TED-Ed
Greg Gage: The cockroach beatbox
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By dissecting a cockroach ... yes, live on stage ... TED Fellow and neuroscientist Greg Gage shows how brains receive and deliver electric impulses -- and how legs can respond. This talk comes from the TED-Ed project.
Greg Gage - Neuroscientist
TED Fellow Greg Gage helps kids investigate the neuroscience in their own backyards. Full bio
TED Fellow Greg Gage helps kids investigate the neuroscience in their own backyards. Full bio
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(Musik)
00:13
When you think about the brain,
0
13952
1859
Das Gehirn ist ein bisschen
00:15
it's difficult to understand,
1
15835
1794
schwer zu begreifen.
00:17
because if I were to ask you right now,
how does the heart work,
how does the heart work,
2
17653
3238
Wenn ich euch jetzt fragte,
wie das Herz funktioniert,
wie das Herz funktioniert,
00:20
you would instantly tell me it's a pump.
3
20915
2142
wüsstet ihr sofort:
Es ist eine Pumpe. Es pumpt Blut.
Es ist eine Pumpe. Es pumpt Blut.
00:23
It pumps blood.
4
23081
1418
Und bei der Lunge
00:24
If I were to ask about your lungs,
5
24523
1676
wüsstet ihr, sie tauscht Kohlendioxid
gegen Sauerstoff ein. Einfach!
gegen Sauerstoff ein. Einfach!
00:26
you would say it exchanges
oxygen for carbon dioxide.
oxygen for carbon dioxide.
6
26223
2576
00:28
That's easy.
7
28823
1014
Aber bei einem Gehirn
wäre das schon schwieriger,
wäre das schon schwieriger,
00:29
If I were to ask you how the brain works,
it's hard to understand
it's hard to understand
8
29861
3065
denn man kann es nicht
auf einen Blick durchschauen.
auf einen Blick durchschauen.
00:32
because you can't just look
at a brain and understand what it is.
at a brain and understand what it is.
9
32950
3053
Es ist nicht mechanisch:
keine Pumpe oder ein Airbag.
keine Pumpe oder ein Airbag.
00:36
It's not a mechanical object,
not a pump, not an airbag.
not a pump, not an airbag.
10
36027
2804
Hättet ihr ein Gehirn in der Hand,
wäre es einfach ein Klumpen Fett.
wäre es einfach ein Klumpen Fett.
00:38
It's just like, if you held it
in your hand when it was dead,
in your hand when it was dead,
11
38855
2863
00:41
it's just a piece of fat.
12
41742
1205
Wollen wir also verstehen,
wie das Gehirn funktioniert,
wie das Gehirn funktioniert,
00:43
To understand how the brain works,
you have to go inside a living brain.
you have to go inside a living brain.
13
43885
3389
müssen wir in ein lebendes Gehirn
schauen, da es nicht mechanisch ist,
schauen, da es nicht mechanisch ist,
00:47
Because the brain's not mechanical,
the brain is electrical and it's chemical.
the brain is electrical and it's chemical.
14
47298
3678
sondern elektrisch und chemisch.
00:51
Your brain is made out of
100 billion cells, called neurons.
100 billion cells, called neurons.
15
51000
2813
Euer Gehirn besteht aus
100 Milliarden Zellen,
100 Milliarden Zellen,
den Neuronen. Miteinander
kommunizieren sie über Elektrizität.
kommunizieren sie über Elektrizität.
00:53
And these neurons communicate
with each other with electricity.
with each other with electricity.
16
53837
3877
Hören wir mal in so eine Konversation
zwischen zwei Zellen hinein.
zwischen zwei Zellen hinein.
00:57
And we're going to eavesdrop
in on a conversation between two cells,
in on a conversation between two cells,
17
57738
3238
01:01
and we're going to listen
to something called a spike.
to something called a spike.
18
61000
2858
Hier hören wir etwas,
das sich "Spike" nennt.
das sich "Spike" nennt.
01:03
But we're not going to record my brain
or your brain or your teachers' brains,
or your brain or your teachers' brains,
19
63882
3893
Aber wir nehmen nicht das Gehirn
von einem von uns, sondern
von einem von uns, sondern
das von unserem Freund, der Kakerlake.
01:07
we're going to use our good
friend the cockroach.
friend the cockroach.
20
67799
2295
Erstens finde ich sie supercool
01:10
Not just because I think they're cool,
21
70118
1858
01:12
but because they have brains
very similar to ours.
very similar to ours.
