TEDxCaltech
Michael Dickinson: How a fly flies
Michael Dickinson: Michael Dickinson: Bir sinek nasıl uçar?
Filmed:
Readability: 4.2
1,787,704 views
Bir böceğin uçma kabiliyeti muhtemelen evrimin en güzel becerilerindendir.Michael Dickinson normal bir sineğin akıllı çırpma hareketi ile çevik ve güçlü uçuş kasları sayesinde ne kadar narin kanatlar ile uçtuğunu görüyor.Ama asıl etmen: Muhteşem sinek beyni.( TEDxCaltech'te çekildi.)
Michael Dickinson - Biologist
Most people are irritated by the buzzing of a fly's wings. But biologist Michael Dickinson views the sound with a deep sense of wonder. Full bio
Most people are irritated by the buzzing of a fly's wings. But biologist Michael Dickinson views the sound with a deep sense of wonder. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
I grew up watching Star Trek. I love Star Trek.
0
545
3532
Uzay Yolu izleyerek büyüdüm. Uzay Yolu'nu çok severim.
00:19
Star Trek made me want to see alien creatures,
1
4077
4462
Uzay Yolu, bende uzaylıları görme isteği uyandırdı
00:24
creatures from a far-distant world.
2
8539
2303
başka dünyalara ait yaratıkları.
00:26
But basically, I figured out that I could find
3
10842
2787
Aslında böyle yaratıkları burada,
00:29
those alien creatures right on Earth.
4
13629
2977
yeryüzünde de bulabileceğimi fark ettim.
00:32
And what I do is I study insects.
5
16606
2653
Yaptığım şey, böcekler üzerinde çalışmak.
00:35
I'm obsessed with insects, particularly insect flight.
6
19259
3256
Böceklere kafayı takmış durumdayım, özellikle de uçuşlarına.
00:38
I think the evolution of insect flight is perhaps
7
22515
3141
Böcek uçuşunun evriminin, canlılık tarihindeki
00:41
one of the most important events in the history of life.
8
25656
2742
en önemli olaylardan biri olduğu kanısındayım.
00:44
Without insects, there'd be no flowering plants.
9
28398
2237
Böcekler olmasaydı, çiçekli bitkiler olmazdı.
00:46
Without flowering plants, there would be no
10
30635
1916
Çiçekli bitkiler olmasaydı, akıllı, meyve yiyip
00:48
clever, fruit-eating primates giving TED Talks.
11
32551
3137
TED konuşması yapan primatlar olmazdı.
00:51
(Laughter)
12
35688
2300
(Kahkahalar)
00:53
Now,
13
37988
1987
Şimdi,
00:55
David and Hidehiko and Ketaki
14
39975
3039
David, Hidehiko ve Ketaki
00:58
gave a very compelling story about
15
43014
3445
meyve sineği ile insan benzerliğine dair
01:02
the similarities between fruit flies and humans,
16
46459
2805
ilgi uyandırıcı bir öykü anlattılar.
01:05
and there are many similarities,
17
49264
1489
Pek çok benzerlik vardı.
01:06
and so you might think that if humans are similar to fruit flies,
18
50753
3002
Dolayısıyla, insanlar meyve sineklerine benziyorsa,
01:09
the favorite behavior of a fruit fly might be this, for example --
19
53755
3797
bir sineğin favori eyleminin şu olduğunu düşünebilirsiniz mesela.
01:13
(Laughter)
20
57552
2282
(Kahkahalar)
01:15
but in my talk, I don't want to emphasize on the similarities
21
59834
3191
Ancak bu konuşmada benzerlikleri vurgulamak istemiyorum,
01:18
between humans and fruit flies, but rather the differences,
22
63025
3067
daha ziyade insanla sinek arasındaki farklara,
01:21
and focus on the behaviors that I think fruit flies excel at doing.
23
66092
5287
ve bence sineğin uzmanlaştığı davranışlara odaklanalım.
01:27
And so I want to show you a high-speed video sequence
24
71379
2856
Şimdi size bir sineğin kızılötesi ışıkta, saniyede
01:30
of a fly shot at 7,000 frames per second in infrared lighting,
25
74235
3935
7.000 kare hızla çekilmiş videosunu göstereceğim.
01:34
and to the right, off-screen, is an electronic looming predator
26
78170
4210
Sağ tarafta, ekranın dışında, saklanmış elektronik bir yırtıcı var,
01:38
that is going to go at the fly.
27
82380
1435
sineğe doğru gidecek.
01:39
The fly is going to sense this predator.
28
83815
1838
Sinek bu yırtıcının varlığını algılayacak,
01:41
It is going to extend its legs out.
29
85653
2455
Bacaklarını dışarı doğru uzatacak.
01:44
It's going to sashay away
30
88108
1613
Yaşamak için
01:45
to live to fly another day.
31
89721
2565
oradan uzağa süzülecek.
01:48
Now I have carefully cropped this sequence
32
92286
2362
Göz açıp kapatana kadar gerçekleşen
01:50
to be exactly the duration of a human eye blink,
33
94648
3160
bu olayları dikkatle ele aldım.
01:53
so in the time that it would take you to blink your eye,
34
97808
2834
Siz gözünüzü kırparken,
01:56
the fly has seen this looming predator,
35
100642
3265
sinek yaklaşan yırtıcıyı gördü,
01:59
estimated its position, initiated a motor pattern to fly it away,
36
103907
6168
konumunu hesapladı, uzaklaşmak için harekete geçti,
02:05
beating its wings at 220 times a second as it does so.
