TEDxCaltech
David Anderson: Your brain is more than a bag of chemicals
Девід Андерсон: Ваш мозок - це щось більше, ніж просто пакет із хімікатами
Filmed:
Readability: 5
1,482,186 views
Сучасні ліки впливають на хімічні процеси усього мозку, але нейробіолог Девід Андерсон вірить в інший погляд стосовно того, як функціонує мозок. Він розповідає про нове дослідження, яке може призвести до створення спеціалізованих лікарських препаратів для психіатрії, які працюють краще і не мають побічних ефектів. Як він це робить? Для початку він просто розсердив зграю фруктових мушок. (Знято на TEDxCaltech.)
David Anderson - Neurobiologist
Through his lab at the California Institute of Technology, David Anderson seeks to find the neural underpinnings of emotions like fear, anxiety and anger. Full bio
Through his lab at the California Institute of Technology, David Anderson seeks to find the neural underpinnings of emotions like fear, anxiety and anger. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
So raise your hand if you know someone
0
630
3228
Підніміть руку, якщо ви знаєте когось
00:19
in your immediate family or circle of friends
1
3858
2647
у вашій сім'ї або колі друзів,
00:22
who suffers from some form of mental illness.
2
6505
3488
хто страждає від якоїсь форми психічної хвороби.
00:25
Yeah. I thought so. Not surprised.
3
9993
2784
Я так і думав. Не дивно.
00:28
And raise your hand if you think that
4
12777
2295
І підніміть руку, якщо ви думаєте, що
00:30
basic research on fruit flies has anything to do
5
15072
2825
фундаментальні дослідження на плодових мушках не мають нічого спільного
00:33
with understanding mental illness in humans.
6
17897
4462
з розумінням психічних захворювань у людей.
00:38
Yeah. I thought so. I'm also not surprised.
7
22359
2793
Так. Я так і думав. Я також не здивований.
00:41
I can see I've got my work cut out for me here.
8
25152
3320
Я бачу, мені є що вам розповісти.
00:44
As we heard from Dr. Insel this morning,
9
28472
2588
Як ми чули від доктора Інсела сьогодні вранці,
00:46
psychiatric disorders like autism, depression and schizophrenia
10
31060
4213
психічні розлади, як-от аутизм, депресія і шизофренія,
00:51
take a terrible toll on human suffering.
11
35273
2875
спричиняють дуже багато людських страждань.
00:54
We know much less about their treatment
12
38148
3213
Ми знаємо мізерно мало про їхнє лікування
00:57
and the understanding of their basic mechanisms
13
41361
2606
і розуміємо їхні основні механізми зовсім не так добре,
00:59
than we do about diseases of the body.
14
43967
2619
як хвороби тіла.
01:02
Think about it: In 2013,
15
46586
2643
Подумайте самі: у 2013 році,
01:05
the second decade of the millennium,
16
49229
1955
у другому десятилітті нового тисячоліття,
01:07
if you're concerned about a cancer diagnosis
17
51184
2365
якщо вас турбує діагноз раку,
01:09
and you go to your doctor, you get bone scans,
18
53549
2519
і ви підете до лікаря, ви отримаєте сканування кісток,
01:11
biopsies and blood tests.
19
56068
2928
біопсію і аналізи крові.
01:14
In 2013, if you're concerned about a depression diagnosis,
20
58996
3865
У 2013 році, якщо вас турбує депресія,
01:18
you go to your doctor, and what do you get?
21
62861
1963
ви йдете до лікаря, і що ви отримуєте?
01:20
A questionnaire.
22
64824
1987
Анкету.
01:22
Now, part of the reason for this is that we have
23
66811
2429
Почасти причиною такого становища є
01:25
an oversimplified and increasingly outmoded view
24
69240
3823
спрощений і надто застарілий погляд
01:28
of the biological basis of psychiatric disorders.
25
73063
3887
на біологічну основу психічних розладів.
01:32
We tend to view them --
26
76950
1243
Ми, як правило, розглядаємо їх -
01:34
and the popular press aids and abets this view --
27
78193
2845
і популярна преса стимулює цей погляд і сприяє йому -
01:36
as chemical imbalances in the brain,
28
81038
3016
як хімічний дисбаланс у головному мозку,
01:39
as if the brain were some kind of bag of chemical soup
29
84054
3684
так, наче мозок є своєрідним пакетом із хімічним супом,
01:43
full of dopamine, serotonin and norepinephrine.
30
87738
4200
повним допаміну, серотоніну і норадреналіну.