22
72000
2378
und ihr Gehirn ist unserem sehr ähnlich.
Lernen wir etwas über
die Funktion ihres Gehirns,
die Funktion ihres Gehirns,
01:14
So if you learn a little bit
about how their brains work,
about how their brains work,
23
74402
2668
lernen wir auch eine Menge über unseres.
01:17
we're going to learn a lot
about how our brains work.
about how our brains work.
24
77094
2478
Ich gebe sie also in dieses Eiswasser hier
01:19
I'm going to put them
in some ice water here
in some ice water here
25
79596
2079
und dann ...
01:22
And then --
26
82612
1073
Publikum: Iiiiiiiiihhh!
Greg: Ja ...
Greg: Ja ...
01:24
Audience: Ew!
Greg Gabe: Yeah ...
Greg Gabe: Yeah ...
27
84214
2405
01:26
Right now they're becoming anesthetized.
28
86643
1976
Also im Moment werden sie betäubt.
01:28
Because they're cold blooded,
they become the temperature of the water
they become the temperature of the water
29
88643
3302
Sie sind kaltblütig und nehmen
die Temperatur des Wassers an
die Temperatur des Wassers an
01:31
and they can't control it
so they just basically "chillax," right?
so they just basically "chillax," right?
30
91969
3126
und dann entspannen sie sich
im Prinzip einfach, OK?
im Prinzip einfach, OK?
Sie werden nichts empfinden
01:35
They're not going to feel anything,
31
95119
1857
01:37
which may tell you a little
about what we're going to do,
about what we're going to do,
32
97000
2775
und jetzt ahnt ihr schon,
was gleich passiert.
was gleich passiert.
Wir werden ein wissenschaftliches Experiment
vornehmen, um das Gehirn zu verstehen.
vornehmen, um das Gehirn zu verstehen.
01:39
a scientific experiment
to understand the brain.
to understand the brain.
33
99799
2630
Also ...
01:42
So ...
34
102453
1021
Das ist das Bein einer Kakerlake.
01:44
This is the leg of a cockroach.
35
104466
1510
01:46
And a cockroach
has all these beautiful hairs
has all these beautiful hairs
36
106000
2143
Sie haben unglaublich tolle Härchen
und Widerhaken an ihnen.
01:48
and pricklies all over it.
37
108167
1809
01:50
Underneath each one of those is a cell,
38
110000
2976
Unter jedem ist eine Zelle,
01:53
and this cell's a neuron
that is going to send information
that is going to send information
39
113000
2976
ein Neuron, es sendet Informationen
01:56
about wind or vibration.
40
116000
1439
über Wind oder Vibrationen.
Eine Kakerlake zu fangen
Eine Kakerlake zu fangen
01:57
If you ever try to catch a cockroach,
it's hard because they can feel you coming
it's hard because they can feel you coming
41
117463
3846
ist so schwierig, weil sie euch fühlen,
bevor ihr da seid, und wegflitzen.
bevor ihr da seid, und wegflitzen.
02:01
before you're even there,
they start running.
they start running.
42
121333
2159
Die Informationen
sausen also zum Gehirn
sausen also zum Gehirn
02:03
These cells are zipping up
this information up to the brain
this information up to the brain
43
123516
2769
über diese Axonen
mit elektronischen Botschaften darin.
mit elektronischen Botschaften darin.
02:06
using those little axons
with electronic messages in there.
with electronic messages in there.
44
126309
2783
Über eine Nadel können
wir das aufnehmen.
wir das aufnehmen.
02:09
We're going to record
by sticking a pin right in there.
by sticking a pin right in there.
45
129116
2582
Dazu müssen wir das Bein entfernen –
02:11
We need to take off the leg
of a cockroach --
of a cockroach --
46
131722
2647
keine Sorge, es wächst nach –
02:14
don't worry, they'll grow back --
47
134393
1583
02:16
then we're going to put two pins in there.
48
136000
2317
und wir stecken zwei Nadeln rein.
Sie sind aus Metall und
Sie sind aus Metall und
02:18
These are metal pins.
49
138341
1024
empfangen diese elektronische Nachricht,
die da vorbeiwandert.
die da vorbeiwandert.
02:19
One will pick up this electronic message,
this electric message is going by.
this electric message is going by.
50
139389
3631
Jetzt kommt die Operation,
hoffentlich könnt ihr das sehen.
hoffentlich könnt ihr das sehen.
02:23
So, we're now going to do the surgery,
let's see if you guys can see this.
let's see if you guys can see this.
