Ed Boyden: A new way to study the brain's invisible secrets
Ed Boyden: As fraldas de bebê inspiraram uma nova forma de estudar o cérebro
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
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when you add water to them,
quando se adiciona água a elas,
by millions of kids every day.
por milhões de crianças todos os dias.
de um jeito muito inteligente.
in a very clever way.
called a swellable material.
when you add water,
que, ao se adicionar água,
até mil vezes seu volume.
industrial kind of polymer.
industrial muito útil.
in my group at MIT
fazer no meu grupo no MIT
something similar to the brain.
algo análogo no cérebro.
o suficiente pra olhar lá dentro
can peer inside
as biomoléculas,
the biomolecules,
structure of the brain, if you will?
a estrutura real do cérebro?
of how the brain is organized
como o cérebro se organiza
emoções, ações e sensações.
the exact changes in the brain
as mudanças exatas no cérebro
and epilepsy and Parkinson's,
treatments, much less cures,
muito tratamento nem cura,
we don't know the cause or the origins
a different point of view
been done over the last hundred years.
foi feita nos últimos 100 anos.
e estamos tentando descobrir
how to build technologies
que nos deixem ver e reparar o cérebro.
é incrivelmente complicado.
incredibly complicated.
over the first century of neuroscience
século de neurociência
muito complicada,
complicated network,
cells called neurons
chamadas neurônios,
through these complexly shaped neurons.
desses neurônios tão complexos.
are connected in networks.
se conectam em redes,
called synapses that exchange chemicals
as chamadas sinapses,
que os neurônios conversem entre si.
to talk to each other.
existem cerca de 100 mil desses neurônios,
our artist's rendition of it.
and thousands of kinds of biomolecules,
de tipos de biomoléculas,
organized in complex, 3D patterns,
organizadas em complexos padrões 3D,
those electrical pulses,
esses pulsos elétricos,
that allow neurons to work together
aos neurônios trabalhar juntos
and feelings and so forth.
sentimentos, e assim por diante.
the neurons in the brain are organized
se organizam no cérebro para formar redes,
the biomolecules are organized
se organizam dentro dos neurônios
complexas e organizadas.
vamos precisar de novas tecnologias.
of molecules and neurons
das moléculas e neurônios,
how the brain conducts information
como o cérebro leva informação
com emoção e sentimento,
of molecular changes that occur
as mudanças moleculares que ocorrem
those molecules have changed,
como essas moléculas mudaram,
or changed in pattern,
ou mudaram de padrão,
as targets for new drugs,
como alvo para novas drogas
energy into the brain
para dentro do cérebro,
computations that are afflicted
cerebrais de computar atingidas
from brain disorders.
de desordens cerebrais.
technologies over the last century
diversas tecnologias para isso.
de ressonância magnética do cérebro.
that they are noninvasive,
de serem não invasivas
em seres humanos vivos.
or voxels, as they're called,
ou "voxels", como são chamadas,
and millions of neurons.
e milhões de neurônios.
que vamos pinçar as mudanças moleculares,
the molecular changes that occur
of these networks
to be conscious and powerful beings.
seres conscientes e poderosos.
you have microscopes.
to look at little tiny things.
para ver coisas minúsculas.
para ver coisas como bactérias.
to look at things like bacteria.
a descoberta dos neurônios
were discovered in the first place,
with a regular old microscope.
com o microscópio convencional.
to see the brain more powerful,
o cérebro de forma mais potente,
even better technologies.
melhores ainda.
começamos a pensar:
started thinking:
to zoom in to the brain,
ampliar a visão do cérebro,
de graduação, Fei Chen e Paul Tillberg,
Fei Chen and Paul Tillberg.
estão ajudando nesse processo.
are helping with this process.
se podíamos pegar polímeros,
if we could take polymers,
fisicamente dentro do cérebro.
within the brain.
e adicionarmos água,
and you add water,
those tiny biomolecules from each other.
moléculas umas das outras.
e obter mapas do cérebro.
and get maps of the brain.
de bebê purificada.
just to buy it off the Internet
do que extrair grãos dessas fraldas.
that actually occur in these diapers.
of the baby diaper material
da fralda pode aumentar de tamanho.
by about a thousandfold
cerca de mil vezes bem na sua frente.
mas acho que já deu pra ter uma ideia
muito, muito interessante
very interesting molecule,
poderemos aumentar o cérebro
to really zoom in on the brain
com as antigas tecnologias.
with past technologies.
in the baby diaper polymer?
veríamos algo mais ou menos como isso.
what you see on the screen.
arranjados em linhas longas e finas.
arranged in long, thin lines.
