TEDGlobal 2011
Allan Jones: A map of the brain
Allan Jones: Bản đồ bộ não.
Filmed:
Readability: 4.4
1,269,611 views
Bằng cách nào chúng ta bắt đầu tìm hiểu cách thức làm việc của bộ não? Điều này cũng như khi muốn hiểu một thành phố: chúng ta phải lập bản đồ. Trong bài nói chuyện với những minh họa sắc sảo này, Allan Jones giới thiệu về cách nhóm của ông đã sử dụng để xác định các gene được hoạt động trong mỗi tiểu vùng, và bằng cách nào tất cả các gene này kết nối với nhau.
Allan Jones - Brain scientist
As CEO of the Allen Institute for Brain Science, Allan Jones leads an ambitious project to build an open, online, interactive atlas of the human brain. Full bio
As CEO of the Allen Institute for Brain Science, Allan Jones leads an ambitious project to build an open, online, interactive atlas of the human brain. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
Humans have long held a fascination
0
0
2000
Đã từ rất lâu, nhân loại đã tìm hiểu về
00:17
for the human brain.
1
2000
2000
bộ não của con người.
00:19
We chart it, we've described it,
2
4000
3000
Chúng tôi vẽ biểu đồ nó, mô tả,
00:22
we've drawn it,
3
7000
2000
phác họa,
00:24
we've mapped it.
4
9000
3000
và mô hình hóa nó.
00:27
Now just like the physical maps of our world
5
12000
3000
Giờ đây nó giống như các bản đồ vật lý của thế giới
00:30
that have been highly influenced by technology --
6
15000
3000
bị ảnh hưởng sâu sắc bởi công nghệ
00:33
think Google Maps,
7
18000
2000
như Google Maps,
00:35
think GPS --
8
20000
2000
như GPS
00:37
the same thing is happening for brain mapping
9
22000
2000
và điều tương tự đang xảy ra đối với việc lập bản đồ bộ não,
00:39
through transformation.
10
24000
2000
thông qua sự biến đổi.
00:41
So let's take a look at the brain.
11
26000
2000
Chúng ta hãy nói về não bộ.
00:43
Most people, when they first look at a fresh human brain,
12
28000
3000
Hầu hết mọi người, khi nhìn thấy một bộ não còn tươi nguyên,
00:46
they say, "It doesn't look what you're typically looking at
13
31000
3000
họ nói, "Nó nhìn không giống với những vật
00:49
when someone shows you a brain."
14
34000
2000
thường thấy khi một ai đó chỉ cho bạn xem một bộ não."
00:51
Typically, what you're looking at is a fixed brain. It's gray.
15
36000
3000
Điển hình là, bạn đang nhìn thấy một bộ não đã cố định. Nó màu xám.
00:54
And this outer layer, this is the vasculature,
16
39000
2000
Và lớp vỏ ban ngoài này, đây là hệ mạch máu
00:56
which is incredible, around a human brain.
17
41000
2000
nằm một cách lạ thường quanh não bộ.
00:58
This is the blood vessels.
18
43000
2000
Đây là các mạch máu.
01:00
20 percent of the oxygen
19
45000
3000
20% oxy
01:03
coming from your lungs,
20
48000
2000
đến từ phổi
01:05
20 percent of the blood pumped from your heart,
21
50000
2000
20% máu được bơm từ tim,
01:07
is servicing this one organ.
22
52000
2000
là để phục vụ cho cơ quan này.
01:09
That's basically, if you hold two fists together,
23
54000
2000
Và, kích cỡ của bộ não thì chỉ
01:11
it's just slightly larger than the two fists.
24
56000
2000
nhỉn hơn một chút so với hai nắm tay của bạn để gần nhau.
01:13
Scientists, sort of at the end of the 20th century,
25
58000
3000
Các nhà khoa học ở cuối thế kỷ 20
01:16
learned that they could track blood flow
26
61000
2000
nhận ra rằng họ có thể lần theo đường đi của dòng máu
01:18
to map non-invasively
27
63000
3000
để lập bản đồ não bộ một cách an toàn nhất
01:21
where activity was going on in the human brain.
28
66000
3000
khi các hoạt động đang diễn ra trong bộ não.
01:24
So for example, they can see in the back part of the brain,
29
69000
3000
Ví dụ như, họ có thể nhìn thấy phần phía sau của bộ não
01:27
which is just turning around there.
30
72000
2000
, đó là phần quay vòng vòng ở ngay kia.
01:29
There's the cerebellum; that's keeping you upright right now.
31
74000
2000
Ở đó là phần hành tủy, nó giúp cho bạn giữ thăng bằng.
01:31
It's keeping me standing. It's involved in coordinated movement.
32
76000
3000
Nó giúp tôi đứng thẳng. Bộ phận này điều phối các cử động cần có sự phối hợp.
01:34
On the side here, this is temporal cortex.
33
79000
3000
Nằm bên cạnh đó, là vỏ thái dương.
01:37
This is the area where primary auditory processing --
34
82000
3000
Đây là khu vực nơi các thông tin âm thanh được xử lý sơ bộ,
01:40
so you're hearing my words,
35
85000
2000
và nhờ vậy bạn đang nghe thấy tôi,
01:42
you're sending it up into higher language processing centers.
36
87000
2000
bạn đang gửi chúng tơi các trung tâm xử lý ngôn ngữ ở mức độ cao hơn.
01:44
Towards the front of the brain
37
89000
2000
Nằm về phía trước của bộ não,
01:46
is the place in which all of the more complex thought, decision making --
38
91000
3000
là khu vực hình thành hầu hết các suy nghĩ phức tạp cũng như ra quyết định -
01:49
it's the last to mature in late adulthood.
39
94000
4000
đó là bộ phận được trưởng thành sau cùng ở người lớn.
01:53
This is where all your decision-making processes are going on.
40
98000
3000
Tất cả quá trình ra quyết định hay lựa chọn của bạn đều xảy ra ở đây.
01:56
It's the place where you're deciding right now
41
101000
2000
Đó là nơi mà ngay bây giờ bạn đang quyết định điều gì đó
01:58
you probably aren't going to order the steak for dinner.
