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TED2011

Ed Boyden: A light switch for neurons

エド・ボイデン: ニューロンの光スイッチ

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感光性タンパク質の遺伝子を脳細胞に導入し、移植したファイバー光学系を用いて特定のニューロンを選択的にオンオフできることをエド・ボイデンが示します。この先例のない制御技術によって、PTSD やある種の失明のマウスモデルを治療することにも成功しました。神経補装具という新たな地平線が見えてきました。セッション司会のファン・エンリケズによる簡単な質疑応答も収録。

- Neuroengineer
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

Think思う about yourきみの day forために aa second二番.
皆さんの日常について考えてみてください
00:15
You君は woke目が覚めた upアップ, feltフェルト fresh新鮮な air空気 on yourきみの face asとして you君は walked歩いた outでる theその doorドア,
起床し 外に出て清々しい風を感じ
00:17
encountered遭遇した new新しい colleagues同僚 andそして had持っていました greatすばらしいです discussions議論,
新しい同僚と良い議論をし
00:20
andそして feltフェルト in awe恐れ whenいつ you君は found見つけた something何か new新しい.
新しい発見に感動するでしょう
00:22
Butだけど I betベット there'sそこに something何か you君は didn'tしなかった think思う about today今日 ---
でもたぶん気にも留めなかったことがあるはずです
00:24
something何か soそう close閉じる to home自宅
実に当たり前すぎて
00:26
thatそれ you君は probably多分 don'tしない think思う about itそれ very非常に oftenしばしば at〜で allすべて.
普段はまったく意識されないことです
00:28
Andそして that'sそれは thatそれ allすべて theその sensations感覚, feelings感情,
それは感覚や感情
00:30
decisions決定 andそして actions行動
決断や行動などは
00:32
are mediated仲介する by〜によって theその computerコンピューター in yourきみの head
頭の中にあって脳と呼ばれるコンピュータが
00:34
calledと呼ばれる theその brain.
仕切っているということです
00:36
Now theその brain mayかもしれない notない look見える like好きな muchたくさん fromから theその outside外側 ---
外見上 脳は大したものには見えません
00:38
aa coupleカップル poundsポンド of pinkish-grayピンク、グレー flesh,
1kg 程度のピンクがかった灰色の
00:40
amorphousアモルファス ---
不定形の肉なのですが
00:42
butだけど theその last最終 hundred years of neuroscience神経科学
過去百年の神経科学の発展により
00:44
have持ってる allowed許可された us米国 to zoomズーム in on theその brain,
脳を詳細に観察できるようになり
00:46
andそして to see見る theその intricacy錯綜 of what lies within以内.
その複雑さを研究できるようになりました
00:48
Andそして they've彼らは told言った us米国 thatそれ thisこの brain
その結果 脳は
00:50
is an incredibly信じられないほど complicated複雑な circuit回路
数千億のニューロンと呼ばれる細胞が織りなす
00:52
made outでる of hundreds数百 of billions何十億 of cells細胞 calledと呼ばれる neuronsニューロン.
複雑な回路から成っていることが分かりました
00:54
Now unlike違う aa human-designed人間が設計した computerコンピューター,
人間が設計したコンピュータの
00:58
whereどこで there'sそこに aa fairlyかなり small小さい number of different異なる parts部品 ---
部品の種類は少ないのですが
01:01
we我々 know知っている howどうやって they彼ら work作業, becauseなぜなら we我々 humans人間 designed設計 themそれら ---
これは我々が設計したので仕組みは分かっていますが --
01:03
theその brain is made outでる of thousands of different異なる kinds種類 of cells細胞,
脳は数千種類の多様な細胞から出来ています
01:06
maybe多分 tens数十 of thousands.
数万種類かもしれません
01:09
They彼ら come来る in different異なる shapes; they're彼らは made outでる of different異なる molecules分子.
形も違っていますし 構成する分子も違います
01:11
Andそして they彼ら projectプロジェクト andそして connect接続する to different異なる brain regions地域,
それぞれが様々な脳部位へと繋がっています
01:13
andそして they彼ら alsoまた、 change変化する different異なる ways方法 in different異なる disease疾患 states.
また様々な病気で 様々に変化します
01:16
Let'sさあ make作る itそれ concreteコンクリート.
具体的にお話ししましょう
01:19
There'sそこに aa classクラス of cells細胞,
近隣細胞を不活性化する
01:21
aa fairlyかなり small小さい cell細胞, an inhibitory抑制的 cell細胞, thatそれ quietsクイエット itsその neighbors隣人.
抑制細胞という比較的小さな細胞があります
01:23
It'sそれは one1 of theその cells細胞 thatそれ seems思われる to be〜する atrophied萎縮した in disorders障害 like好きな schizophrenia統合失調症.
これは統合失調症などで萎縮が見られる細胞です
01:26
It'sそれは calledと呼ばれる theその basketバスケット cell細胞.
籠細胞と呼ばれます
01:30
Andそして thisこの cell細胞 is one1 of theその thousands of kinds種類 of cell細胞
我々が研究している数千種類の
01:32
thatそれ we我々 are learning学習 about.
細胞の内の一つです
01:34
New新しい onesもの are beingであること discovered発見された everyday毎日.
新種の細胞が日々発見されています
01:36
Asとして justちょうど aa second二番 example:
もう一つ 例として
01:38
theseこれら pyramidalピラミッド型 cells細胞, large cells細胞,
この大きな錐体細胞は
01:40
they彼ら canできる spanスパン aa significant重要な fraction分数 of theその brain.
多くの脳部位に存在しています
01:42
They're彼らは excitatory興奮する.
これは興奮性の細胞であり
01:44
Andそして theseこれら are some一部 of theその cells細胞
てんかんなどで
01:46
thatそれ mightかもしれない be〜する overactive過活動 in disorders障害 suchそのような asとして epilepsyてんかん.
過剰活性していると思われる細胞の一つです
01:48
Everyすべて one1 of theseこれら cells細胞
これらの細胞一つ一つが
01:51
is an incredible信じられない electrical電気 deviceデバイス.
驚くべき電気装置なのです
01:53
They彼ら receive受け取る input入力 fromから thousands of upstream上流の partnersパートナー
数千個の上流の細胞から入力を受け取り
01:56
andそして compute計算する their彼らの own自分の electrical電気 outputs出力,
自身の電気出力を計算し
01:58
whichどの then次に, ifif they彼ら passパス aa certainある threshold閾値,
それが一定の閾値を超えている場合
02:01
will意志 go行く to thousands of downstream下流 partnersパートナー.
数千個の下流の細胞へ出力します
02:03
Andそして thisこの processプロセス, whichどの takesテイク justちょうど aa millisecondミリ秒 orまたは soそう,
1ミリ秒ほどで起きるこのプロセスは
02:05
happens起こる thousands of times aa minute
1千億個の細胞全てで
02:08
in everyすべて one1 of yourきみの 100 billion cells細胞,
毎分何千回も繰り返されます
02:10
asとして long長いです asとして you君は liveライブ
皆さんが生きていて
02:12
andそして think思う andそして feel感じる.
考え 感じている限りにおいて
02:14
Soそう howどうやって are we我々 going行く to figure数字 outでる what thisこの circuit回路 doesする?
どうしたらこの回路の働きを解明できるでしょう?
02:17
Ideally理想的には, we我々 couldできた go行く throughを通して theその circuit回路
理想は 回路を構成している
02:20
andそして turn順番 theseこれら different異なる kinds種類 of cell細胞 on andそして offオフ
全細胞をオンオフして どの種類の細胞が
02:22
andそして see見る whetherかどうか we我々 couldできた figure数字 outでる
どの機能に寄与しているかとか
02:25
whichどの onesもの contribute貢献する to certainある functions機能
どの病態でおかしくなるか
02:27
andそして whichどの onesもの go行く wrong違う in certainある pathologies病理.
