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TEDGlobal 2011

Allan Jones: A map of the brain

アラン・ジョーンズ: 脳の地図

Filmed
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脳の機能を理解するには、どこから始めることが出来るでしょうか?街を理解し始める時のように、地図を作りましょう。この魅力的な映像あふれる講演をとおして、アラン・ジョーンズは、いかにして脳の各部分で活性化している遺伝子を特定した地図や、脳の異なる部位がどのように連結されているかという地図を、彼のチームがどうやって作っているのか紹介します。

- Brain scientist
As CEO of the Allen Institute for Brain Science, Allan Jones leads an ambitious project to build an open, online, interactive atlas of the human brain. Full bio

脳は常に
00:15
Humans人間 have持ってる long長いです held開催 aa fascination魅力
人を魅了してきました
00:17
forために theその human人間 brain.
人は脳の構造を研究して記録し
00:19
We我々 chartチャート itそれ, we've私たちは described記載された itそれ,
図に描いて
00:22
we've私たちは drawn描かれた itそれ,
地図を作りました
00:24
we've私たちは mappedマップされた itそれ.
さてGoogle MapsやGPSのように
00:27
Now justちょうど like好きな theその physical物理的 maps地図 of our我々の world世界
テクノロジーの恩恵に授かった
00:30
thatそれ have持ってる beenされている highly高く influenced影響を受け by〜によって technology技術 ---
物理地図と同様に
00:33
think思う Googlegoogle Maps地図,
脳マッピングも
00:35
think思う GPSGPS ---
今 変革の時を
00:37
theその same同じ thingもの is happeningハプニング forために brain mappingマッピング
迎えているのです
00:39
throughを通して transformation変換.
それでは脳を見てみましょう
00:41
Soそう let'sさあ take取る aa look見える at〜で theその brain.
新鮮な脳を見ると大抵の人は
00:43
Most最も people, whenいつ they彼ら first最初 look見える at〜で aa fresh新鮮な human人間 brain,
「いつも見せてもらっているものと
00:46
they彼ら sayいう, "Itそれ doesn'tしない look見える what you'reあなたは typically典型的には looking探している at〜で
少し違うな」と言います
00:49
whenいつ someone誰か showsショー you君は aa brain."
通例 目にするものは灰色の固定標本なんです
00:51
Typically典型的には, what you'reあなたは looking探している at〜で is aa fixed一定 brain. It'sそれは grayグレー.
さて 外側は高度に発達した
00:54
Andそして thisこの outerアウター layer, thisこの is theその vasculature血管系,
脈管系です
00:56
whichどの is incredible信じられない, aroundまわり aa human人間 brain.
赤い部分は血管です
00:58
Thisこの is theその blood血液 vessels船舶.
肺から送りだされる酸素の20%と
01:00
20 percentパーセント of theその oxygen酸素
心臓から送り出される血流の
01:03
coming到来 fromから yourきみの lungs,
20%がこの単一の
01:05
20 percentパーセント of theその blood血液 pumpedポンピングされた fromから yourきみの heartハート,
器官で消費されています
01:07
is servicingサービス thisこの one1 organ器官.
大きさはというと
01:09
That'sそれは basically基本的に, ifif you君は holdホールド two fists together一緒に,
拳2つをわずかに上回る程度です
01:11
it'sそれは justちょうど slightly少し larger大きい thanより theその two fists.
研究者は20世紀の終わり頃に
01:13
Scientists科学者, sortソート of at〜で theその end終わり of theその 20thth century世紀,
血流を追跡することで
01:16
learned学んだ thatそれ they彼ら couldできた trackトラック blood血液 flowフロー
脳を侵襲することなく
01:18
to map地図 non-invasively非侵襲的
脳の活動部位を特定するに至りました
01:21
whereどこで activityアクティビティ wasあった going行く on in theその human人間 brain.
例えば脳の
01:24
Soそう forために example, they彼ら canできる see見る in theその backバック part of theその brain,
後方の部分には
01:27
whichどの is justちょうど turning旋回 aroundまわり thereそこ.
垂直でいたり 立っていたりするなど
01:29
There'sそこに theその cerebellum小脳; that'sそれは keeping維持 you君は upright直立 right now.
協調運動を司る小脳があります
01:31
It'sそれは keeping維持 me standing立っている. It'sそれは involved関係する in coordinated調整された movement移動.
こちら側には側頭皮質が見えます
01:34
On theその side hereここに, thisこの is temporal時間的 cortex皮質.
ここで一次聴覚が処理され
01:37
Thisこの is theその areaエリア whereどこで primary一次 auditory聴覚 processing処理 ---
聴き取った単語を高次の
01:40
soそう you'reあなたは hearing聴覚 myじぶんの words言葉,
言語処理センターに送りだします
01:42
you'reあなたは sending送信 itそれ upアップ into higher高い language言語 processing処理 centersセンター.
脳の前方部では
01:44
Towards方向 theその frontフロント of theその brain
より複雑な思考や意志決定が行われます
01:46
is theその place場所 in whichどの allすべて of theその moreもっと complex複合体 thought思想, decision決定 making作る ---
成熟は最も遅く 成人期の後半です
01:49
it'sそれは theその last最終 to mature成熟した in late遅く adulthood成人期.
全ての意志決定プロセスはここで処理されます
01:53
Thisこの is whereどこで allすべて yourきみの decision-making意思決定 processesプロセス are going行く on.
「今晩 ステーキは注文しない」
01:56
It'sそれは theその place場所 whereどこで you'reあなたは deciding決定する right now
といった意志決定はこの部分で行われています
01:58
you君は probably多分 aren'tない going行く to order注文 theその steakステーキ forために dinnerディナー.
脳を掘り下げて
02:01
Soそう ifif you君は take取る aa deeperもっと深く look見える at〜で theその brain,
その断面図を眺めてみると
02:03
one1 of theその thingsもの, ifif you君は look見える at〜で itそれ in cross-section断面,
たいした脳構造は
02:05
what you君は canできる see見る
見当たらないように見えますが
02:07
is thatそれ you君は can'tできない really本当に see見る aa whole全体 lotロット of structure構造 thereそこ.
