TEDSummit
Ed Boyden: A new way to study the brain's invisible secrets
Ed Boyden: Scutecele de bebeluși au inspirat această nouă modalitate de a studia creierul
Filmed:
Readability: 4
1,501,957 views
Bioinginerul Ed Boyden dorește să afle cum fac biomoleculele minuscule din creierul nostru să genereze emoții, gânduri și sentimente -- și să determine schimbările moleculare care pot rezulta în tulburări precum epilepsia sau Alzheimer.
În loc să apropie la microscop acele structuri invizibile, el s-a gândit: Dacă le-am putea mări dimensiunea ca să fie mai ușor de văzut? Aflați cum aceiași polimeri folosiți pentru a face ca scutecele de bebeluși să fie absorbabile, ar putea fi elementul cheie pentru o mai bună înțelegere a creierului nostru.
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. Full bio
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.
00:12
Hello, everybody.
0
904
1405
Bună ziua tuturor.
00:14
I brought with me today a baby diaper.
1
2333
2643
Azi am adus un scutec de bebeluș.
00:18
You'll see why in a second.
2
6793
1722
O să vedeți imediat de ce.
00:20
Baby diapers have interesting properties.
3
8539
2010
Scutecele au proprietăți interesante.
00:22
They can swell enormously
when you add water to them,
when you add water to them,
4
10573
2691
Se pot mări extrem de mult
la contactul cu apa,
la contactul cu apa,
experiment făcut zilnic
de milioane de copii.
de milioane de copii.
00:25
an experiment done
by millions of kids every day.
by millions of kids every day.
5
13288
2984
00:28
(Laughter)
6
16296
1150
(Râsete)
00:29
But the reason why
7
17470
1494
Dar motivul este acela
00:30
is that they're designed
in a very clever way.
in a very clever way.
8
18988
2190
că sunt foarte inteligent gândite.
00:33
They're made out of a thing
called a swellable material.
called a swellable material.
9
21202
2635
Sunt făcute dintr-un așa
numit material absorbant.
numit material absorbant.
00:35
It's a special kind of material that,
when you add water,
when you add water,
10
23861
2737
E un tip special de material
care, atunci când adaugi apă,
care, atunci când adaugi apă,
00:38
it will swell up enormously,
11
26622
1430
se umflă extrem de mult,
00:40
maybe a thousand times in volume.
12
28076
2166
poate chiar și de o mie de ori în volum.
00:42
And this is a very useful,
industrial kind of polymer.
industrial kind of polymer.
13
30266
3236
Iar acesta e un tip de polimer
industrial foarte util.
industrial foarte util.
00:45
But what we're trying to do
in my group at MIT
in my group at MIT
14
33819
2526
Dar ce încercăm noi să facem
în grupul meu la MIT
în grupul meu la MIT
00:48
is to figure out if we can do
something similar to the brain.
something similar to the brain.
15
36369
3213
e să vedem dacă putem face
ceva asemănător cu creierul.
ceva asemănător cu creierul.
Îl putem mări destul
00:51
Can we make it bigger,
16
39606
1159
cât să ne putem uita
înăuntrul lui ca să vedem
înăuntrul lui ca să vedem
00:52
big enough that you
can peer inside
can peer inside
17
40789
1678
toate acele părți constituente
minuscule, biomoleculele,
minuscule, biomoleculele,
00:54
and see all the tiny building blocks,
the biomolecules,
the biomolecules,
18
42481
2628
00:57
how they're organized in three dimensions,
19
45133
2151
cum sunt organizate tridimensional,
00:59
the structure, the ground truth
structure of the brain, if you will?
structure of the brain, if you will?
20
47308
3485
și să vedem structura
creierului cu ochii noștri.
creierului cu ochii noștri.
01:02
If we could get that,
21
50817
1158
Dacă reușim asta,
01:03
maybe we could have a better understanding
of how the brain is organized
of how the brain is organized
22
51999
3509
am putea înțelege mai bine felul
în care creierul este organizat
în care creierul este organizat
pentru a produce emoții și gânduri,
01:07
to yield thoughts and emotions
23
55532
1659
01:09
and actions and sensations.
24
57215
1719
acțiuni și senzații.
01:10
Maybe we could try to pinpoint
the exact changes in the brain
the exact changes in the brain
25
58958
3415
Poate putem repera
schimbările exacte în creier
schimbările exacte în creier
01:14
that result in diseases,
26
62397
1776
care pot rezulta în boli
01:16
diseases like Alzheimer's
and epilepsy and Parkinson's,
and epilepsy and Parkinson's,
27
64197
3212
precum Alzheimer,
epilepsie sau Parkinson,
epilepsie sau Parkinson,
boli pentru care există puține tratamente,
și cu atât mai puține leacuri
și cu atât mai puține leacuri
01:19
for which there are few
treatments, much less cures,
treatments, much less cures,
28
67433
2578
01:22
and for which, very often,
we don't know the cause or the origins
we don't know the cause or the origins
29
70035
3617
și pentru care adesea
nu cunoaștem cauzele sau originea,
nu cunoaștem cauzele sau originea,
01:25
and what's really causing them to occur.
30
73676
2135
ori ce le face de fapt să apară.
01:28
Now, our group at MIT
31
76613
1740
Grupul nostru de la MIT
01:30
is trying to take
a different point of view
a different point of view
32
78377
2686
încearcă să vadă lucrurile
dintr-o nouă perspectivă
dintr-o nouă perspectivă
01:33
from the way neuroscience has
been done over the last hundred years.
been done over the last hundred years.