42
103000
3000
chẳng hạn như, có lẽ tối nay bạn sẽ không ăn bít tết.
02:01
So if you take a deeper look at the brain,
43
106000
2000
Nếu như bạn nhìn sâu hơn vào bộ não.
02:03
one of the things, if you look at it in cross-section,
44
108000
2000
có một điều, nếu bạn nhìn vào giải phẩu cắt ngang của nó,
02:05
what you can see
45
110000
2000
bạn có thể nhận ra rằng,
02:07
is that you can't really see a whole lot of structure there.
46
112000
3000
bạn không thể nhìn thấy tất cả mọi cấu trúc ở đây.
02:10
But there's actually a lot of structure there.
47
115000
2000
Nhưng thật ra ở đây có vô vàn cấu trúc.
02:12
It's cells and it's wires all wired together.
48
117000
2000
Đó là những tế bào hay dây thần kinh, tất cả được đan bện vào nhau.
02:14
So about a hundred years ago,
49
119000
2000
khoảng một trăm năm trước đây,
02:16
some scientists invented a stain that would stain cells.
50
121000
2000
một số nhà khoa học đã phát minh ra một phương pháp nhuộm trên tế bào.
02:18
And that's shown here in the the very light blue.
51
123000
3000
Nó được minh họa ở đây, với màu xanh rất sáng.
02:21
You can see areas
52
126000
2000
Bạn có thể nhìn thấy các khu vực
02:23
where neuronal cell bodies are being stained.
53
128000
2000
ở đó những thể tế bào bình thường bị nhuộm.
02:25
And what you can see is it's very non-uniform. You see a lot more structure there.
54
130000
3000
Và điều bạn sẽ nhận thấy là, chúng vô cùng không đồng nhất. Có vô số cách kết cấu khác nhau.
02:28
So the outer part of that brain
55
133000
2000
Phần ngoài cùng của não
02:30
is the neocortex.
56
135000
2000
là phần áo não mới.
02:32
It's one continuous processing unit, if you will.
57
137000
3000
Nó là một bộ phận xử lý thông tin liên tục, nếu bạn muốn biết.
02:35
But you can also see things underneath there as well.
58
140000
2000
Nhưng bạn cũng có thể thấy những thứ khác nằm bên dưới đó nữa.
02:37
And all of these blank areas
59
142000
2000
Tất cả những khu vực trống này
02:39
are the areas in which the wires are running through.
60
144000
2000
chính là nơi mà các dây thần kinh đi xuyên qua.
02:41
They're probably less cell dense.
61
146000
2000
Và sẽ có ít tế bào hơn.
02:43
So there's about 86 billion neurons in our brain.
62
148000
4000
Thường thì bộ não có kỏoảng 86 tỉ tế bào thần kinh.
02:47
And as you can see, they're very non-uniformly distributed.
63
152000
3000
Như bạn đã thấy đó, chúng được bố trí không đồng đều.
02:50
And how they're distributed really contributes
64
155000
2000
Và sự phân bố này thực sự hữu ích
02:52
to their underlying function.
65
157000
2000
đối với vai trò của chúng.
02:54
And of course, as I mentioned before,
66
159000
2000
Và dĩ nhiên, như tôi đã nói.
02:56
since we can now start to map brain function,
67
161000
3000
vì từ nay chúng ta có thể lập bản đồ chức năng của não bộ,
02:59
we can start to tie these into the individual cells.
68
164000
3000
chúng ta có thể bắt đầu kết nối chúng với từng tế bào.
03:02
So let's take a deeper look.
69
167000
2000
Bây giờ hãy nhìn sâu hơn, kĩ hơn nhé.
03:04
Let's look at neurons.
70
169000
2000
Thử với tế bào thần kinh xem.
03:06
So as I mentioned, there are 86 billion neurons.
71
171000
2000
Như tôi nói rồi đấy, có khoảng 86 tỉ tế bào thần kinh.
03:08
There are also these smaller cells as you'll see.
72
173000
2000
Ở đó có những tế bào nhỏ hơn mà bạn sẽ thấy nữa.
03:10
These are support cells -- astrocytes glia.
73
175000
2000
Đó là các tế bào nuôi dưỡng - astrocyte glia.
03:12
And the nerves themselves
74
177000
3000
Và các dây thần kinh chính là
03:15
are the ones who are receiving input.
75
180000
2000
địa điểm tiếp nhận thông tin đưa vào.
03:17
They're storing it, they're processing it.
76
182000
2000
CHúng lưu trữ những thông tin này, chúng đang xử lý nó.
03:19
Each neuron is connected via synapses
77
184000
4000
Mỗi tế bào thần kinh được kết nối thông qua các xy náp
03:23
to up to 10,000 other neurons in your brain.
78
188000
3000
với hơn 10.000 tế bào thần kinh khác trong não của bạn.
03:26
And each neuron itself
79
191000
2000
Và mỗi tế bào này
03:28
is largely unique.
80
193000
2000
tương đối đặc biệt.
03:30
The unique character of both individual neurons
81
195000
2000
Sự khác biệt trong chính mỗi tế bào,
03:32
and neurons within a collection of the brain
82
197000
2000
và của mỗi tế bào nằm trong một bộ sưu tập của não bộ
03:34
are driven by fundamental properties
83
199000
3000
được xác lập bởi những đặc điểm căn bản
03:37
of their underlying biochemistry.
84
202000
2000
thuộc về tính chất hóa sinh của chúng.
03:39
These are proteins.
85
204000
2000
Đó chính là các protein
03:41
They're proteins that are controlling things like ion channel movement.
86
206000
3000
Chúng là những protein điều hòa những quá trình ví dụ như sự di chuyển qua các kênh tế bào.
03:44
They're controlling who nervous system cells partner up with.
87
209000
4000
Chúng đang điều khiển những sự kết nối của các tế bào trong hệ thần kinh.
03:48
And they're controlling
88
213000
2000
Và trên thực tế, về căn bản chúng chỉ huy
03:50
basically everything that the nervous system has to do.
89
215000
2000
tất cả mọi thứ mà hệ thần kinh cần phải làm.