ここにも脳構造はあるのです
02:10
Butだけど there'sそこに actually実際に aa lotロット of structure構造 thereそこ.
細胞とケーブルは全て繋がっています
02:12
It'sそれは cells細胞 andそして it'sそれは wiresワイヤー allすべて wired有線 together一緒に.
約100年前 研究者が
02:14
Soそう about aa hundred years ago,
細胞を染める染色剤を開発しました
02:16
some一部 scientists科学者 invented発明された aa stain染色 thatそれ would〜する stain染色 cells細胞.
画面上の薄い青色の部分は
02:18
Andそして that'sそれは shown示された hereここに in theその theその very非常に light blue.
神経細胞体です
02:21
You君は canできる see見る areasエリア
分布はとても不均等ですね
02:23
whereどこで neuronalニューロン cell細胞 bodies are beingであること stained染色された.
もっと構造が見えます
02:25
Andそして what you君は canできる see見る is it'sそれは very非常に non-uniform不均一. You君は see見る aa lotロット moreもっと structure構造 thereそこ.
さて脳の外側には
02:28
Soそう theその outerアウター part of thatそれ brain
新皮質があります
02:30
is theその neocortex新皮質.
これは一連の処理装置とでも呼びましょうか
02:32
It'sそれは one1 continuous連続 processing処理 unit単位, ifif you君は will意志.
この下にもまだ見るものはたくさんあります
02:35
Butだけど you君は canできる alsoまた、 see見る thingsもの underneath下の thereそこ asとして wellよく.
そしてこの染色されていない部分は全て
02:37
Andそして allすべて of theseこれら blankブランク areasエリア
ワイヤー(軸索)が通っている部分で
02:39
are theその areasエリア in whichどの theその wiresワイヤー are runningランニング throughを通して.
細胞密度は低いはずです
02:41
They're彼らは probably多分 lessもっと少なく cell細胞 dense高密度.
脳内にはおよそ860億のニューロンが存在します
02:43
Soそう there'sそこに about 86 billion neuronsニューロン in our我々の brain.
ご覧の通り分布はとても不均等ですが
02:47
Andそして asとして you君は canできる see見る, they're彼らは very非常に non-uniformly不均一 distributed配布された.
この分布こそが脳の機能と
02:50
Andそして howどうやって they're彼らは distributed配布された really本当に contributes貢献する
密接に関連しているのです
02:52
to their彼らの underlying根底にある function関数.
もちろん説明した通り
02:54
Andそして of courseコース, asとして I mentioned言及した before,
脳機能マッピングが可能となり始め
02:56
since以来 we我々 canできる now start開始 to map地図 brain function関数,
個々の細胞を機能と結び付けることも始められます
02:59
we我々 canできる start開始 to tieネクタイ theseこれら into theその individual個人 cells細胞.
それでは細かく見ていきましょう
03:02
Soそう let'sさあ take取る aa deeperもっと深く look見える.
初めにニューロンが見えてきます
03:04
Let'sさあ look見える at〜で neuronsニューロン.
ニューロンの数は860億です
03:06
Soそう asとして I mentioned言及した, thereそこ are 86 billion neuronsニューロン.
より小さな細胞が見えてきますよ
03:08
Thereそこ are alsoまた、 theseこれら smaller小さい cells細胞 asとして you'llあなたは see見る.
アストロサイトグリアという支持細胞です
03:10
Theseこれら are supportサポート cells細胞 --- astrocytes星状細胞 gliaグリア.
この神経自身が
03:12
Andそして theその nerves神経 themselves自分自身
入力情報を受信し
03:15
are theその onesもの who are receiving受信 input入力.
蓄え 処理します
03:17
They're彼らは storing保存する itそれ, they're彼らは processing処理 itそれ.
脳内の各ニューロンはシナプスを通じて最大で
03:19
Each neuronニューロン is connected接続された via経由 synapsesシナプス
1万のニューロンと連結されます
03:23
to upアップ to 10,000 otherその他 neuronsニューロン in yourきみの brain.
それぞれのニューロンが
03:26
Andそして each neuronニューロン itself自体
独自性を備えています
03:28
is largely主に uniqueユニークな.
各ニューロンと集合体としての
03:30
Theその uniqueユニークな characterキャラクター of bothどちらも individual個人 neuronsニューロン
ニューロンの特徴の両方を
03:32
andそして neuronsニューロン within以内 aa collectionコレクション of theその brain
決定しているのは表に見えない基本的な
03:34
are driven駆動される by〜によって fundamental基本的な propertiesプロパティ
生化学的性質なのです
03:37
of their彼らの underlying根底にある biochemistry生化学.
これはタンパク質です
03:39
Theseこれら are proteinsタンパク質.
イオンチャンネルの動きを制御する働きがあり
03:41
They're彼らは proteinsタンパク質 thatそれ are controlling制御する thingsもの like好きな ionイオン channelチャネル movement移動.
神経細胞の連結を管理するだけではなく
03:44
They're彼らは controlling制御する who nervous神経質な systemシステム cells細胞 partnerパートナー upアップ with〜と.
神経系の機能は全て
03:48
Andそして they're彼らは controlling制御する
タンパク質がコントロールしています
03:50
basically基本的に everythingすべて thatそれ theその nervous神経質な systemシステム has持っている to do行う.
更に倍率を上げて見ましょう すると
03:52
Soそう ifif we我々 zoomズーム in to an even偶数 deeperもっと深く levelレベル,
タンパク質は全てゲノムに
03:55
allすべて of thoseそれら proteinsタンパク質
コード化されています
03:57
are encodedコードされた by〜によって our我々の genomesゲノム.
人間は23対の染色体を持っています
03:59
We我々 each have持ってる 23 pairsペア of chromosomes染色体.