37
110075
4464
o esnada da kanatlarını saniyede 220 kez çırptı.
02:10
I think this is a fascinating behavior
38
114539
1973
Bence bu, sinek beyninin bilgiyi
02:12
that shows how fast the fly's brain can process information.
39
116512
3921
ne kadar hızlı işlediğini gösteren büyüleyici bir davranış.
02:16
Now, flight -- what does it take to fly?
40
120433
2842
Şimdi, gelelim uçuşa. Uçmak için gereken ne?
02:19
Well, in order to fly, just as in a human aircraft,
41
123275
2864
Uçmak için, tıpkı bir uçakta olduğu gibi,
02:22
you need wings that can generate sufficient aerodynamic forces,
42
126139
2735
yeteri kadar aerodinamik kuvvet üretebilecek kanatlar,
02:24
you need an engine sufficient to generate the power required for flight,
43
128874
3546
uçuş için gereken gücü üretmeye yetecek bir motor
02:28
and you need a controller,
44
132420
1709
ve bir kumandan gerekir.
02:30
and in the first human aircraft, the controller was basically
45
134129
2626
İnsan yapımı ilk uçakta kumandan, aslında,
02:32
the brain of Orville and Wilbur sitting in the cockpit.
46
136755
4312
kokpitte oturan Orville ile Wilbur'ın beyinleriydi.
02:36
Now, how does this compare to a fly?
47
141067
2753
Şimdi bu bir sinekle kıyaslanabilir mi?
02:39
Well, I spent a lot of my early career trying to figure out
48
143820
3251
Kariyerimin ilk aşamalarının büyük bölümünü, böcek kanatlarının
02:42
how insect wings generate enough force to keep the flies in the air.
49
147071
4336
sinekleri havada tutmaya yetecek gücü nasıl ürettiğini anlamak için harcadım.
02:47
And you might have heard how engineers proved
50
151407
1610
Mühendislerin, yaban arılarının uçamayacağını
02:48
that bumblebees couldn't fly.
51
153017
2634
kanıtladığını duymuşsunuzdur.
02:51
Well, the problem was in thinking that the insect wings
52
155651
2620
Problem, böcek kanatlarının işlevinin, uçak kanatlarının
02:54
function in the way that aircraft wings work. But they don't.
53
158271
3119
çalışması gibi olduğu fikrindeydi. Ama öyle değil.
02:57
And we tackle this problem by building giant,
54
161390
2854
Bu problemi ele almak için, dinamik olarak
03:00
dynamically scaled model robot insects
55
164244
3432
ölçeklenmiş model robot böceklerin
03:03
that would flap in giant pools of mineral oil
56
167676
3336
içlerinde kanat çırptığı, aerodinamik kuvvetleri
03:06
where we could study the aerodynamic forces.
57
171012
2274
ölçebileceğimiz dev madeni yağ havuzları inşa ettik.
03:09
And it turns out that the insects flap their wings
58
173286
2158
Ve şunu bulduk: Böcekler kanatlarını öylesine
03:11
in a very clever way, at a very high angle of attack
59
175444
2592
akıllıca ve yüksek bir hamle açısında çırpıyordu ki,
03:13
that creates a structure at the leading edge of the wing,
60
178036
3121
kanadın önünde bir yapı oluşuyordu.
03:17
a little tornado-like structure called a leading edge vortex,
61
181157
3199
Kanat Önü Girdabı denilen bu küçük hortum benzeri
03:20
and it's that vortex that actually enables the wings
62
184356
2954
yapı sayesinde kanatlar, hayvanı havada tutmaya
03:23
to make enough force for the animal to stay in the air.
63
187310
3359
yetecek kuvveti oluşturuyordu.
03:26
But the thing that's actually most -- so, what's fascinating
64
190669
2428
Yani asıl büyüleyici olan şey
03:28
is not so much that the wing has some interesting morphology.
65
193097
2975
kanadın enteresan bir dış görünüşü olması değil.
03:31
What's clever is the way the fly flaps it,
66
196072
3645
Akıllıca olan, sineğin onu çırpış biçimi.
03:35
which of course ultimately is controlled by the nervous system,
67
199717
3136
Bu da sonuçta sinir sistemince kumanda ediliyor
03:38
and this is what enables flies to perform
68
202853
2647
ve sineklerin dikkat çekici uçuş manevraları
03:41
these remarkable aerial maneuvers.
69
205500
2807
yapmalarını sağlıyor.
03:44
Now, what about the engine?
70
208307
2097
Peki ya motor?
03:46
The engine of the fly is absolutely fascinating.
71
210404
2492
Sineğin motoru tam anlamıyla muhteşemdir.
03:48
They have two types of flight muscle:
72
212896
1898
İki çeşit uçuş kasına sahipler:
03:50
so-called power muscle, which is stretch-activated,
73
214794
2985
Güç kası denilenler germe-etkilidir,
03:53
which means that it activates itself and does not need to be controlled
74
217779
3726
yani kendisi etkinleşir ve sinir sisteminin
03:57
on a contraction-by-contraction basis by the nervous system.
75
221505
3339
kasılıp-gevşemelerle kontrolüne gerek yoktur.