têm a largura de uma biomolécula.
cerca do tamanho de uma biomolécula.
move everything apart in the brain.
separar tudo no cérebro.
esse material expansível vai absorvê-la,
is going to absorb the water,
apart from each other,
se separar umas das outras,
is going to become bigger.
e espaçadas em distâncias biomoleculares,
e ampliá-lo o suficiente para vê-las.
these polymer chains inside the brain
de polímeros dentro do cérebro
chegar a mapas precisos do cérebro,
ground truth maps of the brain.
and see the molecules within.
e ver essas moléculas.
fizemos algumas animações,
at, in these artist renderings,
like and how we might separate them.
e como podemos separá-las.
to do, first of all,
shown in brown here,
mostradas em marrom aqui
of the brain apart from each other,
do cérebro umas das outras
to have a little handle
de uma pequena alça
se ligarem a elas e se expandirem.
das fraldas e jogá-lo no cérebro,
polymer and dump it on the brain,
de colocá-lo lá dentro.
to make the polymers inside.
get the building blocks,
dos polímeros, os monômeros,
e depois iniciar reações químicas,
those long chains,
essas longas cadeias
around biomolecules
e entre essas biomoléculas,
to pull apart the molecules
as moléculas umas das outras.
pequenas alças está por perto,
of those little handles is around,
and that's exactly what we need
e é exatamente o que precisamos
apart from each other.
all the molecules from each other,
que separe as moléculas umas das outras,
to start absorbing the water,
começar a absorver a água,
will come along for the ride.
vão se mover juntas.
a picture on a balloon,
num balão, para depois enchê-lo;
away from each other.
separadas umas das outras.
to do now, but in three dimensions.
mas em três dimensões.
all the biomolecules brown.
marrons, pois são meio parecidas.
kind of look the same.
out of the same atoms,
dos mesmos átomos,
de modo a torná-las visíveis.
com cores fosforesccntes,
that will distinguish them.
might get a blue color.
pode ser azul,
might get a red color.
pode ser vermelha, e assim por diante.
para algo como o cérebro
far apart enough from each other
o suficiente umas das outras
we can make the invisible visible.
fazer o invisível visível.
small and obscure
pequenas e obscuras e ampliá-las
of information about life.
de informação sobre a vida.
of what it might look like.
de cérebro, num prato.
e adicionamos água.
right before your eyes --
is going to grow.
de tecido cerebral vai crescer.
or even more in volume.
ou até mais, em volume.
those polymers are so tiny,
são muito pequenos,
evenly from each other.
of the information.
a configuração da informação.
a sua visualização.
actual brain circuitry --
involved with, for example, memory --
por exemplo, à memória,
how circuits are configured.
como os circuitos são configurados.
ler uma memória.
at how circuits are configured
configurados para processar as emoções,
que faz de nós quem somos.
of our brain is organized
at a molecular level.
num nível molecular.
look into cells in the brain
molecules that have altered
as 17 moléculas que foram alteradas
undergoing epilepsy
ou por outro motivo?
of things that are going wrong,
que sistematicamente dão errado,
at different parts of the brain
para certas partes do cérebro
with Parkinson's or epilepsy
com Parkinson ou epilepsia,
over a billion people
mais de 1 bilhão de pessoas no mundo todo.
has been happening.
that expansion might help with.
essa expansão pode ajudar.
from a human breast cancer patient.
de uma paciente com câncer de mama.
se olharmos o sistema imunológico,
if you look at development --
o desenvolvimento,
large-scale biological systems.
sistemas biológicos como um todo.
with those little nanoscale molecules,
essas pequenas moléculas em nanoescala,
and the organs in our body tick.
as células e os órgãos do nosso corpo.
to do now is to figure out
to map the building blocks of life
para mapear os tijolos da vida
the molecular changes in a tumor
as mudanças num tumor
go after it in a smart way
exactly the cells that we want to?
especificamente as células que queremos?
is very high risk.
what might be a high-risk moon shot
um “pouso na Lua” de alto risco
e no efetivo pouso na Lua,
feat of engineering.
enorme da engenharia.
necessarily have all the laws.
necessariamente todas as leis.
that are analogous to gravity,
à gravidade ou à aerodinâmica?
como essa da qual falei hoje
that occur in living systems,
que ocorrem nos sistemas vivos
the diseases that plague us.
as doenças que nos assolam.
have two young kids,
temos dois filhos pequenos
is to make life better for them
é tornar a vida deles melhor
turn biology and medicine
transformar a biologia e a medicina
that are governed by chance and luck,
governadas pelo acaso e pela sorte,
that we win by skill and hard work,
e trabalho duro,
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