調べていくことです
02:29
Ifif we我々 couldできた activate活性化する cells細胞, we我々 couldできた see見る what powers they彼ら canできる unleash解き放つ,
細胞を活性化できれば それが何を引き起こし
02:31
what they彼ら canできる initiate開始する andそして sustainサスティーン.
何を維持するか 調べられます
02:34
Ifif we我々 couldできた turn順番 themそれら offオフ,
不活性化できれば
02:36
then次に we我々 couldできた tryお試しください andそして figure数字 outでる what they're彼らは necessary必要 forために.
それが何に必要な細胞か分かります
02:38
Andそして that'sそれは aa storyストーリー I'm私は going行く to telltell you君は about today今日.
これが本日 私がお話しする内容です
02:40
Andそして honestly正直, whereどこで we've私たちは gone行った throughを通して over以上 theその last最終 11 years,
我々はこれまでの 11 年間
02:43
throughを通して an attempt試みる to find見つける ways方法
脳の回路 細胞 組織 経路を
02:46
of turning旋回 circuits回路 andそして cells細胞 andそして parts部品 andそして pathways経路 of theその brain
オンオフする方法を
02:48
on andそして offオフ,
模索してきました
02:50
bothどちらも to understandわかる theその science科学
科学を理解するため
02:52
andそして alsoまた、 to confront対峙する some一部 of theその issues問題
また人間として我々が直面する
02:54
thatそれ face us米国 allすべて asとして humans人間.
数々の問題に立ち向かうためにです
02:57
Now before I telltell you君は about theその technology技術,
技術的なお話をする前に
03:00
theその bad悪い newsニュース is thatそれ aa significant重要な fraction分数 of us米国 in thisこの roomルーム,
残念なことに 長生きしていくと
03:03
ifif we我々 liveライブ long長いです enough十分な,
我々はかなりの割合で
03:06
will意志 encounter出会い, perhapsおそらく, aa brain disorder障害.
脳疾患に罹ります
03:08
Already既に, aa billion people
既に十億人が
03:10
have持ってる had持っていました some一部 kind種類 of brain disorder障害
機能障害を及ぼす
03:12
thatそれ incapacitates無能力 themそれら,
脳疾患に罹っています
03:14
andそして theその numbers数字 don'tしない do行う itそれ justice正義 thoughしかし.
この数字だけでは実態を伝えるには不十分です
03:16
Theseこれら disorders障害 --- schizophrenia統合失調症, Alzheimer'sアルツハイマー病,
統合失調症 アルツハイマー病
03:18
depressionうつ病, addiction中毒 ---
うつ病 依存症などの障害は
03:20
they彼ら notない onlyのみ stealスチール our我々の time時間 to liveライブ, they彼ら change変化する who we我々 are.
我々の寿命を削るだけでなく 我々自身を変容させます
03:22
They彼ら take取る our我々の identity身元 andそして change変化する our我々の emotions感情
自己同一性を奪い 感情を変え
03:25
andそして change変化する who we我々 are asとして people.
人間としての我々を変えます
03:27
Now in theその 20thth century世紀,
20 世紀には
03:30
thereそこ wasあった some一部 hope希望 thatそれ wasあった generated生成された
脳障害を治療する
03:33
throughを通して theその development開発 of pharmaceuticals医薬品 forために treating治療する brain disorders障害,
薬剤の開発がずいぶん期待されたものでした
03:36
andそして whilewhile manyたくさんの drugs薬物 have持ってる beenされている developed発展した
脳障害の症状を緩和する
03:39
thatそれ canできる alleviate緩和する symptoms症状 of brain disorders障害,
たくさんの治療薬が開発される一方
03:42
practically事実上 noneなし of themそれら canできる be〜する considered考慮される to be〜する cured硬化した.
実際に完治できる薬はできませんでした
03:44
Andそして part of that'sそれは becauseなぜなら we're私たちは bathing入浴 theその brain in theその chemical化学.
その理由の一つは脳が化学物質に浸かっているためです
03:47
Thisこの elaborate精巧な circuit回路
数千種類の細胞からなる
03:50
made outでる of thousands of different異なる kinds種類 of cell細胞
脳の精巧な回路は
03:52
is beingであること bathed入浴 in aa substance物質.
化学物質に浸っています
03:54
That'sそれは alsoまた、 whyなぜ, perhapsおそらく, most最も of theその drugs薬物, andそして notない allすべて, on theその market市場
全てではないけれど 市販のほとんどの薬が
03:56
canできる presentプレゼント some一部 kind種類 of serious深刻な side effect効果 tooあまりにも.
深刻な副作用を引き起こす理由でしょう
03:58
Now some一部 people have持ってる gotten得た some一部 solace慰め
脳に埋め込んだ電気刺激器で
04:01
fromから electrical電気 stimulators刺激装置 thatそれ are implanted移植された in theその brain.
ある程度助かっている人もいます
04:04
Andそして forために Parkinson'sパーキンソン病 disease疾患,
パーキンソン病と
04:07
Cochlear蝸牛 implantsインプラント,
人工内耳に関しては
04:09
theseこれら have持ってる indeed確かに beenされている ableできる
この電気刺激機器が
04:11
to bring持参する some一部 kind種類 of remedy救済
ある種の障害に対する
04:13
to people with〜と certainある kinds種類 of disorder障害.
助けとなってきました
04:15
Butだけど electricity電気 alsoまた、 will意志 go行く in allすべて directions行き方 ---
しかし電流は全方向へ流れます
04:17
theその pathパス of least少なくとも resistance抵抗,
抵抗の低い部位を
04:19
whichどの is whereどこで thatそれ phraseフレーズ, in part, comes来る fromから.
経路として流れていきます
04:21
Andそして itそれ alsoまた、 will意志 affect影響を与える normal正常 circuits回路 asとして wellよく asとして theその abnormal異常な onesもの thatそれ you君は want欲しいです to fix修正する.
従って電気刺激は治したい異常回路と正常な回路 両方に影響します
04:23
Soそう again再び, we're私たちは sent送られた backバック to theその ideaアイディア
そうして再び我々は
04:26
of ultra-precise超精密 controlコントロール.
超精密制御の考えに戻るのです
04:28
Couldできた we我々 dial-inダイアルイン information情報 precisely正確に whereどこで we我々 want欲しいです itそれ to go行く?
信号を思い通りに制御できるのか?
04:30
Soそう whenいつ I started開始した in neuroscience神経科学 11 years ago,
11 年前に神経科学を始めたとき
04:34
I had持っていました trained訓練された asとして an electrical電気 engineerエンジニア andそして aa physicist物理学者,
私は電気と物理が専門だったので
04:38
andそして theその first最初 thingもの I thought思想 about wasあった,
最初に考えたことは
04:41
ifif theseこれら neuronsニューロン are electrical電気 devicesデバイス,
ニューロンが電気装置ならば
04:43
allすべて we我々 need必要 to do行う is to find見つける some一部 way方法
その電気的変化を遠隔操作する方法を
04:45
of driving運転 thoseそれら electrical電気 changes変更 at〜で aa distance距離.
見つければよいということでした
04:47
Ifif we我々 couldできた turn順番 on theその electricity電気 in one1 cell細胞,
もし隣接細胞は発火させずに
04:49
butだけど notない itsその neighbors隣人,
一つの細胞だけを発火させられたら
04:51
thatそれ would〜する give与える us米国 theその toolツール we我々 need必要 to activate活性化する andそして shutシャット downダウン theseこれら different異なる cells細胞,
様々な細胞を活性および抑制するツールが得られ
04:53
figure数字 outでる what they彼ら do行う andそして howどうやって they彼ら contribute貢献する
そして個々が何をし そのネットワーク上で
04:56
to theその networksネットワーク in whichどの they're彼らは embedded埋め込み.