03:52
So if we zoom in to an even deeper level,
90
217000
3000
Nếu như chúng ta đi sâu hơn nữa.
03:55
all of those proteins
91
220000
2000
tất cả những protein này
03:57
are encoded by our genomes.
92
222000
2000
được mã hóa bởi hệ gen của chúng ta/
03:59
We each have 23 pairs of chromosomes.
93
224000
3000
Mỗi người có 23 cặp nhiễm sắc thể.
04:02
We get one from mom, one from dad.
94
227000
2000
Trong mỗi cặp này, một chiếc từ cha, một từ mẹ.
04:04
And on these chromosomes
95
229000
2000
Trên các nhiễm sắc thể đó,
04:06
are roughly 25,000 genes.
96
231000
2000
chúng ta có khoảng 25000 gen.
04:08
They're encoded in the DNA.
97
233000
2000
Chúng được mã hóa trong DNA.
04:10
And the nature of a given cell
98
235000
3000
Bản chất của một tế bào bất kì
04:13
driving its underlying biochemistry
99
238000
2000
liên quan tới những đặc tính hóa sinh
04:15
is dictated by which of these 25,000 genes
100
240000
3000
được ghi trong 25000 gene này
04:18
are turned on
101
243000
2000
sẽ được khởi động
04:20
and at what level they're turned on.
102
245000
2000
và chúng chỉ được mở lên ở một mức nào đó.
04:22
And so our project
103
247000
2000
Và dự án của chúng tôi
04:24
is seeking to look at this readout,
104
249000
3000
đang tìm kiếm cách nào đó để nhận biết được những thông tin này,
04:27
understanding which of these 25,000 genes is turned on.
105
252000
3000
để hiểu xem trong số 25000 gene này gene nào được khởi đông.
04:30
So in order to undertake such a project,
106
255000
3000
Để tiến hành dự án như vậy,
04:33
we obviously need brains.
107
258000
3000
dĩ nhiên chúng tôi cần nhiều bộ não.
04:36
So we sent our lab technician out.
108
261000
3000
Và chúng tôi gửi những kĩ thuật viên phòng thí nghiệm đi khắp nơi.
04:39
We were seeking normal human brains.
109
264000
2000
Chúng tôi tìm kiếm các bộ não người bình thường.
04:41
What we actually start with
110
266000
2000
Điểm khởi đầu thực sự của chúng tôi
04:43
is a medical examiner's office.
111
268000
2000
là văn phòng của một người giám định y khoa.
04:45
This a place where the dead are brought in.
112
270000
2000
Đây là nơi mà các thi thể được đưa đến.
04:47
We are seeking normal human brains.
113
272000
2000
Chúng tôi tìm kiếm các bộ não bình thường.
04:49
There's a lot of criteria by which we're selecting these brains.
114
274000
3000
Và chúng tôi có nhiều tiêu chí để chọn ra những bộ não đó.
04:52
We want to make sure
115
277000
2000
Chúng tôi muốn đảm bảo rằng
04:54
that we have normal humans between the ages of 20 to 60,
116
279000
3000
có thể thu được những bộ não người trong độ tuổi từ 20-60,
04:57
they died a somewhat natural death
117
282000
2000
và họ chết bởi những lý do tự nhiên
04:59
with no injury to the brain,
118
284000
2000
không bị tổn thương não bộ,
05:01
no history of psychiatric disease,
119
286000
2000
không có bất kì bệnh tâm thần nào
05:03
no drugs on board --
120
288000
2000
và chũng không dùng các loại thuốc kích thích.
05:05
we do a toxicology workup.
121
290000
2000
do đó chúng tôi thực hiện một thử nghiệm độc tính học.
05:07
And we're very careful
122
292000
2000
Và chúng tôi rất cẩn thận
05:09
about the brains that we do take.
123
294000
2000
về những bộ não sẽ được chọn ra.
05:11
We're also selecting for brains
124
296000
2000
Chúng tôi cũng lựa chọn những bộ não
05:13
in which we can get the tissue,
125
298000
2000
mà chúng tôi có thể lấy ra các mô,
05:15
we can get consent to take the tissue
126
300000
2000
và chúng tôi có thể được chấp thuận để lấy mô
05:17
within 24 hours of time of death.
127
302000
2000
trong vòng 24 giờ sau cái chết.
05:19
Because what we're trying to measure, the RNA --
128
304000
3000
Bởi vì thông tin chúng tôi muốn đo đạc, các RNA -
05:22
which is the readout from our genes --
129
307000
2000
- sản phẩm từ gene -
05:24
is very labile,
130
309000
2000
rất dễ bị phân hủy
05:26
and so we have to move very quickly.
131
311000
2000
vì vậy chúng tôi cần di chuyển cực kỳ nhanh chóng.
05:28
One side note on the collection of brains:
132
313000
3000
Đây là một ghi chú khi thu thập các bộ não:
05:31
because of the way that we collect,
133
316000
2000
Bởi vì cách mà chúng tôi thu thập,
05:33
and because we require consent,
134
318000
2000
và bởi vì chúng tôi yêu cầu sự chấp thuận,
05:35
we actually have a lot more male brains than female brains.
135
320000
3000
trên thực tế chúng tôi thu được nhiều bộ não nam giới hơn là não của phụ nữ.
05:38
Males are much more likely to die an accidental death in the prime of their life.
136
323000
3000
Đàn ông thường có nguy cơ đột tử vào giai đoạn đỉnh cao trong cuộc đời họ.
05:41
And men are much more likely
137
326000
2000
Và đàn ông thường
05:43
to have their significant other, spouse, give consent
138
328000
3000
yêu cầu người bạn đời của họ, chẳng hạn như vợ, đồng ý cho đi bộ não
05:46
than the other way around.
139
331000
2000
hơn là điều ngược lại.
05:48
(Laughter)
140
333000
4000
(Tiếng cười)
05:52
So the first thing that we do at the site of collection
141
337000
2000
Và việc đầu tiên chúng tôi làm tại địa điểm thu nhận
05:54
is we collect what's called an MR.
142
339000
2000
là thu thập thứ được gọi là MR.
