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

Why you should listen

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

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

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

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

More profile about the speaker
Allan Jones | Speaker | TED.com
TEDGlobal 2011

Allan Jones: A map of the brain

艾伦·琼斯: 大脑的地图

Filmed:
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我们是怎样开始了解大脑是如何工作的呢?和我们开始了解一个城市的方式一样:制作一张地图。在这个非常形象化的演讲中,艾伦·琼斯展示了他的团队是怎样绘制每个小区域里开启的基因,并展示了它们是怎样相互连接的。
- Brain scientist
As CEO of the Allen Institute for Brain Science, Allan Jones leads an ambitious project to build an open, online, interactive atlas of the human brain. Full bio

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Humans人类 have long held保持 a fascination魅力
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人类长时间的着迷于
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for the human人的 brain.
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人类的大脑。
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We chart图表 it, we've我们已经 described描述 it,
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我们讨论它,描述它。
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we've我们已经 drawn it,
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我们已经画出了它。
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we've我们已经 mapped映射 it.
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我们已经把它地图化了。
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Now just like the physical物理 maps地图 of our world世界
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现在,就像我们现实中的地图
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that have been highly高度 influenced影响 by technology技术 --
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被科技高度影响着——
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think Google谷歌 Maps地图,
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比如谷歌地图,
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think GPS全球定位系统 --
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比如全球定位系统,
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the same相同 thing is happening事件 for brain mapping制图
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和它们一样,我们的大脑地图也在
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through通过 transformation转型.
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经历变革。
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So let's take a look at the brain.
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让我们来看一看大脑。
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Most people, when they first look at a fresh新鲜 human人的 brain,
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大多数人,当他们第一次看到新鲜的人脑时,
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they say, "It doesn't look what you're typically一般 looking at
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他们会说,“它看起来和一般
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when someone有人 shows节目 you a brain."
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别人展现给我们的大脑不一样。”
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Typically通常, what you're looking at is a fixed固定 brain. It's gray灰色.
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一般,你以前看到的大脑是一个固定了的大脑。它是灰白色的。
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And this outer layer, this is the vasculature血管,
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这是大脑的外层,这是脉管系统。
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which哪一个 is incredible难以置信, around a human人的 brain.
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它们不可思议的围绕着人类的大脑。
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This is the blood血液 vessels船只.
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这是血管。
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20 percent百分 of the oxygen
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含有20%
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coming未来 from your lungs,
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由肺部供应的氧气。
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20 percent百分 of the blood血液 pumped from your heart,
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你的心脏产生的20%的血液
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is servicing服务 this one organ器官.
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都用来供应大脑这一个器官。
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That's basically基本上, if you hold保持 two fists拳头 together一起,
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如果你握住你的两个拳头,它基本上
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it's just slightly larger than the two fists拳头.
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只比你的两个拳头大一点。
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Scientists科学家们, sort分类 of at the end结束 of the 20th century世纪,
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科学家们在大约20世纪晚期的时候
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learned学到了 that they could track跟踪 blood血液 flow
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发现他们可以通过非侵入式的方法
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to map地图 non-invasively非侵入性
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来追踪血液的流动
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where activity活动 was going on in the human人的 brain.
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从而绘制出在人类大脑里活动进行的区域图。
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So for example, they can see in the back part部分 of the brain,
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举个例子,他们可以看到大脑后面的那一部分,
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which哪一个 is just turning车削 around there.
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就是刚刚转过来的这里。