どのように役割を果たしているかが分かります
04:58
Andそして alsoまた、 itそれ would〜する allow許す us米国 to have持ってる theその ultra-precise超精密 controlコントロール we我々 need必要
また同時に正常な計算ができなくなった回路を
05:00
in order注文 to fix修正する theその circuit回路 computations計算
元通りにするための
05:02
thatそれ have持ってる gone行った awry失敗.
超精密制御が可能となります
05:05
Now howどうやって are we我々 going行く to do行う thatそれ?
どうしたら実現できるでしょう?
05:07
Wellよく thereそこ are manyたくさんの molecules分子 thatそれ exist存在する in nature自然,
自然界には光を電気へと変換できる分子が
05:09
whichどの are ableできる to convert変換する light into electricity電気.
多数存在しています
05:11
You君は canできる think思う of themそれら asとして little少し proteinsタンパク質
太陽電池のように働く
05:14
thatそれ are like好きな solar太陽 cells細胞.
小さなタンパク質だと考えてください
05:16
Ifif we我々 canできる installインストール theseこれら molecules分子 in neuronsニューロン somehow何とか,
この分子をどうにかしてニューロンに導入できれば
05:18
then次に theseこれら neuronsニューロン would〜する become〜になる electrically電気的に drivable運転可能な with〜と light.
そのニューロンは光刺激で活性化させられます
05:21
Andそして their彼らの neighbors隣人, whichどの don'tしない have持ってる theその molecule分子, would〜する notない.
この分子を持たない隣接細胞は反応しません
05:24
There'sそこに one1 otherその他 magicマジック trickトリック you君は need必要 to make作る thisこの allすべて happen起こる,
これを実際のものにするには 更に
05:27
andそして that'sそれは theその ability能力 to get取得する light into theその brain.
脳内に光刺激を届けるための工夫が必要です
05:29
Andそして to do行う thatそれ --- theその brain doesn'tしない feel感じる pain痛み --- you君は canできる put置く ---
そのために 痛覚のない脳に
05:32
taking取る advantage利点 of allすべて theその effort努力
インターネットや通信技術などの
05:35
that'sそれは gone行った into theその Internetインターネット andそして communicationsコミュニケーション andそして soそう on ---
成果である光ファイバーを挿入します
05:37
optical光学的 fibers繊維 connected接続された to lasersレーザー
光ファイバーにニューロンを
05:39
thatそれ you君は canできる useつかいます to activate活性化する, in animal動物 modelsモデル forために example,
活性化させるためのレーザーを接続し
05:41
in pre-clinical前臨床 studies研究,
動物を使った前臨床実験で
05:43
theseこれら neuronsニューロン andそして to see見る what they彼ら do行う.
ニューロンの振る舞いを観察します
05:45
Soそう howどうやって do行う we我々 do行う thisこの?
これはどうやるのでしょうか?
05:47
Aroundまわり 2004,
2004 年頃に
05:49
in collaborationコラボレーション with〜と Gerhardゲルハルト Nagelナゲル andそして Karlカール Deisseroth間もなく,
ゲルハルト・ナゲルとカール・ダイセロスと共同して
05:51
thisこの visionビジョン came来た to fruition結実.
この構想は実現しました
05:53
There'sそこに aa certainある alga藻類 thatそれ swims泳ぐ in theその wild野生,
野性の藻には
05:55
andそして itそれ needsニーズ to navigateナビゲートする towards方向 light
適切に光合成を行うために
05:58
in order注文 to photosynthesize光合成する optimally最適に.
光へ向かって移動するものが存在します
06:00
Andそして itそれ senses感覚 light with〜と aa little少し eye-spot目の跡,
我々の目とは異なる仕組みの
06:02
whichどの works作品 notない unlike違う howどうやって our我々の eye works作品.
小さな眼点で光を感知します
06:04
In itsその membrane, orまたは itsその boundary境界,
その細胞膜には
06:07
itそれ contains含まれる little少し proteinsタンパク質
光を電気へと変換できる
06:09
thatそれ indeed確かに canできる convert変換する light into electricity電気.
小さなタンパク質が含まれています
06:12
Soそう theseこれら molecules分子 are calledと呼ばれる channelrhodopsinsチャネルロドプシン.
これはチャネルロドプシンと呼ばれるものです
06:15
Andそして each of theseこれら proteinsタンパク質 acts行為 justちょうど like好きな thatそれ solar太陽 cell細胞 thatそれ I told言った you君は about.
このタンパク質は先ほど触れた太陽電池のように振る舞います
06:18
Whenいつ blue light hitsヒット itそれ, itそれ opens開く upアップ aa little少し hole
青い光で刺激されると小さな穴を開き
06:21
andそして allows許す charged荷担した particles粒子 to enter入る theその eye-spot目の跡,
荷電粒子を眼点内へ取り込みます
06:24
andそして thatそれ allows許す thisこの eye-spot目の跡 to have持ってる an electrical電気 signal信号
それによって太陽電池が充電するのと同様に
06:26
justちょうど like好きな aa solar太陽 cell細胞 charging充電 upアップ aa battery電池.
眼点は電気信号を溜めます
06:28
Soそう what we我々 need必要 to do行う is to take取る theseこれら molecules分子
我々がしなければならなかったのは
06:31
andそして somehow何とか installインストール themそれら in neuronsニューロン.
この分子を抽出しニューロンへ導入することでした
06:33
Andそして becauseなぜなら it'sそれは aa proteinタンパク質,
それはタンパク質なので
06:35
it'sそれは encodedコードされた forために in theその DNADNA of thisこの organism生物.
その藻の DNA 内にコードされています
06:37
Soそう allすべて we've私たちは got持っている to do行う is take取る thatそれ DNADNA,
あとはその DNA を抽出し
06:40
put置く itそれ into aa gene遺伝子 therapy治療 vectorベクター, like好きな aa virusウイルス,
遺伝子治療用ベクターというウィルスみたいなものに取り込み
06:42
andそして put置く itそれ into neuronsニューロン.
それをニューロンに導入すれば良いだけでした
06:45
Soそう itそれ turned回した outでる thatそれ thisこの wasあった aa very非常に productive生産的な time時間 in gene遺伝子 therapy治療,
これは遺伝子治療が大いに進んだ時期で
06:48
andそして lotsロット of virusesウイルス wereあった coming到来 along一緒に.
たくさんのウィルスが登場しており
06:51
Soそう thisこの turned回した outでる to be〜する very非常に simple単純 to do行う.
やってみると簡単なことでした
06:53
Andそして early早い in theその morning one1 day in theその summer of 2004,
2004 年の夏のある朝に実験し
06:55
we我々 gave与えた itそれ aa tryお試しください, andそして itそれ worked働いた on theその first最初 tryお試しください.
最初の試行で成功しました
06:58
You君は take取る thisこの DNADNA andそして you君は put置く itそれ into aa neuronニューロン.
この DNA を抽出しニューロンに導入するのです
07:00
Theその neuronニューロン uses用途 itsその naturalナチュラル protein-makingタンパク質製造 machinery機械
ニューロン自身のタンパク質生成機能が
07:03
to fabricate製作する theseこれら little少し light-sensitive感光性 proteinsタンパク質
あの感光タンパク質を組み立て
07:06
andそして installインストール themそれら allすべて over以上 theその cell細胞,
ソーラーパネルを設置するが如く
07:08
like好きな puttingパッティング solar太陽 panelsパネル on aa roofルーフ,
全ての細胞に導入します
07:10
andそして theその next thingもの you君は know知っている,
そうすると
07:12
you君は have持ってる aa neuronニューロン whichどの canできる be〜する activated活性化した with〜と light.
光刺激で活性化させられるニューロンの出来上がりです
07:14
Soそう thisこの is very非常に powerful強力な.
