TED2012
Carl Schoonover: How to look inside the brain
Carl Schoonover: Jak se dá nahlédnout dovnitř mozku
Filmed:
Readability: 4.8
962,022 views
V porozumění funkcí mozku jsme dosáhli obdivuhodného pokroku, ale jak vlastně takové studium neuronů v jeho nitru vypadá? Neurovědec a TED Fellow Carl Schoonover nám pomocí fascinujících obrázků předvede nástroje, které nám dovolují dovnitř mozku nahlížet.
Carl Schoonover - Neuroscience PhD student + writer
Carl Schoonover is a neuroscientist and one of the founders of NeuWrite, a collaboration between writers and neuroscientist. Full bio
Carl Schoonover is a neuroscientist and one of the founders of NeuWrite, a collaboration between writers and neuroscientist. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
This is a thousand-year-old drawing of the brain.
0
359
3996
Tohle je tisíc let stará kresba mozku.
00:20
It's a diagram of the visual system.
1
4355
1912
Je to schéma zrakového systému.
00:22
And some things look very familiar today.
2
6267
2750
Některé věci na nás působí povědomě.
00:24
Two eyes at the bottom, optic nerve flowing out from the back.
3
9017
4367
Dvě oči na spodní straně,
zrakový nerv vinoucí se zezadu.
zrakový nerv vinoucí se zezadu.
00:29
There's a very large nose
4
13384
2120
Je tu také opravdu velký nos,
00:31
that doesn't seem to be connected to anything in particular.
5
15504
3317
který jako by nebyl připojený k něčemu konkrétnímu.
00:34
And if we compare this
6
18821
1700
A pokud tuto kresbu srovnáte
00:36
to more recent representations of the visual system,
7
20521
2074
se současným znázorněním zrakového systému,
00:38
you'll see that things have gotten substantially more complicated
8
22595
2957
uvidíte, že se za těch uplynulých tisíc let
00:41
over the intervening thousand years.
9
25552
1573
stalo podstatně komplikovanějším.
00:43
And that's because today we can see what's inside of the brain,
10
27125
2965
Je to proto, že dnes dokážeme
nahlédnout dovnitř mozku,
nahlédnout dovnitř mozku,
00:45
rather than just looking at its overall shape.
11
30090
2481
a nemusíme se jen dívat na jeho zevní tvary.
00:48
Imagine you wanted to understand how a computer works
12
32571
3979
Představte si, že chcete pochopit,
jak funguje počítač,
jak funguje počítač,
00:52
and all you could see was a keyboard, a mouse, a screen.
13
36550
3179
přičemž všechno, co můžete vidět,
je klávesnice, myš a monitor.
je klávesnice, myš a monitor.
00:55
You really would be kind of out of luck.
14
39729
2396
Asi byste příliš úspěšní nebyli.
00:58
You want to be able to open it up, crack it open,
15
42125
2042
Potřebovali byste ho umět otevřít, rozebrat,
01:00
look at the wiring inside.
16
44167
1844
podívat se na vnitřní zapojení.
01:01
And up until a little more than a century ago,
17
46011
1864
A až do doby něco málo před sto lety,
01:03
nobody was able to do that with the brain.
18
47875
2000
nedokázal tohle nikdo provést s mozkem.
01:05
Nobody had had a glimpse of the brain's wiring.
19
49875
1880
Nikdo neměl ani tušení o propojeních v mozku.
01:07
And that's because if you take a brain out of the skull
20
51755
2952
A to proto, že i když vyjmete mozek z lebky,
01:10
and you cut a thin slice of it,
21
54707
1689
rozřežete jej na tenké plátky
01:12
put it under even a very powerful microscope,
22
56396
2498
a vložíte pod velmi výkonný mikroskop,
01:14
there's nothing there.
23
58894
1181
není tam nic k vidění.
01:15
It's gray, formless.
24
60075
1613
Je to šedé, bez tvaru.
01:17
There's no structure. It won't tell you anything.
25
61688
2604
Chybí jakákoli struktura. Nic vám to neřekne.
01:20
And this all changed in the late 19th century.
26
64292
2854
Tohle všechno se ale změnilo na konci 19. století.
01:23
Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed
27
67146
3875
Najednou došlo k objevu nových chemických látek
pro obarvování mozkové tkáně,
pro obarvování mozkové tkáně,
01:26
and they gave us our first glimpses at brain wiring.
28
71021
2812
které nám posléze dovolily poprvé
zahlédnout struktury v mozku.
zahlédnout struktury v mozku.
01:29
The computer was cracked open.
29
73833
2013
Rozebrali jsme počítač.
01:31
So what really launched modern neuroscience
30
75846
2856
Moderní neurovědu skutečně nastartovala
01:34
was a stain called the Golgi stain.
31
78702
1965
až metoda zvaná Golgiho barvení.
01:36
And it works in a very particular way.
32
80667
1881
Funguje velmi specifickým způsobem.
01:38
Instead of staining all of the cells inside of a tissue,
33
82548
3110
Místo aby obarvila všechny buňky uvnitř tkáně,
01:41
it somehow only stains about one percent of them.
