Ed Boyden: A new way to study the brain's invisible secrets
إد بويدن: طريقة جديدة لدراسة الأسرار الخفية للدماغ
Ed Boyden is a professor of biological engineering and brain and cognitive sciences at the MIT Media Lab and the MIT McGovern Institute. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
when you add water to them,
عند إضافة الماء إليها،
by millions of kids every day.
in a very clever way.
called a swellable material.
بالمادة القادرة على الانتفاخ.
when you add water,
فعندما تقوم بإضافة الماء،
industrial kind of polymer.
في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
in my group at MIT
something similar to the brain.
فعل شيء مماثل للدماغ.
can peer inside
the biomolecules,
الجزيئات الحيوية
structure of the brain, if you will?
إذا كان ممكنا ؟
of how the brain is organized
لكيفية تنظيم الدماغ
the exact changes in the brain
التغييرات الدقيقة في الدماغ
and epilepsy and Parkinson's,
ومرض باركنسون،
treatments, much less cures,
ناهيك عن العلاج،
we don't know the cause or the origins
ماساتشوستس للتكنولوجيا
a different point of view
been done over the last hundred years.
علم الأعصاب خلال المائة عام الماضية .
how to build technologies
incredibly complicated.
over the first century of neuroscience
من علم الأعصاب
complicated network,
cells called neurons
تسمى بالخلايا العصبية
through these complexly shaped neurons.
الخلايا العصبية المعقدة الشكل.
are connected in networks.
متصلة في شبكات.
called synapses that exchange chemicals
التشابك العصبي والتي تتبادل مواد كيميائية.
to talk to each other.
مع بعضها البعض.
التكبير داخل خلية عصبية،
our artist's rendition of it.
الفنان الخاص بنا عنها،
and thousands of kinds of biomolecules,
من الجزيئات الحيوية،
organized in complex, 3D patterns,
في نمط ثلاثي الأبعاد،
those electrical pulses,
that allow neurons to work together
تسمح للخلايا العصبية بالعمل معا
and feelings and so forth.
وما إلى ذلك.
the neurons in the brain are organized
الخلايا العصبية في الدماغ
the biomolecules are organized
خرائط كهذه ،
of molecules and neurons
والخلايا العصبية
how the brain conducts information
تدبير الدماغ للمعلومة
of molecular changes that occur
للتغيرات الجزئية التي تحدث
those molecules have changed,
or changed in pattern,
أو تغيرت على مستوى النمط ،
as targets for new drugs,
لأدوية جديدة،
energy into the brain
computations that are afflicted
التي تضررت
from brain disorders.
من اضطرابات الدماغ.
technologies over the last century
المختلفة خلال القرن الماضي
تصوير الرنين المغناطيسي.
that they are noninvasive,
أنها لا تستلزم إجراء جراحة ،
or voxels, as they're called,
أو فوكسل، كما تسمى،
and millions of neurons.
وملايين الخلايا العصبية.
على مستوى من التصميم
the molecular changes that occur
التغيرات الجزئية التي تحدث
of these networks
to be conscious and powerful beings.
أن نكون كائنات واعية وقوية.
you have microscopes.
to look at little tiny things.
للنظر للأشياء الصغيرة جدا.
to look at things like bacteria.
مثل البكتيريا.
were discovered in the first place,
اكتشاف الخلايا العصبية في المقام الأول،
with a regular old microscope.
بواسطة مجهر عادي قديم.
الروابط الصغيرة جدا.
to see the brain more powerful,
على رؤية الدماغ أكثر قوة،
even better technologies.
started thinking:
to zoom in to the brain,
داخل الدماغ،
Fei Chen and Paul Tillberg.
فاي تشين وبول تيلبيرج.
are helping with this process.
بالمساعدة في هذه العملية.
if we could take polymers,
كان بإمكاننا أخذ البوليمر،
في حفاضات الأطفال،
within the brain.
داخل الدماغ.
and you add water,
وأضفت الماء،
those tiny biomolecules from each other.
الحيوية بعضها عن البعض.
and get maps of the brain.
وأن تحصل على خرائط للدماغ.
تمت تنقيتها .
just to buy it off the Internet
that actually occur in these diapers.
في الواقع في هذه الحفاظات.
of the baby diaper material
هذه من مادة حفاظ الأطفال
by about a thousandfold
بحوالي ألف مرة
very interesting molecule,
to really zoom in on the brain
with past technologies.
in the baby diaper polymer?
what you see on the screen.
بما ترونه في الشاشة.
arranged in long, thin lines.
مرتبة في خطوط طويلة رفيعة.
move everything apart in the brain.
تحريك كل شئ بعيدا في الدماغ،
is going to absorb the water,
ستمتص الماء،
apart from each other,
بعيدا عن بعضها البعض.
is going to become bigger.
these polymer chains inside the brain
داخل الدماغ فعلا ؟
عن بعضها
ground truth maps of the brain.
خرائط حقيقة للدماغ.
and see the molecules within.
ورؤية الجزيئات الموجودة هناك
صنعنا بعض الرسوم المتحركة
at, in these artist renderings,
في هذه الأداءات الفنية،
like and how we might separate them.
وكيف يمكن فصلها .
to do, first of all,
ما يجب علينا فعله، أولا،
shown in brown here,
موضح باللون البني هنا،
of the brain apart from each other,
بعيدا عن بعضها البعض،
to have a little handle
polymer and dump it on the brain,
وألقيته على الدماغ ،
أنه سيتمركز هناك في الأعلى.
to make the polymers inside.