両親のそれぞれから一つずつを受け継ぎます
04:02
We我々 get取得する one1 fromから momママ, one1 fromから dadパパ.
この染色体の中には
04:04
Andそして on theseこれら chromosomes染色体
おおよそ25000の遺伝子があり
04:06
are roughly大まかに 25,000 genes遺伝子.
全てDNAとしてコード化されています
04:08
They're彼らは encodedコードされた in theその DNADNA.
脳細胞がその基盤である
04:10
Andそして theその nature自然 of aa given与えられた cell細胞
生化学的機能を左右する性質は
04:13
driving運転 itsその underlying根底にある biochemistry生化学
この25000のうちのどの遺伝子が
04:15
is dictated指示された by〜によって whichどの of theseこれら 25,000 genes遺伝子
活性化されているか またその活性化の度合いにより
04:18
are turned回した on
決定されます
04:20
andそして at〜で what levelレベル they're彼らは turned回した on.
私たちのプロジェクトでは
04:22
Andそして soそう our我々の projectプロジェクト
活性化した遺伝子を
04:24
is seekingシーク to look見える at〜で thisこの readout読み出す,
特定することを目指しています
04:27
understanding理解 whichどの of theseこれら 25,000 genes遺伝子 is turned回した on.
このプロジェクトにはもちろん
04:30
Soそう in order注文 to undertake引き受ける suchそのような aa projectプロジェクト,
脳が必要となります
04:33
we我々 obviously明らかに need必要 brains頭脳.
私たちは実験補助者を送り出して
04:36
Soそう we我々 sent送られた our我々の lab研究室 technician技術者 outでる.
正常な脳を探しています
04:39
We我々 wereあった seekingシーク normal正常 human人間 brains頭脳.
まずは死体が運び込まれる
04:41
What we我々 actually実際に start開始 with〜と
検死官の事務所から
04:43
is aa medical医療 examiner's審査官 office事務所.
当たります
04:45
Thisこの aa place場所 whereどこで theその deadデッド are brought持ってきた in.
正常な人な脳を求めています
04:47
We我々 are seekingシーク normal正常 human人間 brains頭脳.
選定にはいくつもの基準があります
04:49
There'sそこに aa lotロット of criteria基準 by〜によって whichどの we're私たちは selecting選択する theseこれら brains頭脳.
年齢は20から60歳
04:52
We我々 want欲しいです to make作る sure確かに
自然死した人で
04:54
thatそれ we我々 have持ってる normal正常 humans人間 betweenの間に theその ages年齢 of 20 to 60,
脳には傷がついていないこと
04:57
they彼ら died死亡しました aa somewhat幾分 naturalナチュラル death
精神疾患歴がないこと
04:59
with〜と noいいえ injury損傷 to theその brain,
薬物使用歴がないこと
05:01
noいいえ history歴史 of psychiatric精神科 disease疾患,
05:03
noいいえ drugs薬物 on boardボード ---
加えて毒物学検査も行います
05:05
we我々 do行う aa toxicology毒物学 workup後払い.
更に提供していただく脳にも
05:07
Andそして we're私たちは very非常に careful慎重に
細心の注意を払っています
05:09
about theその brains頭脳 thatそれ we我々 do行う take取る.
この他 親族の同意の下
05:11
We're私たちは alsoまた、 selecting選択する forために brains頭脳
死後24時間以内に
05:13
in whichどの we我々 canできる get取得する theその tissue組織,
脳組織を採取できる
05:15
we我々 canできる get取得する consent同意 to take取る theその tissue組織
脳を選んでいます
05:17
within以内 24 hours時間 of time時間 of death.
私たちの研究しているRNAというのは
05:19
Becauseなぜなら what we're私たちは trying試す to measure測定, theその RNAルナ ---
遺伝子情報の読み出しなのですが
05:22
whichどの is theその readout読み出す fromから our我々の genes遺伝子 ---
変性しやすいために
05:24
is very非常に labile不安定な,
すぐに処理しなくてはいけません
05:26
andそして soそう we我々 have持ってる to move動く very非常に quickly早く.
脳採集の豆知識になりますが
05:28
One1 side note注意 on theその collectionコレクション of brains頭脳:
私たちの収集方法や
05:31
becauseなぜなら of theその way方法 thatそれ we我々 collect集める,
同意の必要性もあって
05:33
andそして becauseなぜなら we我々 require要求する consent同意,
女性のものより男性の脳が多く手に入ります
05:35
we我々 actually実際に have持ってる aa lotロット moreもっと male男性 brains頭脳 thanより female女性 brains頭脳.
男性が壮年に事故死する可能性は女性より高く
05:38
Males男性 are muchたくさん moreもっと likelyおそらく to die死ぬ an accidental偶然 death in theその primeプライム of their彼らの life生活.
更に配偶者から
05:41
Andそして men男性 are muchたくさん moreもっと likelyおそらく
臓器提供の同意が得られるのは
05:43
to have持ってる their彼らの significant重要な otherその他, spouse配偶者, give与える consent同意
得てして男性なのです
05:46
thanより theその otherその他 way方法 aroundまわり.
(笑)
05:48
(Laughter笑い)
さて脳を入手してまず初めにすることは
05:52
Soそう theその first最初 thingもの thatそれ we我々 do行う at〜で theその siteサイト of collectionコレクション
MR画像の撮影です
05:54
is we我々 collect集める what's何ですか calledと呼ばれる an MR.
磁気共鳴映像法と呼ばれるものです
05:56
Thisこの is magnetic磁気 resonance共振 imagingイメージング --- MRImri.
標準データとして残りのデータの参照に使います
05:58
It'sそれは aa standard標準 templateテンプレート by〜によって whichどの we're私たちは going行く to hangハング theその rest残り of thisこの dataデータ.
こうして集めたMR画像は
06:01
Soそう we我々 collect集める thisこの MR.