01:47
This view is conditioned by the fact
31
91938
2327
Цей погляд зумовлено тим,
01:50
that many of the drugs that are prescribed to treat these disorders,
32
94265
3406
що багато препаратів, призначених для лікування цих захворювань,
01:53
like Prozac, act by globally changing brain chemistry,
33
97671
4671
такі як прозак, діють, глобально змінюючи хімію мозку,
01:58
as if the brain were indeed a bag of chemical soup.
34
102342
3976
так, наче мозок дійсно є пакетом з хімічним супом.
02:02
But that can't be the answer,
35
106318
1901
Але це не може бути розв'язком проблеми,
02:04
because these drugs actually don't work all that well.
36
108219
3237
оскільки ці препарати не працюють аж так добре.
02:07
A lot of people won't take them, or stop taking them,
37
111456
3176
Багато людей не прийматимуть їх або припинять вживання
02:10
because of their unpleasant side effects.
38
114632
2657
через неприємні побічні ефекти.
02:13
These drugs have so many side effects
39
117289
2060
Ці препарати мають так багато побічних ефектів тому,
02:15
because using them to treat a complex psychiatric disorder
40
119349
3956
що їхнє використання для лікування складних психічних розладів
02:19
is a bit like trying to change your engine oil
41
123305
2689
трохи схоже на спробу змінити мастило в двигуні,
02:21
by opening a can and pouring it all over the engine block.
42
125994
4113
відкривши каністру і заливши його у блок циліндрів.
02:26
Some of it will dribble into the right place,
43
130107
2150
Трохи масла потрапить у потрібне місце,
02:28
but a lot of it will do more harm than good.
44
132257
3101
але решта наробить більше шкоди, ніж користі.
02:31
Now, an emerging view
45
135358
2238
Зараз розвивається інша теорія,
02:33
that you also heard about from Dr. Insel this morning,
46
137596
2950
про яку розповідав доктор Інсел сьогодні вранці.
02:36
is that psychiatric disorders are actually
47
140546
2570
Згідно з нею, психічні розлади насправді є
02:39
disturbances of neural circuits that mediate
48
143116
3474
порушеннями у нервових ланцюгах, що переносять
02:42
emotion, mood and affect.
49
146590
3519
емоції, настрій і афект.
02:46
When we think about cognition,
50
150109
1762
Коли ми думаємо про пізнання,
02:47
we analogize the brain to a computer. That's no problem.
51
151871
3576
ми уподібнюємо мозок до комп'ютера. Це не проблема.
02:51
Well it turns out that the computer analogy
52
155447
2581
Що ж, виявляється, що аналогія з комп'ютером
02:53
is just as valid for emotion.
53
158028
2383
є так само правдивою і для емоцій.
02:56
It's just that we don't tend to think about it that way.
54
160411
2786
Просто ми не схильні думати про це таким чином.
02:59
But we know much less about the circuit basis
55
163197
3283
Але ми знаємо набагато менше про основи перебігу
03:02
of psychiatric disorders
56
166480
1899
психічних розладів
03:04
because of the overwhelming dominance
57
168379
2070
через домінування
03:06
of this chemical imbalance hypothesis.
58
170449
3352
гіпотези хімічного дисбалансу.
03:09
Now, it's not that chemicals are not important
59
173801
3827
Насправді хімічні речовини є важливими
03:13
in psychiatric disorders.
60
177628
1537
у психічних розладах.
03:15
It's just that they don't bathe the brain like soup.
61
179165
3972
Просто вони не плавають у мозку, як у супі.
03:19
Rather, they're released in very specific locations
62
183137
3649
Вони радше вивільняються у дуже специфічних ділянках
03:22
and they act on specific synapses
63
186786
2725
і діють на конкретні синапси,
03:25
to change the flow of information in the brain.
64
189511
3688
щоб змінити потік інформації у головному мозку.
03:29
So if we ever really want to understand
65
193199
2437
Таким чином, якщо ми коли-небудь справді хочемо зрозуміти
03:31
the biological basis of psychiatric disorders,
66
195636
2705
біологічні основи психічних розладів,
03:34
we need to pinpoint these locations in the brain
67
198341
3032
ми мусимо визначити ті ділянки головного мозку,
03:37
where these chemicals act.
68
201373
1734
на які діють ці хімічні речовини.
03:39
Otherwise, we're going to keep pouring oil all over our mental engines
69
203107
3479
Інакше ми й далі розливатимемо мастило у наших розумових двигунах
03:42
and suffering the consequences.
70
206586
2957
і страждатимемо від наслідків.
