TED2012
Carl Schoonover: How to look inside the brain
קארל שונובר: איך להסתכל אל תוך המח
Filmed:
Readability: 4.8
962,022 views
ישנה התקדמות רבה בהבנה שלנו כיצד פועל המח, אבל איך בעצם ניתן ללמוד על הנוירונים שבתוכו? בעזרת תמונות מדהימות, מדען המח ועמית TED , קארל שונובר מציג את הכלים שמאפשרים לנו לראות אל תוך המח.
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
זהו שרטוט בן אלף שנה של המוח.
00:20
It's a diagram of the visual system.
1
4355
1912
זו דיאגרמה של מערכת הראייה.
00:22
And some things look very familiar today.
2
6267
2750
הציור מאוד דומה לדיאגרמות שמצויירות כיום.
00:24
Two eyes at the bottom, optic nerve flowing out from the back.
3
9017
4367
שתי עיניים בתחתית התמונה ועצב הראייה שיוצא מהן מאחור.
00:29
There's a very large nose
4
13384
2120
ויש אף גדול מאוד
00:31
that doesn't seem to be connected to anything in particular.
5
15504
3317
שלא נראה מחובר לשום דבר.
00:34
And if we compare this
6
18821
1700
ואם נשווה את זה
00:36
to more recent representations of the visual system,
7
20521
2074
לשרטוטים של מערכת הראייה מהתקופה האחרונה,
00:38
you'll see that things have gotten substantially more complicated
8
22595
2957
תוכלו לראות שדברים נעשו הרבה יותר מורכבים
00:41
over the intervening thousand years.
9
25552
1573
במהלך אלף השנים שעברו.
00:43
And that's because today we can see what's inside of the brain,
10
27125
2965
וזה בגלל שכיום אנחנו יכולים לראות מה קורה בתוך המוח,
00:45
rather than just looking at its overall shape.
11
30090
2481
בניגוד להסתכלות רק על צורתו הנראית לעין.
00:48
Imagine you wanted to understand how a computer works
12
32571
3979
דמיינו שאתם רוצים לדעת כיצד פועל מחשב
00:52
and all you could see was a keyboard, a mouse, a screen.
13
36550
3179
וכל מה שאתם יכולים לראות הם מקלדת, עכבר ומסך המחשב.
00:55
You really would be kind of out of luck.
14
39729
2396
סוג של חוסר אונים...
00:58
You want to be able to open it up, crack it open,
15
42125
2042
אתם רוצים להיות יכולים לפתוח אותו,
01:00
look at the wiring inside.
16
44167
1844
ולהסתכל על כל החוטים שבפנים.
01:01
And up until a little more than a century ago,
17
46011
1864
עד לפני קצת יותר ממאה שנה,
01:03
nobody was able to do that with the brain.
18
47875
2000
אף אחד לא היה יכול לעשות את זה עם המוח.
01:05
Nobody had had a glimpse of the brain's wiring.
19
49875
1880
אף אחד לא היה יכול לראות את ה"חיווט" במוח.
01:07
And that's because if you take a brain out of the skull
20
51755
2952
זה בגלל שאם תיקח מוח, תוציא אותו מהגולגולת
01:10
and you cut a thin slice of it,
21
54707
1689
תחתוך פרוסה דקה ממנו,
01:12
put it under even a very powerful microscope,
22
56396
2498
ותשים אותה תחת מיקרוסקופ חזק,
01:14
there's nothing there.
23
58894
1181
אין שם כלום.
01:15
It's gray, formless.
24
60075
1613
זה אפור וחסר צורה.
01:17
There's no structure. It won't tell you anything.
25
61688
2604
אין מבנה מוגדר, זה לא יגיד לך כלום.
01:20
And this all changed in the late 19th century.
26
64292
2854
כל זה השתנה לקראת סוף המאה ה-19.
01:23
Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed
27
67146
3875
פתאום החלו לפתח כל מיני צבעים כימיים לצביעת רקמת המוח
01:26
and they gave us our first glimpses at brain wiring.
28
71021
2812
שנתנו לנו הצצה ראשונה למה שקורה בתוכו.
01:29
The computer was cracked open.
29
73833
2013
פתחנו את המחשב לרווחה.
01:31
So what really launched modern neuroscience
30
75846
2856
אז מה שבאמת קידם את מדעי המוח המודרנים
01:34
was a stain called the Golgi stain.
31
78702
1965
הוא צבען שנקרא צבען גולג'י.
01:36
And it works in a very particular way.
32
80667
1881
והוא פועל בצורה הבאה.
01:38
Instead of staining all of the cells inside of a tissue,
33
82548
3110
במקום לצבוע את כל התאים בתוך רקמה מסויימת,
01:41
it somehow only stains about one percent of them.
34
85658
3032
הוא צובע רק כאחוז אחד מהם.
