Ed Boyden: A new way to study the brain's invisible secrets
اد بویدن: پوشک بچه الهام بخش راهکاری جدید در مطالعه مغز
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,
مقدار بسیار زیادی متورم میشود،
by millions of kids every day.
هر روز انجام میدهند.
in a very clever way.
هوشمندانه طراحی شدهاند.
called a swellable material.
مواد قابل تورم نام دارند.
when you add water,
که وقتی آب اضافه میکنید،
industrial kind of polymer.
in my group at MIT
در ام آی تی میخواهد انجام دهد
something similar to the brain.
شبیه به آن را با مغز انجام دهیم.
can peer inside
the biomolecules,
واجزای سازنده کوچکش را ببینیم،
structure of the brain, if you will?
of how the brain is organized
سازماندهی مغز چگونه است پیدا کنیم
the exact changes in the brain
در مغز را مشخص کنیم
and epilepsy and Parkinson's,
آلزایمر و صرع و پارکینسون،
treatments, much less cures,
چه برسد به معالجه،
we don't know the cause or the origins
منشا بیماری و دلیلش
بوجود میآیند را نمیدانیم.
a different point of view
been done over the last hundred years.
گذشته انجام شده به موضوع نگاه کنند.
how to build technologies
فناوریهای جدیدی بسازیم که
تعمیر کنیم.
incredibly complicated.
over the first century of neuroscience
complicated network,
cells called neurons
بنام نورون ساخته شده
through these complexly shaped neurons.
پیچیده جاری میشود.
are connected in networks.
called synapses that exchange chemicals
سیناپس است که با انتقال مواد شیمیایی
با یکدیگر ارتباط داشته باشند.
to talk to each other.
our artist's rendition of it.
and thousands of kinds of biomolecules,
هزاران هزار زیست مولکول متنوع است،
organized in complex, 3D patterns,
شکلی پیچیده در فضای سه بعدی منظم شدهاند،
those electrical pulses,
پالسهای الکتریکی هستند،
that allow neurons to work together
که موجب کار نورونها با هم میشود
and feelings and so forth.
مانند افکار و احساسات و غیره است.
the neurons in the brain are organized
نورونهای مغز چطور مرتب شدهاند
the biomolecules are organized
سازمان یافته را بسازند.
of molecules and neurons
مولکولها و نورونها نگاه کنیم
how the brain conducts information
چگونه اطلاعات را
of molecular changes that occur
از تغییرات مولکولی را مشخص کنیم
those molecules have changed,
این مولکول ها چطور تغییر کردهاند،
or changed in pattern,
یا الگویشان تغییر کرده،
as targets for new drugs,
اهدافی برای داروهای جدید استفاده کنیم،
energy into the brain
برای تحویل انرژی به مغز
computations that are afflicted
from brain disorders.
technologies over the last century
در قرن قبل دیدهایم که
that they are noninvasive,
چون تهاجمی نیستند،
or voxels, as they're called,
که نامشان ووکسل است،
and millions of neurons.
the molecular changes that occur
of these networks
to be conscious and powerful beings.
به عنوان موجوداتی هشیار و قدرتمند است.
you have microscopes.
to look at little tiny things.
برای دیدن چیزهای ریز استفاده میکنند.
to look at things like bacteria.
مانند باکتریها استفاده شده.
were discovered in the first place,
with a regular old microscope.
نمیتوان مولکولهای را مجزا را دید.
to see the brain more powerful,
با قدرت بیشتر را پیدا کنیم،
even better technologies.
started thinking:
به این موضوع توجه کرد:
to zoom in to the brain,
Fei Chen and Paul Tillberg.
فی چن و پاول تیلبرگ.
are helping with this process.
مشغول کمک به این فرایند هستند.
if we could take polymers,
که آیا میتوان از پلیمرها،
استفاده کرد،
within the brain.
and you add water,
و آب اضافه کنیم،
those tiny biomolecules from each other.
زیست مولوکولهای کوچک را تشخیص دهی.
and get maps of the brain.
و نقشهای از مغز درست کرد.
just to buy it off the Internet
that actually occur in these diapers.
چند دانه آن از داخل پوشک است.
of the baby diaper material
by about a thousandfold
very interesting molecule,
to really zoom in on the brain
در مغزمان درشت نمایی کنیم
with past technologies.
in the baby diaper polymer?
what you see on the screen.
arranged in long, thin lines.
رشتههای بلند و نازک مرتب شدهاند.
move everything apart in the brain.
همه چیز را در مغز را از هم جدا کنیم.