05:56
This is magnetic resonance imaging -- MRI.
143
341000
2000
Đây là một kĩ thuật chụp ảnh cộng hưởng từ - MRI.
05:58
It's a standard template by which we're going to hang the rest of this data.
144
343000
3000
Đây là một khuôn mẫu chuẩn chúng tôi dùng để lưu trữ các dữ liệu còn lại.
06:01
So we collect this MR.
145
346000
2000
Do vậy chúng tôi thu thập các MR này.
06:03
And you can think of this as our satellite view for our map.
146
348000
2000
Và bạn có thể nghĩ về nó như một hình ảnh vệ tinh cho bản đồ của chúng tôi.
06:05
The next thing we do
147
350000
2000
Việc tiếp theo cần làm
06:07
is we collect what's called a diffusion tensor imaging.
148
352000
3000
là thu thập các ảnh chụp ten-xơ thẩm thấu.
06:10
This maps the large cabling in the brain.
149
355000
2000
Dạng ảnh này phác họa lại các kết nối chủ đạo trong bộ não.
06:12
And again, you can think of this
150
357000
2000
Bạn có thể nghĩ đến nó
06:14
as almost mapping our interstate highways, if you will.
151
359000
2000
như bản đồ các đường cao tốc liên bang của chúng ta, nếu bạn muốn.
06:16
The brain is removed from the skull,
152
361000
2000
Bộ não được tách khỏi hộp sọ
06:18
and then it's sliced into one-centimeter slices.
153
363000
3000
và cắt thành những lớp mỏng 1cm.
06:21
And those are frozen solid,
154
366000
2000
Sau đó chúng được làm đông cứng
06:23
and they're shipped to Seattle.
155
368000
2000
rồi chuyển tới Seattle.
06:25
And in Seattle, we take these --
156
370000
2000
Và tại Seattle, chúng tôi lấy các mẫu này ra
06:27
this is a whole human hemisphere --
157
372000
2000
-đây là toàn bộ bán cầu não của con người-
06:29
and we put them into what's basically a glorified meat slicer.
158
374000
2000
chúng tôi đưa chúng vô một chiếc máy cắt lát thịt nổi tiếng nhất.
06:31
There's a blade here that's going to cut across
159
376000
2000
Có một lưỡi dao ở đây, nó sẽ cắt ngang qua
06:33
a section of the tissue
160
378000
2000
một phần của mô
06:35
and transfer it to a microscope slide.
161
380000
2000
và chuyển nó tới lam kính hiển vi
06:37
We're going to then apply one of those stains to it,
162
382000
2000
Rồi chúng tôi sẽ nhuộm các mẫu này theo cách nào đó
06:39
and we scan it.
163
384000
2000
và sau đó scan nó lên.
06:41
And then what we get is our first mapping.
164
386000
3000
Thế là chúng tôi có được bản đồ đầu tiên.
06:44
So this is where experts come in
165
389000
2000
Tiếp tới là các chuyên gia đến
06:46
and they make basic anatomic assignments.
166
391000
2000
họ làm bài tập định danh giải phẫu cơ bạn.
06:48
You could consider this state boundaries, if you will,
167
393000
3000
Bạn có thể tưởng tượng đây là các đường bao quanh tiểu bang, nếu như bạn muốn
06:51
those pretty broad outlines.
168
396000
2000
khi nhìn vào những đường viền xinh đẹp đó.
06:53
From this, we're able to then fragment that brain into further pieces,
169
398000
4000
Từ đây, chúng tôi có thể phân tích bộ não kĩ lưỡng hơn nữa, cắt nhỏ thành nhiều mảnh
06:57
which then we can put on a smaller cryostat.
170
402000
2000
và các mảnh nhỏ này được bỏ vô một máy điều lạnh.
06:59
And this is just showing this here --
171
404000
2000
Bạn có thể nhìn thấy ở đây
07:01
this frozen tissue, and it's being cut.
172
406000
2000
mô đông lạnh này đang được cắt ra.
07:03
This is 20 microns thin, so this is about a baby hair's width.
173
408000
3000
Nó dày khoảng 20 micromet, chỉ vào khoảng chiều dày sợi tóc của một em bé
07:06
And remember, it's frozen.
174
411000
2000
Và nên nhớ là chusngd dược đông lạnh.
07:08
And so you can see here,
175
413000
2000
Và bạn có thể thấy ở đây
07:10
old-fashioned technology of the paintbrush being applied.
176
415000
2000
công nghệ cổ xưa của chiếc cọ vẽ được áp dụng.
07:12
We take a microscope slide.
177
417000
2000
Chúng tôi lấy một lam kính hiển vi
07:14
Then we very carefully melt onto the slide.
178
419000
3000
Và cẩn thận làm tan chảy mẫu lên trên lam kính.
07:17
This will then go onto a robot
179
422000
2000
Sau đó chuyển lam vô một máy robot
07:19
that's going to apply one of those stains to it.
180
424000
3000
để tiến hành nhuộm mẫu.
07:26
And our anatomists are going to go in and take a deeper look at this.
181
431000
3000
Các nhà giải phẫu học sẽ đến và phân tích mẫu nhuộm thật kĩ càng
07:29
So again this is what they can see under the microscope.
182
434000
2000
Một lần nữa, đây là thứ họ sẽ thấy bên dưới kính hiển vi/
07:31
You can see collections and configurations
183
436000
2000
Bạn có thể thấy các tập hợp và hình thể
07:33
of large and small cells
184
438000
2000
của những tế bào lớn nhỏ
07:35
in clusters and various places.
185
440000
2000
nằm tụ lại với nhau và ở nhiều điểm khác nhau/
07:37
And from there it's routine. They understand where to make these assignments.
186
442000
2000
Rồi từ đó, những hoạt động này trở thành thường nhật. Họ đã biết cách làm thế nào để thực hiện nó.
07:39
And they can make basically what's a reference atlas.
187
444000
3000
Và họ có thể, trên căn bản, làm nên một cuốn chiếu thư atlas.
07:42
This is a more detailed map.
188
447000
2000
Đây là một bản đồ chi tiết hơn.