51
143044
3480
Ja, eklig ...
02:28
Yeah, it's gross ...
52
148635
1403
Na gut ... OK, geschafft ...
02:32
All right. So there we go.
53
152460
2420
Hier könnt ihr das Beinchen sehen.
02:35
You guys can see his leg right there.
54
155880
1793
Ich nehme also das Beinchen und
stecke es in eine Erfindung von uns –
stecke es in eine Erfindung von uns –
02:37
Now I'm going to take this leg,
55
157697
1500
02:39
I'm going to put it in this invention
that we came up with
that we came up with
56
159221
2716
die Spikerbox –
02:41
called the Spikerbox --
57
161961
1118
sie ersetzt einen Haufen
teurer Ausrüstung im Labor,
teurer Ausrüstung im Labor,
02:43
and this replaces lots of expensive
equipment in a research lab,
equipment in a research lab,
58
163103
3506
ihr könnt es also auch
an der Schule machen,
an der Schule machen,
02:46
so you guys can do this
in your own high schools,
in your own high schools,
59
166633
3176
oder im Keller, wenn ihr wie ich seid –
02:49
or in your own basements if it's me.
60
169833
2254
02:53
(Audience: Laughter)
61
173418
1333
OK. (Lachen)
02:55
So, there.
62
175552
1723
Seht ihr das? OK.
Ich schalte es jetzt an.
Ich schalte es jetzt an.
02:59
Can you guys see that?
63
179973
1361
03:01
Alright, so I'm going to go ahead
and turn this on.
and turn this on.
64
181358
2752
Jetzt schließe ich es an.
(Geräusche feuernder Neuronen)
(Geräusche feuernder Neuronen)
03:06
I'm going to plug it in.
65
186833
1143
Für mich ist das
das schönste Geräusch der Welt.
das schönste Geräusch der Welt.
03:08
(Tuning sound)
66
188000
1001
03:09
To me, this is the most beautiful
sound in the world.
sound in the world.
67
189025
2563
Das macht euer Gehirn gerade eben.
03:11
This is what your brain
is doing right now.
is doing right now.
68
191612
2008
100 Milliarden Zellen machen
dieses Regengeräusch.
dieses Regengeräusch.
03:13
You have 100 billion cells
making these raindrop-type noises.
making these raindrop-type noises.
69
193644
2932
Schauen wir uns das ganze einmal
03:16
Let's take a look at what it looks like,
70
196600
1985
auf dem iPad an,
03:18
let's pull it up on the iPad screen.
71
198609
1799
ich habe das hier auch angeschlossen.
03:20
I plugged my iPad into here as well.
72
200432
1729
Ihr erinnert euch an das Axon,
das wie ein Stachel – ein "Spike" – aussieht.
das wie ein Stachel – ein "Spike" – aussieht.
03:22
So remember we said
the axon looks like a spike.
the axon looks like a spike.
73
202185
2244
Schauen wir uns gleich mal an,
wie sie aussehen.
wie sie aussehen.
03:24
So we're going to take a look
74
204453
1417
03:25
at what one of them
looks like in just a brief second.
looks like in just a brief second.
75
205894
2642
Ich tippe mal hier, damit
wir einen Durchschnitt kriegen.
wir einen Durchschnitt kriegen.
03:28
We're going to tap here,
76
208560
1226
03:29
so we can sort of average this guy.
77
209810
1705
Da haben wir's. Ein Aktionspotential.
03:31
So there we see it.
That's an action potential.
That's an action potential.
78
211539
2437
03:34
You've got 100 billion cells
in your brain doing this right now,
in your brain doing this right now,
79
214000
3048
100 Milliarden Zellen tun dies
genau jetzt in euren Gehirnen.
genau jetzt in euren Gehirnen.
Sie senden diese ganzen Informationen:
was ihr hört, was ihr seht.
was ihr hört, was ihr seht.
03:37
sending all this information back
about what you're seeing, hearing.
about what you're seeing, hearing.
80
217072
3244
Wir sagten ja, dass diese Zelle
Informationen über Windstöße wahrnimmt.
Informationen über Windstöße wahrnimmt.
03:40
We also said this is a cell
81
220340
1301
03:41
that's going to be taking up information
about vibrations in the wind.
about vibrations in the wind.
82
221665
3311
03:45
So what if we do an experiment?
83
225000
1715
Machen wir ein Experiment!
03:46
We can actually blow on this
and hear if we see a change.
and hear if we see a change.