これは非常に強力です
07:16
One1 of theその tricksトリック you君は have持ってる to do行う
工夫が必要なのは
07:18
is to figure数字 outでる howどうやって to deliver配信する theseこれら genes遺伝子 to theその cells細胞 thatそれ you君は want欲しいです
隣接細胞ではなく目的の細胞だけに
07:20
andそして notない allすべて theその otherその他 neighbors隣人.
この遺伝子を導入する方法です
07:22
Andそして you君は canできる do行う thatそれ; you君は canできる tweak微調整する theその virusesウイルス
これは可能です まずウィルスを
07:24
soそう they彼ら hitヒット justちょうど some一部 cells細胞 andそして notない othersその他.
特定の細胞にだけ取り付くよう改造します
07:26
Andそして there'sそこに otherその他 genetic遺伝的な tricksトリック you君は canできる play遊びます
光で活性化する細胞を作るための
07:28
in order注文 to get取得する light-activated光活性化 cells細胞.
遺伝子の工夫はまだあります
07:30
Thisこの fieldフィールド has持っている now come来る to be〜する known既知の asとして optogeneticsオプトジェネティックス.
この分野は光遺伝学として知られるようになりました
07:33
Andそして justちょうど asとして one1 example of theその kind種類 of thingもの you君は canできる do行う,
その一例として複雑なネットワークを
07:37
you君は canできる take取る aa complex複合体 networkネットワーク,
取り上げてみます
07:39
useつかいます one1 of theseこれら virusesウイルス to deliver配信する theその gene遺伝子
高密度なネットワークに存在する
07:41
justちょうど to one1 kind種類 of cell細胞 in thisこの dense高密度 networkネットワーク.
一種類の細胞にだけ ウィルスを用いて遺伝子を導入できます
07:43
Andそして then次に whenいつ you君は shine輝く light on theその entire全体 networkネットワーク,
そしてネットワーク全体に対して光を照らすと
07:46
justちょうど thatそれ cell細胞 typeタイプ will意志 be〜する activated活性化した.
その種類の細胞だけが活性化します
07:48
Soそう forために example, lets〜する sortソート of consider検討する thatそれ basketバスケット cell細胞 I told言った you君は about earlier先に ---
例えば先ほどの籠細胞を取り上げてみましょう
07:50
theその one1 that'sそれは atrophied萎縮した in schizophrenia統合失調症
統合失調症において萎縮してしまう
07:53
andそして theその one1 thatそれ is inhibitory抑制的.
抑制系の細胞です
07:55
Ifif we我々 canできる deliver配信する thatそれ gene遺伝子 to theseこれら cells細胞 ---
この細胞の表現系を変化させずに
07:57
andそして they're彼らは notない going行く to be〜する altered変更されました by〜によって theその expression表現 of theその gene遺伝子, of courseコース ---
先の遺伝子を導入できれば
07:59
andそして then次に flashフラッシュ blue light over以上 theその entire全体 brain networkネットワーク,
脳のネットワーク全体に青い光を照射して
08:02
justちょうど theseこれら cells細胞 are going行く to be〜する driven駆動される.
この細胞だけを活性化できます
08:05
Andそして whenいつ theその light turnsターン offオフ, theseこれら cells細胞 go行く backバック to normal正常,
照射を止めれば細胞は正常状態に戻るので
08:07
soそう they彼ら don'tしない seem思われる to be〜する averse嫌う againstに対して thatそれ.
特に悪影響もないでしょう
08:09
Notない onlyのみ canできる you君は useつかいます thisこの to study調査 what theseこれら cells細胞 do行う,
この技術を用いれば細胞の働きや
08:12
what their彼らの powerパワー is in computing計算 in theその brain,
脳全体における役割だけでなく
08:14
butだけど you君は canできる alsoまた、 useつかいます thisこの to tryお試しください to figure数字 outでる ---
籠細胞が本当に萎縮しているとしたら
08:16
wellよく maybe多分 we我々 couldできた jazzジャズ upアップ theその activityアクティビティ of theseこれら cells細胞,
そのことを明らかにし
08:18
ifif indeed確かに they're彼らは atrophied萎縮した.
籠細胞の活動を活性化できます
08:20
Now I want欲しいです to telltell you君は aa coupleカップル of shortショート stories物語
では我々がこの技術を
08:22
about howどうやって we're私たちは usingを使用して thisこの,
科学 臨床 前臨床 それぞれの段階で
08:24
bothどちらも at〜で theその scientific科学的, clinical臨床的 andそして pre-clinical前臨床 levelsレベル.
どう利用しているかお話ししたいと思います
08:26
One1 of theその questions質問 we've私たちは confronted直面した
我々が取り組んだ問題の一つは
08:29
is, what are theその signalsシグナル in theその brain thatそれ mediate仲介する theその sensation感覚 of reward褒賞?
報酬という感覚を脳内で媒介する信号は何かというものです
08:31
Becauseなぜなら ifif you君は couldできた find見つける thoseそれら,
なぜならこれを発見できれば
08:34
thoseそれら would〜する be〜する some一部 of theその signalsシグナル thatそれ couldできた driveドライブ learning学習.
学習を促進する信号に成り得るからです
08:36
Theその brain will意志 do行う moreもっと of whateverなんでも got持っている thatそれ reward褒賞.
脳は報酬を得たことを より実行します
08:38
Andそして alsoまた、 theseこれら are signalsシグナル thatそれ go行く awry失敗 in disorders障害 suchそのような asとして addiction中毒.
またその報酬信号は中毒などの障害では異常になります
08:40
Soそう ifif we我々 couldできた figure数字 outでる what cells細胞 they彼ら are,
従ってどの細胞かを解明できれば
08:43
we我々 couldできた maybe多分 find見つける new新しい targetsターゲット
薬の設計やスクリーニングに有効な
08:45
forために whichどの drugs薬物 couldできた be〜する designed設計 orまたは screenedスクリーニングされた againstに対して,
新たな創薬ターゲットの発見や
08:47
orまたは maybe多分 places場所 whereどこで electrodes電極 couldできた be〜する put置く in
重症患者に対する適切な
08:49
forために people who have持ってる very非常に severe厳しい disability障害.
電極刺激部位の同定に繋がるかもしれません
08:51
Soそう to do行う thatそれ, we我々 came来た upアップ with〜と aa very非常に simple単純 paradigmパラダイム
そのために我々はフィオレッラグループと共同で
08:54
in collaborationコラボレーション with〜と theその Fiorella花びら groupグループ,
ある単純なパラダイムを作りました
08:56
whereどこで one1 side of thisこの little少し boxボックス,
この小さな箱の一方に
08:58
ifif theその animal動物 goes行く thereそこ, theその animal動物 gets取得 aa pulseパルス of light
動物が移動すると 脳の感光性細胞を活性化する
09:00
in order注文 to make作る different異なる cells細胞 in theその brain sensitive敏感な to light.
光のパルスが照射されるようにしました
09:02
Soそう ifif theseこれら cells細胞 canできる mediate仲介する reward褒賞,
従って その細胞が報酬を媒介している場合
09:04
theその animal動物 should〜すべき go行く thereそこ moreもっと andそして moreもっと.
動物は光が照射される方へ行くようになるはずです
09:06
Andそして soそう that'sそれは what happens起こる.
そしてその通りの結果が出ました
09:08
Thisこの animal's動物の going行く to go行く to theその right-hand右手 side andそして pokeポーク his nose thereそこ,
この動物が右側の穴を鼻で突くと
09:10
andそして he gets取得 aa flashフラッシュ of blue light everyすべて time時間 he doesする thatそれ.
その度に青い光が照射されるようにしました
09:12
Andそして he'll地獄 do行う thatそれ hundreds数百 andそして hundreds数百 of times.
彼は何百回とこれを繰り返します
09:14
Theseこれら are theその dopamineドーパミン neuronsニューロン,
これらはドーパミンニューロンによるものです
09:16
whichどの some一部 of you君は mayかもしれない have持ってる heard聞いた about, in some一部 of theその pleasure喜び centersセンター in theその brain.
