TED2012
Carl Schoonover: How to look inside the brain
Καρλ Σιούνοβερ: Πώς να δούμε το εσωτερικό του εγκεφάλου
Filmed:
Readability: 4.8
962,022 views
Έχουν σημειωθεί αξιόλογες πρόοδοι στην κατανόηση του εγκεφάλου, πώς όμως μελετάμε στην πραγματικότητα τους νευρώνες στο εσωτερικό του; Με τη χρήση υπέροχων εικόνων, ο νευροεπιστήμονας και TED Fellow Kαρλ Σιούνοβερ μας δείχνει τα εργαλεία που μας επιτρέπουν να δούμε το εσωτερικό του εγκεφάλου μας.
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
Aυτή είναι μια απεικόνιση του εγκεφάλου, χιλίων ετών.
00:20
It's a diagram of the visual system.
1
4355
1912
Είναι ένα διάγραμμα του οπτικού συστήματος.
00:22
And some things look very familiar today.
2
6267
2750
Κάποια πράγματα φαίνονται αναγνωρίσιμα σήμερα.
00:24
Two eyes at the bottom, optic nerve flowing out from the back.
3
9017
4367
Δύο μάτια στη βάση, οπτικό νεύρο που έχει τη ρίζα του στο πίσω μέρος.
00:29
There's a very large nose
4
13384
2120
Μια πολύ μεγάλη μύτη,
00:31
that doesn't seem to be connected to anything in particular.
5
15504
3317
που δε φαίνεται να συνδέεται με κάτι συγκεκριμένο.
00:34
And if we compare this
6
18821
1700
Αν συγκρίνουμε αυτή την απεικόνιση
00:36
to more recent representations of the visual system,
7
20521
2074
με πιο πρόσφατες αναπαραστάσεις του οπτικού συστήματος,
00:38
you'll see that things have gotten substantially more complicated
8
22595
2957
θα διαπιστώσετε ότι τα πράγματα έχουν γίνει ουσιωδώς πιο περίπλοκα
00:41
over the intervening thousand years.
9
25552
1573
στη διάρκεια των χιλίων χρόνων που μεσολάβησαν.
00:43
And that's because today we can see what's inside of the brain,
10
27125
2965
Και αυτό διότι σήμερα μπορούμε να δούμε το εσωτερικό του εγκεφάλου,
00:45
rather than just looking at its overall shape.
11
30090
2481
και όχι μόνο το συνολικό του σχήμα.
00:48
Imagine you wanted to understand how a computer works
12
32571
3979
Φαντασθείτε ότι θέλετε να κατανοήσετε πώς δουλεύει ένας υπολογιστής
00:52
and all you could see was a keyboard, a mouse, a screen.
13
36550
3179
και τα μόνα που μπορείτε να δείτε είναι ένα πληκτρολόγιο, ένα ποντίκι, μια οθόνη.
00:55
You really would be kind of out of luck.
14
39729
2396
Σίγουρα δεν θα είστε τυχεροί.
00:58
You want to be able to open it up, crack it open,
15
42125
2042
Θέλετε να μπορείτε να το ανοίξετε, να το διαλύσετε,
01:00
look at the wiring inside.
16
44167
1844
να δείτε την εσωτερική καλωδίωση.
01:01
And up until a little more than a century ago,
17
46011
1864
Μέχρι σχεδόν έναν αιώνα πριν,
01:03
nobody was able to do that with the brain.
18
47875
2000
κανείς δε μπορούσε να κάνει κάτι τέτοιο με τον εγκέφαλο.
01:05
Nobody had had a glimpse of the brain's wiring.
19
49875
1880
Κανείς δεν είχε εικόνα της καλωδίωσης του εγκεφάλου.
01:07
And that's because if you take a brain out of the skull
20
51755
2952
Αυτό συνέβαινε επειδή, αν βγάλει κανείς τον εγκέφαλο από το κρανίο,
01:10
and you cut a thin slice of it,
21
54707
1689
και κόψει μια λεπτή φέτα,
01:12
put it under even a very powerful microscope,
22
56396
2498
την τοποθετήσει κάτω από ένα πολύ δυνατό μικροσκόπιο,
01:14
there's nothing there.
23
58894
1181
δε θα βρει κάτι.
01:15
It's gray, formless.