33
81087
3230
vizavi de ceea ce a reușit
neuroștiința în ultimul secol.
neuroștiința în ultimul secol.
01:36
We're designers. We're inventors.
34
84341
1579
Suntem proiectanți, inventatori.
01:37
We're trying to figure out
how to build technologies
how to build technologies
35
85944
2544
Încercăm să găsim o cale
de a crea tehnologii
de a crea tehnologii
care să ne permită să analizăm
și să reparăm creierul.
și să reparăm creierul.
01:40
that let us look at and repair the brain.
36
88512
2456
01:42
And the reason is,
37
90992
1151
Iar motivul este acela
01:44
the brain is incredibly,
incredibly complicated.
incredibly complicated.
38
92167
2801
că creierul este
incredibil de complicat.
incredibil de complicat.
01:47
So what we've learned
over the first century of neuroscience
over the first century of neuroscience
39
95484
2887
Ce am învățat de-a lungul
primului secol de neuroștiință
primului secol de neuroștiință
01:50
is that the brain is a very
complicated network,
complicated network,
40
98395
2303
este că creierul e o rețea
foarte complicată
foarte complicată
01:52
made out of very specialized
cells called neurons
cells called neurons
41
100722
2480
făcută din celule speciale
numite neuroni
numite neuroni
01:55
with very complex geometries,
42
103226
1667
care au o geometrie foarte complexă
01:56
and electrical currents will flow
through these complexly shaped neurons.
through these complexly shaped neurons.
43
104917
4237
și că prin acești neuroni cu forme
complexe trece curent electric.
complexe trece curent electric.
02:01
Furthermore, neurons
are connected in networks.
are connected in networks.
44
109653
2784
Mai mult, neuronii
sunt conectați în rețele.
sunt conectați în rețele.
Sunt conectați prin niște joncțiuni
minuscule numite sinapse care fac schimb
minuscule numite sinapse care fac schimb
02:04
They're connected by little junctions
called synapses that exchange chemicals
called synapses that exchange chemicals
45
112461
3835
de chimicale și permit neuronilor
să comunice între ei.
să comunice între ei.
02:08
and allow the neurons
to talk to each other.
to talk to each other.
46
116320
2218
02:10
The density of the brain is incredible.
47
118562
1940
Densitatea creierului este incredibilă.
02:12
In a cubic millimeter of your brain,
48
120526
2307
Într-un milimetru cub
din creierul vostru,
din creierul vostru,
02:14
there are about 100,000 of these neurons
49
122857
2457
se află aproximativ 100.000 de neuroni
02:17
and maybe a billion of those connections.
50
125338
2517
și poate chiar un miliard
de astfel de conexiuni.
de astfel de conexiuni.
02:20
But it's worse.
51
128887
1382
Dar e chiar mai rău de atât.
02:22
So, if you could zoom in to a neuron,
52
130293
2305
Dacă ne-am uita îndeaproape la un neuron,
02:24
and, of course, this is just
our artist's rendition of it.
our artist's rendition of it.
53
132622
2750
desigur, asta e doar
o redare artistică a unuia,
o redare artistică a unuia,
02:27
What you would see are thousands
and thousands of kinds of biomolecules,
and thousands of kinds of biomolecules,
54
135396
4207
am vedea mii și mii
de tipuri de biomolecule,
de tipuri de biomolecule,
02:31
little nanoscale machines
organized in complex, 3D patterns,
organized in complex, 3D patterns,
55
139627
4400
mecanisme micuțe la scară nano,
organizate în structuri 3D complexe,
organizate în structuri 3D complexe,
02:36
and together they mediate
those electrical pulses,
those electrical pulses,
56
144051
2628
care împreună dirijează
acele impulsuri electrice,
acele impulsuri electrice,
02:38
those chemical exchanges
that allow neurons to work together
that allow neurons to work together
57
146703
3937
acele schimburi de chimicale care
permit neuronilor să conlucreze
permit neuronilor să conlucreze
02:42
to generate things like thoughts
and feelings and so forth.
and feelings and so forth.
58
150664
3669
ca astfel să genereze gânduri,
sentimente și tot așa.
sentimente și tot așa.
02:46
Now, we don't know how
the neurons in the brain are organized
the neurons in the brain are organized
59
154357
3764
Nu știm cum neuronii din creier
sunt organizați
sunt organizați
02:50
to form networks,
60
158145
1174
ca să formeze rețele
02:51
and we don't know how
the biomolecules are organized
the biomolecules are organized
61
159343
2500
și nu știm cum biomoleculele
sunt organizate în neuroni
sunt organizate în neuroni
02:53
within neurons
62
161867
1174
ca să formeze aceste mecanisme
complexe și organizate.
complexe și organizate.
02:55
to form these complex, organized machines.
63
163065
2405
02:57
If we really want to understand this,
64
165918
1820
Dacă vrem să înțelegem cu adevărat,
02:59
we're going to need new technologies.
65
167762
1817
vom avea nevoie de noi tehnologii.
03:01
But if we could get such maps,
66
169603
1784
Dar dacă am obține asemenea hărți,
03:03
if we could look at the organization
of molecules and neurons
of molecules and neurons
67
171411
2943
dacă ne-am uita la organizarea
neuronilor și moleculelor,
neuronilor și moleculelor,
03:06
and neurons and networks,
68
174378
1566
a neuronilor și rețelelor,
03:07
maybe we could really understand
how the brain conducts information
how the brain conducts information
69
175968
3437
poate chiar am înțelege
cum creierul transmite informația
cum creierul transmite informația
de la zonele senzoriale,
03:11
from sensory regions,
70
179429
1167
le îmbină cu emoțiile și sentimentele
03:12
mixes it with emotion and feeling,
71
180620
1736
03:14
and generates our decisions and actions.