脳の衛星画像だと思って下さい
06:03
Andそして you君は canできる think思う of thisこの asとして our我々の satellite衛星 view見る forために our我々の map地図.
その次に行うのが
06:05
Theその next thingもの we我々 do行う
拡散テンソル画像の撮影です
06:07
is we我々 collect集める what's何ですか calledと呼ばれる aa diffusion拡散 tensorテンソル imagingイメージング.
脳内の線維連絡を画像化します
06:10
Thisこの maps地図 theその large cablingケーブル接続 in theその brain.
こちらは言い方を変えれば
06:12
Andそして again再び, you君は canできる think思う of thisこの
脳内の高速道路を映し出したものです
06:14
asとして almostほぼ mappingマッピング our我々の interstate州間 highwaysハイウェイ, ifif you君は will意志.
頭蓋骨から取り出された脳は
06:16
Theその brain is removed除去された fromから theその skull頭蓋骨,
1cm厚にスライスされていきます
06:18
andそして then次に it'sそれは slicedスライスされた into one-centimeter1センチメートル slicesスライス.
このように凍結し
06:21
Andそして thoseそれら are frozenフローズン solid固体,
シアトルに発送されます
06:23
andそして they're彼らは shipped出荷された to Seattleシアトル.
シアトルではというと
06:25
Andそして in Seattleシアトル, we我々 take取る theseこれら ---
この脳半球全部を
06:27
thisこの is aa whole全体 human人間 hemisphere半球 ---
ハイテクなミートスライサーにかけます
06:29
andそして we我々 put置く themそれら into what's何ですか basically基本的に aa glorified栄光の meatお肉 slicerスライサー.
この刃が
06:31
There'sそこに aa blade hereここに that'sそれは going行く to cutカット across横断する
脳の組織をスライスし
06:33
aa sectionセクション of theその tissue組織
顕微鏡のスライドグラスに乗せます
06:35
andそして transfer転送 itそれ to aa microscope顕微鏡 slide滑り台.
その後 染色を施し
06:37
We're私たちは going行く to then次に apply適用する one1 of thoseそれら stains汚れ to itそれ,
スキャンにかけます
06:39
andそして we我々 scanスキャン itそれ.
こうして最初の地図が得られます
06:41
Andそして then次に what we我々 get取得する is our我々の first最初 mappingマッピング.
ここで専門家が基本的な
06:44
Soそう thisこの is whereどこで experts専門家 come来る in
解剖学的特定を行います
06:46
andそして they彼ら make作る basic基本的な anatomic解剖学的 assignments割り当て.
このきれいな縁取りを
06:48
You君は couldできた consider検討する thisこの state状態 boundaries境界, ifif you君は will意志,
州の境界とでも思って下さい
06:51
thoseそれら prettyかなり broad広い outlinesアウトライン.
ここから 更に脳を細分化していき
06:53
Fromから thisこの, we're私たちは ableできる to then次に fragment断片 thatそれ brain into furtherさらに pieces作品,
小型の凍結切片作成機にかけます
06:57
whichどの then次に we我々 canできる put置く on aa smaller小さい cryostatクライオスタット.
これは凍結された脳を
06:59
Andそして thisこの is justちょうど showing表示 thisこの hereここに ---
スライスしているところです
07:01
thisこの frozenフローズン tissue組織, andそして it'sそれは beingであること cutカット.
厚さは赤ん坊の髪と同じ20ミクロンです
07:03
Thisこの is 20 micronsミクロン thin薄いです, soそう thisこの is about aa baby赤ちゃん hair's髪の毛 width.
これでもまだ凍っているんですよ
07:06
Andそして remember思い出す, it'sそれは frozenフローズン.
ご覧の通り少し時代遅れではありますが
07:08
Andそして soそう you君は canできる see見る hereここに,
ブラシを使って
07:10
old-fashioned昔ながらの technology技術 of theその paintbrush絵筆 beingであること applied適用された.
スライドグラスの上に載せ
07:12
We我々 take取る aa microscope顕微鏡 slide滑り台.
細心の注意を払ってこれを溶かします
07:14
Then次に we我々 very非常に carefully慎重に melt溶かす onto〜に theその slide滑り台.
その後染色ロボットで
07:17
Thisこの will意志 then次に go行く onto〜に aa robotロボット
染色します
07:19
that'sそれは going行く to apply適用する one1 of thoseそれら stains汚れ to itそれ.
解剖学者たちがここから更に解析を行います
07:26
Andそして our我々の anatomists解剖学者 are going行く to go行く in andそして take取る aa deeperもっと深く look見える at〜で thisこの.
これは顕微鏡の画像です
07:29
Soそう again再び thisこの is what they彼ら canできる see見る under theその microscope顕微鏡.
脳内に点在する大小様々な細胞からなる
07:31
You君は canできる see見る collectionsコレクション andそして configurations構成
集合体や配置が
07:33
of large andそして small小さい cells細胞
確認できますね
07:35
in clustersクラスタ andそして various様々な places場所.
ここから通常の方法で脳部位を特定していき
07:37
Andそして fromから thereそこ it'sそれは routineルーチン. They彼ら understandわかる whereどこで to make作る theseこれら assignments割り当て.
基準地図ができます
07:39
Andそして they彼ら canできる make作る basically基本的に what's何ですか aa reference参照 atlasアトラス.
これはもっと詳細な脳地図です
07:42
Thisこの is aa moreもっと detailed詳細な map地図.
次に
07:44
Our我々の scientists科学者 then次に useつかいます thisこの
もうひとつの組織片を使い
07:46
to go行く backバック to another別の pieceピース of thatそれ tissue組織
レーザー光で組織の一部を切り取ります
07:49
andそして do行う what's何ですか calledと呼ばれる laserレーザ scanning走査 microdissectionマイクロダイセクション.
ここでは技術者が切断する部位を
07:51
Soそう theその technician技術者 takesテイク theその instructions指示.
画面上でトレースし
07:54
They彼ら scribeスクライブ along一緒に aa place場所 thereそこ.