اتفاقی که میافتد این است،
is going to absorb the water,
apart from each other,
is going to become bigger.
these polymer chains inside the brain
به درون مغز متصل کنیم
از هم جدا کنیم؟
ground truth maps of the brain.
نقشه اصلی مغز را ایجاد کرد.
and see the molecules within.
و مولوکولهای داخلش را ببینیم.
at, in these artist renderings,
like and how we might separate them.
و چطور میتوانیم جدایشان کنیم.
to do, first of all,
کاری که باید انجام دهیم،
shown in brown here,
که اینجا قهوهای نشان داده شده،
of the brain apart from each other,
to have a little handle
احتیاج به یک دستگیره کوچک داریم
به آنها متصل شوند
polymer and dump it on the brain,
را بگیری و در مغز بریزی،
to make the polymers inside.
پلیمرها را وارد مغز کند.
get the building blocks,
شیمیایی تحریک کرد
those long chains,
زنجیرههای بلند را تشکیل دهند،
زیست مولوکولها پیدا میکنند
around biomolecules
to pull apart the molecules
مولکولها را
of those little handles is around,
گیرههای کوچک نزدیک است،
and that's exactly what we need
و این دقیقا همان چیزی است که میخواهیم
apart from each other.
all the molecules from each other,
از هم را ضعیف میکند مخلوط کنیم،
to start absorbing the water,
will come along for the ride.
هم با این جدایی همراه میشوند.
a picture on a balloon,
away from each other.
to do now, but in three dimensions.
انجام دهیم، اما در فضای سه بعدی.
all the biomolecules brown.
کدگذاری کرده ایم.
kind of look the same.
out of the same atoms,
از اتمهای مشابهی ساخته شدهاند،
that will distinguish them.
might get a blue color.
ممکن است آبی شود.
might get a red color.
far apart enough from each other
به اندازهای از هم دور کردهایم
we can make the invisible visible.
که بتوانیم چیزهای نامرئی را دیدنی کنیم.
small and obscure
و نامشخص به نظر میآیند را
of information about life.
در مورد زندگی داشته باشند.
of what it might look like.
از آنچه ممکن است به نظر بیاید.
right before your eyes --
is going to grow.
در حال بزرگ شدن است.
or even more in volume.
یا بیشتر در حجم بزرگ شود.
those polymers are so tiny,
چون این پلیمرها خیلی کوچکند،
evenly from each other.
به یک نسبت از هم جدا میکنیم.
of the information.
actual brain circuitry --
مدارهای واقعی مغز را --
involved with, for example, memory --
که بیشتر درگیرِ مثلا حافظه است --
how circuits are configured.
چگونه مدارها ترکیب شدهاند
خاطرهای را بخوانیم.
at how circuits are configured
of our brain is organized
at a molecular level.
در سطح مولکولی بفهمیم.
look into cells in the brain
سلولهای مغز نگاه کنیم
molecules that have altered
مولوکولی که تغییر کردهاند
undergoing epilepsy
of things that are going wrong,
ایرادها تهیه شود،
at different parts of the brain
بخشهای مختلفی از مغز را هدف بگیریم
with Parkinson's or epilepsy
over a billion people
یک میلیارد نفر را
has been happening.
that expansion might help with.
این افزایش حجم میتوان درمان کرد.
from a human breast cancer patient.
از یک بیمار سرطان سینه است.
اگر به سیر تکاملی توجه کنیم --
if you look at development --
large-scale biological systems.
ساختارهای زیستی بزرگی هستند.
with those little nanoscale molecules,
کوچک اندازه نانو آغاز میشوند،
and the organs in our body tick.
سلولها و اعضای بدن ما میشوند.
to do now is to figure out
این است که ببینیم آیا میشود
to map the building blocks of life
اجزای سازنده حیات
the molecular changes in a tumor
یک تومور را مشخص کنیم
go after it in a smart way
exactly the cells that we want to?
سلولهایی که میخواهیم را فراهم کنیم؟
is very high risk.
خیلی از داروها خطرات بالایی دارند.
از راه گمانهزنی تهیه میشوند.
what might be a high-risk moon shot
یک حدس پر خطر باشد را
در رسیدن به ماه فکر کنید،
feat of engineering.
necessarily have all the laws.
لزوما همه این قوانین را نداریم.
that are analogous to gravity,
that occur in living systems,
را نقشه برداری کنیم،
the diseases that plague us.
آزارمان میدهند غلبه کنیم.
have two young kids,
is to make life better for them
این است که زندگی را برایشان
turn biology and medicine
زیست شناسی و پزشکی را
that are governed by chance and luck,
که بر مبنای شانس و اقبال است،
that we win by skill and hard work,
بر اساس مهارت و تلاش برنده میشویم،
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