72
182380
2394
și ne generează acțiunile și deciziile.
03:17
Maybe we could pinpoint the exact set
of molecular changes that occur
of molecular changes that occur
73
185131
3789
Poate am putea localiza
modificările exacte ale moleculelor
modificările exacte ale moleculelor
care cauzează disfuncțiile creierului.
03:20
in a brain disorder.
74
188944
1202
03:22
And once we know how
those molecules have changed,
those molecules have changed,
75
190170
2822
Și odată ce vom ști cum
s-au schimbat acele molecule,
s-au schimbat acele molecule,
fie că și-au mărit numărul,
fie că și-au schimbat structura,
fie că și-au schimbat structura,
03:25
whether they've increased in number
or changed in pattern,
or changed in pattern,
76
193016
2780
03:27
we could use those
as targets for new drugs,
as targets for new drugs,
77
195820
2939
le-am putea folosi
pentru a crea noi medicamente,
pentru a crea noi medicamente,
a găsi noi modalități
de transmitere a energiei la creier,
de transmitere a energiei la creier,
03:30
for new ways of delivering
energy into the brain
energy into the brain
78
198783
2271
03:33
in order to repair the brain
computations that are afflicted
computations that are afflicted
79
201078
3880
pentru a corecta greșelile
de calcul ale creierului
de calcul ale creierului
03:36
in patients who suffer
from brain disorders.
from brain disorders.
80
204982
2299
la pacienții care suferă
de disfuncții ale creierului.
de disfuncții ale creierului.
03:39
We've all seen lots of different
technologies over the last century
technologies over the last century
81
207793
3243
În ultimul secol am văzut cu toții
fel și fel de tehnologii
fel și fel de tehnologii
care încearcă să abordeze asta.
03:43
to try to confront this.
82
211060
1166
Cred că am văzut cu toții
tomografii ale creierului
tomografii ale creierului
03:44
I think we've all seen brain scans
83
212250
1880
03:46
taken using MRI machines.
84
214154
2034
făcute cu ajutorul aparatelor RMN.
03:48
These, of course, have the great power
that they are noninvasive,
that they are noninvasive,
85
216212
3347
Acestea au o minunată caracteristică,
aceea că sunt neinvazive,
aceea că sunt neinvazive,
03:51
they can be used on living human subjects.
86
219583
2355
astfel că pot fi folosite pe oameni vii.
03:54
But also, they're spatially crude.
87
222407
2231
Dar sunt și foarte mari.
Fiecare dintre aceste
pete de cerneală, numite voxeli,
pete de cerneală, numite voxeli,
03:56
Each of these blobs that you see,
or voxels, as they're called,
or voxels, as they're called,
88
224662
2990
03:59
can contain millions
and millions of neurons.
and millions of neurons.
89
227676
2689
poate conține milioane
și milioane de neuroni.
și milioane de neuroni.
04:02
So it's not at the level of resolution
90
230389
1850
Deci nivelul rezoluției
nu permite localizarea
schimbărilor moleculare care apar,
schimbărilor moleculare care apar,
04:04
where it can pinpoint
the molecular changes that occur
the molecular changes that occur
91
232263
2538
04:06
or the changes in the wiring
of these networks
of these networks
92
234825
2286
sau a schimbărilor de legături
ale acestor rețele
ale acestor rețele
04:09
that contributes to our ability
to be conscious and powerful beings.
to be conscious and powerful beings.
93
237135
3946
care contribuie la abilitatea noastră
de a fi ființe puternice și conștiente.
de a fi ființe puternice și conștiente.
04:13
At the other extreme,
you have microscopes.
you have microscopes.
94
241797
3181
La cealaltă extremă, avem microscoapele.
Ele folosesc lumină
pentru a observa lucruri minuscule.
pentru a observa lucruri minuscule.
04:17
Microscopes, of course, will use light
to look at little tiny things.
to look at little tiny things.
95
245002
3295
De secole au fost folosite
pentru a observa bacterii, de exemplu.
pentru a observa bacterii, de exemplu.
04:20
For centuries, they've been used
to look at things like bacteria.
to look at things like bacteria.
96
248321
3075
În domeniul neuroștiinței,
04:23
For neuroscience,
97
251420
1151
04:24
microscopes are actually how neurons
were discovered in the first place,
were discovered in the first place,
98
252595
3412
chiar microscoapele au permis
descoperirea neuronilor,
descoperirea neuronilor,
cam acum 130 de ani.
04:28
about 130 years ago.
99
256031
1292
04:29
But light is fundamentally limited.
100
257347
2318
Dar lumina este limitată de la natura ei.
04:31
You can't see individual molecules
with a regular old microscope.
with a regular old microscope.
101
259689
3298
Nu poți vedea molecule
cu un oarecare microscop vechi.
cu un oarecare microscop vechi.
04:35
You can't look at these tiny connections.
102
263011
2152
Nu poți observa aceste
conexiuni minuscule.
conexiuni minuscule.
04:37
So if we want to make our ability
to see the brain more powerful,
to see the brain more powerful,
103
265187
3942
Dacă vrem să ne formăm capacitatea
de a observa creierul mai în amănunt,
de a observa creierul mai în amănunt,
04:41
to get down to the ground truth structure,
104
269153
2168
să ajungem să-l putem observa pe viu,
04:43
we're going to need to have
even better technologies.
even better technologies.
105
271345
3280
vom avea nevoie de tehnologii
chiar și mai avansate.
chiar și mai avansate.