03:45
Now to begin to overcome our ignorance
71
209543
3059
Щоб подолати наше невігластво
03:48
of the role of brain chemistry in brain circuitry,
72
212602
3534
стосовно ролі хімії мозку у схемотехніці мозку,
03:52
it's helpful to work on what we biologists call
73
216136
2680
потрібно розпочати роботу над тим, що ми, біологи, називаємо
03:54
"model organisms,"
74
218816
1579
"модельними організмами".
03:56
animals like fruit flies and laboratory mice,
75
220395
3334
Це тварини на зразок плодових мушок і лабораторних мишей,
03:59
in which we can apply powerful genetic techniques
76
223729
3425
до яких ми застосовуємо потужні генетичні методики,
04:03
to molecularly identify and pinpoint
77
227154
3625
щоб якнайточніше визначити
04:06
specific classes of neurons,
78
230779
1563
конкретні класи нейронів,
04:08
as you heard about in Allan Jones's talk this morning.
79
232342
2903
про що ви чули у сьогоднішній ранковій лекції Аллана Джонса.
04:11
Moreover, once we can do that,
80
235245
2461
До того ж, як тільки нам це вдасться,
04:13
we can actually activate specific neurons
81
237706
2749
ми насправді зможемо активувати певні нейрони,
04:16
or we can destroy or inhibit the activity of those neurons.
82
240455
4211
або ж усунути чи пригнітити їхню активність.
04:20
So if we inhibit a particular type of neuron,
83
244666
2714
Таким чином, якщо ми пригнічуємо певний тип нейронів,
04:23
and we find that a behavior is blocked,
84
247380
2465
і бачимо, що поведінка блокується,
04:25
we can conclude that those neurons
85
249845
2214
ми можемо зробити висновок, що ці нейрони
04:27
are necessary for that behavior.
86
252059
2964
є необхідними для такої поведінки.
04:30
On the other hand, if we activate a group of neurons
87
255023
2382
З іншого боку, якщо ми активуємо групу нейронів
04:33
and we find that that produces the behavior,
88
257405
2814
і бачимо, що це змінює поведінку,
04:36
we can conclude that those neurons are sufficient for the behavior.
89
260219
4074
то робимо висновок, що цих нейронів досить для корекції поведінки.
04:40
So in this way, by doing this kind of test,
90
264293
3009
Таким чином, проводячи цей вид випробувань,
04:43
we can draw cause and effect relationships
91
267302
3523
ми отримуємо причинно-наслідкові зв'язки
04:46
between the activity of specific neurons
92
270825
2356
між активністю певних нейронів
04:49
in particular circuits and particular behaviors,
93
273181
2913
у конкретних ланцюгах і конкретною поведінкою.
04:51
something that is extremely difficult, if not impossible,
94
276094
2437
Надзвичайно важко, ба навіть неможливо,
04:54
to do right now in humans.
95
278531
5051
зробити це просто зараз в організмі людини.
04:59
But can an organism like a fruit fly, which is --
96
283582
2837
Але це можливо в організмі плодової мушки,
05:02
it's a great model organism
97
286419
2200
яка є чудовим модельним організмом,
05:04
because it's got a small brain,
98
288619
2538
тому що вона має невеликий мозок,
05:07
it's capable of complex and sophisticated behaviors,
99
291157
3787
здатна на складну поведінку,
05:10
it breeds quickly, and it's cheap.
100
294944
3150
швидко розмножується і дешево коштує.
05:13
But can an organism like this
101
298094
1795
Але хіба може такий організм
05:15
teach us anything about emotion-like states?
102
299889
3843
дати нам знання про емоційні стани?
05:19
Do these organisms even have emotion-like states,
103
303732
3300
Чи мають ці організми емоційні стани,
05:22
or are they just little digital robots?
104
307032
3363
чи вони є просто маленькими цифровими роботами?
05:26
Charles Darwin believed that insects have emotion
105
310395
3200
Чарльз Дарвін вважав, що комахи мають емоції
05:29
and express them in their behaviors, as he wrote
106
313595
2550
і демонструють їх своєю поведінкою, як він писав
05:32
in his 1872 monograph on the expression of the emotions in man and animals.
107
316145
5193
у своїй монографії 1872 року про прояви емоцій у людини і тварин.
05:37
And my eponymous colleague, Seymour Benzer, believed it as well.
108
321338
3519
І мій колега, Сеймур Бензер, також вірив у це.
05:40
Seymour is the man that introduced the use of drosophila
109
324857
3414
Сеймур запровадив використання дрозофіли
05:44
here at CalTech in the '60s as a model organism
110
328271
3523
тут, у Каліфорнійському технологічному інституті, у 60-их роках, як модельного організму
05:47
to study the connection between genes and behavior.