快楽に関わる物質としてご存じの方もいるでしょう
09:18
Now we've私たちは shown示された thatそれ aa brief簡潔な activation活性化 of theseこれら
学習を促進するにはこれを少し
09:20
is enough十分な, indeed確かに, to driveドライブ learning学習.
活性化すればよいことが分かりました
09:22
Now we我々 canできる generalize一般化する theその ideaアイディア.
次に このアイデアを拡張し
09:24
Instead代わりに of one1 pointポイント in theその brain,
脳の一点だけでなく
09:26
we我々 canできる devise考案する devicesデバイス thatそれ spanスパン theその brain,
脳全体に対して立体的に光を照射できる
09:28
thatそれ canできる deliver配信する light into three-dimensional三次元 patternsパターン ---
機器を用意します
09:30
arraysアレイ of optical光学的 fibers繊維,
独立した小型の光源に接続した
09:32
each coupled結合された to itsその own自分の independent独立した miniatureミニチュア light sourceソース.
光ファイバーの束を用います
09:34
Andそして then次に we我々 canできる tryお試しください to do行う thingsもの in vivoインビボ
これによってシャーレでしか
09:36
thatそれ have持ってる onlyのみ beenされている done完了 to-date現在まで in aa dish ---
出来なかったことを生体で実験できます
09:38
like好きな high-throughputハイスループット screeningスクリーニング throughout全体を通して theその entire全体 brain
例えば特定の現象を引き起こす信号の
09:41
forために theその signalsシグナル thatそれ canできる cause原因 certainある thingsもの to happen起こる.
スクリーニングを脳全体に対して実施できます
09:43
Orまたは thatそれ couldできた be〜する good良い clinical臨床的 targetsターゲット
また 脳障害の治療ターゲットの
09:45
forために treating治療する brain disorders障害.
探索にも利用できます
09:47
Andそして one1 storyストーリー I want欲しいです to telltell you君は about
制御不能な不安や恐怖を示す
09:49
is howどうやって canできる we我々 find見つける targetsターゲット forために treating治療する post-traumatic心的外傷後 stress応力 disorder障害 ---
PTSD の治療ターゲットをどう探すかについて
09:51
aa form of uncontrolled制御されていない anxiety不安 andそして fear恐れ.
一つお話ししたいと思います
09:54
Andそして one1 of theその thingsもの thatそれ we我々 didした
我々が試したことの一つは
09:57
wasあった to adopt採用 aa very非常に classicalクラシック modelモデル of fear恐れ.
恐怖の古典的モデルを取り入れることでした
09:59
Thisこの goes行く backバック to theその Pavlovianパブロヴァン days日々.
それはパブロフの時代まで遡ります
10:02
It'sそれは calledと呼ばれる Pavlovianパブロヴァン fear恐れ conditioningコンディショニング ---
これはパブロフの条件付けと呼ばれ
10:05
whereどこで aa toneトーン ends終わり with〜と aa brief簡潔な shockショック.
音の呈示後に電気ショックをあたえるものでした
10:07
Theその shockショック isn'tない painful痛い, butだけど it'sそれは aa little少し annoying迷惑な.
痛くはありませんが 少し不快なものでした
10:09
Andそして over以上 time時間 --- in thisこの case場合, aa mouseマウス,
こういった実験でよく用いられる
10:11
whichどの is aa good良い animal動物 modelモデル, commonly一般的に used中古 in suchそのような experiments実験 ---
マウスで繰り返し実験したところ
10:13
theその animal動物 learns学ぶ to fear恐れ theその toneトーン.
音を怖がるよう条件付けられました
10:15
Theその animal動物 will意志 react反応する by〜によって freezing凍結,
動物は反射的にこわばります
10:17
sortソート of like好きな aa deer鹿 in theその headlightsヘッドライト.
ヘッドライトに照らされたときのシカと同じです
10:19
Now theその question質問 is, what targetsターゲット in theその brain canできる we我々 find見つける
ここでの問題は この恐怖を克服するための何かは
10:21
thatそれ allow許す us米国 to overcome克服する thisこの fear恐れ?
脳のどこで見つけられるかということです
10:24
Soそう what we我々 do行う is we我々 play遊びます thatそれ toneトーン again再び
何をするかというと
10:26
after it'sそれは beenされている associated関連する with〜と fear恐れ.
恐怖と条件付けた音を鳴らします
10:28
Butだけど we我々 activate活性化する targetsターゲット in theその brain, different異なる onesもの,
ただその時に 先ほどお見せした
10:30
usingを使用して thatそれ optical光学的 fiberファイバ arrayアレイ I told言った you君は about in theその previous slide滑り台,
光ファイバーを用いて別の脳部位を活性化させ
10:32
in order注文 to tryお試しください andそして figure数字 outでる whichどの targetsターゲット
恐怖の記憶を克服するためには
10:35
canできる cause原因 theその brain to overcome克服する thatそれ memory記憶 of fear恐れ.
どの脳部位が働くのかを調べます
10:37
Andそして soそう thisこの brief簡潔な videoビデオ
この簡単なビデオで
10:40
showsショー you君は one1 of theseこれら targetsターゲット thatそれ we're私たちは workingワーキング on now.
我々が取り組んでいるターゲットの一つをお見せします
10:42
Thisこの is an areaエリア in theその prefrontal前頭前野 cortex皮質,
こちらが前頭前野
10:44
aa region領域 whereどこで we我々 canできる useつかいます cognition認知 to tryお試しください to overcome克服する aversive嫌悪 emotional感情の states.
嫌感情を認知で克服しようとする時に活動する脳部位です
10:46
Andそして theその animal's動物の going行く to hear聞く aa toneトーン --- andそして aa flashフラッシュ of light occurred発生した thereそこ.
動物は音を聴き そこで光の照射を受けます
10:49
There'sそこに noいいえ audioオーディオ on thisこの, butだけど you君は canできる see見る theその animal's動物の freezing凍結.
音声は入っていませんが動物が硬直しているのは確認できます
10:51
Thisこの toneトーン used中古 to mean平均 bad悪い newsニュース.
音は悪い知らせとして使われます
10:53
Andそして there'sそこに aa little少し clockクロック in theその lower低い left-hand左手 cornerコーナー,
左下の時計を見ると
10:55
soそう you君は canできる see見る theその animal動物 is about two minutes into thisこの.
実験が始まって2分が過ぎたことが分かります
10:57
Andそして now thisこの next clipクリップ
次のシーンは
11:00
is justちょうど eight8 minutes later後で.
8 分後のものです
11:02
Andそして theその same同じ toneトーン is going行く to play遊びます, andそして theその light is going行く to flashフラッシュ again再び.
同じ音刺激が呈示され 光が照射されます
11:04
Okayはい, thereそこ itそれ goes行く. Right now.
光ります 今です
11:07
Andそして now you君は canできる see見る, justちょうど 10 minutes into theその experiment実験,
ご覧の通り 10 分の実験で
11:10
thatそれ we've私たちは equipped装備 theその brain by〜によって photoactivating光活性化 thisこの areaエリア
我々はこの部位を光で
11:13
to overcome克服する theその expression表現
活性化させ 恐怖の記憶を
11:16
of thisこの fear恐れ memory記憶.
克服させることが出来ました
11:18
Now over以上 theその last最終 coupleカップル of years, we've私たちは gone行った backバック to theその tree of life生活
我々はこの数年間 生命の樹を振り返っていました
11:20
becauseなぜなら we我々 wanted欲しい to find見つける ways方法 to turn順番 circuits回路 in theその brain offオフ.
脳内の回路をオフにする方法を探していたのです
11:23
Ifif we我々 couldできた do行う thatそれ, thisこの couldできた be〜する extremely極端な powerful強力な.