Acum câțiva ani, persista
o întrebare în grupul meu:
o întrebare în grupul meu:
04:47
My group, a couple years ago,
started thinking:
started thinking:
106
275611
2224
04:49
Why don't we do the opposite?
107
277859
1412
De ce nu facem opusul?
04:51
If it's so darn complicated
to zoom in to the brain,
to zoom in to the brain,
108
279295
2461
Dacă tot e atât de dificil
să observăm creierul îndeaproape,
să observăm creierul îndeaproape,
04:53
why can't we make the brain bigger?
109
281780
1943
de ce să nu-l facem mai mare?
Totul a început
cu doi studenți avansați
cu doi studenți avansați
04:56
It initially started
110
284166
1155
04:57
with two grad students in my group,
Fei Chen and Paul Tillberg.
Fei Chen and Paul Tillberg.
111
285345
2996
din grupul meu,
Fei Chen și Paul Tillberg.
Fei Chen și Paul Tillberg.
05:00
Now many others in my group
are helping with this process.
are helping with this process.
112
288365
2720
Acum sunt mai mulți
care mă ajută la asta.
care mă ajută la asta.
Ne-am decis să vedem
dacă e posibil să luăm polimer,
dacă e posibil să luăm polimer,
05:03
We decided to try to figure out
if we could take polymers,
if we could take polymers,
113
291109
2762
cum e acela din scutece,
05:05
like the stuff in the baby diaper,
114
293895
1629
și să-l introducem în creier.
05:07
and install it physically
within the brain.
within the brain.
115
295548
2006
Dacă am face asta
și apoi am adăuga apă,
și apoi am adăuga apă,
05:09
If we could do it just right,
and you add water,
and you add water,
116
297578
2241
05:11
you can potentially blow the brain up
117
299843
1835
practic am putea umfla creierul
la punctul în care să putem distinge
acele biomolecule minuscule.
acele biomolecule minuscule.
05:13
to where you could distinguish
those tiny biomolecules from each other.
those tiny biomolecules from each other.
118
301702
3377
Acele conexiuni ar fi vizibile
și am obține reprezentări ale creierului.
și am obține reprezentări ale creierului.
05:17
You would see those connections
and get maps of the brain.
and get maps of the brain.
119
305103
2870
05:19
This could potentially be quite dramatic.
120
307997
1988
Asta ar putea fi chiar dramatic.
05:22
We brought a little demo here.
121
310009
3008
Am pregătit o demonstrație.
05:25
We got some purified baby diaper material.
122
313538
2575
Avem aici un material
pentru scutece epurat.
pentru scutece epurat.
05:28
It's much easier
just to buy it off the Internet
just to buy it off the Internet
123
316137
2274
E mult mai simplu
să-l cumperi de pe Internet
să-l cumperi de pe Internet
05:30
than to extract the few grains
that actually occur in these diapers.
that actually occur in these diapers.
124
318435
3475
decât să extragi granulele
care se află în scutece.
care se află în scutece.
05:33
I'm going to put just one teaspoon here
125
321934
2225
Am să pun doar o linguriță
05:36
of this purified polymer.
126
324706
1794
din acest polimer epurat.
05:39
And here we have some water.
127
327270
2152
Iar aici avem niște apă.
05:41
What we're going to do
128
329446
1162
Ce vom face,
05:42
is see if this teaspoon
of the baby diaper material
of the baby diaper material
129
330632
3011
este să vedem dacă lingurița
cu materialul folosit pentru scutece
cu materialul folosit pentru scutece
05:45
can increase in size.
130
333667
1709
poate crește în volum.
05:48
You're going to see it increase in volume
by about a thousandfold
by about a thousandfold
131
336687
3696
O să vedeți că va crește
de o mie de ori în volum
de o mie de ori în volum
05:52
before your very eyes.
132
340407
1286
chiar acum, în fața voastră.
06:01
I could pour much more of this in there,
133
349597
1972
Aș putea continua să torn,
06:03
but I think you've got the idea
134
351593
1558
dar cred că v-ați dat seama deja
06:05
that this is a very,
very interesting molecule,
very interesting molecule,
135
353175
2502
că asta-i o moleculă extrem de interesantă
06:07
and if can use it in the right way,
136
355701
1912
care dacă e folosită cum trebuie,
06:09
we might be able
to really zoom in on the brain
to really zoom in on the brain
137
357637
2321
ne-ar putea permite să vedem
creierul îndeaproape
creierul îndeaproape
06:11
in a way that you can't do
with past technologies.
with past technologies.
138
359982
2594
așa cum nicio altă tehnologie
nu ne-ar permite.
nu ne-ar permite.
06:15
OK. So a little bit of chemistry now.
139
363227
2054
Acum, puțină chimie.
Ce se petrece în polimerul
pentru scutecele de bebeluș?
pentru scutecele de bebeluș?
06:17
What's going on
in the baby diaper polymer?
in the baby diaper polymer?
140
365305
2442
06:19
If you could zoom in,
141
367771
1676
Dacă ați mări imaginea,
06:21
it might look something like
what you see on the screen.
what you see on the screen.
142
369471
2673
ați vedea ceva asemănător
cu ce se află pe ecran.
cu ce se află pe ecran.
06:24
Polymers are chains of atoms
arranged in long, thin lines.
arranged in long, thin lines.
143
372168
4492
Polimerul e format din lanțuri de atomi
aranjați în linii subțiri și lungi.
aranjați în linii subțiri și lungi.