01:44
It clears the forest, reveals the trees inside.
35
88690
3342
מנקה את התמונה, כך שניתן לראות מה שקורה בפנים.
01:47
If everything had been labeled, nothing would have been visible.
36
92032
2672
אם כל הרקמה היתה נצבעת לא היה ניתן לראות כלום.
01:50
So somehow it shows what's there.
37
94704
2046
כך שבצורה הזאת ניתן לראות מה קורה שם.
01:52
Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,
38
96750
2667
המומחה הספרדי לאנטומיה של מערכת העצבים סנטיאגו רמון א כהל,
01:55
who's widely considered the father of modern neuroscience,
39
99417
2845
שנחשב לאבי מדעי המוח המודרנים,
01:58
applied this Golgi stain, which yields data which looks like this,
40
102262
3897
השתמש בצבען הגולג'י הזה, שנתן לו תמונה שנראית כך,
02:02
and really gave us the modern notion of the nerve cell, the neuron.
41
106159
3758
ונתן לנו את הבסיס להבנה של תא העצב, הנוירון.
02:05
And if you're thinking of the brain as a computer,
42
109917
2614
ואם נחשוב על המוח כעל מחשב,
02:08
this is the transistor.
43
112531
2011
אז זה הטרנסיסטור.
02:10
And very quickly Cajal realized
44
114542
2075
מהר מאוד כהל הבין
02:12
that neurons don't operate alone,
45
116617
2337
שהנוירון לא פשוט עובד לבד,
02:14
but rather make connections with others
46
118954
1838
אלא יוצר קשרים עם נוירונים אחרים
02:16
that form circuits just like in a computer.
47
120792
2506
שביחד יוצרים מעגלים, ממש בדומה למה שיש במחשב.
02:19
Today, a century later, when researchers want to visualize neurons,
48
123298
3391
כיום, מאה שנה מאוחר יותר, כאשר חוקרים רוצים להסתכל על נוירונים,
02:22
they light them up from the inside rather than darkening them.
49
126689
2767
הם "מאירים" אותם מבפנים, במקום להכהות אותם בצבע כלשהו.
02:25
And there's several ways of doing this.
50
129456
1150
ויש כמה שיטות לעשות זאת,
02:26
But one of the most popular ones
51
130606
1727
אבל אחת השיטות הפופולריות ביותר
02:28
involves green fluorescent protein.
52
132333
2092
משתמשת בחלבון פלורסנטי ירוק
(Green Fluorescent protein)
(Green Fluorescent protein)
02:30
Now green fluorescent protein,
53
134425
1659
החלבון הפלורסנטי הזה,
02:31
which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,
54
136084
3145
שמקורו ממדוזה בעלת יכולת הארה ביולוגית (ביולומיניסנציה)
02:35
is very useful.
55
139229
1238
מאוד מועיל,
02:36
Because if you can get the gene for green fluorescent protein
56
140467
2638
כיוון שאם אתה יכול לקחת את הגן לחלבון הזה
02:39
and deliver it to a cell,
57
143105
1675
ולהכניס את אותו לתא,
02:40
that cell will glow green --
58
144780
1747
התא יתחיל לזהור בצבע ירוק,
02:42
or any of the many variants now of green fluorescent protein,
59
146527
3746
או בצבעים אחרים, תלוי בווריאציה של החלבון בה השתמשת,
02:46
you get a cell to glow many different colors.
60
150273
1664
אתה יכול לגרום לכך שהתא יחל לזהור בצבעים שונים.
02:47
And so coming back to the brain,
61
151937
1521
אז נחזור אם כן למוח,
02:49
this is from a genetically engineered mouse called "Brainbow."
62
153458
3800
זוהי תמונה מעכבר מהונדס גנטית שנקרא "בריין-בואו" (מוח-קשת בענן).
02:53
And it's so called, of course,
63
157258
1550
והוא נקרא כך, כמובן,
02:54
because all of these neurons are glowing different colors.
64
158808
3612
בגלל כל הנוירונים הללו שזורחים בצבעים שונים.
02:58
Now sometimes neuroscientists need to identify
65
162420
3451
לפעמים חוקרים צריכים לזהות
03:01
individual molecular components of neurons, molecules,
66
165871
3044
רכיב מולקולרי בודד של נוירונים, מולקולות,
03:04
rather than the entire cell.
67
168915
1798
ולאו דווקא תא שלם.
03:06
And there's several ways of doing this,
68
170713
1706
ויש מספר דרכים לעשות זאת,
03:08
but one of the most popular ones
69
172419
1469
אבל הפופולריות ביותר
03:09
involves using antibodies.
70
173888
2195
מערבות שימוש בנוגדנים.
03:11
And you're familiar, of course,
71
176083
1337
אתם מכירים בטח
03:13
with antibodies as the henchmen of the immune system.