レーザー光で切断していきます
07:56
Andそして then次に theその laserレーザ actually実際に cutsカット.
青い点が組織を切って 分離します
07:58
You君は canできる see見る thatそれ blue dotドット thereそこ cutting切断. Andそして thatそれ tissue組織 falls落ちる offオフ.
スライドグラス上で
08:01
You君は canできる see見る on theその microscope顕微鏡 slide滑り台 hereここに,
切断をしている最中の画像です
08:03
that'sそれは what's何ですか happeningハプニング in realリアル time時間.
下には切断後の組織の受け皿があります
08:05
There'sそこに aa containerコンテナ underneath下の that'sそれは collecting収集する thatそれ tissue組織.
切断された組織を取り出し
08:08
We我々 take取る thatそれ tissue組織,
ここから基本的な技術を利用して
08:10
we我々 purify浄化する theその RNAルナ outでる of itそれ
RNAを精製します
08:12
usingを使用して some一部 basic基本的な technology技術,
そしてこれを蛍光標識します
08:14
andそして then次に we我々 put置く aa florescent蛍光灯 tagタグ on itそれ.
標識されたサンプルを
08:16
We我々 take取る thatそれ taggedタグ付き material材料
マイクロアレイという機械で分析します
08:18
andそして we我々 put置く itそれ on to something何か calledと呼ばれる aa microarrayマイクロアレイ.
ただの点の集合体に見えるかもしれませんが
08:21
Now thisこの mayかもしれない look見える like好きな aa bunch of dotsドット to you君は,
それぞれの点が実は
08:23
butだけど each one1 of theseこれら individual個人 dotsドット
ガラス上に固定された
08:25
is actually実際に aa uniqueユニークな pieceピース of theその human人間 genomeゲノム
ヒトゲノムの特定の断片なんです
08:27
thatそれ we我々 spotted見つかった downダウン on glassガラス.
ここには約6万の要素がありますが
08:29
Thisこの has持っている roughly大まかに 60,000 elements要素 on itそれ,
ゲノム内の遺伝子を
08:32
soそう we我々 repeatedly繰り返し measure測定 various様々な genes遺伝子
反復して測定しています
08:35
of theその 25,000 genes遺伝子 in theその genomeゲノム.
さて サンプルにハイブリッド形成すると
08:37
Andそして whenいつ we我々 take取る aa sampleサンプル andそして we我々 hybridizeハイブリダイズする itそれ to itそれ,
サンプル中で活性化している
08:40
we我々 get取得する aa uniqueユニークな fingerprint指紋, ifif you君は will意志,
遺伝子の量を示す固有の「指紋」が得られます
08:42
quantitatively定量的に of what genes遺伝子 are turned回した on in thatそれ sampleサンプル.
この一連の作業を
08:45
Now we我々 do行う thisこの over以上 andそして over以上 again再び,
1つの脳に何度も何度も繰り返します
08:47
thisこの processプロセス forために anyどれか given与えられた brain.
1つの脳から取るサンプル数は1000を上回ります
08:50
We're私たちは taking取る over以上 aa thousand samplesサンプル forために each brain.
ご覧頂いているのは学習と記憶をつかさどる
08:53
Thisこの areaエリア shown示された hereここに is an areaエリア calledと呼ばれる theその hippocampus海馬.
海馬という部位です
08:56
It'sそれは involved関係する in learning学習 andそして memory記憶.
1000のサンプルの内
08:58
Andそして itそれ contributes貢献する to about 70 samplesサンプル
約70がこの部位から得られます
09:01
of thoseそれら thousand samplesサンプル.
各サンプルから5万程のデータが得られるので
09:03
Soそう each sampleサンプル gets取得 us米国 about 50,000 dataデータ pointsポイント
1つの脳から取るサンプルの数約1000個からは
09:07
with〜と repeat繰り返す measurements測定値, aa thousand samplesサンプル.
大体の値としては脳ひとつにつき
09:10
Soそう roughly大まかに, we我々 have持ってる 50 million百万 dataデータ pointsポイント
データ数は5000万ということになります
09:12
forために aa given与えられた human人間 brain.
現在までに2つの脳の
09:14
We've私たちは done完了 right now
データの解析が終わっています
09:16
two human人間 brains-worth脳の価値 of dataデータ.
こうして得られたデータを全て統合し
09:18
We've私たちは put置く allすべて of thatそれ together一緒に
1つにまとめ上げました
09:20
into one1 thingもの,
合わせたものがこちらです
09:22
andそして I'll私はよ showショー you君は what thatそれ synthesis合成 looks外見 like好きな.
これは世界中の研究者に無償で公開されている
09:24
It'sそれは basically基本的に aa large dataデータ setセット of information情報
膨大な情報の集合体とでも言っておきましょう
09:27
that'sそれは allすべて freely自由に available利用可能な to anyどれか scientist科学者 aroundまわり theその world世界.
このツールを使ってデータを探索して
09:30
They彼ら don'tしない even偶数 have持ってる to logログ in to come来る useつかいます thisこの toolツール,
興味あることを発見するのにログインは不要です
09:33
mine鉱山 thisこの dataデータ, find見つける interesting面白い thingsもの outでる with〜と thisこの.
次にデータの統合方法をご紹介します
09:37
Soそう here'sここにいる theその modalitiesモダリティ thatそれ we我々 put置く together一緒に.
こちらの画像は先ほどもお見せしましたね
09:40
You'llあなたは start開始 to recognize認識する theseこれら thingsもの fromから what we've私たちは collected集めました before.
このMR画像が枠組みになります
09:43
Here'sここにいる theその MR. Itそれ provides提供する theその frameworkフレームワーク.
右側にあるツールバーを利用して
09:45
There'sそこに an operatorオペレーター side on theその right thatそれ allows許す you君は to turn順番,
回転 倍率の変更
09:48
itそれ allows許す you君は to zoomズーム in,
一つずつの構造をハイライトするなどの操作も可能です
09:50
itそれ allows許す you君は to highlightハイライト individual個人 structures構造.