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There's the cerebellum小脑; that's keeping保持 you upright直立 right now.
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这里是小脑,它使你现在能保持正确的直立。
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It's keeping保持 me standing常设. It's involved参与 in coordinated协调 movement运动.
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它使得我能站在这里。它是一个相互协调的活动中的一部分。
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On the side here, this is temporal cortex皮质.
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在侧面这里的是颞叶皮层。
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This is the area where primary auditory听觉 processing处理 --
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我们听到的东西在这里被初级加工,
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so you're hearing听力 my words,
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85000
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所以你现在可以听见我说的话
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you're sending发出 it up into higher更高 language语言 processing处理 centers中心.
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87000
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你正在把刚才听到的话传送到更高级的语言处理中心。
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Towards the front面前 of the brain
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在大脑的前方这里
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is the place地点 in which哪一个 all of the more complex复杂 thought, decision决定 making制造 --
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是产生所有复杂的思想,作出决定的地方,
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it's the last to mature成熟 in late晚了 adulthood成年.
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94000
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它是最后成熟的地方,在我们到了成年期后期的时候。
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This is where all your decision-making做决定 processes流程 are going on.
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这是你所有决策过程正在进行的地方。
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It's the place地点 where you're deciding决定 right now
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2000
这是你正在进行决定的地方,
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you probably大概 aren't going to order订购 the steak牛扒 for dinner晚餐.
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你或许不会点一份牛排作为晚餐。
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So if you take a deeper更深 look at the brain,
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所以如果你更深入地看看大脑,
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one of the things, if you look at it in cross-section横截面,
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其中一部分,如果你看它的横截面,
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what you can see
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2000
你能发现的是
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is that you can't really see a whole整个 lot of structure结构体 there.
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112000
3000
你不能真正地看到整个的,大部分的大脑结构。
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But there's actually其实 a lot of structure结构体 there.
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115000
2000
但是大脑里确实有很多结构。
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It's cells细胞 and it's wires电线 all wired有线 together一起.
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117000
2000
它的细胞和它的神经线全部都连接在一起。
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So about a hundred years年份 ago,
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2000
所以在几百年前,
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some scientists科学家们 invented发明 a stain弄脏 that would stain弄脏 cells细胞.
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121000
2000
一些科学家发明了一种染色剂可以将细胞染色。
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And that's shown显示 here in the the very light blue蓝色.
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3000
这里淡蓝色显示的就是。
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You can see areas
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2000
你可以看到这些地方
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where neuronal神经元 cell细胞 bodies身体 are being存在 stained染色.
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2000
正常的细胞体被染色了。
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And what you can see is it's very non-uniform非均匀. You see a lot more structure结构体 there.
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3000
你可以看到它是非常不均一的,你可以看到有很多的结构。
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So the outer part部分 of that brain
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在大脑外层部分
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is the neocortex新皮层.
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2000
是新大脑皮层。
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It's one continuous连续 processing处理 unit单元, if you will.
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137000
3000
如果你愿意的话,它是一个可以连续处理的部件。
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But you can also see things underneath there as well.
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140000
2000
但是你可以看到在那之下的东西也是。
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And all of these blank空白 areas
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2000
所有的这些空白区域
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are the areas in which哪一个 the wires电线 are running赛跑 through通过.
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144000
2000
是所有脑神经线路穿过的地方。
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They're probably大概 less cell细胞 dense稠密.
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146000
2000
这些地方的细胞密度或许会低一些。
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So there's about 86 billion十亿 neurons神经元 in our brain.