84
226739
2707
Ob wir wohl etwas hören,
wenn wir es anpusten?
wenn wir es anpusten?
Seid ihr bereit?
03:49
Are you guys going to be ready?
85
229470
1482
Ich puste und ihr sagt mir,
ob ihr etwas hört.
ob ihr etwas hört.
03:50
If I blow on it you tell me
if you hear anything.
if you hear anything.
86
230976
2295
(Rauschen)
03:53
(Blowing)
87
233295
1068
03:55
(Sound changes)
88
235007
1476
03:57
Let me just touch this
with a little pen here.
with a little pen here.
89
237000
2413
Ich pieke das mal
mit dem Stift hier an.
mit dem Stift hier an.
03:59
(Noise)
90
239437
1149
(Geräusch)
Das ist die neurale Feuer-Reichweite.
Das war lange nicht bekannt.
Das war lange nicht bekannt.
04:02
That was the neural firing rate.
91
242761
1572
04:04
That actually took a while
in neuroscience to understand this.
in neuroscience to understand this.
92
244357
2977
Man nennt es Frequenzkodierung:
04:07
This is called rate coding:
93
247358
1293
Je mehr man auf etwas drückt,
desto mehr Spikes gibt es
desto mehr Spikes gibt es
04:08
the harder you press on something,
the more spikes there are,
the more spikes there are,
94
248675
2967
und all diese Informationen gelangen
ins Gehirn. So nehmen wir wahr.
ins Gehirn. So nehmen wir wahr.
04:11
and all that information
is coming up to your brain.
is coming up to your brain.
95
251666
2431
04:14
That's how you perceive things.
96
254121
1482
So kann man also mit Elektrizität
experimentieren.
experimentieren.
04:15
So that's one way of doing
an experiment with electricity.
an experiment with electricity.
97
255627
2722
Man kann mit dem Aussenden
elektrischer Impulse experimentieren.
elektrischer Impulse experimentieren.
04:18
The other way is that your brain is not
only taking in electrical impulses,
only taking in electrical impulses,
98
258373
4521
So bewegt ihr eure Muskeln.
04:22
you're also sending out.
99
262918
1153
04:24
That's how you move your muscles around.
100
264095
1949
Was passiert, wenn ich
etwas Elektrisches
etwas Elektrisches
04:26
Let's see what happens if I've plugged in
something that's electric
something that's electric
101
266068
3160
in dieses Kakerlakenbein stecke?
04:29
into the cockroach leg here.
102
269252
1724
04:31
I'm going to take two pins,
I'm going to plug them onto the cockroach.
I'm going to plug them onto the cockroach.
103
271000
3744
Ich nehme zwei Nadeln und
stecke sie in die Kakerlake.
stecke sie in die Kakerlake.
Das andere Ende stecke ich
in meinen iPod.
in meinen iPod.
04:34
I'm going to take the other end,
I'm going to plug in into my iPod.
I'm going to plug in into my iPod.
104
274768
3492
Na ja, iPhone.
04:38
It's my iPhone actually.
105
278284
1453
Wisst ihr, wie eure Ohrstöpsel
in euren Ohren funktionieren?
in euren Ohren funktionieren?
04:39
Do you guys know how your earbuds
work in your ears?
work in your ears?
106
279761
3111
04:42
You have a battery
in your phone, or iPod, right?
in your phone, or iPod, right?
107
282896
2307
In eurem iPod ist eine Batterie, nicht wahr?
Sie sendet Spannung in
kleine Magnete in den Stöpseln.
kleine Magnete in den Stöpseln.
04:45
It's sending electrical current
into these magnets in your earbuds
into these magnets in your earbuds
108
285227
3103
Die bewegen sich hin und her
und so hört ihr.
und so hört ihr.
04:48
which shake back and forth
and allow you to hear things.
and allow you to hear things.
109
288354
2622
04:51
But that current's the same currency
that our brain uses,
that our brain uses,
110
291000
2976
Diese Spannung ist dieselbe
wie in unserem Gehirn.
wie in unserem Gehirn.
04:54
so we can send that to our cockroach leg
111
294000
1956
Wir können sie also direkt
zum Kakerlakenbein schicken
zum Kakerlakenbein schicken
04:55
and hopefully if this works,
112
295980
1335
und schauen, was passiert, wenn
wir Musik in die Kakerlake einspielen.
wir Musik in die Kakerlake einspielen.