24
60075
1613
Είναι γκρι, άμορφος.
01:17
There's no structure. It won't tell you anything.
25
61688
2604
Δεν υπάρχει δομή. Δε μας δίνει καμιά πληροφορία.
01:20
And this all changed in the late 19th century.
26
64292
2854
Όλα αυτά άλλαξαν στα τέλη του 19ου αιώνα.
01:23
Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed
27
67146
3875
Ξαφνικά, αναπτύχθηκαν χημικές χρώσεις για τους εγκεφαλικούς ιστούς,
01:26
and they gave us our first glimpses at brain wiring.
28
71021
2812
που μας έδωσαν και τις πρώτες φευγαλέες ματιές στην καλωδίωση του εγκεφάλου.
01:29
The computer was cracked open.
29
73833
2013
Ο υπολογιστής ανοίχτηκε.
01:31
So what really launched modern neuroscience
30
75846
2856
Αυτό που στην πραγματικότητα έδωσε έναυσμα στη σύγχρονη νευροεπιστήμη
01:34
was a stain called the Golgi stain.
31
78702
1965
ήταν μια χρώση ονομαζόμενη η χρώση Γκόλτζι.
01:36
And it works in a very particular way.
32
80667
1881
Λειτουργεί με έναν αρκετά ιδιαίτερο τρόπο.
01:38
Instead of staining all of the cells inside of a tissue,
33
82548
3110
Αντί να χρωματίζει όλα τα κύτταρα στο εσωτερικό ενός ιστού,
01:41
it somehow only stains about one percent of them.
34
85658
3032
κατά κάποιο τρόπο χρωματίζει μόνο το ένα τοις εκατό.
01:44
It clears the forest, reveals the trees inside.
35
88690
3342
Καθαρίζει το δάσος, αποκαλύπτει τα δέντρα στο εσωτερικό.
01:47
If everything had been labeled, nothing would have been visible.
36
92032
2672
Αν είχαν μαρκαριστεί τα πάντα, τίποτα δε θα ήταν ορατό.
01:50
So somehow it shows what's there.
37
94704
2046
Έτσι, μας δείχνει κατά κάποιο τρόπο τι υπάρχει μέσα.
01:52
Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,
38
96750
2667
Ο Ισπανός νευροανατόμος Σαντιάγο Ραμόν Ι Καχάλ,
01:55
who's widely considered the father of modern neuroscience,
39
99417
2845
που ευρέως θεωρείται ο πατέρας της σύγχρονης νευροεπιστήμης,
01:58
applied this Golgi stain, which yields data which looks like this,
40
102262
3897
εφάρμοσε τη χρώση Γκόλτζι, η οποία αποδίδει δεδομένα που έχουν αυτή τη μορφή,
02:02
and really gave us the modern notion of the nerve cell, the neuron.
41
106159
3758
και πράγματι μας έδωσε τη σύγχρονη αίσθηση του νευρικού κυττάρου, του νευρώνα.
02:05
And if you're thinking of the brain as a computer,
42
109917
2614
Αν, λοιπόν, σκέφτεστε τον εγκέφαλο σαν υπολογιστή,
02:08
this is the transistor.
43
112531
2011
αυτό εδώ είναι ο πολλαπλασιαστής.
02:10
And very quickly Cajal realized
44
114542
2075
Πολύ σύντομα ο Καχάλ διαπίστωσε
02:12
that neurons don't operate alone,
45
116617
2337
ότι οι νευρώνες δε λειτουργούν μόνοι,
02:14
but rather make connections with others
46
118954
1838
αλλά κάνουν συνάψεις με άλλους
02:16
that form circuits just like in a computer.
47
120792
2506
και σχηματίζουν κυκλώματα ακριβώς όπως στους υπολογιστές.
02:19
Today, a century later, when researchers want to visualize neurons,
48
123298
3391
Σήμερα, έναν αιώνα μετά, όταν οι ερευνητές θέλουν να απεικονίσουν τους νευρώνες,
02:22
they light them up from the inside rather than darkening them.
49
126689
2767
προτιμούν να τους φωτίζουν από μέσα αντί να τους σκουραίνουν.
02:25
And there's several ways of doing this.
50
129456
1150
Υπάρχουν πολλοί τρόποι να γίνει αυτό.