しかしそれ以上に大切なのは
09:53
Butだけど most最も importantly重要なこと,
この誰もが理解できる脳の解剖学的骨格に
09:55
we're私たちは now mappingマッピング into thisこの anatomic解剖学的 frameworkフレームワーク,
どの遺伝子が活性化されているかを書き加えたことです
09:58
whichどの is aa common一般 frameworkフレームワーク forために people to understandわかる whereどこで genes遺伝子 are turned回した on.
赤い部位は遺伝子が
10:01
Soそう theその red levelsレベル
高度に活性化されている部位です
10:03
are whereどこで aa gene遺伝子 is turned回した on to aa greatすばらしいです degree.
緑の部分は活動していない部分になります
10:05
Green is theその sortソート of coolクール areasエリア whereどこで it'sそれは notない turned回した on.
一つずつの遺伝子の「指紋」が描けます
10:08
Andそして each gene遺伝子 gives与える us米国 aa fingerprint指紋.
お話しした通りゲノム中の25000の遺伝子すべてを解析しました
10:10
Andそして remember思い出す thatそれ we've私たちは assayedアッセイした allすべて theその 25,000 genes遺伝子 in theその genomeゲノム
その全てのデータを閲覧することができます
10:15
andそして have持ってる allすべて of thatそれ dataデータ available利用可能な.
研究者はここから何を学べるでしょう?
10:19
Soそう what canできる scientists科学者 learn学ぶ about thisこの dataデータ?
私たち自身はデータの解析を始めたばかりです
10:21
We're私たちは justちょうど starting起動 to look見える at〜で thisこの dataデータ ourselves自分自身.
ご理解頂きたい基本的なことがらがあります
10:24
There'sそこに some一部 basic基本的な thingsもの thatそれ you君は would〜する want欲しいです to understandわかる.
プロザックとウェルブトリンは
10:27
Two greatすばらしいです examples are drugs薬物,
この上ない例です
10:29
Prozacプロザック andそして Wellbutrinウェルブトリン.
2つとも広く処方されている抗うつ剤です
10:31
Theseこれら are commonly一般的に prescribed所定 antidepressants抗うつ薬.
私たちの研究対象は遺伝子でしたね
10:34
Now remember思い出す, we're私たちは assayingアッセイする genes遺伝子.
遺伝子がタンパク質合成の指令をだします
10:36
Genes遺伝子 send送信する theその instructions指示 to make作る proteinsタンパク質.
タンパク質こそが薬物の標的なのです
10:39
Proteinsタンパク質 are targetsターゲット forために drugs薬物.
薬物はタンパク質に結合し
10:41
Soそう drugs薬物 bindバインド to proteinsタンパク質
不活性化したりするのです
10:43
andそして eitherどちらか turn順番 themそれら offオフ, etc.
薬効を理解するには
10:45
Soそう ifif you君は want欲しいです to understandわかる theその actionアクション of drugs薬物,
まず期待通りに薬物が作用しているか否かを
10:47
you君は want欲しいです to understandわかる howどうやって they're彼らは acting演技 in theその ways方法 you君は want欲しいです themそれら to,
理解する必要があるのです
10:50
andそして alsoまた、 in theその ways方法 you君は don'tしない want欲しいです themそれら to.
副作用に関しても どの遺伝子が
10:52
In theその side effect効果 profileプロフィール, etc.,
活性化されたか知る必要があります
10:54
you君は want欲しいです to see見る whereどこで thoseそれら genes遺伝子 are turned回した on.
初めてそれができるようになりました
10:56
Andそして forために theその first最初 time時間, we我々 canできる actually実際に do行う thatそれ.
複数の被験者からもデータが得られます
10:58
We我々 canできる do行う thatそれ in multiple複数 individuals個人 thatそれ we've私たちは assayedアッセイした tooあまりにも.
脳内をくまなく探索することができますし
11:01
Soそう now we我々 canできる look見える throughout全体を通して theその brain.
固有の「指紋」を
11:04
We我々 canできる see見る thisこの uniqueユニークな fingerprint指紋.
確認することもできます
11:06
Andそして we我々 get取得する confirmation確認.
セロトニン作動性の神経に働くことが知られている
11:08
We我々 get取得する confirmation確認 thatそれ, indeed確かに, theその gene遺伝子 is turned回した on ---
プロザックなどの薬物が実際に関連した遺伝子を
11:11
forために something何か like好きな Prozacプロザック,
活性化していることが裏付けられます
11:13
in serotonergicセロトニン作動性の structures構造, thingsもの thatそれ are already既に known既知の be〜する affected影響を受けた ---
脳全体を見る必要もあります
11:16
butだけど we我々 alsoまた、 get取得する to see見る theその whole全体 thingもの.
誰も調べたことのなかったような部位も調べる必要があります
11:18
We我々 alsoまた、 get取得する to see見る areasエリア thatそれ noいいえ one1 has持っている everこれまで looked見た at〜で before,
そしてそこで活性化されている遺伝子を知ることができます
11:20
andそして we我々 see見る theseこれら genes遺伝子 turned回した on thereそこ.
この上なく興味をそそる「副作用」です
11:22
It'sそれは asとして interesting面白い aa side effect効果 asとして itそれ couldできた be〜する.
もう一つできることがあります
11:25
One1 otherその他 thingもの you君は canできる do行う with〜と suchそのような aa thingもの
この地図はパターンマッチングを利用しており
11:27
is you君は canできる, becauseなぜなら it'sそれは aa patternパターン matchingマッチング exercise運動,
それぞれに固有の「指紋」があるため
11:30
becauseなぜなら there'sそこに uniqueユニークな fingerprint指紋,
このゲノム全体をスキャンして
11:32
we我々 canできる actually実際に scanスキャン throughを通して theその entire全体 genomeゲノム
類似した「指紋」を持つタンパク質を
11:34
andそして find見つける otherその他 proteinsタンパク質
検索することができます
11:36
thatそれ showショー aa similar類似 fingerprint指紋.
