Ed Boyden: A new way to study the brain's invisible secrets
Ed Boyden: Babyluiers inspireerden tot dit nieuwe type hersenstudie
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,
als je er water aan toevoegt,
by millions of kids every day.
elke dag weer uitvoeren.
slimme manier ontworpen.
in a very clever way.
called a swellable material.
when you add water,
wel verduizendvoudigen.
industrial kind of polymer.
industrieel soort polymeer.
in my group at MIT
of we dat ook met hersenen kunnen.
something similar to the brain.
can peer inside
the biomolecules,
de biomoleculen, bekijken?
in de drie dimensies?
structure of the brain, if you will?
van de hersenen, als je wil?
of how the brain is organized
hoe de hersenen zijn georganiseerd
the exact changes in the brain
in de hersenen lokaliseren
and epilepsy and Parkinson's,
epilepsie en Parkinson,
en nog minder geneesmiddelen bestaan,
treatments, much less cures,
we don't know the cause or the origins
de oorzaak of de oorsprong kennen
a different point of view
manier naar te kijken
been done over the last hundred years.
in de afgelopen honderd jaar.
how to build technologies
te bekijken en te repareren.
incredibly complicated.
ongelooflijk ingewikkeld zijn.
over the first century of neuroscience
hebben ons geleerd
ingewikkeld netwerk zijn
complicated network,
cells called neurons
neuronen genoemd,
through these complexly shaped neurons.
door deze complex gevormde neuronen.
are connected in networks.
in netwerken verbonden
called synapses that exchange chemicals
to talk to each other.
in de hersenen is ongelooflijk.
our artist's rendition of it.
and thousands of kinds of biomolecules,
biomoleculen zien,
organized in complex, 3D patterns,
georganiseerd in complexe 3D-patronen.
those electrical pulses,
voor de elektrische pulsen,
that allow neurons to work together
waardoor neuronen samenwerken
and feelings and so forth.
enzovoort te genereren.
the neurons in the brain are organized
in de hersenen zijn georganiseerd,
the biomolecules are organized
georganiseerde machines te vormen.
of molecules and neurons
naar de organisatie van de moleculen,
how the brain conducts information
hoe de hersenen informatie overbrengen
of molecular changes that occur
de moleculaire veranderingen lokaliseren
those molecules have changed,
die moleculen zijn veranderd,
or changed in pattern,
of in patroon wijzigden,
as targets for new drugs,
als doelen voor nieuwe medicijnen,
energy into the brain
om energie aan de hersenen te leveren
computations that are afflicted
from brain disorders.
allerlei technologieën gezien
technologies over the last century
hersenscans door MRI-machines.
that they are noninvasive,
dat die non-invasief zijn,
op levende menselijke proefpersonen.
or voxels, as they're called,
and millions of neurons.
the molecular changes that occur
te kunnen lokaliseren
of these networks
van deze netwerken
to be conscious and powerful beings.
en machtige wezens zijn.
you have microscopes.
to look at little tiny things.
om naar hele kleine dingen te kijken.
to look at things like bacteria.
om te kijken naar dingen als bacteriën.
zo'n 130 jaar geleden de neuronen ontdekt.
were discovered in the first place,
met een gewone oude microscoop.
with a regular old microscope.
verbindingen niet mee zien.
to see the brain more powerful,
om naar de hersenen te kijken,
even better technologies.
started thinking:
to zoom in to the brain,
om in te zoomen op de hersenen,
Fei Chen and Paul Tillberg.
Fei Chen en Paul Tillberg.
are helping with this process.
in mijn groep met dit proces.
if we could take polymers,
erachter te komen of we polymeren,
within the brain.
and you add water,
en we voegen water toe,
those tiny biomolecules from each other.
van elkaar zou kunnen onderscheiden.
and get maps of the brain.
en hersenkaarten maken.
wat gezuiverd babyluiermateriaal.
just to buy it off the Internet
op het internet kopen
that actually occur in these diapers.
of the baby diaper material
by about a thousandfold
ongeveer duizend keer groter wordt.
very interesting molecule,
juiste manier gebruiken,
to really zoom in on the brain
inzoomen op de hersenen
technologieën niet mogelijk was.
with past technologies.
