Ed Boyden: A new way to study the brain's invisible secrets
Ед Бойдън: Бебешките пелени вдъхновиха този нов начин за изучаване на мозъка
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,
когато им сложите вода,
by millions of kids every day.
от милиони деца всеки ден.
in a very clever way.
called a swellable material.
наречено набъбващ материал.
when you add water,
ако му добавите вода,
industrial kind of polymer.
индустриален вид полимер.
in my group at MIT
в групата ми в МИТ,
something similar to the brain.
направим нещо подобно с мозъка.
can peer inside
the biomolecules,
биомолекулите,
structure of the brain, if you will?
основната истина на мозъка, един вид?
of how the brain is organized
как е организиран мозъкът,
the exact changes in the brain
да посочим точните промени в мозъка,
and epilepsy and Parkinson's,
и епилепсия и Паркинсон,
treatments, much less cures,
още по-малко лечения,
we don't know the cause or the origins
не знаем причината или произхода
a different point of view
различна гледна точка
been done over the last hundred years.
последните сто години.
how to build technologies
да създадем технологии,
и поправяме мозъка.
incredibly complicated.
невероятно сложен.
over the first century of neuroscience
неврологията научихме,
complicated network,
cells called neurons
наречени неврони,
through these complexly shaped neurons.
между тези комплексно оформени неврони.
are connected in networks.
called synapses that exchange chemicals
наречени синапси, които обменят химикали
to talk to each other.
да разговарят.
върху един неврон,
our artist's rendition of it.
интерпретацията на художника ни.
and thousands of kinds of biomolecules,
видове биомолекули,
organized in complex, 3D patterns,
подредени в сложни, триизмерни модели,
those electrical pulses,
електрическите импулси,
that allow neurons to work together
позволяват на невроните да работят заедно
and feelings and so forth.
и чувства и прочие.
the neurons in the brain are organized
невроните в мозъка са организирани,
the biomolecules are organized
биомолекулите са организирани
сложни организирани машини.
of molecules and neurons
на молекулите и невроните
how the brain conducts information
как мозъка провежда информация
of molecular changes that occur
точния комплект от молекулни промени,
those molecules have changed,
тези молекули са изменени,
or changed in pattern,
подребата им се е променила,
as targets for new drugs,
като цели за нови лекарства,
energy into the brain
енергия до мозъка,
computations that are afflicted
мозъчните изчисления, засегнати
from brain disorders.
мозъчни увреждания.
technologies over the last century
различни технологии,
виждали мозъчни сканирания
that they are noninvasive,
че са неинвазивни,
or voxels, as they're called,
или воксел, както се наричат,
and millions of neurons.
и милиони неврони.
the molecular changes that occur
молекулните изменения
of these networks
на тези мрежи,
to be conscious and powerful beings.
да бъдем съзнателни и силни същества.
you have microscopes.
са микроскопите.
to look at little tiny things.
за да разглеждат мънички неща.
to look at things like bacteria.
за неща като бактериите.
were discovered in the first place,
с помощта на микроскоп
with a regular old microscope.
с обикновен стар микроскоп.
to see the brain more powerful,
способността си да виждаме мозъка,
even better technologies.
started thinking:
групата ми се запита:
to zoom in to the brain,
Fei Chen and Paul Tillberg.
Фей Чен и Пол Тилбърг.
are helping with this process.
помагат в този процес.
if we could take polymers,
дали можем да вземем полимери
within the brain.
and you add water,
и добавехме вода,
those tiny biomolecules from each other.
биомолекули една от друга.
and get maps of the brain.
и да направим карти на мозъка.
от бебешки пелени.
just to buy it off the Internet
да си го купите в Интернет,
that actually occur in these diapers.
от самите пелени.
of the baby diaper material
материал от бебешки пелени
by about a thousandfold
около хиляда пъти
very interesting molecule,
to really zoom in on the brain
with past technologies.
миналите технологии.
in the baby diaper polymer?
от бебешките пелени?
what you see on the screen.
което виждате на екрана.
arranged in long, thin lines.
подредени в дълги, тънки редици.
move everything apart in the brain.