04:00
It's specialized to generate the enormous power required for flight,
76
224844
4609
Uçuş için gereken muazzam gücü üretmek için uzmanlaşmışlardır
04:05
and it fills the middle portion of the fly,
77
229453
2079
ve sineğin orta bölümünü işgal ederler.
04:07
so when a fly hits your windshield,
78
231532
1547
Yani bir sinek ön camınıza çarptığında
04:08
it's basically the power muscle that you're looking at.
79
233079
2406
bakmakta olduğunuz şey aslında güç kasıdır.
04:11
But attached to the base of the wing
80
235485
2146
Ayrıca kanadın tabanına iliştirilmiş
04:13
is a set of little, tiny control muscles
81
237631
2638
küçük, minicik denetim kasları vardır
04:16
that are not very powerful at all, but they're very fast,
82
240269
3301
ve bunlar hiç de güçlü olmamakla beraber çok hızlıdır.
04:19
and they're able to reconfigure the hinge of the wing
83
243570
3206
Darbeleme temelli olarak
04:22
on a stroke-by-stroke basis,
84
246776
1762
kanat eklemini şekillendirebilir ve
04:24
and this is what enables the fly to change its wing
85
248538
3142
sineğin kanadını değiştirmesini sağlayarak,
04:27
and generate the changes in aerodynamic forces
86
251680
2971
uçuş güzergâhını değiştiren aerodinamik
04:30
which change its flight trajectory.
87
254651
2573
kuvvet değişimlerini üretirler.
04:33
And of course, the role of the nervous system is to control all this.
88
257224
3563
Ve elbette, sinir sisteminin rolü de tüm bunları kumanda etmektir.
04:36
So let's look at the controller.
89
260787
1512
O halde kumandana bakalım.
04:38
Now flies excel in the sorts of sensors
90
262299
2647
Sinekler bu probleme taşınacak türde
04:40
that they carry to this problem.
91
264946
2284
sensörlerde de uzmanlaşmışlardır.
04:43
They have antennae that sense odors and detect wind detection.
92
267230
4127
Kokuları ve rüzgarı algılayan antenleri var.
04:47
They have a sophisticated eye which is
93
271357
1675
Gözleri öylesine gelişmiş ki,
04:48
the fastest visual system on the planet.
94
273032
2456
gezegendeki en hızlı görsel sistemlerdir.
04:51
They have another set of eyes on the top of their head.
95
275488
2036
Kafalarının üstünde bir başka göz grubu vardır.
04:53
We have no idea what they do.
96
277524
2052
Neye yaradıkları hakkında hiç bir fikrimiz yok.
04:55
They have sensors on their wing.
97
279576
2954
Kanatlarında algılayıcılar var.
04:58
Their wing is covered with sensors, including sensors
98
282530
3760
Kanatları sensörlerle kaplı. Bazı sensörler
kanat deformasyonlarını algılıyor.
05:02
that sense deformation of the wing.
99
286290
2046
05:04
They can even taste with their wings.
100
288336
2109
Kanatları ile tat bile alabiliyorlar.
05:06
One of the most sophisticated sensors a fly has
101
290445
2555
Sineklerin sahip olduğu en gelişmiş sensörlerden
05:08
is a structure called the halteres.
102
293000
1807
biri "halteres" denilen yapıdır.
05:10
The halteres are actually gyroscopes.
103
294807
1879
Halteres aslında bir jiroskop.
05:12
These devices beat back and forth about 200 hertz during flight,
104
296686
4449
Bu aygıt, uçuşta öne-arkaya saniyede 200'e yakın devir yapar.
05:17
and the animal can use them to sense its body rotation
105
301135
2673
Böylece hayvan, gövde dönüşünü algılayarak
05:19
and initiate very, very fast corrective maneuvers.
106
303808
3968
son derece hızlı düzeltme manevraları yapabilir.
05:23
But all of this sensory information has to be processed
107
307776
2329
Tabi tüm bu algısal bilgilerin bir beyin
05:26
by a brain, and yes, indeed, flies have a brain,
108
310105
3720
tarafından işlenmesi lazım. Evet, elbette sineğin
05:29
a brain of about 100,000 neurons.
109
313825
3159
yaklaşık 100.000 nöronlu bir beyni var.
05:32
Now several people at this conference
110
316984
2193
Bu konferansta bulunan bazı kişiler,
05:35
have already suggested that fruit flies could serve neuroscience
111
319177
4808
meyve sineklerinin nöroloji araştırmalarında kullanılabileceğini,
05:39
because they're a simple model of brain function.
112
323985
3247
çünkü beynin işlevi için basit bir model olduklarını öne sürdü.
05:43
And the basic punchline of my talk is,
113
327232
2077
Bu konuşmanın can alıcı noktası olarak,
05:45
I'd like to turn that over on its head.
114
329309
2658
bunu alt-üst etmek istiyorum.
05:47
I don't think they're a simple model of anything.
115
331967
2628
Bana kalırsa onlar hiçbir şeyin basit bir modeli değiller.
05:50
And I think that flies are a great model.
116
334595
2477
Bence sinekler üstün bir model.
05:52
They're a great model for flies.
117
337072
2516
Onlar, sinekler için gayet üstün bir model.
05:55
(Laughter)
118
339588
2481
(Kahkahalar)
05:57
And let's explore this notion of simplicity.
119
342069
3003
Şimdi gelin şu basitlik kavramını araştıralım.
06:00
So I think, unfortunately, a lot of neuroscientists,
120
345072
2431
Bence, biz nörobilimcilerin pek çoğu
06:03
we're all somewhat narcissistic.