72
177420
2951
את הנוגדנים כ"פועלים השחורים" של מערכת החיסון.
03:16
But it turns out that they're so useful to the immune system
73
180371
2418
אבל מסתבר שהנוגדנים כל כך יעילים כחלק ממערכת החיסון
03:18
because they can recognize specific molecules,
74
182789
2550
כיוון שהם מסוגלים לזהות מולקולות ספציפיות,
03:21
like, for example, the code protein
75
185339
2119
כמו למשל חלבון מסויים,
03:23
of a virus that's invading the body.
76
187458
2388
שהוא חלק מוירוס שחודר לגוף.
03:25
And researchers have used this fact
77
189846
2045
החוקרים משתמשים בעובדה זו
03:27
in order to recognize specific molecules inside of the brain,
78
191891
4325
על מנת לזהות מולקולות ספציפיות בתוך המוח,
03:32
recognize specific substructures of the cell
79
196216
2640
לזהות מבנים מסויימים בתוך התא,
03:34
and identify them individually.
80
198856
2244
ולזהות אותם בצורה פרטנית.
03:37
And a lot of the images I've been showing you here are very beautiful,
81
201100
3025
הרבה מהתמונות שהראיתי לכם כאן הן מאוד יפות,
03:40
but they're also very powerful.
82
204125
1906
אבל הן גם בעל ערך רב.
03:41
They have great explanatory power.
83
206031
1636
יש להן את היכולת להסביר לנו מה אנחנו רואים.
03:43
This, for example, is an antibody staining
84
207667
2090
למשל, זוהי תמונה של צביעה בעזרת נוגדנים
03:45
against serotonin transporters in a slice of mouse brain.
85
209757
3520
שמזהים טרנספורטר של סרוטונין בדגימה ממוח של עכבר.
03:49
And you've heard of serotonin, of course,
86
213277
1681
בטח שמעתם בעבר על סרוטונין,
03:50
in the context of diseases like depression and anxiety.
87
214958
2827
בהקשר של דיכאון ולחץ.
03:53
You've heard of SSRIs,
88
217785
1408
שמעתם על מעכבי קליטה חוזרת של סרוטונין (SSRI's),
03:55
which are drugs that are used to treat these diseases.
89
219193
2897
שמשמשים כתרופות כנגד הפרעות אלו.
03:57
And in order to understand how serotonin works,
90
222090
2890
ועל מנת להבין כיצד סרוטונין פועל,
04:00
it's critical to understand where the serontonin machinery is.
91
224980
3076
קריטי לדעת היכן נמצא מנגנון הפעולה שלו.
04:03
And antibody stainings like this one
92
228056
1596
צביעות בעזרת נוגדנים כמו זו
04:05
can be used to understand that sort of question.
93
229652
3546
יכולות לעזור לפענח ולענות על שאלות כאלו.
04:09
I'd like to leave you with the following thought:
94
233198
2558
אני רוצה, אם כן, להשאיר אתכם עם המחשבה הבאה:
04:11
Green fluorescent protein and antibodies
95
235756
2610
חלבון פלורסנטי ירוק ונוגדנים
04:14
are both totally natural products at the get-go.
96
238366
3007
הם מלכתחילה חומרים טבעיים לחלוטין,
04:17
They were evolved by nature
97
241373
2779
הם פותחו על ידי הטבע
04:20
in order to get a jellyfish to glow green for whatever reason,
98
244152
2567
על מנת לאפשר למדוזה לזהור מכל סיבה שלא תהיה,
04:22
or in order to detect the code protein of an invading virus, for example.
99
246719
4383
או על מנת לזהות חלבון של וירוס כלשהו.
04:27
And only much later did scientists come onto the scene
100
251102
3017
ורק הרבה יותר מאוחר מדענים גילו את הדברים הללו,
04:30
and say, "Hey, these are tools,
101
254119
2023
ואז הם אמרו, "היי, אלה כלים,
04:32
these are functions that we could use
102
256142
2113
אלה יכולות שאנחנו יכולים להשתמש בהן
04:34
in our own research tool palette."
103
258255
2008
ב"ארגז" הכלים המדעיים העומדים לרשותינו".
04:36
And instead of applying feeble human minds
104
260263
3628
ובמקום להשתמש במוח האנושי
04:39
to designing these tools from scratch,
105
263891
1884
ולתכנן את הכלים הללו מאפס,
04:41
there were these ready-made solutions right out there in nature
106
265775
2904
יש לנו פתרונות מוכנים שם בחוץ
04:44
developed and refined steadily for millions of years
107
268679
3236
שפותחו ושופרו במשך מליוני שנים
04:47
by the greatest engineer of all.
108
271915
1700
על ידי המהנדס הגדול מכולם.
04:49
Thank you.
109
273615
1262
תודה רבה.
04:50
(Applause)
110
274877
2538
(מחיאות כפיים)
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