Nu een beetje chemie.
in the baby diaper polymer?
what you see on the screen.
als iets op het scherm uitzien.
arranged in long, thin lines.
in lange, dunne lijnen gerangschikt.
zitten echt dicht op elkaar.
van een biomolecuul van elkaar.
move everything apart in the brain.
uit elkaar kunnen halen.
is going to absorb the water,
apart from each other,
is going to become bigger.
van elkaar liggen,
these polymer chains inside the brain
in de hersenen aanmaken
uit elkaar te laten bewegen?
ground truth maps of the brain.
and see the molecules within.
en de moleculen bekijken.
at, in these artist renderings,
van artistieke impressies
like and how we might separate them.
en hoe we ze kunnen scheiden.
zouden moeten doen,
to do, first of all,
shown in brown here,
hier getoond in het bruin,
of the brain apart from each other,
van de hersenen uit elkaar trekken.
to have a little handle
en het op de hersenen zou gooien,
polymer and dump it on the brain,
bovenop blijven liggen.
to make the polymers inside.
echt in de hersenen kunnen plaatsen.
get the building blocks,
of monomeren, zoals ze heten,
those long chains,
around biomolecules
to pull apart the molecules
de moleculen uit elkaar kan trekken.
kleine handvatten in de buurt is,
of those little handles is around,
en dat is precies wat we nodig hebben
and that's exactly what we need
apart from each other.
met een chemische stof behandelen
all the molecules from each other,
to start absorbing the water,
het water absorberen,
will come along for the ride.
maakt op een ballon
a picture on a balloon,
away from each other.
to do now, but in three dimensions.
maar in drie dimensies.
bruin zijn weergegeven.
all the biomolecules brown.
allemaal hetzelfde uitzien.
kind of look the same.
out of the same atoms,
van dezelfde atomen,
that will distinguish them.
die hen onderscheiden.
might get a blue color.
een blauwe kleur
might get a red color.
naar iets als een brein kijken
far apart enough from each other
uit elkaar hebben gehaald
we can make the invisible visible.
zichtbaar te maken.
small and obscure
die klein en obscuur lijken,
van informatie over het leven.
of information about life.
of what it might look like.
hoe het eruit zou kunnen zien.
hersenen in een schotel --
right before your eyes --
is going to grow.
is gaan groeien.
or even more in volume.
dan honderdmaal groter worden.
those polymers are so tiny,
polymeren zo klein zijn,
gelijkmatig van elkaar scheiden.
evenly from each other.
of the information.
gaat niet verloren.
actual brain circuitry --
involved with, for example, memory --
dat zich bezig houdt met geheugen.
how circuits are configured.
naar hoe circuits zijn geconfigureerd.
ooit een herinnering uitlezen.
at how circuits are configured
of our brain is organized
van onze hersenen is georganiseerd
de werkelijke problemen in de hersenen
at a molecular level.
look into cells in the brain
van de hersenen konden kijken
molecules that have altered
17 moleculen zijn veranderd
undergoing epilepsy
of things that are going wrong,
van fouten kunnen aanleggen,
kunnen zich eraan binden.
at different parts of the brain
op delen van de hersenen
of epilepsie te helpen,
with Parkinson's or epilepsy
dan een miljard mensen
over a billion people
has been happening.
in de gehele medische biologie
that expansion might help with.
waar dat opzwellen kan helpen.
from a human breast cancer patient.
van een menselijke borstkankerpatiënt.
if you look at development --
large-scale biological systems.
met grootschalige biologische systemen.
with those little nanoscale molecules,
op nanoschaal, bij die kleine moleculen,
and the organs in our body tick.
en organen in het lichaam doen tikken.
to do now is to figure out
willen gebruiken
to map the building blocks of life
in kaart te brengen
the molecular changes in a tumor
in een tumor kennen,
go after it in a smart way
op een slimme manier aanpakken
exactly the cells that we want to?
die de juiste cellen vernietigen.
is very high risk.
een zeer hoog risico inhoudt.
what might be a high-risk moon shot
in het duister met een hoog risico,
was onder controle.
feat of engineering.
staaltje techniek.
necessarily have all the laws.
kennen we alle wetten niet.
that are analogous to gravity,
analoog aan de zwaartekracht
that occur in living systems,
in levende systemen in kaart brengen
the diseases that plague us.
te kunnen overwinnen.
have two young kids,
is to make life better for them
om hun leven beter te maken
turn biology and medicine
kunnen veranderen
that are governed by chance and luck,
die worden geregeerd door toeval en geluk,
that we win by skill and hard work,
door vaardigheid en hard werken,
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