Lanțurile sunt foarte micuțe,
06:28
The chains are very tiny,
144
376684
1367
06:30
about the width of a biomolecule,
145
378075
1864
cam de lățimea unei biomolecule,
06:31
and these polymers are really dense.
146
379963
1747
iar acești polimeri sunt foarte denși.
06:33
They're separated by distances
147
381734
1500
Sunt separați de distanțe
06:35
that are around the size of a biomolecule.
148
383258
2252
cam de mărimea unei biomolecule.
06:37
This is very good
149
385534
1165
Ăsta e un lucru foarte bun,
06:38
because we could potentially
move everything apart in the brain.
move everything apart in the brain.
150
386723
3041
deoarece am putea separa
tot ce se află în creier.
tot ce se află în creier.
06:41
If we add water, what will happen is,
151
389788
1848
Dacă adăugăm apă,
06:43
this swellable material
is going to absorb the water,
is going to absorb the water,
152
391660
2515
materialul absorbant o va absorbi,
06:46
the polymer chains will move
apart from each other,
apart from each other,
153
394199
2400
lanțurile de polimer se vor distanța,
06:48
and the entire material
is going to become bigger.
is going to become bigger.
154
396623
2634
iar întregul material se va mări.
Deoarece aceste lanțuri
sunt foarte mici
sunt foarte mici
06:51
And because these chains are so tiny
155
399615
1814
06:53
and spaced by biomolecular distances,
156
401453
2205
și separate de distanțe biomoleculare,
06:55
we could potentially blow up the brain
157
403682
2039
am putea chiar să umflăm creierul
06:57
and make it big enough to see.
158
405745
1633
destul cât să vedem
ce se află în el.
ce se află în el.
07:00
Here's the mystery, then:
159
408020
1240
Aici este misterul:
07:01
How do we actually make
these polymer chains inside the brain
these polymer chains inside the brain
160
409284
3610
Cum am putea manipula
aceste lanțuri de polimer din creier
aceste lanțuri de polimer din creier
07:04
so we can move all the biomolecules apart?
161
412918
2239
astfel încât să separăm toate moleculele?
07:07
If we could do that,
162
415181
1151
Dacă am putea face asta,
07:08
maybe we could get
ground truth maps of the brain.
ground truth maps of the brain.
163
416356
2397
poate am putea realiza
reprezentări ale creierului.
reprezentări ale creierului.
07:10
We could look at the wiring.
164
418777
1389
Ne-am putea uita la legături.
07:12
We can peer inside
and see the molecules within.
and see the molecules within.
165
420190
3157
Am putea privi înăuntru
să vedem moleculele.
să vedem moleculele.
07:15
To explain this, we made some animations
166
423925
2481
Pentru a explica mai bine,
am făcut câteva animații
am făcut câteva animații
07:18
where we actually look
at, in these artist renderings,
at, in these artist renderings,
167
426430
2603
în care vedem
07:21
what biomolecules might look
like and how we might separate them.
like and how we might separate them.
168
429057
3541
cum ar arăta de fapt biomoleculele
și cum le-am putea separa.
și cum le-am putea separa.
07:24
Step one: what we'd have
to do, first of all,
to do, first of all,
169
432622
2549
Primul pas: mai întâi de toate,
07:27
is attach every biomolecule,
shown in brown here,
shown in brown here,
170
435195
3389
trebuie să atașăm fiecare moleculă
reprezentată cu maro
reprezentată cu maro
07:30
to a little anchor, a little handle.
171
438608
2159
unei ancore, unui mâner minuscul.
07:32
We need to pull the molecules
of the brain apart from each other,
of the brain apart from each other,
172
440791
3095
Trebuie să separăm moleculele
creierului una de alta,
creierului una de alta,
07:35
and to do that, we need
to have a little handle
to have a little handle
173
443910
2326
iar pentru asta avem nevoie
de un mic mâner
de un mic mâner
07:38
that allows those polymers to bind to them
174
446260
2285
care permite polimerilor
să se prindă de ele
să se prindă de ele
07:40
and to exert their force.
175
448569
1542
și să le exercite forța.
Dacă am lua un polimer pentru scutece
și l-am pune în creier la întâmplare,
și l-am pune în creier la întâmplare,
07:43
Now, if you just take baby diaper
polymer and dump it on the brain,
polymer and dump it on the brain,
176
451278
3161
07:46
obviously, it's going to sit there on top.
177
454463
2037
evident că va sta deasupra.
07:48
So we need to find a way
to make the polymers inside.
to make the polymers inside.
178
456524
2528
Așa că trebuie să găsim o cale
să facem polimerii înăuntru.
să facem polimerii înăuntru.
07:51
And this is where we're really lucky.
179
459076
1788
Iar aici suntem norocoși.
07:52
It turns out, you can
get the building blocks,
get the building blocks,
180
460888
2188
Se pare că se pot lua
părțile constituente,
părțile constituente,
07:55
monomers, as they're called,
181
463100
1372
monomerii,
07:56
and if you let them go into the brain
182
464496
1784
și dacă le dai drumul în creier
07:58
and then trigger the chemical reactions,
183
466304
2036
ca apoi să înceapă reacțiile chimice,
08:00
you can get them to form
those long chains,
those long chains,
184
468364
2702
aceștia pot forma acele lanțuri lungi
08:03
right there inside the brain tissue.
185
471090
1798
chiar înăuntrul țesutului cerebral.