34
85658
3032
zvýrazní pouze 1 procento z nich.
01:44
It clears the forest, reveals the trees inside.
35
88690
3342
Pročistí les a odhalí stromy.
01:47
If everything had been labeled, nothing would have been visible.
36
92032
2672
Pokud bychom obarvili všechno, nebylo by nic vidět.
01:50
So somehow it shows what's there.
37
94704
2046
Tímto způsobem nám ukáže, co v mozku je.
01:52
Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,
38
96750
2667
Španělský neuroanatom Santiago Ramon y Cajal,
01:55
who's widely considered the father of modern neuroscience,
39
99417
2845
který je všeobecně pokládán
za otce moderní neurovědy,
za otce moderní neurovědy,
01:58
applied this Golgi stain, which yields data which looks like this,
40
102262
3897
použil Golgiho barvení, díky čemuž získal údaje,
které vypadají nějak takhle.
které vypadají nějak takhle.
02:02
and really gave us the modern notion of the nerve cell, the neuron.
41
106159
3758
Díky nim jsme získali novodobou představu
o nervové buňce -- neuronu.
o nervové buňce -- neuronu.
02:05
And if you're thinking of the brain as a computer,
42
109917
2614
A pokud přemýšlíte o mozku jako o počítači,
02:08
this is the transistor.
43
112531
2011
představte si ho jako tranzistor.
02:10
And very quickly Cajal realized
44
114542
2075
Cajal si velmi rychle uvědomil,
02:12
that neurons don't operate alone,
45
116617
2337
že neurony nefungují osamoceně,
02:14
but rather make connections with others
46
118954
1838
ale že vytvářejí spojení s jinými,
02:16
that form circuits just like in a computer.
47
120792
2506
s nimiž tvoří obvody, podobně jako v počítači.
02:19
Today, a century later, when researchers want to visualize neurons,
48
123298
3391
Dnes, o století později, když chtějí výzkumníci
zviditelnit neurony,
zviditelnit neurony,
02:22
they light them up from the inside rather than darkening them.
49
126689
2767
místo aby je ztmavovali, osvětlují je zevnitř.
02:25
And there's several ways of doing this.
50
129456
1150
Existuje několik způsobů, jak to provést.
02:26
But one of the most popular ones
51
130606
1727
Ale jeden z nejoblíbenějších
02:28
involves green fluorescent protein.
52
132333
2092
používá zelenou fluorescenční bílkovinu.
02:30
Now green fluorescent protein,
53
134425
1659
Zelená fluorescenční bílkovina,
02:31
which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,
54
136084
3145
která kupodivu pochází z bioluminiscenční medúzy,
02:35
is very useful.
55
139229
1238
je velice užitečná.
02:36
Because if you can get the gene for green fluorescent protein
56
140467
2638
Protože když dokážete získat gen pro vytvoření
zelené fluorescenční bílkoviny
zelené fluorescenční bílkoviny
02:39
and deliver it to a cell,
57
143105
1675
a umístíte jej do buňky,
02:40
that cell will glow green --
58
144780
1747
buňka bude zářit zeleně --
02:42
or any of the many variants now of green fluorescent protein,
59
146527
3746
případně v odstínu jedné z mnoha variant
zelené fluorescenční bílkoviny,
zelené fluorescenční bílkoviny,
02:46
you get a cell to glow many different colors.
60
150273
1664
díky čemuž získáte buňku, která září
mnoha různými barvami.
mnoha různými barvami.
02:47
And so coming back to the brain,
61
151937
1521
Když se vrátíme zpět k mozku,
02:49
this is from a genetically engineered mouse called "Brainbow."
62
153458
3800
tenhle je z geneticky modifikované myši nazvané
„Brainbow" (mozková duha).
„Brainbow" (mozková duha).
02:53
And it's so called, of course,
63
157258
1550
Samozřejmě jen přeneseně,
02:54
because all of these neurons are glowing different colors.
64
158808
3612
kvůli tomu, že všechny tyhle neurony
září různými barvami.
září různými barvami.
02:58
Now sometimes neuroscientists need to identify
65
162420
3451
Občas neurovědci nepotřebují identifikovat
03:01
individual molecular components of neurons, molecules,
66
165871
3044
celé buňky, ale spíše konkrétní molekulové
03:04
rather than the entire cell.
67
168915
1798
složky neuronů, molekuly.
03:06
And there's several ways of doing this,
68
170713
1706
To se dá provést několika způsoby,
03:08
but one of the most popular ones
69
172419
1469
ale nejoblíbenější je ten,
03:09
involves using antibodies.
70
173888
2195
který používá protilátky.
03:11
And you're familiar, of course,
71
176083
1337
Jistě znáte protilátky
03:13
with antibodies as the henchmen of the immune system.
72
177420
2951
jakožto součást imunitního systému.
03:16
But it turns out that they're so useful to the immune system
73
180371
2418
Ukazuje se, že jsou imunitnímu systému
tak užitečné proto,
tak užitečné proto,
03:18
because they can recognize specific molecules,
74
182789
2550
že dokážou rozeznat konkrétní molekuly,
03:21
like, for example, the code protein
75
185339
2119
jako například kód bílkoviny viru,
03:23
of a virus that's invading the body.