111
331794
3597
для вивчення зв'язку між генами і поведінкою.
05:51
Seymour recruited me to CalTech in the late 1980s.
112
335391
3607
Сеймур запросив мене до Каліфорнійського технологічного інституту наприкінці 1980-х років.
05:54
He was my Jedi and my rabbi while he was here,
113
338998
4434
Він був моїм джедаєм і моїм рабином, поки був тут,
05:59
and Seymour taught me both to love flies
114
343432
2388
і Сеймур навчив мене любити мух,
06:01
and also to play with science.
115
345820
3049
а також гратися з наукою.
06:04
So how do we ask this question?
116
348869
3116
Отже, як сформулювати запитання?
06:07
It's one thing to believe that flies have emotion-like states,
117
351985
4060
Одна річ - вірити, що мухи мають емоційні стани,
06:11
but how do we actually find out whether that's true or not?
118
356045
3163
але як ми насправді дізнаємося, правда це чи ні?
06:15
Now, in humans we often infer emotional states,
119
359208
3950
Зараз ми часто визначаємо людські емоційні стани,
06:19
as you'll hear later today, from facial expressions.
120
363158
3905
як ви почуєте трохи згодом, залежно від виразу обличчя.
06:22
However, it's a little difficult to do that in fruit flies.
121
367063
3720
Однак це трохи складно зробити у плодових мушок.
06:26
(Laughter)
122
370783
3313
(Сміх)
06:29
It's kind of like landing on Mars
123
374096
3137
Це наче приземлитися на Марсі,
06:33
and looking out the window of your spaceship
124
377233
2705
і дивитися з ілюмінатора свого космічного корабля
06:35
at all the little green men who are surrounding it
125
379938
2470
на маленьких зелених чоловічків, які оточили його,
06:38
and trying to figure out, "How do I find out
126
382408
2406
і намагатися з'ясувати: "Як мені дізнатися,
06:40
if they have emotions or not?"
127
384814
2355
мають вони емоції чи ні?"
06:43
What can we do? It's not so easy.
128
387169
3543
Що ми можемо зробити? Це не так просто.
06:46
Well, one of the ways that we can start
129
390712
2185
Що ж, як один із варіантів, можна
06:48
is to try to come up with some general characteristics
130
392897
4125
спробувати порівняти деякі загальні характеристики
06:52
or properties of emotion-like states
131
397022
3748
або властивості емоційних станів,
06:56
such as arousal, and see if we can identify
132
400770
3464
таких як збудження, і подивитися, чи можемо ми визначити
07:00
any fly behaviors that might exhibit some of those properties.
133
404234
5376
поведінку мух, яка може виявляти деякі з цих властивостей.
07:05
So three important ones that I can think of
134
409610
2820
Трьома найважливішими я вважаю
07:08
are persistence, gradations in intensity, and valence.
135
412430
4672
сталість, градацію інтенсивності і валентність.
07:13
Persistence means long-lasting.
136
417102
2334
Сталість означає довготривалість.
07:15
We all know that the stimulus that triggers an emotion
137
419436
3961
Ми всі знаємо, що подразник, який викликає емоцію,
07:19
causes that emotion to last long after the stimulus is gone.
138
423397
5016
змушує цю емоцію тривати ще довго після того, як стимул зникне.
07:24
Gradations of intensity means what it sounds like.
139
428413
3090
Градації інтенсивності показують, на що це схоже.
07:27
You can dial up the intensity or dial down the intensity of an emotion.
140
431503
4583
Ви можете збільшувати або зменшувати інтенсивність емоції.
07:31
If you're a little bit unhappy, the corners of your mouth
141
436086
2600
Якщо ви невдоволені, кутики вашого рота
07:34
turn down and you sniffle,
142
438686
1687
опускаються, і ви почуваєтеся пригніченими,
07:36
and if you're very unhappy, tears pour down your face
143
440373
3138
а якщо ви дуже нещасні, сльози течуть по обличчю,
07:39
and you might sob.
144
443511
1832
і ви схлипуєте.
07:41
Valence means good or bad, positive or negative.
145
445343
4379
Валентність означає - добре чи погано, позитив чи негатив.
07:45
So we decided to see if flies could be provoked into showing
146
449722
4452
Тому ми вирішили подивитися, чи можна змусити мух демонструвати
07:50
the kind of behavior that you see
147
454174
2451
такий тип поведінки, який ви спостерігаєте
07:52
by the proverbial wasp at the picnic table,
148
456625
2810
у славнозвісної оси під час пікніку.