121
347503
1832
ne yazık ki narsistiz.
06:05
When we think of brain, we of course imagine our own brain.
122
349335
3433
Bir beyin düşündüğümüzde, tabi ki akla kendimizinki geliyor.
06:08
But remember that this kind of brain,
123
352768
1960
Ama unutmayın ki bu beyin türü,
06:10
which is much, much smaller
124
354728
1768
çok daha küçük olmakla birlikte
06:12
— instead of 100 billion neurons, it has 100,000 neurons —
125
356496
2678
-- 100 milyar yerine 100 bin nöronlu --
06:15
but this is the most common form of brain on the planet
126
359174
2882
gezegendeki en yaygın beyin biçimidir ve
06:17
and has been for 400 million years.
127
362056
2904
400 milyon yıldır varolagelmiştir.
06:20
And is it fair to say that it's simple?
128
364960
2288
Peki bunun basit olduğunu söylemek doğru mu?
06:23
Well, it's simple in the sense that it has fewer neurons,
129
367248
2095
Daha az nöronu olması yönünden basit olabillir,
06:25
but is that a fair metric?
130
369343
1754
ama bu adil bir ölçek mi?
06:26
And I would propose it's not a fair metric.
131
371097
2276
Adil bir ölçek olmadığını ileri sürüyorum ben.
06:29
So let's sort of think about this. I think we have to compare --
132
373373
3100
Gelin biraz düşünelim. Bence kıyaslama --
06:32
(Laughter) —
133
376473
1559
(Kahkahalar)
06:33
we have to compare the size of the brain
134
378032
5121
kıyaslama, beynin büyüklüğüne bağlı olarak
06:39
with what the brain can do.
135
383153
2030
yapabildikleri düşünülerek yapılmalı.
06:41
So I propose we have a Trump number,
136
385183
2881
Şimdi Trump sayısı diye birşey tanımlayalım.
06:43
and the Trump number is the ratio of this man's
137
388064
2865
Trump sayısı, bu adamın davranış kalıbı sayısının
06:46
behavioral repertoire to the number of neurons in his brain.
138
390929
3679
beynindeki nöronlara oranı olsun.
06:50
We'll calculate the Trump number for the fruit fly.
139
394608
2668
Meyve sineğinin Trump sayısını hesaplayacağız.
06:53
Now, how many people here think the Trump number
140
397276
2684
Peki aramızdan kaç kişi Trump sayısının meyve sineğinde
06:55
is higher for the fruit fly?
141
399960
2489
daha yüksek olduğunu düşünüyor?
06:58
(Applause)
142
402449
2431
(Alkış)
07:00
It's a very smart, smart audience.
143
404880
3428
Akıllı bir dinleyici kitlesi.
07:04
Yes, the inequality goes in this direction, or I would posit it.
144
408308
3327
Evet, eşitsizlik bu yönde gider, ya da ben böyle derdim.
07:07
Now I realize that it is a little bit absurd
145
411635
2382
Anlaşılıyor ki, bir insanın davranış kalıplarını
07:09
to compare the behavioral repertoire of a human to a fly.
146
414017
3558
bir sineğinkilerle karşılaştırmak biraz saçma.
07:13
But let's take another animal just as an example. Here's a mouse.
147
417575
4143
Örnek olarak bir başka hayvanı alalım. Mesela fare.
07:17
A mouse has about 1,000 times as many neurons as a fly.
148
421718
4305
Faredeki nöron sayısı, sinekten 1000 kat kadar fazladır.
07:21
I used to study mice. When I studied mice,
149
426023
2027
Fareler üzerinde çalışmıştım. O zamanlar
07:23
I used to talk really slowly.
150
428050
2837
gerçekten pek yavaş konuşurdum.
07:26
And then something happened when I started to work on flies.
151
430887
2576
Sonra sinekler üzerinde çalışmaya başlayınca bir şey oldu.
07:29
(Laughter)
152
433463
2412
(Kahkahalar)
Sineklerle farelerin doğal gelişimi karşılaştırıldığında,
07:31
And I think if you compare the natural history of flies and mice,
153
435875
3460
07:35
it's really comparable. They have to forage for food.
154
439335
3313
bence kıyaslanabilirler. Yiyecek aramak zorundadırlar.
07:38
They have to engage in courtship.
155
442648
2447
Kur yapmaları gerekir.
07:40
They have sex. They hide from predators.
156
445095
3471
Çiftleşiyorlar. Yırtıcılardan saklanıyorlar.
Bir sürü benzer şey yapıyorlar.
07:44
They do a lot of the similar things.
157
448566
1980
07:46
But I would argue that flies do more.
158
450546
1718
Ama sineklerin daha fazla şey yaptığını iddia ediyorum.
07:48
So for example, I'm going to show you a sequence,
159
452264
3378
Şimdi size bir kayıt göstereceğim. Ama haberiniz olsun,
07:51
and I have to say, some of my funding comes from the military,
160
455642
4205
ödeneğimin bir bölümünü ordu karşılıyor ve
07:55
so I'm showing this classified sequence
161
459847
2072
göstereceğim bu gizli kaydı
07:57
and you cannot discuss it outside of this room. Okay?
162
461919
4093
bu odanın dışında unutacaksınız. Tamam mı?
08:01
So I want you to look at the payload
163
466012
1908
Sineğin kuyruğunda taşıdığı
08:03
at the tail of the fruit fly.