07:44
Our scientists then use this
189
449000
2000
Và các nhà khoa học dùng nó
07:46
to go back to another piece of that tissue
190
451000
3000
để truy ngược lại một mảnh khác trong mô
07:49
and do what's called laser scanning microdissection.
191
454000
2000
để thực hiện thủ thuật cắt lát bằng tia laze
07:51
So the technician takes the instructions.
192
456000
3000
Các kĩ thuật viên sẽ nhận hướng dẫn.
07:54
They scribe along a place there.
193
459000
2000
Họ khoanh vùng dọc theo điểm đó.
07:56
And then the laser actually cuts.
194
461000
2000
Rồi các tia laze bắt đầu cắt.
07:58
You can see that blue dot there cutting. And that tissue falls off.
195
463000
3000
Bạn có thể nhìn thấy tia xanh đó thực hiện quá trình cắt. Rồi các mô rời ra.
08:01
You can see on the microscope slide here,
196
466000
2000
Bạn sẽ nhìn thấy trên các lam kính hiển vi ở đây,
08:03
that's what's happening in real time.
197
468000
2000
đó chính là điều diễn ra trên thực tế.
08:05
There's a container underneath that's collecting that tissue.
198
470000
3000
Có một vật chứa nằm bên dưới để thu thập các mô này.
08:08
We take that tissue,
199
473000
2000
Chúng tôi dùng những mô này
08:10
we purify the RNA out of it
200
475000
2000
và tách RNA ra khỏi nó
08:12
using some basic technology,
201
477000
2000
sử dụng vài kĩ thuật căn bản,
08:14
and then we put a florescent tag on it.
202
479000
2000
sau đó chúng tôi gắn một đuôi phát huỳnh quang lên chúng.
08:16
We take that tagged material
203
481000
2000
Chúng tôi lấy các vật liệu được gắn đuôi đó
08:18
and we put it on to something called a microarray.
204
483000
3000
và đưa vào máy microarray.
08:21
Now this may look like a bunch of dots to you,
205
486000
2000
Bây giờ, bạn sẽ thấy chúng giống như hàng trăm đốm sáng,
08:23
but each one of these individual dots
206
488000
2000
nhưng mỗi đốm sáng riêng biệt đó
08:25
is actually a unique piece of the human genome
207
490000
2000
thực ra chính là một mảnh đặc trưng của bộ gene người
08:27
that we spotted down on glass.
208
492000
2000
chúng tôi sẽ chấm xuống thủy tinh.
08:29
This has roughly 60,000 elements on it,
209
494000
3000
Có kỏoảng 60000 thành tố ở đây
08:32
so we repeatedly measure various genes
210
497000
3000
và chúng tôi đo đạc các gene một cách lập đi lập lại
08:35
of the 25,000 genes in the genome.
211
500000
2000
trong 25000 gene trong bộ gene người
08:37
And when we take a sample and we hybridize it to it,
212
502000
3000
Chúng tôi lấy một mẫu và lai với khuôn.
08:40
we get a unique fingerprint, if you will,
213
505000
2000
từ đó sẽ cho ra một dấu vân tay đặc trưng, nếu bạn muốn hình dung theo cách đó,
08:42
quantitatively of what genes are turned on in that sample.
214
507000
3000
một dấu ấn đặc trưng về hàm lượng của gene được biểu hiện trong mẫu đó.
08:45
Now we do this over and over again,
215
510000
2000
Bây giờ chúng tôi thực hiện việc này lặp đi lặp lại,
08:47
this process for any given brain.
216
512000
3000
cho tất cả các bộ não khác.
08:50
We're taking over a thousand samples for each brain.
217
515000
3000
Chúng tôi lấy khoảng 1000 mẫu từ mỗi bộ não.
08:53
This area shown here is an area called the hippocampus.
218
518000
3000
Đây là phần đồi hãi mã của não.
08:56
It's involved in learning and memory.
219
521000
2000
Nó góp phần quan trọng trong quá trình học hỏi và trí nhở.
08:58
And it contributes to about 70 samples
220
523000
3000
Chúng tôi lấy kỏoảng 70 mẫu từ vùng này
09:01
of those thousand samples.
221
526000
2000
trong tổng số một ngàn mẫu.
09:03
So each sample gets us about 50,000 data points
222
528000
4000
Mỗi mẫu này cung cấp khoảng 50000 điểm dữ liệu
09:07
with repeat measurements, a thousand samples.
223
532000
3000
chúng tôi lặp lại các phép đo đạc cho một ngàn mẫu.
09:10
So roughly, we have 50 million data points
224
535000
2000
Tính ra, chúng tôi có tổng cộng 50 triệu điểm dữ liệu
09:12
for a given human brain.
225
537000
2000
đối với mỗi bộ não.
09:14
We've done right now
226
539000
2000
Mới đây chúng tôi mới hoàn thành
09:16
two human brains-worth of data.
227
541000
2000
dữ liệu của hai bộ não.
09:18
We've put all of that together
228
543000
2000
Chúng tôi tổng hợp các thông tin lại với nhau
09:20
into one thing,
229
545000
2000
thành một thứ duy nhất,
09:22
and I'll show you what that synthesis looks like.
230
547000
2000
tôi sẽ cho bạn thấy dữ liệu tổng hợp đó nhìn như thế nào.
09:24
It's basically a large data set of information
231
549000
3000
Về căn bản, nó là một tập hợp thông tin lớn hơn
09:27
that's all freely available to any scientist around the world.
232
552000
3000
và nó có thể được tra cứu một cách miễn phí bởi bất kì nhà khoa học nào trên thế giới.
09:30
They don't even have to log in to come use this tool,
233
555000
3000
Thậm chí họ không cần đăng nhập mới dùng được các công cụ này,
09:33
mine this data, find interesting things out with this.
234
558000
4000
khai thác các dữ liệu này hay tìm ra những điều quan trọng thú vị từ nó.
09:37
So here's the modalities that we put together.
235
562000
3000
Đây là các mô thức chúng tôi tổng hợp lại.
09:40
You'll start to recognize these things from what we've collected before.