07:55
you know, the one that keeps coming back to your hamburger
149
459435
2685
Ви знаєте, що вона повертається до вашого гамбургера,
07:58
the more vigorously you try to swat it away,
150
462120
2529
незважаючи на енергійні спроби відігнати її,
08:00
and it seems to keep getting irritated.
151
464649
2284
і здається роздратованою.
08:02
So we built a device, which we call a puff-o-mat,
152
466933
3647
Тому ми побудували пристрій, який ми називаємо пуф-о-мат,
08:06
in which we could deliver little brief air puffs to fruit flies
153
470580
4345
він дмухає повітрям на плодових мушок, які знаходяться
08:10
in these plastic tubes in our laboratory bench
154
474925
2776
у цих пластикових трубках на лабораторному столі,
08:13
and blow them away.
155
477701
1725
і здмухує їх.
08:15
And what we found is that if we gave these flies
156
479426
3239
Ось що ми побачили:
08:18
in the puff-o-mat several puffs in a row,
157
482665
2848
якщо дмухнути на них кілька разів поспіль,
08:21
they became somewhat hyperactive
158
485513
2689
вони стають дещо гіперактивними
08:24
and continued to run around for some time after the air puffs actually stopped
159
488202
4435
продовжують бігати протягом деякого часу після того, як рух повітря зупиняється,
08:28
and took a while to calm down.
160
492637
2864
і лише з часом заспокоюються.
08:31
So we quantified this behavior
161
495501
2189
Ми кількісно оцінили цю поведінку
08:33
using custom locomotor tracking software
162
497690
3012
за допомогою спеціального програмного забезпечення, яке відстежує рухи,
08:36
developed with my collaborator Pietro Perona,
163
500702
2800
що його мені допоміг розробити П'єтро Перона,
08:39
who's in the electrical engineering division here at CalTech.
164
503502
3612
який працює тут, у відділі електротехніки Каліфорнійського технологічного інституту.
08:43
And what this quantification showed us is that,
165
507114
2814
І ця кількісна оцінка показала нам, що
08:45
upon experiencing a train of these air puffs,
166
509928
3224
після тренування з повітряними струменями
08:49
the flies appear to enter a kind of state of hyperactivity
167
513152
4314
мухи входять у стан гіперактивності,
08:53
which is persistent, long-lasting,
168
517466
2598
який триває досить довго
08:55
and also appears to be graded.
169
520064
2504
і є ступінчастим.
08:58
More puffs, or more intense puffs,
170
522568
2859
Більша кількість подувів, або більша їх інтенсивність
09:01
make the state last for a longer period of time.
171
525427
3913
збільшують тривалість цього стану.
09:05
So now we wanted to try to understand something
172
529340
2036
Потім ми спробували з'ясувати що-небудь
09:07
about what controls the duration of this state.
173
531376
3714
про те, що контролює тривалість цього стану.
09:10
So we decided to use our puff-o-mat
174
535090
2851
Тому ми вирішили використати наш пуф-о-мат
09:13
and our automated tracking software
175
537941
2055
і наше програмне забезпечення для автоматизованого відстежування,
09:15
to screen through hundreds of lines of mutant fruit flies
176
539996
3782
для того, щоб перевірити сотні ліній мутованих плодових мушок,
09:19
to see if we could find any that showed abnormal responses to the air puffs.
177
543778
5079
щоб побачити ту, яка б показала будь-яку ненормальну реакцію на подуви повітря.
09:24
And this is one of the great things about fruit flies.
178
548857
2347
Плодові мушки мають чудову властивість.
09:27
There are repositories where you can just pick up the phone
179
551204
2793
Є сховища, де ви можете просто узяти телефонну трубку
09:29
and order hundreds of vials of flies of different mutants
180
553997
3641
і замовити сотні флаконів з мухами, котрі мають різні мутації,
09:33
and screen them in your assay and then find out
181
557638
2172
проаналізувати їх, а потім з'ясувати,
09:35
what gene is affected in the mutation.
182
559810
3319
який саме ген уражений мутацією.
09:39
So doing the screen, we discovered one mutant
183
563129
3512
Це дослідження виявило одного мутанта,
09:42
that took much longer than normal to calm down
184
566641
3474
який потребував набагато більше часу, щоб заспокоїтися
09:46
after the air puffs,
185
570115
2277
після подувів повітря,
09:48
and when we examined the gene that was affected in this mutation,
186
572392
3950
і коли ми дослідили ген, уражений цією мутацією,
09:52
it turned out to encode a dopamine receptor.