例えば新薬開発を行う際には
11:38
Soそう ifif you'reあなたは in drugドラッグ discovery発見, forために example,
ゲノムの提供してくれる
11:41
you君は canできる go行く throughを通して
リスト全体を検討して
11:43
an entire全体 listingリスト of what theその genomeゲノム has持っている on offer提供
よりよい薬物標的を見つけ最適化を図ることができます
11:45
to find見つける perhapsおそらく betterより良い drugドラッグ targetsターゲット andそして optimize最適化する.
皆さんのほとんどは
11:49
Most最も of you君は are probably多分 familiar身近な
「最近ある研究者がXに
11:51
with〜と genome-wideゲノムワイド association協会 studies研究
影響を及ぼす遺伝子を発見しました」というような
11:53
in theその form of people coveringカバーする in theその newsニュース
ゲノムワイド関連解析についての
11:56
saying言って, "Scientists科学者 have持ってる recently最近 discovered発見された theその gene遺伝子 orまたは genes遺伝子
ニュースを耳にしたことがあるでしょう
11:59
whichどの affect影響を与える Xバツ."
このような素晴しい研究は
12:01
Andそして soそう theseこれら kinds種類 of studies研究
日常的に発表されています
12:03
are routinely日常的に published出版された by〜によって scientists科学者
多くの人を分析し ゲノム全体を分析して
12:05
andそして they're彼らは greatすばらしいです. They彼ら analyze分析する large populations人口.
遺伝子と因果関係のありそうな
12:07
They彼ら look見える at〜で their彼らの entire全体 genomesゲノム,
活性化している いわゆる
12:09
andそして they彼ら tryお試しください to find見つける hotホット spotsスポット of activityアクティビティ
ホットスポットを探しているのです
12:11
thatそれ are linkedリンクされた causally因果的に to genes遺伝子.
しかしここから得られるのは
12:14
Butだけど what you君は get取得する outでる of suchそのような an exercise運動
単なる遺伝子名のリストに過ぎません
12:16
is simply単に aa listリスト of genes遺伝子.
その活動部位についての情報は皆無です
12:18
Itそれ tells伝える you君は theその what, butだけど itそれ doesn'tしない telltell you君は theその whereどこで.
ですから 私たちの地図はこういった研究者にとって
12:21
Andそして soそう it'sそれは very非常に important重要 forために thoseそれら researchers研究者
大変有益なものとなるでしょう
12:24
thatそれ we've私たちは created作成した thisこの resourceリソース.
この地図を利用して
12:26
Now they彼ら canできる come来る in
活動部位の情報を得ることもできますし
12:28
andそして they彼ら canできる start開始 to get取得する clues手がかり about activityアクティビティ.
以前は 単純にできなかった
12:30
They彼ら canできる start開始 to look見える at〜で common一般 pathways経路 ---
遺伝子活性経路のようなものを見ることもできます
12:32
otherその他 thingsもの thatそれ they彼ら simply単に haven't持っていない beenされている ableできる to do行う before.
ここにいる皆さんはとりわけ
12:36
Soそう I think思う thisこの audience聴衆 in particular特に
個性のもつ重要性をより一層理解できるでしょう
12:39
canできる understandわかる theその importance重要度 of individuality個性.
私たちは皆異なる
12:42
Andそして I think思う everyすべて human人間,
遺伝的背景を持ち
12:44
we我々 allすべて have持ってる different異なる genetic遺伝的な backgrounds背景,
異なる人生を生きてきました
12:48
we我々 allすべて have持ってる lived住んでいました separate別々の lives人生.
しかし 実際には私たちの
12:50
Butだけど theその fact事実 is
ゲノムの99%以上は似通っています
12:52
our我々の genomesゲノム are greater大きい thanより 99 percentパーセント similar類似.
遺伝子レベルでは皆同じなんです
12:55
We're私たちは similar類似 at〜で theその genetic遺伝的な levelレベル.
脳も生化学的レベルでは
12:58
Andそして what we're私たちは finding所見
類似であるということが
13:00
is actually実際に, even偶数 at〜で theその brain biochemical生化学的 levelレベル,
明らかになりつつあります
13:02
we我々 are quiteかなり similar類似.
この図を見てみると
13:04
Andそして soそう thisこの showsショー it'sそれは notない 99 percentパーセント,
99%とは言わないまでも90%程の相関は
13:06
butだけど it'sそれは roughly大まかに 90 percentパーセント correspondence対応
有意に認められるので
13:08
at〜で aa reasonable合理的な cutoff断つ,
概ね似ていると言えるでしょう
13:11
soそう everythingすべて in theその cloud is roughly大まかに correlated相関.
通常からから外れているものも
13:13
Andそして then次に we我々 find見つける some一部 outliers異常値,
ときに見受けられます
13:15
some一部 thingsもの thatそれ lie嘘つき beyond超えて theその cloud.
こういった遺伝子は興味をそそるものの
13:18
Andそして thoseそれら genes遺伝子 are interesting面白い,
差異はごく僅かなものです
13:20
butだけど they're彼らは very非常に subtle微妙.
そこで今日皆さんに覚えて頂きたい
13:22
Soそう I think思う it'sそれは an important重要 messageメッセージ
大切なメッセージとは
13:25
to take取る home自宅 today今日
私たちの個性は祝福されているものの
13:27
thatそれ even偶数 thoughしかし we我々 celebrate祝う allすべて of our我々の differences相違,
脳という観点からすると
13:30
we我々 are quiteかなり similar類似
とても似通っているという点です
13:32
even偶数 at〜で theその brain levelレベル.
さて 違いとはどんなものでしょうか?
13:34
Now what do行う thoseそれら differences相違 look見える like好きな?