164
467920
3026
yüke bakmanızı istiyorum.
08:06
Watch it very closely,
165
470946
2101
Dikkatle izleyin,
08:08
and you'll see why my six-year-old son
166
473047
4297
ve 6 yaşındaki oğlumun neden artık
08:13
now wants to be a neuroscientist.
167
477344
4729
nörobilimci olmak istediğini anlayacaksınız.
08:17
Wait for it.
168
482073
1179
Biraz bekleyin.
08:19
Pshhew.
169
483252
1569
İşte.
Sineklerin fare kadar olmasa da
08:20
So at least you'll admit that if fruit flies are not as clever as mice,
170
484821
3084
en azından güvercin kadar zeki olduğunu itiraf edin.
08:23
they're at least as clever as pigeons. (Laughter)
171
487905
4916
(Kahkahalar)
08:28
Now, I want to get across that it's not just a matter of numbers
172
492821
3967
Varmak istediğim nokta şu: Olay sayılardan ibaret değil.
08:32
but also the challenge for a fly to compute
173
496788
2598
Sinek beyninin hesaplaması gereken
08:35
everything its brain has to compute with such tiny neurons.
174
499386
2849
bütün o şeyleri minicik nöronlarla yapması gerek.
08:38
So this is a beautiful image of a visual interneuron from a mouse
175
502235
2988
Farenin nöronlar arası bağlantılarını gösteren bu güzel
08:41
that came from Jeff Lichtman's lab,
176
505223
2768
görüntü Jeff Lichtman'ın laboratuvarından.
08:43
and you can see the wonderful images of brains
177
507991
3247
Konuşmasında gösterdiği harika beyin
08:47
that he showed in his talk.
178
511238
3193
görüntülerini görebilirsiniz.
08:50
But up in the corner, in the right corner, you'll see,
179
514431
2368
Ve sağ üst köşede, aynı ölçekte,
08:52
at the same scale, a visual interneuron from a fly.
180
516799
4112
bir sineğinkini göreceksiniz.
08:56
And I'll expand this up.
181
520911
1841
Bunu büyütelim.
08:58
And it's a beautifully complex neuron.
182
522752
2170
Güzel, kompleks bir nöron.
09:00
It's just very, very tiny, and there's lots of biophysical challenges
183
524922
3485
Sadece çok küçük ve böylesine küçük nöronlarla
09:04
with trying to compute information with tiny, tiny neurons.
184
528407
3623
bilgi işlemeye çalışmanın pek çok biofiziksel güçlüğü var.
09:07
How small can neurons get? Well, look at this interesting insect.
185
532030
3537
Nöronlar ne kadar küçülebilir? Şu ilginç böceğe bakın.
09:11
It looks sort of like a fly. It has wings, it has eyes,
186
535567
2212
Sineğe benziyor. Kanatları var, gözleri var,
09:13
it has antennae, its legs, complicated life history,
187
537779
2799
antenleri var, bacakları var. Yaşam öyküsü karmaşık.
09:16
it's a parasite, it has to fly around and find caterpillars
188
540578
3096
Bu bir parazit. Etrafta uçup, yerleşmek için tırtıl
09:19
to parasatize,
189
543674
1382
bulması gerek.
09:20
but not only is its brain the size of a salt grain,
190
545056
4115
Üstelik beyni meyve sineğininki gibi
09:25
which is comparable for a fruit fly,
191
549171
1969
tuz tanesi büyüklüğünde değil,
09:27
it is the size of a salt grain.
192
551140
2926
bunun kendisi tuz tanesi büyüklüğünde.
09:29
So here's some other organisms at the similar scale.
193
554066
3635
Bunlar da aynı ölçekte birkaç başka organizma.
09:33
This animal is the size of a paramecium and an amoeba,
194
557701
4130
Bu hayvan, bir Terliksi Hayvan ya da Amip büyüklüğünde
09:37
and it has a brain of 7,000 neurons that's so small --
195
561831
3880
ve beyni 7.000 minik nörondan oluşuyor.
09:41
you know these things called cell bodies you've been hearing about,
196
565711
2456
Bilirsiniz, bunlara Hücre Gövdesi deniyor,
09:44
where the nucleus of the neuron is?
197
568167
1651
Nöron Çekirdeği'nin bulunduğu yer.
09:45
This animal gets rid of them because they take up too much space.
198
569818
3460
Bu hayvanda onlar yok, çünkü çok yer kaplıyorlar.
09:49
So this is a session on frontiers in neuroscience.
199
573278
2473
Bu nörobilimin sınırlarıyla ilgili bir toplantı.
09:51
I would posit that one frontier in neuroscience is to figure out how the brain of that thing works.
200
575751
5360
Bence bu canlının beyninin nasıl işlediğini çözmek, nörobilimin sınırlarını zorlayan şeylerden biri.
09:57
But let's think about this. How can you make a small number of neurons do a lot?
201
581111
5633
Gelin bunu düşünelim. Az sayıda nöronun çok iş yapmasını nasıl sağlarsınız?
10:02
And I think, from an engineering perspective,
202
586744
2522
Sanırım, bir mühendisin bakış açısından,
10:05
you think of multiplexing.
203
589266
1729
çoklama aklınıza geliyor.
10:06
You can take a hardware and have that hardware
204
590995
2703
Bir donanım alıp, bunun farklı zamanlarda
10:09
do different things at different times,
205
593698
1613
farklı şeyler yapmasını sağlayabilirsiniz,
10:11
or have different parts of the hardware doing different things.