08:05
They're going to wind their way
around biomolecules
around biomolecules
186
473325
2397
Ei se vor aduna în jurul biomoleculelor
08:07
and between biomolecules,
187
475746
1221
și între biomolecule,
08:08
forming those complex webs
188
476991
1625
formând acele țesuturi
conjunctive complexe
conjunctive complexe
08:10
that will allow you, eventually,
to pull apart the molecules
to pull apart the molecules
189
478640
2862
care în final vor permite
separarea moleculelor
separarea moleculelor
08:13
from each other.
190
481526
1175
una de alta.
08:14
And every time one
of those little handles is around,
of those little handles is around,
191
482725
3054
Polimerul va încerca de fiecare dată
08:17
the polymer will bind to the handle,
and that's exactly what we need
and that's exactly what we need
192
485803
3350
să se lege de mâner, exact ce ne trebuie
08:21
in order to pull the molecules
apart from each other.
apart from each other.
193
489177
2531
pentru a separa moleculele.
08:23
All right, the moment of truth.
194
491732
1693
Vine momentul adevărului.
08:25
We have to treat this specimen
195
493449
2148
Trebuie să tratăm acest specimen
08:27
with a chemical to kind of loosen up
all the molecules from each other,
all the molecules from each other,
196
495621
3446
cu o substanță chimică ce va face
ca moleculele să se slăbească una de alta
ca moleculele să se slăbească una de alta
08:31
and then, when we add water,
197
499091
1836
ca apoi, când vom adăuga apă,
08:32
that swellable material is going
to start absorbing the water,
to start absorbing the water,
198
500951
2953
materialul absorbant
să înceapă s-o absoarbă,
să înceapă s-o absoarbă,
iar lanțurile de polimer să se separe.
08:35
the polymer chains will move apart,
199
503928
1703
08:37
but now, the biomolecules
will come along for the ride.
will come along for the ride.
200
505655
2722
Dar acum se vor alătura
și biomoleculele.
și biomoleculele.
08:40
And much like drawing
a picture on a balloon,
a picture on a balloon,
201
508401
2164
Ca atunci când desenezi pe un balon
08:42
and then you blow up the balloon,
202
510589
1587
și apoi umfli balonul,
08:44
the image is the same,
203
512200
1290
imaginea rămâne aceeași,
însă particulele de cerneală
se îndepărtează unele de celelalte.
se îndepărtează unele de celelalte.
08:45
but the ink particles have moved
away from each other.
away from each other.
204
513514
2548
08:48
And that's what we've been able
to do now, but in three dimensions.
to do now, but in three dimensions.
205
516086
3467
Asta am reușit să facem până acum,
numai că în trei dimensiuni.
numai că în trei dimensiuni.
08:51
There's one last trick.
206
519577
1999
Mai este un ultim truc.
08:53
As you can see here,
207
521600
1218
După cum vedeți,
08:54
we've color-coded
all the biomolecules brown.
all the biomolecules brown.
208
522842
2109
am colorat toate biomoleculele în maro.
08:56
That's because they all
kind of look the same.
kind of look the same.
209
524975
2170
Asta pentru că toate arată cam la fel.
08:59
Biomolecules are made
out of the same atoms,
out of the same atoms,
210
527169
2105
Biomoleculele sunt făcute
din aceiași atomi,
din aceiași atomi,
09:01
but just in different orders.
211
529298
2240
dar într-o ordine diferită.
09:03
So we need one last thing
212
531562
1500
Deci avem nevoie de un ultim lucru
09:05
in order to make them visible.
213
533086
1695
pentru a le face vizibile.
09:06
We have to bring in little tags,
214
534805
1579
Va trebui să punem mici etichete
09:08
with glowing dyes
that will distinguish them.
that will distinguish them.
215
536408
3019
colorate strălucitor
ca să se poată diferenția.
ca să se poată diferenția.
Un tip de biomolecule
ar avea culoarea albastră,
ar avea culoarea albastră,
09:11
So one kind of biomolecule
might get a blue color.
might get a blue color.
216
539451
2673
09:14
Another kind of biomolecule
might get a red color.
might get a red color.
217
542148
2351
alt tip ar avea culoarea roșie
09:16
And so forth.
218
544523
1276
și tot așa.
09:17
And that's the final step.
219
545823
1552
Iar acesta este ultimul pas.
Acum ne putem uita la ceva
asemănător cu un creier
asemănător cu un creier
09:19
Now we can look at something like a brain
220
547399
2278
09:21
and look at the individual molecules,
221
549701
1796
și putem observa molecule separate,
09:23
because we've moved them
far apart enough from each other
far apart enough from each other
222
551521
2707
deoarece le-am distanțat
una de cealaltă suficient
una de cealaltă suficient
09:26
that we can tell them apart.
223
554252
1698
cât să le diferențiem.
09:27
So the hope here is that
we can make the invisible visible.
we can make the invisible visible.
224
555974
2834
Noi sperăm să transformăm
invizibilul în vizibil.
invizibilul în vizibil.
09:30
We can turn things that might seem
small and obscure
small and obscure
225
558832
2566
Putem lua lucrurile
care par minuscule și nedeslușite
care par minuscule și nedeslușite
și le putem mări
09:33
and blow them up
226
561422
1151
09:34
until they're like constellations
of information about life.
of information about life.
227
562597
3177
până devin ca niște constelații
de informație despre viață.
de informație despre viață.
În acest video vedeți
cum ar arăta de fapt.
cum ar arăta de fapt.
09:37
Here's an actual video
of what it might look like.
of what it might look like.
228
565798
2375
09:40
We have here a little brain in a dish --
229
568197
2371
Avem un creier micuț într-o farfurie --
09:42
a little piece of a brain, actually.
230
570592
1747
de fapt, o bucățică de creier.