実現すれば 極めて有効な手段となります
11:26
Ifif you君は canできる delete削除 cells細胞 justちょうど forために aa few少数 millisecondsミリ秒 orまたは seconds,
数ミリ秒あるいは数秒でも細胞を
11:29
you君は canできる figure数字 outでる what necessary必要 role役割 they彼ら play遊びます
除けておくことができれば
11:32
in theその circuits回路 in whichどの they're彼らは embedded埋め込み.
その回路における役割を解明できます
11:34
Andそして we've私たちは now surveyed調査した organisms生物 fromから allすべて over以上 theその tree of life生活 ---
我々は生命の樹全体の生物を調べ
11:36
everyすべて kingdom王国 of life生活 exceptを除いて forために animals動物, we我々 see見る slightly少し differently異なって.
動物以外の界は若干異なることが分かりました
11:38
Andそして we我々 found見つけた allすべて sortsソート of molecules分子, they're彼らは calledと呼ばれる halorhodopsinsハロロドプシン orまたは archaerhodopsins古代ホドプシン,
また緑と黄色の光に反応するハロロドプシン
11:41
thatそれ respond応答する to green andそして yellow light.
または古細菌ロドプシンと呼ばれる分子を見つけました
11:44
Andそして they彼ら do行う theその opposite反対の thingもの of theその molecule分子 I told言った you君は about before
これらは先に述べた青い光に反応する
11:46
with〜と theその blue light activator活性化剤 channelrhodopsinチャネルロドプシン.
チャネルロドプシンとは逆のことをします
11:48
Let'sさあ give与える an example of whereどこで we我々 think思う thisこの is going行く to go行く.
これらを上手く利用できる例を挙げます
11:52
Consider検討する, forために example, aa condition調子 like好きな epilepsyてんかん,
脳が過剰に活動している
11:55
whereどこで theその brain is overactive過活動.
てんかんの症状を例に取ってみましょう
11:58
Now ifif drugs薬物 fail失敗します in epilepticてんかん treatment処理,
てんかん治療で薬が有効でなかった場合
12:00
one1 of theその strategies戦略 is to remove除去する part of theその brain.
他には脳の一部を除去するという手段がありますが
12:02
Butだけど that'sそれは obviously明らかに irreversible不可逆, andそして thereそこ couldできた be〜する side effects効果.
それは明らかに不可逆で 副作用も見込まれます
12:04
What ifif we我々 couldできた justちょうど turn順番 offオフ thatそれ brain forために aa brief簡潔な amount of time時間,
もし一時的に発作が止まるまで
12:06
until〜まで theその seizure発作 dies死ぬ away離れて,
脳を停止できたとしたらどうでしょう
12:09
andそして cause原因 theその brain to be〜する restored復元された to itsその initial初期 state状態 ---
力学において動的な系を安定状態に移行させるように
12:12
sortソート of like好きな aa dynamical力学的 systemシステム that'sそれは beingであること coaxed引っ張られた downダウン into aa stable安定した state状態.
脳を初期状態に戻すのです
12:15
Soそう thisこの animationアニメーション justちょうど tries試行する to explain説明する thisこの concept概念
こちらのアニメーションは その概念の説明です
12:18
whereどこで we我々 made theseこれら cells細胞 sensitive敏感な to beingであること turned回した offオフ with〜と light,
光刺激によってオフに出来る細胞を作り
12:21
andそして we我々 beamビーム light in,
光を照射し
12:23
andそして justちょうど forために theその time時間 itそれ takesテイク to shutシャット downダウン aa seizure発作,
発作を鎮めるのにかかる時間だけ
12:25
we're私たちは hoping望んでいる to be〜する ableできる to turn順番 itそれ offオフ.
活動を停止させられたらと考えています
12:27
Andそして soそう we我々 don'tしない have持ってる dataデータ to showショー you君は on thisこの frontフロント,
この最新の研究についてお見せできるデータはありません
12:29
butだけど we're私たちは very非常に excited興奮した about thisこの.
張り切って取り組んでいるところです
12:31
Now I want欲しいです to close閉じる on one1 storyストーリー,
もう一つの展望として
12:33
whichどの we我々 think思う is another別の possibility可能性 ---
注目したいのが
12:35
whichどの is thatそれ maybe多分 theseこれら molecules分子, ifif you君は canできる do行う ultra-precise超精密 controlコントロール,
超精密制御でこの分子を
12:37
canできる be〜する used中古 in theその brain itself自体
脳自体に用いることが出来れば
12:39
to make作る aa new新しい kind種類 of prosthetic補綴, an optical光学的 prosthetic補綴.
新たな光学式補装具が出来ると考えています
12:41
I already既に told言った you君は thatそれ electrical電気 stimulators刺激装置 are notない uncommon珍しい.
電気刺激機器が珍しくないことは既にお話ししました
12:44
Seventy-five七十五 thousand people have持ってる Parkinson'sパーキンソン病 deep-brain深い脳 stimulators刺激装置 implanted移植された.
7万5千人のパーキンソン病患者が電気刺激機器を移植しており
12:47
Maybe多分 100,000 people have持ってる Cochlear蝸牛 implantsインプラント,
補聴器としておそらく 10 万人以上が
12:50
whichどの allow許す themそれら to hear聞く.
人工内耳を移植しています
12:52
There'sそこに another別の thingもの, whichどの is you'veあなたは got持っている to get取得する theseこれら genes遺伝子 into cells細胞.
もう一つは遺伝子を細胞に導入する必要があるということです
12:54
Andそして new新しい hope希望 in gene遺伝子 therapy治療 has持っている beenされている developed発展した
遺伝子治療における新たな期待として
12:57
becauseなぜなら virusesウイルス like好きな theその adeno-associatedアデノ関連 virusウイルス,
この部屋にいる全員が保有しているであろう
13:00
whichどの probably多分 most最も of us米国 aroundまわり thisこの roomルーム have持ってる,
何の症状ももたらさない
13:02
andそして itそれ doesn'tしない have持ってる anyどれか symptoms症状,
アデノウィルスが開発され
13:04
whichどの have持ってる beenされている used中古 in hundreds数百 of patients患者
脳や体に遺伝子を導入するために
13:06
to deliver配信する genes遺伝子 into theその brain orまたは theその body.
百人以上の患者で用いられています
13:08
Andそして soそう far遠い, thereそこ have持ってる notない beenされている serious深刻な adverse有害な eventsイベント
これまでこのウィルスによる悪影響は
13:10
associated関連する with〜と theその virusウイルス.
報告されていません
13:12
There'sそこに one1 last最終 elephant in theその roomルーム, theその proteinsタンパク質 themselves自分自身,
まだ誰も触れていない大問題として
13:14
whichどの come来る fromから algae藻類 andそして bacteria細菌 andそして fungi真菌,
藻 バクテリア 菌類など
13:17
andそして allすべて over以上 theその tree of life生活.
系統樹のあちこちからのタンパク質が問題です
13:19
Most最も of us米国 don'tしない have持ってる fungi真菌 orまたは algae藻類 in our我々の brains頭脳,
我々は通常脳に菌類や藻類を持っていませんが
13:21
soそう what is our我々の brain going行く to do行う ifif we我々 put置く thatそれ in?
それを導入したらどうなるでしょう?
13:23
Are theその cells細胞 going行く to tolerate許容 itそれ? Will意志 theその immune免疫 systemシステム react反応する?
許容するでしょうか?排除するでしょうか?
13:25
In itsその early早い days日々 --- theseこれら have持ってる notない beenされている done完了 on humans人間 yetまだ ---
まだ人間では実験されていませんが
13:27
butだけど we're私たちは workingワーキング on aa variety品種 of studies研究
我々は数々の研究に着手しており
13:29
to tryお試しください andそして examine調べる thisこの,
これを検証しようとしています
13:31
andそして soそう far遠い we我々 haven't持っていない seen見た overt明白な reactions反応 of anyどれか severity重症度
まだこれらの分子や
13:33
to theseこれら molecules分子
光刺激による脳活性について
13:36
orまたは to theその illuminationイルミネーション of theその brain with〜と light.