187
576342
3605
то виявили, що він кодує рецептори допаміну.
09:55
That's right -- flies, like people, have dopamine,
188
579947
3011
Саме так - мухи, як і люди, мають допамін,
09:58
and it acts on their brains and on their synapses
189
582958
2772
який діє на їхні мозок і синапси
10:01
through the same dopamine receptor molecules
190
585730
2550
через ті самі молекули рецептора дофаміну,
10:04
that you and I have.
191
588280
2389
які є у нас із вами.
10:06
Dopamine plays a number of important functions in the brain,
192
590669
3486
Допамін має кілька важливих функцій у мозку:
10:10
including in attention, arousal, reward,
193
594155
3113
зокрема увага, збудження, винагорода
10:13
and disorders of the dopamine system have been linked
194
597268
3413
і порушення допамінової системи пов'язані
10:16
to a number of mental disorders including drug abuse,
195
600681
3100
з низкою психічних розладів, на кшталт зловживання наркотиками,
10:19
Parkinson's disease, and ADHD.
196
603781
4234
хвороби Паркінсона і СДУГ.
10:23
Now, in genetics, it's a little counterintuitive.
197
608015
2790
У наш час це вважається дещо нелогічним у генетиці .
10:26
We tend to infer the normal function of something
198
610805
3260
Ми робимо висновок про нормальну функцію чого-небудь,
10:29
by what doesn't happen when we take it away,
199
614065
3710
зважаючи на те, що не відбувається, коли ми її забираємо,
10:33
by the opposite of what we see when we take it away.
200
617775
3003
на противагу тому, що відбувається, коли ми її забираємо.
10:36
So when we take away the dopamine receptor
201
620778
3013
Отож, коли допамінові рецептори неактивні,
10:39
and the flies take longer to calm down,
202
623791
2557
і мухи потребують більше часу, щоб заспокоїтися,
10:42
from that we infer that the normal function of this receptor and dopamine
203
626348
3846
то ми робимо висновок, що нормальне функціонування цих рецепторів і допаміну
10:46
is to cause the flies to calm down faster after the puff.
204
630194
4485
змушує мух швидше заспокоїтися після подуву.
10:50
And that's a bit reminiscent of ADHD,
205
634679
2950
І це трохи нагадує СДУГ,
10:53
which has been linked to disorders of the dopamine system in humans.
206
637629
3975
що його пов'язують із порушенням допамінової системи в організмі людини.
10:57
Indeed, if we increase the levels of dopamine in normal flies
207
641604
4606
Справді, коли ми підвищуємо рівень допаміну в нормальних мух,
11:02
by feeding them cocaine
208
646210
1710
годуючи їх кокаїном -
11:03
after getting the appropriate DEA license
209
647920
2972
після отримання відповідної ліцензії Управління з боротьби з наркотиками -
11:06
— oh my God -- (Laughter) —
210
650892
4000
-- о Боже мій – (Сміх) —
11:10
we find indeed that these cocaine-fed flies
211
654892
3172
ми справді бачимо, що нагодовані кокаїном мухи
11:13
calm down faster than normal flies do,
212
658064
3042
заспокоюються швидше, ніж нормальні,
11:17
and that's also reminiscent of ADHD,
213
661106
3199
і це також нагадує СДУГ,
11:20
which is often treated with drugs like Ritalin
214
664305
2045
який часто лікують препаратами на зразок риталіну,
11:22
that act similarly to cocaine.
215
666350
3019
що діють аналогічно до кокаїну.
11:25
So slowly I began to realize that what started out
216
669369
3149
Поволі я почав розуміти - те, що почалося
11:28
as a rather playful attempt to try to annoy fruit flies
217
672518
3649
як досить кумедна спроба подратувати плодових мушок,
11:32
might actually have some relevance to a human psychiatric disorder.
218
676167
3976
може насправді стосуватися психічних розладів у людей.
11:36
Now, how far does this analogy go?
219
680143
2226
Отже, як далеко прямує ця аналогія?
11:38
As many of you know, individuals afflicted with ADHD
220
682369
3122
Як багатьом із вас відомо, люди, що страждають на СДУГ,
11:41
also have learning disabilities.
221
685491
2337
мало здатні до навчання.
11:43
Is that true of our dopamine receptor mutant flies?
222
687828
3566
Невже це також стосується наших мух з мутантними рецепторами допаміну?
11:47
Remarkably, the answer is yes.
223
691394
2720
Дивовижно, але відповідь буде позитивна.