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148000
4000
我们的大脑中大约有860亿神经元。
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And as you can see, they're very non-uniformly非均匀地 distributed分散式.
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正如你所见,它们的分布很不均一。
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And how they're distributed分散式 really contributes有助于
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而它们的分布正好构成了
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to their underlying底层 function功能.
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2000
它们潜在的功能。
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And of course课程, as I mentioned提到 before,
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159000
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当然,正如我之前所提到,
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since以来 we can now start开始 to map地图 brain function功能,
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我们现在可以开始绘制大脑功能地图了。
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we can start开始 to tie领带 these into the individual个人 cells细胞.
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164000
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我们可以开始将这些功能嵌入每一个独立的细胞。
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So let's take a deeper更深 look.
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167000
2000
让我们来更深入地观察一下。
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Let's look at neurons神经元.
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169000
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看那些神经元。
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So as I mentioned提到, there are 86 billion十亿 neurons神经元.
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171000
2000
正如我刚才提到的,这里有860亿神经元。
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There are also these smaller cells细胞 as you'll你会 see.
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还有一些你现在看到的小细胞。
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These are support支持 cells细胞 -- astrocytes星形胶质细胞 glia神经胶质.
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它们是支持细胞——星形神经胶质细胞。
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And the nerves神经 themselves他们自己
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3000
而且神经本身
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are the ones那些 who are receiving接收 input输入.
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2000
是接收输入信息的。
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They're storing存储 it, they're processing处理 it.
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它们存储信息,它们加工信息。
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Each neuron神经元 is connected连接的 via通过 synapses突触
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4000
每一个神经元是由突触
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to up to 10,000 other neurons神经元 in your brain.
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3000
与你大脑中其他10000个神经元相连接的。
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And each neuron神经元 itself本身
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而且每个神经元本身
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is largely大部分 unique独特.
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大部分是独特的。
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The unique独特 character字符 of both individual个人 neurons神经元
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独立的神经元和大脑里一系列的神经元
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and neurons神经元 within a collection采集 of the brain
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的独特特性
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are driven驱动 by fundamental基本的 properties性能
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3000
是由它们潜在的基本化学生物性能
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of their underlying底层 biochemistry生物化学.
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所驱使的。
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These are proteins蛋白质.
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就是蛋白质。
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They're proteins蛋白质 that are controlling控制 things like ion离子 channel渠道 movement运动.
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3000
蛋白质控制着像离子移动通道这样的事情。
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They're controlling控制 who nervous紧张 system系统 cells细胞 partner伙伴 up with.
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4000
它们控制着神经系统各细胞相联系的部分。
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And they're controlling控制
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213000
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而且它们还控制着
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basically基本上 everything that the nervous紧张 system系统 has to do.
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215000
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基本上与神经系统相有关的一切事。
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So if we zoom放大 in to an even deeper更深 level水平,
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217000
3000
所以当我们更加深入地去观察
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all of those proteins蛋白质
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2000
所有的这些蛋白质
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are encoded编码 by our genomes基因组.
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都被我们的基因组编码了。
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We each have 23 pairs of chromosomes染色体.
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224000
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我们每个人都有23对染色体。
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We get one from mom妈妈, one from dad.