どのような悪影響も観察されていません
13:38
Soそう it'sそれは early早い days日々, to be〜する upfront前払い, butだけど we're私たちは excited興奮した about itそれ.
正直 まだ初期段階ですが 我々は興奮しています
13:41
I wanted欲しい to close閉じる with〜と one1 storyストーリー,
最後に
13:44
whichどの we我々 think思う couldできた potentially潜在的
臨床に活用できると思われる
13:46
be〜する aa clinical臨床的 application応用.
お話をして締めたいと思います
13:48
Now thereそこ are manyたくさんの formsフォーム of blindness失明
我々の目の奥にある
13:50
whereどこで theその photoreceptors光受容体,
光受容体が無くなってしまう
13:52
our我々の light sensorsセンサ thatそれ are in theその backバック of our我々の eye, are gone行った.
失明にはいくつもの形態があります
13:54
Andそして theその retina網膜, of courseコース, is aa complex複合体 structure構造.
そして当然網膜は複雑な構造をしています
13:57
Now let'sさあ zoomズーム in on itそれ hereここに, soそう we我々 canできる see見る itそれ in moreもっと detail詳細.
拡大してもっと細かく見てみましょう
13:59
Theその photoreceptor光受容体 cells細胞 are shown示された hereここに at〜で theその top,
光受容体細胞は一番上にあり
14:01
andそして then次に theその signalsシグナル thatそれ are detected検出された by〜によって theその photoreceptors光受容体
受け取った信号は細胞の層の
14:04
are transformed変形した by〜によって various様々な computations計算
一番下にある神経節に至るまでに
14:06
until〜まで finally最後に thatそれ layer of cells細胞 at〜で theその bottom, theその ganglion神経節 cells細胞,
様々な計算を経て変換され
14:08
relayリレー theその information情報 to theその brain,
そこから脳へ情報が伝達され
14:11
whereどこで we我々 see見る thatそれ asとして perception知覚.
我々は映像を知覚します
14:13
In manyたくさんの formsフォーム of blindness失明, like好きな retinitis網膜炎 pigmentosa色素変性,
網膜色素変性や黄斑変性などの
14:15
orまたは macular黄斑 degeneration変性,
盲目において
14:18
theその photoreceptor光受容体 cells細胞 have持ってる atrophied萎縮した orまたは beenされている destroyed破壊されました.
光受容体細胞は萎縮または破壊されています
14:20
Now howどうやって couldできた you君は repair修復 thisこの?
どうしたら治せるでしょう?
14:23
It'sそれは notない even偶数 clearクリア thatそれ aa drugドラッグ couldできた cause原因 thisこの to be〜する restored復元された,
薬が結合する対象が存在しないため
14:25
becauseなぜなら there'sそこに nothing何も forために theその drugドラッグ to bindバインド to.
薬による治療が可能かどうかすら不明です
14:28
On theその otherその他 handハンド, light canできる stillまだ get取得する into theその eye.
その一方で 光信号は変わらず目に入ってきているのです
14:30
Theその eye is stillまだ transparentトランスペアレント andそして you君は canできる get取得する light in.
光は変わらず素通りしてきています
14:32
Soそう what ifif we我々 couldできた justちょうど take取る theseこれら channelrhodopsinsチャネルロドプシン andそして otherその他 molecules分子
ではもしチャネルロドプシンなどの分子を
14:35
andそして installインストール themそれら on some一部 of theseこれら otherその他 spareスペア cells細胞
代替の細胞などに導入し
14:38
andそして convert変換する themそれら into little少し camerasカメラ.
カメラ代わりに使えたとしたらどうでしょう?
14:40
Andそして becauseなぜなら there'sそこに soそう manyたくさんの of theseこれら cells細胞 in theその eye,
目には多数の細胞が存在するので
14:42
potentially潜在的, they彼ら couldできた be〜する very非常に high-resolution高解像度 camerasカメラ.
解像度の非常に高いカメラとなるはずです
14:44
Soそう thisこの is some一部 work作業 thatそれ we're私たちは doingやっている.
我々はこのようなことをしています
14:47
It'sそれは beingであること ledLED by〜によって one1 of our我々の collaborators協力者,
これは我々の共同研究者の一人
14:49
Alanアラン Horsager馬小屋 at〜で USCusc,
USC のアラン・ホーセイジャーが率い
14:51
andそして beingであること sought求められた to be〜する commercialized商業化された by〜によって aa start-up起動 company会社 Eosエオス Neuroscience神経科学,
NIH の資金援助の下 Eos Neuroscience 社の立ち上げと共に
14:53
whichどの is funded資金提供 by〜によって theその NIHnih.
商業化をしようとしています
14:56
Andそして what you君は see見る hereここに is aa mouseマウス trying試す to solve解決する aa maze迷路.
これはマウスが迷路を解こうとしている場面です
14:58
It'sそれは aa six-arm6腕 maze迷路. Andそして there'sそこに aa bitビット of water in theその maze迷路
6 方向放射状迷路です マウスの活動を促すため
15:00
to motivate動機づける theその mouseマウス to move動く, orまたは he'll地獄 justちょうど sit座る thereそこ.
水を少し入れています
15:02
Andそして theその goalゴール, of courseコース, of thisこの maze迷路
この迷路の目的は
15:04
is to get取得する outでる of theその water andそして go行く to aa little少し platformプラットフォーム
水から上がって
15:06
that'sそれは under theその lit点灯 top portポート.
小さな台へ移動することです
15:08
Now miceマウス are smartスマート, soそう thisこの mouseマウス solves解決する theその maze迷路 eventually最終的に,
マウスは賢いので最終的には迷路を解きますが
15:10
butだけど he doesする aa brute-force強引な searchサーチ.
総当たりでやります
15:13
He's彼は swimming水泳 downダウン everyすべて avenueアベニュー until〜まで he finally最後に gets取得 to theその platformプラットフォーム.
台にたどり着くまで全ての通路を泳ぎます
15:15
Soそう he's彼は notない usingを使用して visionビジョン to do行う itそれ.
つまり見通しを立ててはいないのです
15:18
Theseこれら different異なる miceマウス are different異なる mutations突然変異
これらのマウスは遺伝子改変によって
15:20
thatそれ recapitulate繰り返す different異なる kinds種類 of blindness失明 thatそれ affect影響を与える humans人間.
人間の盲目をモデルした変異マウスです
15:22
Andそして soそう we're私たちは beingであること careful慎重に in trying試す to look見える at〜で theseこれら different異なる modelsモデル
それぞれのモデルを慎重に観察し
15:25
soそう we我々 come来る upアップ with〜と aa generalized一般化された approachアプローチ.
一般化できる解決手法を模索します
15:28
Soそう howどうやって are we我々 going行く to solve解決する thisこの?
どのようにしたらよいでしょう?
15:30
We're私たちは going行く to do行う exactly正確に what we我々 outlined説明された in theその previous slide滑り台.
先のスライドで示した通り
15:32
We're私たちは going行く to take取る theseこれら blue light photosensorsフォトセンサ
我々は青い光センサーを
15:34
andそして installインストール themそれら on aa layer of cells細胞
目の裏の網膜の
15:36
in theその middle中間 of theその retina網膜 in theその backバック of theその eye
細胞層の真ん中に導入し
15:38
andそして convert変換する themそれら into aa cameraカメラ ---
カメラにします
15:41
justちょうど like好きな installingインストールする solar太陽 cells細胞 allすべて over以上 thoseそれら neuronsニューロン
太陽電池を導入し ニューロンを
15:43
to make作る themそれら light sensitive敏感な.
感光性にしたときと同様です
15:45
Light is converted変換された to electricity電気 on themそれら.