206
595311
2995
ya da donanımın farklı parçalarının farklı şeyler yapmasını.
10:14
And these are the two concepts I'd like to explore.
207
598306
3271
Bunlar, incelemek istediğim iki kavram.
10:17
And they're not concepts that I've come up with,
208
601577
1658
Bunlar benim icat ettiğim kavramlar değil,
10:19
but concepts that have been proposed by others in the past.
209
603235
4545
geçmişte başkalarının ileri sürdüğü kavramlar.
10:23
And one idea comes from lessons from chewing crabs.
210
607780
3075
Fikirlerden biri yengeç çiğnemesinden geliyor.
10:26
And I don't mean chewing the crabs.
211
610855
1867
Yengeçleri çiğnemeyi kastetmiyorum.
10:28
I grew up in Baltimore, and I chew crabs very, very well.
212
612722
3599
Ben Baltimore'luyum ve çok iyi yengeç çiğnerim.
10:32
But I'm talking about the crabs actually doing the chewing.
213
616321
2857
Ama bahsettiğim şey, çiğneme yapan yengeçler.
10:35
Crab chewing is actually really fascinating.
214
619178
2030
Yengeç çiğnemesi gerçekten muhteşemdir.
10:37
Crabs have this complicated structure under their carapace
215
621208
3259
Yengeçlerin kabuklarının altında bu komplike yapı var,
10:40
called the gastric mill
216
624467
1310
adı Midesel Öğütücü.
10:41
that grinds their food in a variety of different ways.
217
625777
2430
Yiyecekleri bir kaç farklı yolla öğütüyor.
10:44
And here's an endoscopic movie of this structure.
218
628207
5259
İşte bu yapının endoskobik bir filmi.
10:49
The amazing thing about this is that it's controlled
219
633466
2560
Buradaki muhteşem nokta şu ki, bunu kumanda eden
10:51
by a really tiny set of neurons, about two dozen neurons
220
636026
3432
engin bir çeşitlilikte hareket kalıpları üretebilen
10:55
that can produce a vast variety of different motor patterns,
221
639458
4963
çok az sayıda, sadece iki düzine kadar nöron.
11:00
and the reason it can do this is that this little tiny ganglion
222
644421
4347
Bu küçücük grubun bunu yapabilmesinin nedeni,
11:04
in the crab is actually inundated by many, many neuromodulators.
223
648768
4184
çok sayıda nöromodülatör ile çevrili olması.
11:08
You heard about neuromodulators earlier.
224
652952
2141
Nöromodülatörleri daha önce duymuşsunuzdur.
11:10
There are more neuromodulators
225
655093
2225
Bu yapıyı değiştiren ve
11:13
that alter, that innervate this structure than actually neurons in the structure,
226
657318
5485
sinir sistemine bağlayan nöromodülatör sayısı, nöron sayısından fazladır.
11:18
and they're able to generate a complicated set of patterns.
227
662803
4242
Komplike bir kalıplar kümesi üretebiliyorlar.
11:22
And this is the work by Eve Marder and her many colleagues
228
667045
3441
Eve Marder ile bu muhteşem sistem üzerinde çalışan
11:26
who've been studying this fascinating system
229
670486
2295
çok sayıda meslektaşının araştırmasından
11:28
that show how a smaller cluster of neurons
230
672781
2152
görülüyor ki, küçük bir nöron kümesinin
11:30
can do many, many, many things
231
674933
1825
çok çok fazla şey
11:32
because of neuromodulation that can take place on a moment-by-moment basis.
232
676758
4856
yapabilmesinin nedeni an-be-an temelli oluşan nöromodülasyondür.
11:37
So this is basically multiplexing in time.
233
681614
2439
Aslında bu zamanda çoklamadır.
11:39
Imagine a network of neurons with one neuromodulator.
234
684053
2785
Tek bir nöromodülatörlü bir nöron ağı düşünün.
11:42
You select one set of cells to perform one sort of behavior,
235
686838
3478
Bir davranış çeşidi için bir hücre kümesi seçersiniz,
11:46
another neuromodulator, another set of cells,
236
690316
2618
başka nöromodülatör, başka hücre kümesi,
11:48
a different pattern, and you can imagine
237
692934
1713
farklı bir kalıp ve tahmin edebileceğiniz gibi
11:50
you could extrapolate to a very, very complicated system.
238
694647
3878
çok komplike bir sistem elde edebilirsiniz.
11:54
Is there any evidence that flies do this?
239
698525
2094
Sineklerin bunu yaptığına dair kanıt var mı?
11:56
Well, for many years in my laboratory and other laboratories around the world,
240
700619
3375
Uzun yıllardır dünya çapındaki pek çok laboratuvarda, küçük uçuş
11:59
we've been studying fly behaviors in little flight simulators.
241
703994
2648
simülatörlerinde, sineklerin davranışını inceliyoruz.
12:02
You can tether a fly to a little stick.
242
706642
1706
Sineği iple bir çubuğa bağlayabilirsiniz.
12:04
You can measure the aerodynamic forces it's creating.
243
708348
2501
Yarattığı aerodinamik kuvvetleri ölçebilirsiniz.
12:06
You can let the fly play a little video game
244
710849
2546
Bir görüntünün etrafında uçmasına izin verip
12:09
by letting it fly around in a visual display.