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227000
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我们从母亲那继承一半,从父亲那继承一半。
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And on these chromosomes染色体
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229000
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而且在这些染色体上
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are roughly大致 25,000 genes基因.
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大约有25000个基因。
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They're encoded编码 in the DNA脱氧核糖核酸.
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2000
它们在DNA中被译成编码。
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And the nature性质 of a given特定 cell细胞
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235000
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一个特定细胞的天性
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driving主动 its underlying底层 biochemistry生物化学
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操纵着它潜在的生物化学性能
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is dictated决定 by which哪一个 of these 25,000 genes基因
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240000
3000
这个天性由这25000
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are turned转身 on
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243000
2000
启动的基因
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and at what level水平 they're turned转身 on.
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245000
2000
和他们启动的级别所指示。
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And so our project项目
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247000
2000
所以我们的项目
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is seeking to look at this readout读出,
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249000
3000
是寻找这个读出器,
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understanding理解 which哪一个 of these 25,000 genes基因 is turned转身 on.
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252000
3000
并理解这25000个基因中哪些被启动了。
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So in order订购 to undertake承担 such这样 a project项目,
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255000
3000
所以为了进行这样的一个项目,
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we obviously明显 need brains大脑.
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258000
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我们明显需要大脑。
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So we sent发送 our lab实验室 technician技术员 out.
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所以我们派实验室技术员外出。
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We were seeking normal正常 human人的 brains大脑.
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264000
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我们寻找正常的人类大脑。
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What we actually其实 start开始 with
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266000
2000
我们真正开始的地方是
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is a medical examiner's考官的 office办公室.
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268000
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一个验尸员的办公室。
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This a place地点 where the dead are brought in.
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那是个死人被带去的地方。
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We are seeking normal正常 human人的 brains大脑.
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272000
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我们寻找的是正常的人类大脑。
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There's a lot of criteria标准 by which哪一个 we're selecting选择 these brains大脑.
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我们根据许多参考数据来选的大脑
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We want to make sure
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我们希望确保
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that we have normal正常 humans人类 between之间 the ages年龄 of 20 to 60,
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我们得到的大脑是20到60岁正常人的大脑,
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they died死亡 a somewhat有些 natural自然 death死亡
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他们是自然死亡的
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with no injury to the brain,
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284000
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大脑没有受到损伤,
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no history历史 of psychiatric精神病 disease疾病,
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286000
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他们不能有精神病史,
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no drugs毒品 on board --
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288000
2000
我们会做毒性检查确保他们
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we do a toxicology毒理学 workup后处理.
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290000
2000
没有滥用药物的历史。
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And we're very careful小心
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292000
2000
我们对我们所选取的大脑
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about the brains大脑 that we do take.
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294000
2000
非常小心。
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We're also selecting选择 for brains大脑
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296000
2000
我们也选取那些
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in which哪一个 we can get the tissue组织,
125
298000
2000
我们可以得到脑组织的大脑。
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we can get consent同意 to take the tissue组织
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300000
2000
我们得得到同意去提取