そこで光は電気に変換されます
15:47
Soそう thisこの mouseマウス wasあった blindブラインド aa coupleカップル weeks before thisこの experiment実験
このマウスは実験の数週間前に失明させ
15:49
andそして received受け取った one1 dose用量 of thisこの photosensitive感光性 molecule分子 in aa virusウイルス.
感光性分子を含んだウィルスを投与しました
15:52
Andそして now you君は canできる see見る, theその animal動物 canできる indeed確かに avoid避ける walls
そしてご覧の通り マウスは壁を避け
15:55
andそして go行く to thisこの little少し platformプラットフォーム
小さな台へとたどり着きます
15:57
andそして make作る cognitive認知 useつかいます of itsその eyes again再び.
目の知覚機能が回復しています
15:59
Andそして to pointポイント outでる theその powerパワー of thisこの:
またこのラットの凄いところは
16:02
theseこれら animals動物 are ableできる to get取得する to thatそれ platformプラットフォーム
失明を経験していないラットと
16:04
justちょうど asとして fast速い asとして animals動物 thatそれ have持ってる seen見た their彼らの entire全体 lives人生.
同等の成績で台にたどり着いているということです
16:06
Soそう thisこの pre-clinical前臨床 study調査, I think思う,
この前臨床研究は
16:08
bodesbodes hope希望 forために theその kinds種類 of thingsもの
今後我々が実現したいことの
16:10
we're私たちは hoping望んでいる to do行う in theその future未来.
希望を示していると考えます
16:12
To close閉じる, I want欲しいです to pointポイント outでる thatそれ we're私たちは alsoまた、 exploring探検する
最後に我々はニューロテクノロジーの分野における
16:14
new新しい businessビジネス modelsモデル forために thisこの new新しい fieldフィールド of neurotechnology神経科学.
新たなビジネスモデルも模索していることをお伝えしておきます
16:17
We're私たちは developing現像 theseこれら toolsツール,
我々はこういったものを開発し
16:19
butだけど we我々 shareシェア themそれら freely自由に with〜と hundreds数百 of groupsグループ allすべて over以上 theその world世界,
皆が様々な障害の治療を研究できるよう
16:21
soそう people canできる study調査 andそして tryお試しください to treat治療する different異なる disorders障害.
世界中で数百のグループに自由に共有しています
16:23
Andそして our我々の hope希望 is thatそれ, by〜によって figuring想像する outでる brain circuits回路
我々の望みは
16:25
at〜で aa levelレベル of abstraction抽象化 thatそれ lets〜する us米国 repair修復 themそれら andそして engineerエンジニア themそれら,
修復および設計が出来る程度まで
16:28
we我々 canできる take取る some一部 of theseこれら intractable扱いにくい disorders障害 thatそれ I told言った you君は about earlier先に,
脳の回路を解明し
16:31
practically事実上 noneなし of whichどの are cured硬化した,
先にお話しした不治の難病を
16:34
andそして in theその 21stセント century世紀 make作る themそれら history歴史.
21 世紀で過去のものとすることです
16:36
Thank感謝 you君は.
ありがとうございました
16:38
(Applause拍手)
(拍手)
16:40
Juanファン Enriquezエンリケス: Soそう some一部 of theその stuffもの is aa little少し dense高密度.
ファン・エンリケズ: 少々 濃い内容でした
16:53
(Laughter笑い)
(笑い)
16:56
Butだけど theその implications意義
薬の代わりに光で
16:58
of beingであること ableできる to controlコントロール seizures発作 orまたは epilepsyてんかん
発作やてんかんを抑え
17:00
with〜と light instead代わりに of drugs薬物,
また治療ターゲットを
17:03
andそして beingであること ableできる to targetターゲット thoseそれら specifically具体的に
同定するという狙いが
17:05
is aa first最初 stepステップ.
まず第一ですね
17:08
Theその second二番 thingもの thatそれ I think思う I heard聞いた you君は sayいう
第二に 脳を二つの色でコントロールできるように
17:10
is you君は canできる now controlコントロール theその brain in two colors,
なったとおっしゃっていたと思います
17:12
like好きな an on/offオフ switchスイッチ.
スイッチのオンオフのように
17:15
Edエド Boydenボーイデン: That'sそれは right.
エド・ボイデン: その通りです
17:17
JE: Whichどの makes作る everyすべて impulseインパルス going行く throughを通して theその brain aa binaryバイナリ codeコード.
JE: 脳内の全ての信号を二進数に置き換えられると
17:19
EBeb: Right, yeahええ.
EB: そうですね
17:22
Soそう with〜と blue light, we我々 canできる driveドライブ information情報, andそして it'sそれは in theその form of aa one1.
青い光では 1 として情報を促進させられます
17:24
Andそして by〜によって turning旋回 thingsもの offオフ, it'sそれは moreもっと orまたは lessもっと少なく aa zeroゼロ.
光を弱めると大体 0 になります
17:27
Soそう our我々の hope希望 is to eventually最終的に buildビルドする brain coprocessorsコプロセッサ
障害者の機能を増強するために
17:29
thatそれ work作業 with〜と theその brain
我々は最終的に脳と作動する
17:31
soそう we我々 canできる augment増強 functions機能 in people with〜と disabilities障害.
コプロセッサを作りたいと考えています
17:33
JE: Andそして in theory理論, thatそれ means手段 thatそれ,
JE: つまり理論的には
17:36
asとして aa mouseマウス feels感じる, smells臭い,
マウスが感じ 匂いをかぎ
17:38
hears聞く, touches触れる,
聞き 触れるのを
17:40
you君は canできる modelモデル itそれ outでる asとして aa string文字列 of onesもの andそして zerosゼロ.
1 と 0 の文字列でモデル化できるということですか?
17:42
EBeb: Sure確かに, yeahええ. We're私たちは hoping望んでいる to useつかいます thisこの asとして aa way方法 of testingテスト
EB: そうです 我々はこの技術を
17:45
what neuralニューラル codesコード canできる driveドライブ certainある behaviors行動
どの神経信号が特定の行動
17:47
andそして certainある thoughts思考 andそして certainある feelings感情,
考え 感情へと導くかの評価に用い
17:49
andそして useつかいます thatそれ to understandわかる moreもっと about theその brain.
脳の解明に役立てたいと思います
17:51
JE: Doesする thatそれ mean平均 thatそれ some一部 day you君は couldできた downloadダウンロード memories思い出
JE: ではいつか記憶のダウンロードやアップロードが
17:54
andそして maybe多分 uploadアップロード themそれら?
できるようになるということですか?
17:57
EBeb: Wellよく that'sそれは something何か we're私たちは starting起動 to work作業 on very非常に hardハード.
EB: ええ 我々はそれにも頑張って取り組み始めています
17:59
We're私たちは now workingワーキング on some一部 work作業
我々は現在 情報を外部記録し
18:01
whereどこで we're私たちは trying試す to tileタイル theその brain with〜と recording録音 elements要素 tooあまりにも.
また取り入れられるように
18:03
Soそう we我々 canできる record記録 information情報 andそして then次に driveドライブ information情報 backバック in ---
記録素子を脳に敷き詰めようという研究も進めています
18:05
sortソート of computing計算 what theその brain needsニーズ
脳の情報処理を増強するのに必要なものを
18:08
in order注文 to augment増強 itsその information情報 processing処理.
計算しているといったところです
18:10
JE: Wellよく, thatそれ mightかもしれない change変化する aa coupleカップル thingsもの. Thank感謝 you君は. (EBeb: Thank感謝 you君は.)
JE: それは色々変化をもたらすかもしれませんね ありがとうございました
18:12
(Applause拍手)
(拍手)
18:15
Translated by Keiichi Kudo
Reviewed by Natsuhiko Mizutani

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About the speaker:

Ed Boyden - Neuroengineer
Ed 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.

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Ed Boyden | Speaker | TED.com