09:44
We've infused the polymer in,
231
572363
1596
Am infuzat polimerul
09:45
and now we're adding water.
232
573983
1467
și acum adăugăm apă.
09:47
What you'll see is that,
right before your eyes --
right before your eyes --
233
575474
2358
Chiar acum, sub ochii voștri --
09:49
this video is sped up about sixtyfold --
234
577856
1923
videoclipul e derulat
de 60 de ori mai repede --
de 60 de ori mai repede --
09:51
this little piece of brain tissue
is going to grow.
is going to grow.
235
579803
2725
bucățica asta de țesut cerebral va crește.
09:54
It can increase by a hundredfold
or even more in volume.
or even more in volume.
236
582552
3180
Își poate mări volumul
de 100 de ori sau chiar mai mult.
de 100 de ori sau chiar mai mult.
09:57
And the cool part is, because
those polymers are so tiny,
those polymers are so tiny,
237
585756
2949
Partea tare e că, din moment
ce polimerii sunt așa micuți,
ce polimerii sunt așa micuți,
10:00
we're separating biomolecules
evenly from each other.
evenly from each other.
238
588729
2559
putem separa biomoleculele
unele de celelate în mod egal.
unele de celelate în mod egal.
10:03
It's a smooth expansion.
239
591312
1658
E o expansiune omogenă.
10:04
We're not losing the configuration
of the information.
of the information.
240
592994
2687
Nu se pierde configurația informației.
10:07
We're just making it easier to see.
241
595705
2700
Doar o facem mai ușor de observat.
Acum putem lua
un circuit neuronal adevărat --
un circuit neuronal adevărat --
10:11
So now we can take
actual brain circuitry --
actual brain circuitry --
242
599333
2176
10:13
here's a piece of the brain
involved with, for example, memory --
involved with, for example, memory --
243
601533
3134
iată o parte a creierului
legată de memorie, de exemplu --
legată de memorie, de exemplu --
și să-l mărim.
10:16
and we can zoom in.
244
604691
1263
Putem începe să ne uităm
10:17
We can start to actually look at
how circuits are configured.
how circuits are configured.
245
605978
2890
la cum sunt configurate circuitele.
Poate cândva vom putea
citi dintr-o amintire.
citi dintr-o amintire.
10:20
Maybe someday we could read out a memory.
246
608892
1968
10:22
Maybe we could actually look
at how circuits are configured
at how circuits are configured
247
610884
2779
Poate am putea vedea
cum sunt configurate circuitele
cum sunt configurate circuitele
pentru procesarea emoțiilor,
10:25
to process emotions,
248
613687
1152
10:26
how the actual wiring
of our brain is organized
of our brain is organized
249
614863
2922
sau cum sunt organizate
legăturile din creierul nostru
legăturile din creierul nostru
10:29
in order to make us who we are.
250
617809
2567
care ne fac ceea ce suntem.
10:32
And of course, we can pinpoint, hopefully,
251
620400
2047
Și desigur, sperăm să putem localiza
10:34
the actual problems in the brain
at a molecular level.
at a molecular level.
252
622471
3159
problemele survenite
în creier la nivel molecular.
în creier la nivel molecular.
10:37
What if we could actually
look into cells in the brain
look into cells in the brain
253
625654
2569
Dacă ne-am putea uita
în celulele creierului
în celulele creierului
10:40
and figure out, wow, here are the 17
molecules that have altered
molecules that have altered
254
628247
3083
și am descoperi, de exemplu,
exact cele 17 molecule alterate
exact cele 17 molecule alterate
10:43
in this brain tissue that has been
undergoing epilepsy
undergoing epilepsy
255
631354
3455
dintr-un țesut cerebral
care a dezvoltat epilepsie,
care a dezvoltat epilepsie,
10:46
or changing in Parkinson's disease
256
634833
1650
sau Parkinson,
10:48
or otherwise being altered?
257
636507
1517
sau altceva?
Dacă putem obține o listă sistematică
a lucrurilor care nu merg bine,
a lucrurilor care nu merg bine,
10:50
If we get that systematic list
of things that are going wrong,
of things that are going wrong,
258
638048
3043
10:53
those become our therapeutic targets.
259
641115
2199
ele devin țintele noastre terapeutice.
Putem crea medicamente
care le pot remedia.
care le pot remedia.
10:55
We can build drugs that bind those.
260
643338
1677
10:57
We can maybe aim energy
at different parts of the brain
at different parts of the brain
261
645039
2627
Poate reușim să canalizăm
energie în diferite părți ale creierului
energie în diferite părți ale creierului
10:59
in order to help people
with Parkinson's or epilepsy
with Parkinson's or epilepsy
262
647690
2687
ca să ajutăm oamenii
cu Parkinson, epilepsie
cu Parkinson, epilepsie
11:02
or other conditions that affect
over a billion people
over a billion people
263
650401
2551
sau alte boli care afectează
peste un miliard de oameni
peste un miliard de oameni
11:04
around the world.
264
652976
1213
de pe tot globul.
11:07
Now, something interesting
has been happening.
has been happening.
265
655246
2206
S-a întâmplat ceva interesant.
11:09
It turns out that throughout biomedicine,
266
657476
2705
Se pare că în domeniul biomedicinei
există și alte probleme
ce pot fi rezolvate prin expansiune.
ce pot fi rezolvate prin expansiune.
11:12
there are other problems
that expansion might help with.
that expansion might help with.
267
660205
2666
11:14
This is an actual biopsy
from a human breast cancer patient.
from a human breast cancer patient.
268
662895
3234
Asta e o biopsie a unei paciente
care suferă de cancer la sân.
care suferă de cancer la sân.