236
565000
3000
Bạn sẽ bắt đầu nhận thấy những thứ này từ các dữ liệu chúng tôi thu thập trước đó.
09:43
Here's the MR. It provides the framework.
237
568000
2000
Đây là các MR. Nó cung cấp khung nền.
09:45
There's an operator side on the right that allows you to turn,
238
570000
3000
Có một thanh công cụ bên phải cho phép bạn lật qua lật lại,
09:48
it allows you to zoom in,
239
573000
2000
nó giúp bạn phóng to thu nhỏ
09:50
it allows you to highlight individual structures.
240
575000
3000
và còn cho phép bạn tô đậm những phần cấu trúc riêng biệt.
09:53
But most importantly,
241
578000
2000
Nhưng quan trọng nhất,
09:55
we're now mapping into this anatomic framework,
242
580000
3000
bây giờ chúng tôi đưa bản đồ vào khung nền giải phẫu này,
09:58
which is a common framework for people to understand where genes are turned on.
243
583000
3000
nó là một khung nền phổ biến giúp mọi người hiểu các gene được biểu hiện ở đâu.
10:01
So the red levels
244
586000
2000
Mức độ đỏ
10:03
are where a gene is turned on to a great degree.
245
588000
2000
là nơi gene được hoạt động ở một mức cao độ.
10:05
Green is the sort of cool areas where it's not turned on.
246
590000
3000
Màu xanh lá là các khu vực mà gene không hoạt động.
10:08
And each gene gives us a fingerprint.
247
593000
2000
Và mỗi gene cho chúng ta một dấu vân tay.
10:10
And remember that we've assayed all the 25,000 genes in the genome
248
595000
5000
Nhớ là chúng ta đã kiểm tra tất cả 25000 gene trong hệ gene
10:15
and have all of that data available.
249
600000
4000
và chuyển tất cả các thông tin lên nguồn dữ liệu này.
10:19
So what can scientists learn about this data?
250
604000
2000
Như vậy, các nhà khoa học có thể biết được điều gì từ những dữ liệu này?
10:21
We're just starting to look at this data ourselves.
251
606000
3000
Chúng tôi chỉ mới bắt đầu tự mình khai thác những dữ liệu này.
10:24
There's some basic things that you would want to understand.
252
609000
3000
Có một số điều căn bạn mà bạn sẽ muốn hiểu.
10:27
Two great examples are drugs,
253
612000
2000
Hai ví dụ kinh điển nhất là về các loại thuốc.
10:29
Prozac and Wellbutrin.
254
614000
2000
Prozac và Wellbutrin.
10:31
These are commonly prescribed antidepressants.
255
616000
3000
Chúng là các loại thuốc trầm cảm thường được kê đơn cho bán cho những bệnh nhân.
10:34
Now remember, we're assaying genes.
256
619000
2000
Và nhớ lại, chúng tôi đang phân tích gene.
10:36
Genes send the instructions to make proteins.
257
621000
3000
Gene đưa ra các chỉ thị để tạo nên protein.
10:39
Proteins are targets for drugs.
258
624000
2000
Protein chính là đích ngắm của thuốc.
10:41
So drugs bind to proteins
259
626000
2000
Thuốc gắn lên protein.
10:43
and either turn them off, etc.
260
628000
2000
và "tắt" đi chức năng của những protein này hay tác động gì đó khác.
10:45
So if you want to understand the action of drugs,
261
630000
2000
Nếu bạn muốn hiểu hoạt động của thuốc,
10:47
you want to understand how they're acting in the ways you want them to,
262
632000
3000
bạn sẽ cần phải hiểu bằng cách nào chúng hoạt động theo những cách mà bạn muốn,
10:50
and also in the ways you don't want them to.
263
635000
2000
cũng như những cách mà bạn không muốn.
10:52
In the side effect profile, etc.,
264
637000
2000
Trong hồ sơ ghi tác động phụ và những dữ liệu khác,
10:54
you want to see where those genes are turned on.
265
639000
2000
bạn muốn biết những gene đó được bật lên ở đâu.
10:56
And for the first time, we can actually do that.
266
641000
2000
Và lần đầu tiên trong lịch sư, chúng tôi thực sự có thể làm như vậy.
10:58
We can do that in multiple individuals that we've assayed too.
267
643000
3000
Chúng tôi có thể làm điều đó trong nhiều cá thể khác nhau mà chúng tôi đang tiến hành phân tích cho tới thời điểm này.
11:01
So now we can look throughout the brain.
268
646000
3000
Chúng tôi có thể nhìn xuyên thấu từng ngóc ngách của bộ não.
11:04
We can see this unique fingerprint.
269
649000
2000
Chúng tôi có thể thấy những dấu vân tay đặc trưng này.
11:06
And we get confirmation.
270
651000
2000
Và chúng tôi được kiểm chứng.
11:08
We get confirmation that, indeed, the gene is turned on --
271
653000
3000
Chúng tôi biết được chắc chăn trằng, trên thực tế, gene được bật lên
11:11
for something like Prozac,
272
656000
2000
cho những loại thuốc như Prozac,
11:13
in serotonergic structures, things that are already known be affected --
273
658000
3000
trong các cấu trúc sinh serotonin, đây là các cấu trúc từng được biết đến là bị các loại thuốc này tác động -
11:16
but we also get to see the whole thing.
274
661000
2000
nhưng chúng tôi thậm chí có thể nhìn thấy một cách toàn diện.
11:18
We also get to see areas that no one has ever looked at before,
275
663000
2000
Chúng tôi tìm hiểu những khu vực mà trước đó chưa ai từng phân tích,
11:20
and we see these genes turned on there.
276
665000
2000
và rồi chúng tôi thấy các gene này được mở lên ở đó.
11:22
It's as interesting a side effect as it could be.
277
667000
3000
Nó cũng thú vị tương tự như một tác dụng phụ vậy.