02:26
But one of the most popular ones
51
130606
1727
Ένας από τους πιο δημοφιλείς
02:28
involves green fluorescent protein.
52
132333
2092
περιλαμβάνει πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη.
02:30
Now green fluorescent protein,
53
134425
1659
Η πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη,
02:31
which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,
54
136084
3145
που κατά έναν περίεργο τρόπο προέρχεται από μια βιοφωσφορίζουσα μέδουσα,
02:35
is very useful.
55
139229
1238
είναι πολύ χρήσιμη.
02:36
Because if you can get the gene for green fluorescent protein
56
140467
2638
Διότι, αν μπορεί κανείς να πάρει το γονίδιο για την πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη
02:39
and deliver it to a cell,
57
143105
1675
και να το βάλει σε ένα κύτταρο,
02:40
that cell will glow green --
58
144780
1747
το κύτταρο θα βγάζει πράσινη λάμψη--
02:42
or any of the many variants now of green fluorescent protein,
59
146527
3746
ή κάποια παραλλαγή από τις πολλές που έχει σήμερα η πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη,
02:46
you get a cell to glow many different colors.
60
150273
1664
μπορεί να έχει κανείς ένα κύτταρο που λάμπει σε διαφορετικά χρώματα.
02:47
And so coming back to the brain,
61
151937
1521
Επανέρχομαι, λοιπόν, στον εγκέφαλο,
02:49
this is from a genetically engineered mouse called "Brainbow."
62
153458
3800
αυτό είναι από ένα γενετικώς κατασκευασμένο ποντίκι ονομαζόμενο «Εγκεφαλικό τόξο».
02:53
And it's so called, of course,
63
157258
1550
Ονομάζεται έτσι ασφαλώς,
02:54
because all of these neurons are glowing different colors.
64
158808
3612
εξαιτίας όλων αυτών των νευρώνων που εκπέμπουν διαφορετικών χρωμάτων λάμψη.
02:58
Now sometimes neuroscientists need to identify
65
162420
3451
Βέβαια, οι νευροεπιστήμονες πολλές φορές χρειάζονται να προσδιορίσουν
03:01
individual molecular components of neurons, molecules,
66
165871
3044
μεμονωμένα μοριακά συστατικά των νευρώνων, τα μόρια,
03:04
rather than the entire cell.
67
168915
1798
παρά το σύνολο του κυττάρου.
03:06
And there's several ways of doing this,
68
170713
1706
Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να γίνει αυτό,
03:08
but one of the most popular ones
69
172419
1469
αλλά ένας από τους πιο δημοφιλείς
03:09
involves using antibodies.
70
173888
2195
περιλαμβάνει τη χρήση αντισωμάτων.
03:11
And you're familiar, of course,
71
176083
1337
Ασφαλώς γνωρίζετε
03:13
with antibodies as the henchmen of the immune system.
72
177420
2951
ότι τα αντισώματα είναι οι μπράβοι του ανοσοποιητικού συστήματος.
03:16
But it turns out that they're so useful to the immune system
73
180371
2418
Αποδεικνύεται ότι είναι τόσο χρήσιμα στο ανοσοποιητικό σύστημα
03:18
because they can recognize specific molecules,
74
182789
2550
επειδή μπορούν να αναγνωρίζουν συγκεκριμένα μόρια,
03:21
like, for example, the code protein
75
185339
2119
όπως, για παράδειγμα, η κωδικοποιούμενη πρωτεΐνη
03:23
of a virus that's invading the body.
76
187458
2388
ενός ιού που εισβάλλει στο σώμα.
03:25
And researchers have used this fact
77
189846
2045
Οι ερευνητές αξιοποίησαν αυτό το γεγονός
03:27
in order to recognize specific molecules inside of the brain,
78
191891
4325
για να αναγνωρίσουν ειδικά μόρια μέσα στον εγκέφαλο,
03:32
recognize specific substructures of the cell
79
196216
2640
να αναγνωρίσουν ειδικές υποκατασκευές του κυττάρου
03:34
and identify them individually.
80
198856
2244
και να προσδιορίσουν την κάθε μια ξεχωριστά.
03:37
And a lot of the images I've been showing you here are very beautiful,
81
201100
3025
Πολλές από τις απεικονίσεις που σας δείχνω είναι πολύ όμορφες,
03:40
but they're also very powerful.
