were evolved by nature
97
241373
2779
Vytvorila ich príroda,
04:20
in order to get a jellyfish to glow green for whatever reason,
98
244152
2567
aby medúza mohla, z hocijakého dôvodu, svietiť na zeleno
04:22
or in order to detect the code protein of an invading virus, for example.
99
246719
4383
alebo aby pomohli rozoznať kód proteínu napádajúceho vírusu.
04:27
And only much later did scientists come onto the scene
100
251102
3017
Až omnoho neskôr prišli vedci
04:30
and say, "Hey, these are tools,
101
254119
2023
a povedali: "Hej, toto sú nástroje,
04:32
these are functions that we could use
102
256142
2113
pomôcky, ktoré môžeme použiť
04:34
in our own research tool palette."
103
258255
2008
v našej vlastnej palete výskumných nástrojov."
04:36
And instead of applying feeble human minds
104
260263
3628
A namiesto toho, aby použili chabú ľudskú myseľ,
04:39
to designing these tools from scratch,
105
263891
1884
aby navrhla takéto nástroje od nuly,
04:41
there were these ready-made solutions right out there in nature
106
265775
2904
mali po ruke už hotové riešenia dostupné priamo v prírode,
04:44
developed and refined steadily for millions of years
107
268679
3236
vyvíjané a precízne vybrusované milióny rokov
04:47
by the greatest engineer of all.
108
271915
1700
tým najlepším inžinierom na svete.
04:49
Thank you.
109
273615
1262
Ďakujem.
04:50
(Applause)
110
274877
2538
(Potlesk)
ABOUT THE SPEAKER
Carl Schoonover - Neuroscience PhD student + writerCarl Schoonover is a neuroscientist and one of the founders of NeuWrite, a collaboration between writers and neuroscientist.
Why you should listen
Carl is a neuroscience PhD candidate at Columbia University, where he works on microanatomy and electrophysiology of rodent somatosensory cortex. He the author of Portraits of the Mind: Visualizing the Brain from Antiquity to the 21st Century, and has written for the New York Times, Le Figaro, the Huffington Post, Science, Scientific American, Design Observer, and Boing Boing. In 2008 he cofounded NeuWrite, a collaborative working group for scientists, writers, and those in between. He hosts a radio show on WkCR 89.9FM, which focuses on opera and classical music, and their relationship to the brain.
Carl Schoonover | Speaker | TED.com