раздвижим всичко в мозъка.
is going to absorb the water,
apart from each other,
една от друга
is going to become bigger.
биомолекулни разстояния,
these polymer chains inside the brain
полимерни вериги вътре в мозъка,
ground truth maps of the brain.
точни карти на мозъка.
and see the molecules within.
и да видим молекулите вътре.
направихме няколко анимации,
at, in these artist renderings,
в които виждаме
like and how we might separate them.
и как бихме могли да ги разделим.
to do, first of all,
което трябва да направим,
shown in brown here,
показани тук в кафяво,
of the brain apart from each other,
на мозъка една от друга
to have a little handle
ни трябва малка дръжка,
полимерите да се свържат
polymer and dump it on the brain,
и го стоварим върху мозъка,
to make the polymers inside.
да правим полимерите вътре.
get the building blocks,
градивните елементи,
those long chains,
тези дълги вериги,
around biomolecules
около биомолекулите
to pull apart the molecules
да разделим молекулите
of those little handles is around,
има една от тези малки дръжки,
and that's exactly what we need
и това е точно каквото ни трябва,
apart from each other.
all the molecules from each other,
to start absorbing the water,
да я абсорбира,
will come along for the ride.
a picture on a balloon,
картина върху балон
away from each other.
са се разделечили.
to do now, but in three dimensions.
но в три измерения.
all the biomolecules brown.
биомолекули в кафяво.
kind of look the same.
изглеждат горе-долу еднакво.
out of the same atoms,
от едни и същи атоми,
that will distinguish them.
might get a blue color.
може да се оцвети в синьо.
might get a red color.
може да се оцвети в червено.
far apart enough from each other
достатъчно далеч една от друга,
we can make the invisible visible.
невидимото видимо.
small and obscure
които изглеждат малки и неясни,
of information about life.
от информация за живота.
of what it might look like.
как това изглежда наистина.
right before your eyes --
is going to grow.
започва да расте.
or even more in volume.
сто или повече пъти.
those polymers are so tiny,
тези полимери са толкова малки,
evenly from each other.
of the information.
конфигурацията на информацията.
actual brain circuitry --
истински мозъчни връзки --
involved with, for example, memory --
участващо в, например, паметта --
how circuits are configured.
са конфигурирани връзките.
да разчетем спомен.
at how circuits are configured
как са конфигурирани връзките,
of our brain is organized
at a molecular level.
молекулярно равнище.
look into cells in the brain
да надзърнем в мозъчните клетки
molecules that have altered
молекули, които са се изменили
undergoing epilepsy
of things that are going wrong,
на нещата, които не вървят,
които се свързват с тях.
at different parts of the brain
към различни части на мозъка,
with Parkinson's or epilepsy
с Паркинсон или епилепсия
over a billion people
афектират над един милиард души
has been happening.
that expansion might help with.
където експанзията може да помогне.
from a human breast cancer patient.
страдаща от рак на гърдата.
if you look at development --
large-scale biological systems.
мащабни биологични системи.
with those little nanoscale molecules,
с тези малки наноскопични молекули,
and the organs in our body tick.
органите в тялото ни да тиктакат.
to do now is to figure out
to map the building blocks of life
за да картографираме тухличките на живота
the molecular changes in a tumor
молекулярните промени в тумора,
go after it in a smart way
интелигентен начин
exactly the cells that we want to?
унищожат точно клетките, които искаме?
is very high risk.
е с много висок риск.
what might be a high-risk moon shot
един високорисков полет до луната
оригиналният полет до луната,
feat of engineering.
инженерен подвиг.
necessarily have all the laws.
не разполагаме с всички закони.
that are analogous to gravity,
аналогични на гравитацията
that occur in living systems,
моделите в живите системи
the diseases that plague us.
болестите, които ни морят.
have two young kids,
имаме две малки деца
is to make life better for them
биоинженер е да направя живота им по-добър
turn biology and medicine
биологията и медицината
that are governed by chance and luck,
управлявани от шанс и късмет,
that we win by skill and hard work,
умения и усърдна работа,
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