لصنع البوليمر في الداخل.
get the building blocks,
على الكتل البنائية،
those long chains,
تلك السلاسل الطويلة،
around biomolecules
حول الجزيئات الحيوية
to pull apart the molecules
بسحب الجزيئات بعيدا
of those little handles is around,
تلك المقابض الصغيرة موجودا،
and that's exactly what we need
وهذا بالضبط هو ما نحتاجه
apart from each other.
بعيدا عن بعضها البعض.
all the molecules from each other,
القيود بين جميع الجزيئات،
to start absorbing the water,
ستبدأ بامتصاص الماء،
will come along for the ride.
a picture on a balloon,
away from each other.
بعيدا عن بعضها البعض.
to do now, but in three dimensions.
ولكن في ثلاثة أبعاد.
all the biomolecules brown.
باللون البني.
kind of look the same.
out of the same atoms,
that will distinguish them.
might get a blue color.
قد يحصل على اللون الأزرق.
might get a red color.
far apart enough from each other
عن بعضها البعض
we can make the invisible visible.
مرئيا .
small and obscure
of information about life.
of what it might look like.
التي قد تبدو عليها.
right before your eyes --
is going to grow.
من نسيج الدماغ .
or even more in volume.
أو أكثر.
those polymers are so tiny,
ولأن هذه البوليمرات صغيرة جدا،
evenly from each other.
بالتساوي عن بعضها البعض .
of the information.
actual brain circuitry --
دائرة دماغ فعلية -
involved with, for example, memory --
مثلا، الذاكرة -
how circuits are configured.
ترتيب الدوائر .
at how circuits are configured
ترتيب الدوائر الكهربائية للدماغ
of our brain is organized
يمكننا أن نحدد بدقة،
at a molecular level.
على مستوى الجزيء.
look into cells in the brain
إلى داخل الخلايا في الدماغ
molecules that have altered
ها هي الجزيئات ال 17 التي تغيرت
undergoing epilepsy
كان يحمل مرض الصرع
of things that are going wrong,
التي تسير بشكل خاطئ،
at different parts of the brain
صوب أجزاء مختلفة من الدماغ
with Parkinson's or epilepsy
بالشلل الرعاش أو الصرع
over a billion people
has been happening.
that expansion might help with.
أن يساعد فيها.
from a human breast cancer patient.
من مريض مصاب بسرطان الثدي
if you look at development --
إذا نظرت إلى تطور-
large-scale biological systems.
أنظمة بيولوجية ذات مقاسات كبيرة.
with those little nanoscale molecules,
مع تلك الجزيئات بمقاس النانو،
and the organs in our body tick.
في غطاء جسمنا،
to do now is to figure out
to map the building blocks of life
لعمل خريطة للكتل البنائية للحياة
the molecular changes in a tumor
بدقة في الورم
go after it in a smart way
exactly the cells that we want to?
الخلايا المحددة التي نريد نحن إزالتها .
is very high risk.
مخاطرة كبيرة.
what might be a high-risk moon shot
ما قد يكون مثل مخاطرة عالية
صوب القمر،
feat of engineering.
necessarily have all the laws.
نحن لا نملك بالضرورة كل القوانين .
that are analogous to gravity,
that occur in living systems,
التي تحدث في الأنظمة الحية،
the diseases that plague us.
have two young kids,
is to make life better for them
أن أصنع لهم حياة افضل
turn biology and medicine
تحويل علم الأحياء و الطب
that are governed by chance and luck,
المحكومة بالفرصة والمحاولة،
that we win by skill and hard work,
بالمهارة والعمل الجاد،
ABOUT THE SPEAKER
Ed Boyden - NeuroengineerEd Boyden is a professor of biological engineering and brain and cognitive sciences at the MIT Media Lab and the MIT McGovern Institute.
Why you should listen
Ed Boyden leads the Synthetic Neurobiology Group, which develops tools for analyzing and repairing complex biological systems such as the brain. His group applies these tools in a systematic way in order to reveal ground truth scientific understandings of biological systems, which in turn reveal radical new approaches for curing diseases and repairing disabilities. These technologies include expansion microscopy, which enables complex biological systems to be imaged with nanoscale precision, and optogenetic tools, which enable the activation and silencing of neural activity with light (TED Talk: A light switch for neurons). Boyden also co-directs the MIT Center for Neurobiological Engineering, which aims to develop new tools to accelerate neuroscience progress.
Amongst other recognitions, Boyden has received the Breakthrough Prize in Life Sciences (2016), the BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award (2015), the Carnegie Prize in Mind and Brain Sciences (2015), the Jacob Heskel Gabbay Award (2013), the Grete Lundbeck Brain Prize (2013) and the NIH Director's Pioneer Award (2013). He was also named to the World Economic Forum Young Scientist list (2013) and the Technology Review World's "Top 35 Innovators under Age 35" list (2006). His group has hosted hundreds of visitors to learn how to use new biotechnologies and spun out several companies to bring inventions out of his lab and into the world. Boyden received his Ph.D. in neurosciences from Stanford University as a Hertz Fellow, where he discovered that the molecular mechanisms used to store a memory are determined by the content to be learned. Before that, he received three degrees in electrical engineering, computer science and physics from MIT. He has contributed to over 300 peer-reviewed papers, current or pending patents and articles, and he has given over 300 invited talks on his group's work.
Ed Boyden | Speaker | TED.com