245
713395
3878
ona video oyunu oynatabilirsiniz.
12:13
So let me show you a little tiny sequence of this.
246
717273
2337
Size böyle küçücük bir kayıt göstereyim.
12:15
Here's a fly
247
719610
1227
İşte bir sinek
12:16
and a large infrared view of the fly in the flight simulator,
248
720837
3437
ve sineğin uçuş simülatöründeki büyük kızılötesi görünümü.
12:20
and this is a game the flies love to play.
249
724274
1955
Bu sineklerin oynamayı sevdiği bir oyun.
12:22
You allow them to steer towards the little stripe,
250
726229
2437
Sineğin ufak bir çizgiye doğru uçmasına izin veriyorsunuz,
12:24
and they'll just steer towards that stripe forever.
251
728666
2825
ve hep o çizgiye doğru uçuyor.
12:27
It's part of their visual guidance system.
252
731491
3558
Bu onların görsel algılama sisteminin bir parçası
12:30
But very, very recently, it's been possible
253
735049
2345
Ama çok güncel de olsa, fizyolojiler için
12:33
to modify these sorts of behavioral arenas for physiologies.
254
737394
4940
bu tür davranışsal sahneleri değiştirmek mümkün.
12:38
So this is the preparation that one of my former post-docs,
255
742334
2488
Eski Post-Doc araştırmacılarımdan olan ve şu anda
12:40
Gaby Maimon, who's now at Rockefeller, developed,
256
744822
2443
Rockefeller'da çalışan Gaby Maimon'ın geliştirdiği
12:43
and it's basically a flight simulator
257
747265
1686
bir uçuş simülatöründe, sineğin beynine bir elektrot yerleştirip,
12:44
but under conditions where you actually can stick an electrode
258
748951
3075
beyindeki genetik olarak tanımlı bir nörondan kayıt yapılabiliyor.
12:47
in the brain of the fly and record
259
752026
2264
12:50
from a genetically identified neuron in the fly's brain.
260
754290
3656
12:53
And this is what one of these experiments looks like.
261
757946
2298
Bu deneylerden biri şuna benzer bir şey.
12:56
It was a sequence taken from another post-doc in the lab,
262
760244
2971
Bu kayıt, laboratuvardaki bir başka Post-Doc olan
Bettina Schnell tarafından alınmış.
12:59
Bettina Schnell.
263
763215
1199
13:00
The green trace at the bottom is the membrane potential
264
764414
3392
Alttaki yeşil iz sinek beynindeki
bir nöronun Membran Potansiyeli.
13:03
of a neuron in the fly's brain,
265
767806
2030
13:05
and you'll see the fly start to fly, and the fly is actually
266
769836
2942
Gördüğünüz gibi sinek uçmaya başladığında, kanat hareketiyle
13:08
controlling the rotation of that visual pattern itself
267
772778
3279
aslında bu görsel kalıbın kendi dönüşünü kontrol ediyor.
13:11
by its own wing motion,
268
776057
1479
13:13
and you can see this visual interneuron
269
777536
2110
Ve sinek uçarken, kanat hareketinin kalıbına verilen
13:15
respond to the pattern of wing motion as the fly flies.
270
779646
3908
bu nöronlar arası görsel tepkiyi görebiliyorsunuz.
13:19
So for the first time we've actually been able to record
271
783554
2376
Böylece ilk kez, sinek uçuş gibi gelişmiş bir davranış
13:21
from neurons in the fly's brain while the fly
272
785930
2908
sergilerken beynindeki nöronlardan kayıt alabildik.
13:24
is performing sophisticated behaviors such as flight.
273
788838
4468
13:29
And one of the lessons we've been learning
274
793306
1855
Öğrendiğimiz şeylerden biri şu oldu:
13:31
is that the physiology of cells that we've been studying
275
795161
2420
Senelerdir üzerinde çalıştığımız duran sineklerin
13:33
for many years in quiescent flies
276
797581
2421
hücre fizyolojisi, uçan ya da yürüyen
13:35
is not the same as the physiology of those cells
277
800002
2648
aktif davranış içindeki sineklerin hücre fizyolojisi ile aynı değil.
13:38
when the flies actually engage in active behaviors
278
802650
2736
13:41
like flying and walking and so forth.
279
805386
2539
13:43
And why is the physiology different?
280
807925
2925
Peki fizyoloji niçin farklı?
13:46
Well it turns out it's these neuromodulators,
281
810850
2057
Nöromodülatörlerden dolayı olduğu anlaşılıyor,
13:48
just like the neuromodulators in that little tiny ganglion in the crabs.
282
812907
3951
tıpkı yengeçlerde ki o küçücük topluluğun nöromodülatörleri gibi.
13:52
So here's a picture of the octopamine system.
283
816858
2550
Bu bir oktopamin sisteminin resmi.
13:55
Octopamine is a neuromodulator
284
819408
1754
Oktopamin bir nöromodülatör.
13:57
that seems to play an important role in flight and other behaviors.
285
821162
4336
Uçuşta ve diğer davranışlarda önemli rol oynuyora benziyor.
14:01
But this is just one of many neuromodulators
286
825498
2472
Ama o sinek beynindeki bir sürü nöromodülatörden
14:03
that's in the fly's brain.
287
827970
1071
sadece biri.