11:25
One other thing you can do with such a thing
278
670000
2000
Một điều khác mà bạn có thể làm với nó
11:27
is you can, because it's a pattern matching exercise,
279
672000
3000
đó là bạn có thể, bởi vì đó là một bài tập liên hệ các mẫu hình
11:30
because there's unique fingerprint,
280
675000
2000
bởi vì ở đó có những dấu vân tay đặc biệt,
11:32
we can actually scan through the entire genome
281
677000
2000
chúng tôi thực sự có khả năng quét qua toàn bộ hệ gene
11:34
and find other proteins
282
679000
2000
và tìm kiếm các protein khác
11:36
that show a similar fingerprint.
283
681000
2000
có dấu vân tay tương tự.
11:38
So if you're in drug discovery, for example,
284
683000
3000
Như vậy nếu bạn làm trong ngành nghiên cứu dược phẩm, ví dụ,
11:41
you can go through
285
686000
2000
bạn có thể đọc qua
11:43
an entire listing of what the genome has on offer
286
688000
2000
một danh sách liệt kê toàn bộ những thông tin có được từ hệ gene
11:45
to find perhaps better drug targets and optimize.
287
690000
4000
để tìm kiếm đích tác động hữu hiệu hơn của thuốc và tối ưu hóa nó.
11:49
Most of you are probably familiar
288
694000
2000
Hầu hết các bạn có lẽ đều quen thuộc
11:51
with genome-wide association studies
289
696000
2000
với các nghiên cứu "Liên đới toàn bộ hệ gene"
11:53
in the form of people covering in the news
290
698000
3000
thông qua những tin tức đại chúng
11:56
saying, "Scientists have recently discovered the gene or genes
291
701000
3000
ví dụ như. "Các nhà khoa học vừa mới tìm ra một gene trong số các gene
11:59
which affect X."
292
704000
2000
tác động lên X.
12:01
And so these kinds of studies
293
706000
2000
Và các dạng nghiên cứu này
12:03
are routinely published by scientists
294
708000
2000
được công báo thường xuyên bởi các nhà khoa học
12:05
and they're great. They analyze large populations.
295
710000
2000
và chúng rất tuyệt vời. Họ phân tích các quần thể lớn.
12:07
They look at their entire genomes,
296
712000
2000
Họ nhìn vào toàn thể bộ gene,
12:09
and they try to find hot spots of activity
297
714000
2000
và cố gắng tìm kiếm các điểm tập trung của những hoạt động
12:11
that are linked causally to genes.
298
716000
3000
được liên kết với những gene gây bệnh.
12:14
But what you get out of such an exercise
299
719000
2000
Nhưng nếu bạn tiến hành nghiên cứu dạng này,
12:16
is simply a list of genes.
300
721000
2000
cái mà bạn biết được chỉ đơn thuần là một danh sách các gene.
12:18
It tells you the what, but it doesn't tell you the where.
301
723000
3000
Nó trả lời cho câu hỏi "cái gì", nhưng nó không trả lời được câu hỏi "ở đâu".
12:21
And so it's very important for those researchers
302
726000
3000
Do vậy, điều đó rất quan trọng đối với những nhà nghiên cứu này,
12:24
that we've created this resource.
303
729000
2000
khi chúng tôi tạo ra một nguồn dữ liệu như thế này.
12:26
Now they can come in
304
731000
2000
Bây giờ họ có thể tới
12:28
and they can start to get clues about activity.
305
733000
2000
họ có thể bắt đầu tìm kiếm những chứng cớ về các hoạt động.
12:30
They can start to look at common pathways --
306
735000
2000
Họ có thể bắt đầu bằng cách phân tích những con đường phổ biến -
12:32
other things that they simply haven't been able to do before.
307
737000
3000
những cách khác mà họ chưa từng có khả năng để thực hiện trước đó.
12:36
So I think this audience in particular
308
741000
3000
Do vậy tôi nghĩ khán giả này, theo một cách đặc biệt,
12:39
can understand the importance of individuality.
309
744000
3000
có thể hiểu được tầm quan trọng của tính cá thể.
12:42
And I think every human,
310
747000
2000
Và tôi nghĩ mỗi người
12:44
we all have different genetic backgrounds,
311
749000
4000
chúng ta đều có một hệ di truyền khác nhau
12:48
we all have lived separate lives.
312
753000
2000
chúng ta sống những cuộc đời riêng biệt.
12:50
But the fact is
313
755000
2000
Nhưng sự thật là
12:52
our genomes are greater than 99 percent similar.
314
757000
3000
hệ gene của chúng ta giống nhau tới hơn 99%.
12:55
We're similar at the genetic level.
315
760000
3000
Chúng ta giống nhau ở mức độ di truyền.
12:58
And what we're finding
316
763000
2000
Và cái mà chúng ta đang tìm kiếm
13:00
is actually, even at the brain biochemical level,
317
765000
2000
thực ra là, thậm chí ở mức độ sinh hóa của bộ não,
13:02
we are quite similar.
318
767000
2000
chúng ta khá tương tự nhau.
13:04
And so this shows it's not 99 percent,
319
769000
2000
Và điều này chỉ ra, không phải 99%
13:06
but it's roughly 90 percent correspondence
320
771000
2000
mà là gần 99% tương quan
13:08
at a reasonable cutoff,
321
773000
3000
ở một định mức hợp lý
13:11
so everything in the cloud is roughly correlated.
322
776000
2000
vậy gần như mọi thứ trong đám mây mù đều có tương quan.
13:13
And then we find some outliers,
323
778000
2000
Sau đó chúng tôi tìm một số thứ nằm ở bên ngoài,
13:15
some things that lie beyond the cloud.
324
780000
3000
những thứ nằm vượt ra khỏi đám mây.
13:18
And those genes are interesting,
325
783000
2000
Những gene này rất thú vị.
13:20
but they're very subtle.
326
785000
2000
nhưng chúng cực kì ít ỏi.
13:22
So I think it's an important message
327
787000
3000
Nên tôi nghĩ có một thông điệp quan trọng
13:25
to take home today
328
790000
2000
để chúng ta ghi nhớ
13:27
that even though we celebrate all of our differences,
329
792000
3000
đó là dù chúng ta vui mừng với mọi sự khác biệt của chúng ta,
13:30
we are quite similar
330
795000
2000
chúng ta thực sự khá giống nhau
13:32
even at the brain level.
331
797000
2000
thậm chí ở mức độ não bộ.