11:50
As Seymour showed back in the 1970s,
224
694114
2628
Як довів Сеймур ще у 1970-х роках,
11:52
flies, like songbirds, as you just heard,
225
696742
2451
мухи, подібно до співочих птахів, як ви щойно чули,
11:55
are capable of learning.
226
699193
1733
здатні до навчання.
11:56
You can train a fly to avoid an odor, shown here in blue,
227
700926
4443
Ви можете навчити муху уникати запаху, зображеного тут синім кольором,
12:01
if you pair that odor with a shock.
228
705369
2388
якщо поєднаєте запах з шоком.
12:03
Then when you give those trained flies the chance to choose
229
707757
3384
Коли ви даєте тренованим мухам шанс обирати
12:07
between a tube with the shock-paired odor and another odor,
230
711141
3154
між трубками з запахом-шоком та звичайним запахом,
12:10
it avoids the tube containing the blue odor that was paired with shock.
231
714295
4200
вони уникають трубки з запахом, пов'язаним із шоком.
12:14
Well, if you do this test on dopamine receptor mutant flies,
232
718495
3502
Якщо ви проведете цей тест на мухах з мутантними рецепторами допаміну -
12:17
they don't learn. Their learning score is zero.
233
721997
2465
вони не навчаться. Їхній навчальний бал дорівнює нулю.
12:20
They flunk out of CalTech.
234
724462
3811
Їх виключили з Каліфорнійського технологічного інституту.
12:24
So that means that these flies have two abnormalities,
235
728273
4748
Це означає, що ці мухи мають дві аномалії,
12:28
or phenotypes, as we geneticists call them,
236
733021
3050
або фенотипи (як ми, генетики, називаємо їх),
12:31
that one finds in ADHD: hyperactivity and learning disability.
237
736071
5512
які проявляються у СДУГ: гіперактивність і погану здатність до навчання.
12:37
Now what's the causal relationship, if anything, between these phenotypes?
238
741583
4363
Отож, який причинно-наслідковий зв'язок між цими фенотипами?
12:41
In ADHD, it's often assumed that the hyperactivity
239
745946
3913
Щодо СДУГ, часто вважається, що гіперактивність
12:45
causes the learning disability.
240
749859
1906
спричиняє нездатність до навчання.
12:47
The kids can't sit still long enough to focus, so they don't learn.
241
751765
3719
Діти не можуть всидіти досить довго, щоб зосередитися, отже, вони не вчаться.
12:51
But it could equally be the case that it's the learning disabilities
242
755484
3296
Але може бути й так, що саме нездатність до навчання
12:54
that cause the hyperactivity.
243
758780
1872
є причиною гіперактивності.
12:56
Because the kids can't learn, they look for other things to distract their attention.
244
760652
4470
Оскільки діти не можуть вчитися, вони дивляться на інші речі, які привертають їхню увагу.
13:01
And a final possibility is that there's no relationship at all
245
765122
3057
Зрештою, може виявитись, що зовсім не існує зв'язку
13:04
between learning disabilities and hyperactivity,
246
768179
2404
між нездатністю до навчання та гіперактивністю,
13:06
but that they are caused by a common underlying mechanism in ADHD.
247
770583
4915
але вони можуть бути наслідком загального основного механізму СДУГ.
13:11
Now people have been wondering about this for a long time
248
775498
2342
Люди цікавилися цим тривалий час,
13:13
in humans, but in flies we can actually test this.
249
777840
3488
і ми можемо перевірити це на мухах.
13:17
And the way that we do this is to delve deeply into the mind
250
781328
3084
Ми робимо це, заглиблюючися у розум
13:20
of the fly and begin to untangle its circuitry using genetics.
251
784412
4266
мухи і починаємо розплутувати його схемотехніку за допомогою генетики.
13:24
We take our dopamine receptor mutant flies
252
788678
2462
Ми беремо мух із мутованими рецепторами допаміну
13:27
and we genetically restore, or cure, the dopamine receptor
253
791140
4564
і генетично відновлюємо рецептори дофаміну,
13:31
by putting a good copy of the dopamine receptor gene
254
795704
3235
вставляючи нормальну копію гену рецепторів допаміну
13:34
back into the fly brain.
255
798939
2051
назад у мозок мухи.
13:36
But in each fly, we put it back only into certain neurons
256
800990
3835
Але у кожної мухи ми відновлюємо лише певні нейрони,
13:40
and not in others, and then we test each of these flies
257
804825
3714
і тоді ми тестуємо кожну з цих мух
13:44
for their ability to learn and for hyperactivity.
258
808539
3668
на здатність вчитися і гіперактивність.
13:48
Remarkably, we find we can completely dissociate these two abnormalities.