11:18
It turns out that if you look at cancers,
269
666505
2188
Dacă vă uitați la cancer,
11:20
if you look at the immune system,
270
668717
1611
la sistemul imunitar,
11:22
if you look at aging,
if you look at development --
if you look at development --
271
670352
2513
la îmbătrânire, la dezvoltare --
11:24
all these processes are involving
large-scale biological systems.
large-scale biological systems.
272
672889
4497
toate aceste procese implică
sisteme biologice la scară largă.
sisteme biologice la scară largă.
11:29
But of course, the problems begin
with those little nanoscale molecules,
with those little nanoscale molecules,
273
677410
4024
Dar desigur, problemele încep
cu acele molecule la scară nano,
cu acele molecule la scară nano,
11:33
the machines that make the cells
and the organs in our body tick.
and the organs in our body tick.
274
681458
3869
cu mecanismele care dau impulsuri
celulelor și organelor din corpul nostru.
celulelor și organelor din corpul nostru.
Acum noi încercăm să aflăm
11:37
So what we're trying
to do now is to figure out
to do now is to figure out
275
685351
2222
dacă putem folosi această tehnologie
11:39
if we can actually use this technology
to map the building blocks of life
to map the building blocks of life
276
687597
3466
pentru a face o reprezentare
a elementelor veții
a elementelor veții
11:43
in a wide variety of diseases.
277
691087
1745
într-o varietate largă de boli.
11:44
Can we actually pinpoint
the molecular changes in a tumor
the molecular changes in a tumor
278
692856
2896
Putem localiza schimbările
la nivel molecular într-o tumoare
la nivel molecular într-o tumoare
11:47
so that we can actually
go after it in a smart way
go after it in a smart way
279
695776
2369
ca să putem acționa inteligent
11:50
and deliver drugs that might wipe out
exactly the cells that we want to?
exactly the cells that we want to?
280
698169
3944
și să folosim medicamente
care elimină exact celulele vizate?
care elimină exact celulele vizate?
11:54
You know, a lot of medicine
is very high risk.
is very high risk.
281
702137
2335
Medicina implică riscuri foarte mari.
11:56
Sometimes, it's even guesswork.
282
704496
1782
Câteodată chiar e la nimereală.
Sper să putem face ambițiile
ce implică riscuri mari
ce implică riscuri mari
11:58
My hope is we can actually turn
what might be a high-risk moon shot
what might be a high-risk moon shot
283
706626
3875
12:02
into something that's more reliable.
284
710525
1769
să fie mai sigure.
12:04
If you think about the original moon shot,
285
712318
2055
Dacă vă gândiți literal
12:06
where they actually landed on the moon,
286
714397
1898
la misiunea de aselenizare,
12:08
it was based on solid science.
287
716319
1444
totul a fost bazat pe știință.
Am înțeles gravitația;
12:09
We understood gravity;
288
717787
1603
12:11
we understood aerodynamics.
289
719414
1341
am înțeles aerodinamica,
12:12
We knew how to build rockets.
290
720779
1395
știam să construim rachete.
12:14
The science risk was under control.
291
722198
2468
Riscul era sub control.
12:16
It was still a great, great
feat of engineering.
feat of engineering.
292
724690
2753
Chiar și așa, a implicat multă inginerie.
12:19
But in medicine, we don't
necessarily have all the laws.
necessarily have all the laws.
293
727467
2645
Însă în medicină
nu avem toate aceste legi.
nu avem toate aceste legi.
12:22
Do we have all the laws
that are analogous to gravity,
that are analogous to gravity,
294
730136
3109
Avem legi echivalente cu gravitația
12:25
that are analogous to aerodynamics?
295
733269
2344
sau cu aerodinamica?
12:27
I would argue that with technologies
296
735637
1730
Aș spune că, cu tehnologiile
12:29
like the kinds I'm talking about today,
297
737391
1872
de tipul celor menționate azi,
12:31
maybe we can actually derive those.
298
739287
1693
poate vom extrapola acele legi.
12:33
We can map the patterns
that occur in living systems,
that occur in living systems,
299
741004
2857
Putem reprezenta tiparele
din organismele vii
din organismele vii
12:35
and figure out how to overcome
the diseases that plague us.
the diseases that plague us.
300
743885
4558
și găsi o cale de a învinge
bolile care ne dau de furcă.
bolile care ne dau de furcă.
12:41
You know, my wife and I
have two young kids,
have two young kids,
301
749499
2079
Eu și soția mea avem doi copii,
12:43
and one of my hopes as a bioengineer
is to make life better for them
is to make life better for them
302
751602
3234
iar una din speranțele mele
ca bioinginer e să le facem viața
ca bioinginer e să le facem viața
mai bună decât este acum pentru noi.
12:46
than it currently is for us.
303
754860
1729
12:48
And my hope is, if we can
turn biology and medicine
turn biology and medicine
304
756613
3730
Sper că dacă putem face
ca în biologie și medicină
ca în biologie și medicină
12:52
from these high-risk endeavors
that are governed by chance and luck,
that are governed by chance and luck,
305
760367
4357
reușitele să nu mai fie datorate
întâmplării și norocului,
întâmplării și norocului,
12:56
and make them things
that we win by skill and hard work,
that we win by skill and hard work,
306
764748
3927
ci aptitudinilor și muncii depuse,
13:00
then that would be a great advance.
307
768699
1898
ar fi un mare progres.
13:02
Thank you very much.
308
770621
1206
Vă mulțumesc foarte mult.
13:03
(Applause)
309
771851
10383
(Aplauze)
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