13:34
Now what do those differences look like?
332
799000
2000
Vậy thì, những sự khác biệt đó trông như thế nào?
13:36
This is an example of a study that we did
333
801000
2000
Đây là một ví dụ của nghiên cứu chúng tôi thực hiện
13:38
to follow up and see what exactly those differences were --
334
803000
2000
để theo sát và hiểu rõ chính xác những sự khác biệt đó là gì
13:40
and they're quite subtle.
335
805000
2000
chúng khá ít ỏi.
13:42
These are things where genes are turned on in an individual cell type.
336
807000
4000
Có những gene chỉ được bật lên trong một tế bào riêng lẽ.
13:46
These are two genes that we found as good examples.
337
811000
3000
Ở đây có hai gene có thể làm ví dụ tốt mà chúng tôi tìm thấy.
13:49
One is called RELN -- it's involved in early developmental cues.
338
814000
3000
Một cái là RELN - nó liên quan tới việc phát triển những tín hiệu sớm.
13:52
DISC1 is a gene
339
817000
2000
DISC1 là một gene
13:54
that's deleted in schizophrenia.
340
819000
2000
được phát hiện trong bệnh tâm thần phân liệt
13:56
These aren't schizophrenic individuals,
341
821000
2000
Đây không phải là những người bị tâm thần phân liệt
13:58
but they do show some population variation.
342
823000
3000
nhưng họ mang một số biến thể ở mức quần thể.
14:01
And so what you're looking at here
343
826000
2000
Và điều mà bạn đang nhìn thấy ở đây
14:03
in donor one and donor four,
344
828000
2000
trong người cho số 1 và số 4
14:05
which are the exceptions to the other two,
345
830000
2000
tức là ngoại lệ của hai số còn lại
14:07
that genes are being turned on
346
832000
2000
đó là gene đã được bật lên
14:09
in a very specific subset of cells.
347
834000
2000
trong những nhóm tế bào đặc biệt
14:11
It's this dark purple precipitate within the cell
348
836000
3000
Những đốm tím bên trong tế bào
14:14
that's telling us a gene is turned on there.
349
839000
3000
cho phép chúng ta biết chúng được bật lên ở đâu
14:17
Whether or not that's due
350
842000
2000
Việc những biểu hiện này
14:19
to an individual's genetic background or their experiences,
351
844000
2000
là do sự khác biệt về di truyền hay về kinh nghiệm sống,
14:21
we don't know.
352
846000
2000
chúng tôi chưa biết.
14:23
Those kinds of studies require much larger populations.
353
848000
3000
Các nghiên cứu dạng đó đòi hỏi một quần thể lớn hơn.
14:28
So I'm going to leave you with a final note
354
853000
2000
Tôi sắp gửi đến bạn một thông điệp cuối cùng
14:30
about the complexity of the brain
355
855000
3000
về sự phức tạp của bộ não
14:33
and how much more we have to go.
356
858000
2000
và về quãng đường bao xa mà chúng ta cần phải đi.
14:35
I think these resources are incredibly valuable.
357
860000
2000
Tôi nghĩ các nguồn thông tin này vô cùng có giá trị, tới mức không thể tin được.
14:37
They give researchers a handle
358
862000
2000
Nó cung cấp một sự hướng dẫn cho các nhà nghiên cứu
14:39
on where to go.
359
864000
2000
về địa điểm cần phải đi tới.
14:41
But we only looked at a handful of individuals at this point.
360
866000
3000
Nhưng chúng ta mới chỉ nhìn thấy cuốn hướng dẫn của từng cá thể tại thời điểm này.
14:44
We're certainly going to be looking at more.
361
869000
2000
Chúng ta nhất định phải đi xa hơn nữa.
14:46
I'll just close by saying
362
871000
2000
Tôi vừa mới kết thúc bằng cách nói
14:48
that the tools are there,
363
873000
2000
Các công cụ đang ở đó,
14:50
and this is truly an unexplored, undiscovered continent.
364
875000
4000
Nó thực sự giống như một lục địa chưa được khai thác và khám phá.
14:54
This is the new frontier, if you will.
365
879000
4000
Nó là chân trời mới, nếu bạn muốn nghĩ vậy.
14:58
And so for those who are undaunted,
366
883000
2000
Và như vậy đối với những người không bị nghi ngờ
15:00
but humbled by the complexity of the brain,
367
885000
2000
nhưng bị chế giễu bởi độ phức tạp của bộ não,
15:02
the future awaits.
368
887000
2000
tương lai đang đón chờ bạn.
15:04
Thanks.
369
889000
2000
Cảm ơn!
15:06
(Applause)
370
891000
9000
(Tiếng vỗ tay)
ABOUT THE SPEAKER
Allan Jones - Brain scientistAs CEO of the Allen Institute for Brain Science, Allan Jones leads an ambitious project to build an open, online, interactive atlas of the human brain.
Why you should listen
The Allen Institute for Brain Science -- based in Seattle, kickstarted by Microsoft co-founder Paul Allen -- has a mission to fuel discoveries about the human brain by building tools the entire scientific community can use. As CEO, one of Allan Jones' first projects was to lead the drive to create a comprehensive atlas of the brain of a mouse. Flash forward to April 2011, when the Allen Institute announced the first milestone in its online interactive atlas of the human brain, showing the activity of the more than 20,000 human genes it contains. It's based on a composite of 15 brains, since every human brain is unique.
Think of the Allen Human Brain Atlas as a high-tech bridge between brain anatomy and genetics. Using this atlas, scientists will be able to determine where in the brain genes that encode specific proteins are active, including proteins that are affected by medication. Or researchers could zoom in on brain structures thought to be altered in mental disorders such as schizophrenia to find their molecular footprint. The atlas may provide clues to memory, attention, motor coordination, hunger, and perhaps emotions such as happiness or anxiety.
He says: "Understanding how our genes are used in our brains will help scientists and the medical community better understand and discover new treatments for the full spectrum of brain diseases and disorders."
Watch Dr. Jones' latest TEDx talk on the map of the brain, from TEDxCaltech 2013 >>
Allan Jones | Speaker | TED.com