82
204125
1906
αλλά είναι και πολύ ισχυρές.
03:41
They have great explanatory power.
83
206031
1636
Έχουν μεγάλη επεξηγηματική δύναμη.
03:43
This, for example, is an antibody staining
84
207667
2090
Για παράδειγμα, αυτή είναι μια χρώση αντισώματος
03:45
against serotonin transporters in a slice of mouse brain.
85
209757
3520
ενάντια στους διαβιβαστές σεροτονίνης σε μια φέτα εγκεφάλου ποντικιού.
03:49
And you've heard of serotonin, of course,
86
213277
1681
Ασφαλώς έχετε ακούσει για τη σεροτονίνη,
03:50
in the context of diseases like depression and anxiety.
87
214958
2827
για το ρόλο που παίζει σε ασθένειες όπως η κατάθλιψη και το άγχος
.
.
03:53
You've heard of SSRIs,
88
217785
1408
΄Εχετε ακούσει για τα SSRΙs (Αναστολείς Επαναπρόσληψης Σερετονίνης),
03:55
which are drugs that are used to treat these diseases.
89
219193
2897
τα οποία είναι φάρμακα που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία αυτών των ασθενειών.
03:57
And in order to understand how serotonin works,
90
222090
2890
Για να καταλάβουμε τον τρόπο λειτουργίας της σεροτονίνης,
04:00
it's critical to understand where the serontonin machinery is.
91
224980
3076
είναι σημαντικό να καταλάβουμε πού βρίσκεται το εργοστάσιο παραγωγής της.
04:03
And antibody stainings like this one
92
228056
1596
Οι χρώσεις αντισωμάτων όπως αυτή εδώ,
04:05
can be used to understand that sort of question.
93
229652
3546
μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να κατανοήσουμε το θέμα.
04:09
I'd like to leave you with the following thought:
94
233198
2558
Θα ήθελα να κάνετε την παρακάτω σκέψη:
04:11
Green fluorescent protein and antibodies
95
235756
2610
Οι πράσινες φθορίζουσες πρωτεΐνες και αντισώματα
04:14
are both totally natural products at the get-go.
96
238366
3007
είναι και τα δυο φυσικά προϊόντα από την αρχή τους.
04:17
They were evolved by nature
97
241373
2779
Εξελίχθηκαν από τη φύση
04:20
in order to get a jellyfish to glow green for whatever reason,
98
244152
2567
για να μπορεί η μέδουσα να έχει πράσινη λάμψη για οποιοδήποτε λόγο
04:22
or in order to detect the code protein of an invading virus, for example.
99
246719
4383
ή για να μπορεί να εντοπίζει την κωδικοποιούμενη πρωτεΐνη ενός εισβάλλοντος ιού, για παράδειγμα.
04:27
And only much later did scientists come onto the scene
100
251102
3017
Και μόνο πολύ αργότερα εμφανίστηκαν οι επιστήμονες
04:30
and say, "Hey, these are tools,
101
254119
2023
και είπαν: «Για στάσου, αυτά είναι εργαλεία,
04:32
these are functions that we could use
102
256142
2113
αυτές είναι λειτουργίες που θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε
04:34
in our own research tool palette."
103
258255
2008
στη δική μας ερευνητική παλέτα».
04:36
And instead of applying feeble human minds
104
260263
3628
Έτσι, λοιπόν, αντί να βάλουν τα ταπεινά ανθρώπινα μυαλά σε λειτουργία
04:39
to designing these tools from scratch,
105
263891
1884
για να σχεδιάσουν αυτά τα εργαλεία απ' το μηδέν,
04:41
there were these ready-made solutions right out there in nature
106
265775
2904
είχαν στη διάθεσή του αυτές τις λύσεις έτοιμες από τη φύση,
04:44
developed and refined steadily for millions of years
107
268679
3236
αναπτυγμένες και βελτιωμένες σταθερά για εκατομμύρια χρόνια
04:47
by the greatest engineer of all.
108
271915
1700
από το σπουδαιότερο μηχανικό όλων.
04:49
Thank you.
109
273615
1262
Σας ευχαριστώ.
04:50
(Applause)
110
274877
2538
(Χειροκρότημα)
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