こちらはその違いに焦点を当てた
13:36
Thisこの is an example of aa study調査 thatそれ we我々 didした
私たちの追跡調査の結果で
13:38
to followフォローする upアップ andそして see見る what exactly正確に thoseそれら differences相違 wereあった ---
これは個々の細胞で活性化されている遺伝子の様子ですが
13:40
andそして they're彼らは quiteかなり subtle微妙.
違いはほんの僅かなものですね
13:42
Theseこれら are thingsもの whereどこで genes遺伝子 are turned回した on in an individual個人 cell細胞 typeタイプ.
この2つの遺伝子はそれを示すよい例だと思います
13:46
Theseこれら are two genes遺伝子 thatそれ we我々 found見つけた asとして good良い examples.
ひとつは初期発生の決定要因であるリーリンです
13:49
One1 is calledと呼ばれる RELNreln --- it'sそれは involved関係する in early早い developmental発達する cues合図.
DISC1 は統合失調症で
13:52
DISCディスク1 is aa gene遺伝子
欠失の見られる遺伝子です
13:54
that'sそれは deleted削除された in schizophrenia統合失調症.
これは統合失調症の患者さんからのサンプルではありませんが
13:56
Theseこれら aren'tない schizophrenic統合失調症 individuals個人,
ばらつきがいくらか見られます
13:58
butだけど they彼ら do行う showショー some一部 population人口 variation変化.
ここでご覧頂いている
14:01
Andそして soそう what you'reあなたは looking探している at〜で hereここに
ドナー1 とドナー4 ですが
14:03
in donorドナー one1 andそして donorドナー four4つの,
この2つは例外で
14:05
whichどの are theその exceptions例外 to theその otherその他 two,
一部の特定の細胞だけで
14:07
thatそれ genes遺伝子 are beingであること turned回した on
遺伝子が活性化されています
14:09
in aa very非常に specific特定 subsetサブセット of cells細胞.
この細胞内の暗紫色の沈殿物が
14:11
It'sそれは thisこの darkダーク purple紫の precipitate沈殿する within以内 theその cell細胞
そこで遺伝子が活性化されていることを示しています
14:14
that'sそれは telling伝える us米国 aa gene遺伝子 is turned回した on thereそこ.
この現象が個人の遺伝子的背景のせいか
14:17
Whetherかどうか orまたは notない that'sそれは due支払う
経験のせいかということは
14:19
to an individual's個人の genetic遺伝的な backgroundバックグラウンド orまたは their彼らの experiences経験,
わかっていません
14:21
we我々 don'tしない know知っている.
こういった研究では もっと多くの被験者が必要です
14:23
Thoseそれら kinds種類 of studies研究 require要求する muchたくさん larger大きい populations人口.
最後に脳の複雑さと
14:28
Soそう I'm私は going行く to leave離れる you君は with〜と aa final最後の note注意
これからの課題について
14:30
about theその complexity複雑 of theその brain
少し触れて終わりにしたいと思います
14:33
andそして howどうやって muchたくさん moreもっと we我々 have持ってる to go行く.
これらのデータは大変有効なものです
14:35
I think思う theseこれら resourcesリソース are incredibly信じられないほど valuable貴重な.
研究者たちにこれからの
14:37
They彼ら give与える researchers研究者 aa handleハンドル
道筋を示してくれます
14:39
on whereどこで to go行く.
しかし解析を行った被験者は指で数える程なので
14:41
Butだけど we我々 onlyのみ looked見た at〜で aa handful一握りの of individuals個人 at〜で thisこの pointポイント.
私たちは解析を継続します
14:44
We're私たちは certainly確かに going行く to be〜する looking探している at〜で moreもっと.
最後に一言だけ言わせて下さい
14:46
I'll私はよ justちょうど close閉じる by〜によって saying言って
ツールは出そろいました
14:48
thatそれ theその toolsツール are thereそこ,
これは前人未踏の未知の大陸であり
14:50
andそして thisこの is truly真に an unexplored未踏の, undiscovered発見されていない continent大陸.
これは最前線とでも呼びましょうかね
14:54
Thisこの is theその new新しい frontierフロンティア, ifif you君は will意志.
新たな発見を恐れず
14:58
Andそして soそう forために thoseそれら who are undaunted臆病な,
脳の複雑さに謙虚な方には
15:00
butだけど humbled謙虚な by〜によって theその complexity複雑 of theその brain,
未来が待ち受けています
15:02
theその future未来 awaits待つ.
ありがとうございました
15:04
Thanksありがとう.
(拍手)
15:06
(Applause拍手)
Translated by Takahiro Shimpo
Reviewed by Masaki Yanagishita

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About the speaker:

Allan Jones - Brain scientist
As CEO of the Allen Institute for Brain Science, Allan Jones leads an ambitious project to build an open, online, interactive atlas of the human brain.

Why you should listen

The Allen Institute for Brain Science -- based in Seattle, kickstarted by Microsoft co-founder Paul Allen -- has a mission to fuel discoveries about the human brain by building tools the entire scientific community can use. As CEO, one of Allan Jones' first projects was to lead the drive to create a comprehensive atlas of the brain of a mouse. Flash forward to April 2011, when the Allen Institute announced the first milestone in its online interactive atlas of the human brain, showing the activity of the more than 20,000 human genes it contains. It's based on a composite of 15 brains, since every human brain is unique.

Think of the Allen Human Brain Atlas as a high-tech bridge between brain anatomy and genetics. Using this atlas, scientists will be able to determine where in the brain genes that encode specific proteins are active, including proteins that are affected by medication. Or researchers could zoom in on brain structures thought to be altered in mental disorders such as schizophrenia to find their molecular footprint. The atlas may provide clues to memory, attention, motor coordination, hunger, and perhaps emotions such as happiness or anxiety.

He says: "Understanding how our genes are used in our brains will help scientists and the medical community better understand and discover new treatments for the full spectrum of brain diseases and disorders."

Watch Dr. Jones' latest TEDx talk on the map of the brain, from TEDxCaltech 2013 >>

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