259
812207
4818
Чудово, що ми можемо повністю відокремити ці дві аномалії.
13:52
If we put a good copy of the dopamine receptor back
260
817025
2663
Якщо ми вставляємо нормальну копію рецептора допаміну
13:55
in this elliptical structure called the central complex,
261
819688
2961
у цю еліптичну структуру, яка називається центральним комплексом,
13:58
the flies are no longer hyperactive, but they still can't learn.
262
822649
4077
мухи вже не є гіперактивні, але вони все ж таки не можуть вчитися.
14:02
On the other hand, if we put the receptor back in a different structure
263
826726
2726
З іншого боку, коли ми вставили рецептор в іншу структуру,
14:05
called the mushroom body,
264
829452
1518
так зване грибоподібне тіло,
14:06
the learning deficit is rescued, the flies learn well,
265
830970
3085
то позбулися дефіциту навчання, і мухи вчилися добре,
14:09
but they're still hyperactive.
266
834055
1830
але гіперактивність залишилася.
14:11
What that tells us is that dopamine
267
835885
2250
Це свідчить про те, що дофамін
14:14
is not bathing the brain of these flies like soup.
268
838135
3392
не омиває мозок цих мух, наче суп.
14:17
Rather, it's acting to control two different functions
269
841527
3162
Він радше контролює дві різні функції
14:20
on two different circuits,
270
844689
1634
у двох різних схемах.
14:22
so the reason there are two things wrong with our dopamine receptor flies
271
846323
3904
Отже, причиною цих двох аномалій є те,
14:26
is that the same receptor is controlling two different functions
272
850227
4175
що той самий рецептор контролює дві різні функції
14:30
in two different regions of the brain.
273
854402
2863
в двох різних областях мозку.
14:33
Whether the same thing is true in ADHD in humans
274
857265
3062
Чи це також стосується СДУГ у людини,
14:36
we don't know, but these kinds of results
275
860327
2376
ми не знаємо, але такі результати
14:38
should at least cause us to consider that possibility.
276
862703
3477
закликають нас розглянути цю можливість.
14:42
So these results make me and my colleagues more convinced than ever
277
866180
3973
Тому ці результати переконали мене й моїх колег більше, ніж будь-коли,
14:46
that the brain is not a bag of chemical soup,
278
870153
3412
що мозок не є пакетом із хімічним супом,
14:49
and it's a mistake to try to treat complex psychiatric disorders
279
873565
3527
і це помилка - намагатися лікувати складні психічні розлади,
14:52
just by changing the flavor of the soup.
280
877092
2711
просто змінивши смак супу.
14:55
What we need to do is to use our ingenuity and our scientific knowledge
281
879803
4217
Нам потрібно використати винахідливість і наукові знання,
14:59
to try to design a new generation of treatments
282
884020
2708
щоб розробити нове покоління терапії,
15:02
that are targeted to specific neurons and specific regions of the brain
283
886728
4288
орієнтованої на конкретні нейрони і конкретні області мозку,
15:06
that are affected in particular psychiatric disorders.
284
891016
3338
уражені специфічними психічними розладами.
15:10
If we can do that, we may be able to cure these disorders
285
894354
3200
Якщо ми це зробимо, то зможемо лікувати ці порушення
15:13
without the unpleasant side effects,
286
897554
2047
без неприємних побічних ефектів,
15:15
putting the oil back in our mental engines,
287
899601
2746
заливати мастило у наші розумові двигуни
15:18
just where it's needed. Thank you very much.
288
902347
3184
лише туди, де це необхідно. Щиро дякую.
ABOUT THE SPEAKER
David Anderson - NeurobiologistThrough his lab at the California Institute of Technology, David Anderson seeks to find the neural underpinnings of emotions like fear, anxiety and anger.
Why you should listen
How is emotional behavior encoded in the brain? And what parts of the brain are affected by depression, ADHD and anxiety? This is what neurobiologist David Anderson researches in his lab at the California Institute for Technology by studying the brains of lab mice and fruit flies. By looking at how neural circuits give rise to emotions, Anderson hopes to advance a more nuanced view of psychiatric disorders -- that they aren’t the result of a simple “chemical imbalance,” but of a chemical imbalance at a specific site that has a specific emotional consequences. By researching these cause-and-effect relationships, Anderson hopes to pave the way for the development of new treatments for psychiatric disorders that are far more targeted and have far fewer side effects.
Trained by two Nobel laureates, Gunter Blobel and Richard Axel, Anderson is also an investigator at the Howard Hughes Medical Institute.
David Anderson | Speaker | TED.com