14:04
So I really think that, as we learn more,
288
829041
2666
Ve benim düşünceme göre, araştırdıkça göreceğiz ki,
14:07
it's going to turn out that the whole fly brain
289
831707
2527
sinek beyninin bütünü, bu midesel sinir düğümlerinin
14:10
is just like a large version of this stomatogastric ganglion,
290
834234
3089
daha geniş hali olup, bu kadar az nöronla o kadar çok şey
14:13
and that's one of the reasons why it can do so much with so few neurons.
291
837323
4360
yapabilmelerinin nedenlerinden biridir.
14:17
Now, another idea, another way of multiplexing
292
841683
2787
Bir başka fikir, bir diğer çoklama yolu da
14:20
is multiplexing in space,
293
844470
1656
uzayda çoklamadır.
14:22
having different parts of a neuron
294
846126
1694
Nöronun farklı parçalarına,
14:23
do different things at the same time.
295
847820
2122
aynı anda farklı şeyler yaptırmak.
14:25
So here's two sort of canonical neurons
296
849942
1833
Burada iki çeşit kanonik nöron görüyoruz:
14:27
from a vertebrate and an invertebrate,
297
851775
2285
Biri omurgalıya, diğeri omurgasıza ait.
14:29
a human pyramidal neuron from Ramon y Cajal,
298
854060
3250
Ramony Cajal'dan piramitsel bir insan nöronu
14:33
and another cell to the right, a non-spiking interneuron,
299
857310
4003
ve sağdaki de dikensiz bir ara nöron,
14:37
and this is the work of Alan Watson and Malcolm Burrows many years ago,
300
861313
4147
o da Alan Watson ve Malcolm Burrows'ın seneler önceki bir çalışmasından.
14:41
and Malcolm Burrows came up with a pretty interesting idea
301
865460
3075
Malcolm Burrows, bir çekirgeye ait olan
14:44
based on the fact that this neuron from a locust
302
868535
2882
bu nöronun eylem potansiyeli ateşlememesine dayanan
14:47
does not fire action potentials.
303
871417
1959
oldukça ilginç bir fikir ortaya atmıştı.
14:49
It's a non-spiking cell.
304
873376
1748
Bu dikensiz bir hücre.
14:51
So a typical cell, like the neurons in our brain,
305
875124
2780
Tipik bir hücre, örneğin beynimizdeki bir nöron,
14:53
has a region called the dendrites that receives input,
306
877904
2752
Dendrit adında girdiyi alan bir bölgeye sahiptir.
14:56
and that input sums together
307
880656
2589
Girdileri toplar
ve uzantıları çalıştırıp, nöronun çıktı bölgelerini etkinleştiren
14:59
and will produce action potentials
308
883245
2296
15:01
that run down the axon and then activate
309
885541
2331
eylem potansiyelleri üretir.
15:03
all the output regions of the neuron.
310
887872
2296
15:06
But non-spiking neurons are actually quite complicated
311
890168
2876
Dikensiz nöronlar ise biraz karmaşıktır,
15:08
because they can have input synapses and output synapses
312
893044
3112
çünkü hem giriş hem de çıkış sinapslarının hepsi
15:12
all interdigitated, and there's no single action potential
313
896156
3663
içine kapanıktır ve tüm çıktıları aynı anda veren
15:15
that drives all the outputs at the same time.
314
899819
3126
tek bir eylem potansiyeli yoktur.
15:18
So there's a possibility that you have computational compartments
315
902945
3907
Yani, nöronun farklı parçalarının aynı anda
15:22
that allow the different parts of the neuron
316
906852
3978
farklı şeyler yapmasını sağlayan hesaplama bölmelerinin
15:26
to do different things at the same time.
317
910830
2560
varolma olasılığı vardır.
15:29
So these basic concepts of multitasking in time
318
913390
4671
Zamanda çoklama ve uzayda çoklama dediğimiz
15:33
and multitasking in space,
319
918061
2361
bu temel kavramlar,
15:36
I think these are things that are true in our brains as well,
320
920422
2832
sanıyorum bizim beynimiz için de geçerli,
15:39
but I think the insects are the true masters of this.
321
923254
2577
fakat böcekler, bunun asıl ustaları bence.
15:41
So I hope you think of insects a little bit differently next time,
322
925831
3116
Bundan sonra böcekler hakkında daha farklı düşüneceğinizi umuyorum
15:44
and as I say up here, please think before you swat.
323
928947
2935
ve burada da yazdığım gibi diyorum ki, lütfen ezmeden önce tekrar düşünün.
15:47
(Applause)
324
931882
2953
(Alkış)
ABOUT THE SPEAKER
Michael Dickinson - BiologistMost people are irritated by the buzzing of a fly's wings. But biologist Michael Dickinson views the sound with a deep sense of wonder.
Why you should listen
Some things are so commonplace that they barely register our attention. Michael Dickinson has dedicated much of his research to one such thing -- the flight of the fly. Dickinson aims to understand how a fly's nervous system allows it to accomplish such incredible aerodynamic feats. Affectionately dubbed the "Fly Guy" by The Scientist, Dickinson's research brings together zoology, neuroscience and fluid mechanics.
Dickinson was named a MacArthur Fellow in 2001. He is now a professor of biology at the University of Washington, where he heads The Dickinson Lab. The lab conducts research into insect flight control, animal brain recordings, animal/robot interactions and animal visual navigation and welcomes students with an interest in studying insect flight, behavior and evolution from an interdisciplinary approach perspective.
Michael Dickinson | Speaker | TED.com