04:57
we can actually see what happens
when we play music into the cockroach.
when we play music into the cockroach.
113
297339
3342
Schauen wir mal.
05:00
Let's take a look.
114
300705
1122
(Musik) Geht es lauter? OK.
05:03
(Music beat)
115
303523
2406
05:05
Can we turn it up? There we go.
116
305953
1491
(Musik) (Publikum staunt)
Was geht hier vor?
Was geht hier vor?
05:07
(Audience reacts and gasps)
117
307468
2508
05:10
GG: So what's happening?
118
310000
1730
(Musik)
05:11
Audience: Wow!
119
311754
1246
Ihr seht, sie bewegt sich zum Bass.
05:13
(Laughter)
120
313024
1086
05:14
So you see what's moving.
It's moving on the bass.
It's moving on the bass.
121
314134
2842
05:17
All those audiophiles out there,
122
317000
2168
Alle Leute mit riesigen
Lautsprechern wissen,
Lautsprechern wissen,
05:19
if you have awesome, kicking car stereos,
123
319192
2127
dass die Bassboxen
am größten sind.
am größten sind.
05:21
you know, the bass speakers
are the biggest speakers.
are the biggest speakers.
124
321343
2594
05:23
The biggest speakers
have the longest waves,
have the longest waves,
125
323961
2086
Die größten Boxen haben die längsten Wellen.
Diese haben die höchste Spannung
Diese haben die höchste Spannung
05:26
which have the most current,
126
326071
1341
und die Spannung führt dazu,
dass sich das bewegt.
dass sich das bewegt.
05:27
and the current is what's causing
these things to move.
these things to move.
127
327436
2587
Nicht nur Lautsprecher
erzeugen Elektrizität.
erzeugen Elektrizität.
05:30
So it's not just speakers
that are causing electricity.
that are causing electricity.
128
330047
3629
Mikrophone tun das auch. (Musik)
05:33
Microphones also cause electricity.
129
333700
1890
05:35
(Beat)
130
335614
1072
Ich hole mir jetzt noch
einen Helfer auf die Bühne.
einen Helfer auf die Bühne.
05:36
So I'm going to go ahead and invite
another person out on the stage here
another person out on the stage here
131
336710
3673
Legen wir los. (Beatbox)
05:40
to help me out with this.
132
340407
1208
05:41
So there we go.
133
341639
1124
05:42
(Beatboxing)
134
342787
2119
05:47
This is the first time this has ever
happened in the history of mankind.
happened in the history of mankind.
135
347000
3429
Eine Premiere in der
Menschheitsgeschichte.
Menschheitsgeschichte.
Eine Beatbox und
ein Kakerlakenbein.
ein Kakerlakenbein.
05:50
Human beatbox to a cockroach leg.
136
350453
2523
05:53
When you guys go back to your high school,
think about neuroscience
think about neuroscience
137
353000
3474
Wenn ihr wieder in der Schule seid, denkt mal über Neurowissenschaften nach und startet die Neuro-Revolution.
05:56
and how you guys can begin
the neuro-revolution.
the neuro-revolution.
138
356498
2478
05:59
Thank you very much. Bye bye.
139
359000
1701
Vielen Dank. Tschüss! (Beifall)
06:00
(Applause)
140
360725
1000
(Musik)
ABOUT THE SPEAKER
Greg Gage - NeuroscientistTED Fellow Greg Gage helps kids investigate the neuroscience in their own backyards.
Why you should listen
As half of Backyard Brains, neuroscientist and engineer Greg Gage builds the SpikerBox -- a small rig that helps kids understand the electrical impulses that control the nervous system. He's passionate about helping students understand (viscerally) how our brains and our neurons work, because, as he said onstage at TED2012, we still know very little about how the brain works -- and we need to start inspiring kids early to want to know more.
Before becoming a neuroscientist, Gage worked as an electrical engineer making touchscreens. As he told the Huffington Post: "Scientific equipment in general is pretty expensive, but it's silly because before [getting my PhD in neuroscience] I was an electrical engineer, and you could see that you could make it yourself. So we started as a way to have fun, to show off to our colleagues, but we were also going into classrooms around that time and we thought, wouldn't it be cool if you could bring these gadgets with us so the stuff we were doing in advanced Ph.D. programs in neuroscience, you could also do in fifth grade?" His latest pieces of gear: the Roboroach, a cockroach fitted with an electric backpack that makes it turn on command, and BYB SmartScope, a smartphone-powered microscope.
Greg Gage | Speaker | TED.com