76
187458
2388
který napadá tělo.
03:25
And researchers have used this fact
77
189846
2045
Výzkumníci toho využili,
03:27
in order to recognize specific molecules inside of the brain,
78
191891
4325
aby rozpoznali konkrétní molekuly uvnitř mozku
03:32
recognize specific substructures of the cell
79
196216
2640
i podstruktury buňky
03:34
and identify them individually.
80
198856
2244
a jednotlivě je identifikovali.
03:37
And a lot of the images I've been showing you here are very beautiful,
81
201100
3025
Mnohé z obrázků, které jsem vám ukazoval,
jsou nejen velmi krásné,
jsou nejen velmi krásné,
03:40
but they're also very powerful.
82
204125
1906
ale také nesmírně užitečné.
03:41
They have great explanatory power.
83
206031
1636
Mají ohromnou vypovídací schopnost.
03:43
This, for example, is an antibody staining
84
207667
2090
Například tohle je protilátka obarvující
03:45
against serotonin transporters in a slice of mouse brain.
85
209757
3520
přenašeče serotoninu v plátku myšího mozku.
03:49
And you've heard of serotonin, of course,
86
213277
1681
A zcela jistě jste už slyšeli o serotoninu
03:50
in the context of diseases like depression and anxiety.
87
214958
2827
v kontextu nemocí jako je deprese či úzkost.
03:53
You've heard of SSRIs,
88
217785
1408
Možná jste slyšeli o SSRI (Selektivní inhibitory
zpětného vychytávání serotoninu),
zpětného vychytávání serotoninu),
03:55
which are drugs that are used to treat these diseases.
89
219193
2897
což jsou léky, kterými se léčí zmíněné choroby.
03:57
And in order to understand how serotonin works,
90
222090
2890
A abychom pochopili, jak serotonin funguje,
04:00
it's critical to understand where the serontonin machinery is.
91
224980
3076
je nutné vědět, kde serotonin účinkuje.
04:03
And antibody stainings like this one
92
228056
1596
A protilátky zářící jako tahle
04:05
can be used to understand that sort of question.
93
229652
3546
používáme k tomu,
abychom takové otázky zodpověděli.
abychom takové otázky zodpověděli.
04:09
I'd like to leave you with the following thought:
94
233198
2558
Rád bych, abyste si odnesli následující myšlenku:
04:11
Green fluorescent protein and antibodies
95
235756
2610
Zelená fluorescenční bílkovina a protilátky
04:14
are both totally natural products at the get-go.
96
238366
3007
jsou odpradávna naprosto přírodní produkty.
04:17
They were evolved by nature
97
241373
2779
Příroda je vyvinula,
04:20
in order to get a jellyfish to glow green for whatever reason,
98
244152
2567
aby umožnily medúze zářit zeleně,
ať už byl účel jakýkoliv
ať už byl účel jakýkoliv
04:22
or in order to detect the code protein of an invading virus, for example.
99
246719
4383
nebo aby například odhalily
kód bílkoviny útočícího viru.
kód bílkoviny útočícího viru.
04:27
And only much later did scientists come onto the scene
100
251102
3017
A teprve mnohem později přišli na scénu vědci
04:30
and say, "Hey, these are tools,
101
254119
2023
a řekli: „Aha, tohle jsou nástroje,
04:32
these are functions that we could use
102
256142
2113
jejichž funkce můžeme využít
04:34
in our own research tool palette."
103
258255
2008
v naší vlastní paletě výzkumných nástrojů."
04:36
And instead of applying feeble human minds
104
260263
3628
A místo toho, aby chabým lidským rozumem
04:39
to designing these tools from scratch,
105
263891
1884
navrhovali nástroje kompletně od podlahy,
04:41
there were these ready-made solutions right out there in nature
106
265775
2904
využili dostupná řešení přímo od přírody,
04:44
developed and refined steadily for millions of years
107
268679
3236
která je vyvíjela a trvale vylepšovala po miliony let,
04:47
by the greatest engineer of all.
108
271915
1700
neboť příroda je tím nejlepším inženýrem.
04:49
Thank you.
109
273615
1262
Děkuji.
04:50
(Applause)
110
274877
2538
(Potlesk)
ABOUT THE SPEAKER
Carl Schoonover - Neuroscience PhD student + writerCarl Schoonover is a neuroscientist and one of the founders of NeuWrite, a collaboration between writers and neuroscientist.
Why you should listen
Carl is a neuroscience PhD candidate at Columbia University, where he works on microanatomy and electrophysiology of rodent somatosensory cortex. He the author of Portraits of the Mind: Visualizing the Brain from Antiquity to the 21st Century, and has written for the New York Times, Le Figaro, the Huffington Post, Science, Scientific American, Design Observer, and Boing Boing. In 2008 he cofounded NeuWrite, a collaborative working group for scientists, writers, and those in between. He hosts a radio show on WkCR 89.9FM, which focuses on opera and classical music, and their relationship to the brain.
Carl Schoonover | Speaker | TED.com