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within 24 hours小时 of time of death死亡.
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302000
2000
24小时内死亡的人的大脑的脑组织。
05:19
Because what we're trying to measure测量, the RNARNA --
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304000
3000
因为我们试图要去测量的东西——RNA核糖核酸
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which哪一个 is the readout读出 from our genes基因 --
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307000
2000
就是我们基因里的读出器--
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is very labile不稳定,
130
309000
2000
是非常易变的。
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and so we have to move移动 very quickly很快.
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311000
2000
所以我们必须要快速行动。
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One side note注意 on the collection采集 of brains大脑:
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313000
3000
在收集大脑上有一点要提示:
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because of the way that we collect搜集,
133
316000
2000
因为我们收集的方式,
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and because we require要求 consent同意,
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318000
2000
并且需要许可
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we actually其实 have a lot more male brains大脑 than female brains大脑.
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320000
3000
所以我们事实上得到的男性大脑比女性大脑多。
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Males男性 are much more likely容易 to die an accidental偶然 death死亡 in the prime主要 of their life.
136
323000
3000
男性更有可能在他们生命的青壮年时期意外死亡。
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And men男人 are much more likely容易
137
326000
2000
男性的家友,他的配偶
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to have their significant重大 other, spouse伴侣, give consent同意
138
328000
3000
更加容易给我们许可。
05:46
than the other way around.
139
331000
2000
相比之下,反过来,女性的配偶很少给我们许可。
05:48
(Laughter笑声)
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333000
4000
笑声
05:52
So the first thing that we do at the site现场 of collection采集
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337000
2000
我们在采集地点做的第一件事
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is we collect搜集 what's called an MR先生.
142
339000
2000
是收集我们所说的核磁共振——MR。
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This is magnetic磁性 resonance谐振 imaging成像 -- MRIMRI.
143
341000
2000
这是核磁共振成像-MRI。
05:58
It's a standard标准 template模板 by which哪一个 we're going to hang the rest休息 of this data数据.
144
343000
3000
它是一个标准的模版,通过它我们可以留住其他的数据。
06:01
So we collect搜集 this MR先生.
145
346000
2000
所以我们收集这个MR
06:03
And you can think of this as our satellite卫星 view视图 for our map地图.
146
348000
2000
你可以把这个当做是我们地图的卫星图。
06:05
The next下一个 thing we do
147
350000
2000
接下来我们要做的事
06:07
is we collect搜集 what's called a diffusion扩散 tensor张量 imaging成像.
148
352000
3000
是收集叫做弥散张量成像的东西。
06:10
This maps地图 the large cabling布线 in the brain.
149
355000
2000
这张地图是在大脑中连接的大量神经。
06:12
And again, you can think of this
150
357000
2000
再次重申,如果你愿意你可以把这想象成
06:14
as almost几乎 mapping制图 our interstate州际 highways公路, if you will.
151
359000
2000
和制作我们的洲际间高速公路地图一样。
06:16
The brain is removed去除 from the skull头骨,
152
361000
2000
这个大脑是从头盖骨上分离的
06:18
and then it's sliced切片 into one-centimeter一厘米 slices.
153
363000
3000
然后把它切成一厘米的薄片。
06:21
And those are frozen冻结的 solid固体,
154
366000
2000
那些是冷冻的固体,
06:23
and they're shipped to Seattle西雅图.
155
368000
2000
然后它们被运到西雅图。
06:25
And in Seattle西雅图, we take these --
156
370000
2000
在西雅图,我们拿这个
06:27
this is a whole整个 human人的 hemisphere半球 --
157
372000
2000
这是一个完整的人脑的半球体
06:29
and we put them into what's basically基本上 a glorified荣耀 meat slicer切片机.
158
374000
2000
我们把它放进一个基本是改造过的肉类切片机。
06:31
There's a blade here that's going to cut across横过
159
376000
2000
这有一个刀片可以切
06:33
a section部分 of the tissue组织
160
378000
2000
大脑脑组织的一部分
06:35
and transfer转让 it to a microscope显微镜 slide滑动.
161
380000
2000
并转换成一个显微镜载片。
06:37
We're going to then apply应用 one of those stains to it,
162
382000
2000
我们将会对它进行着色
06:39
and we scan扫描 it.
163
384000
2000
并扫描它。
06:41
And then what we get is our first mapping制图.
164
386000
3000
然后我们就得到了第一副地图。
06:44
So this is where experts专家 come in
165
389000
2000
专家就是从这里入手
06:46
and they make basic基本 anatomic解剖的 assignments任务.
166
391000
2000
并制作基本的解剖作业。
06:48
You could consider考虑 this state boundaries边界, if you will,
167
393000
3000
如果你愿意你可以思考州的边界,
06:51
those pretty漂亮 broad广阔 outlines大纲.
168
396000
2000
那些漂亮宽阔的轮廓。
06:53
From this, we're able能够 to then fragment分段 that brain into further进一步 pieces,
169
398000
4000
从这开始我们可以更进一步把大脑切成碎片
06:57
which哪一个 then we can put on a smaller cryostat低温恒温器.
170
402000
2000
使它可以放在一个更小的低温恒温器上。
06:59
And this is just showing展示 this here --
171
404000
2000
就是这里展示的这个--
07:01
this frozen冻结的 tissue组织, and it's being存在 cut.
172
406000
2000
这个冷冻过的脑组织,它正在被切割。
07:03
This is 20 microns微米 thin, so this is about a baby宝宝 hair's头发的 width宽度.
173
408000
3000
这是20微米的厚度,大约和婴儿的头发一样粗。
07:06
And remember记得, it's frozen冻结的.
174
411000
2000
记住,它是冷冻的
07:08
And so you can see here,
175
413000
2000
所以你可以看到
07:10
old-fashioned过时 technology技术 of the paintbrush画笔 being存在 applied应用的.
176
415000
2000
古老的笔刷技术正在被应用。
07:12
We take a microscope显微镜 slide滑动.
177
417000
2000
我们拿一个显微镜载片。
07:14
Then we very carefully小心 melt熔化 onto the slide滑动.
178
419000
3000
然后我们非常小心的让它融化在载片上。
07:17
This will then go onto a robot机器人
179
422000
2000
然后它会被送到一个机器人那
07:19
that's going to apply应用 one of those stains to it.
180
424000
3000
在那它会被涂上那些染色剂中的一种。
07:26
And our anatomists解剖学家 are going to go in and take a deeper更深 look at this.
181
431000
3000
我们的解剖学家们这时候会进入并且更深入的了解它们。
07:29
So again this is what they can see under the microscope显微镜.
182
434000
2000
这是他们在显微镜下看到的景象。
07:31
You can see collections集合 and configurations配置
183
436000
2000
你可以在聚集群和不同区域看到
07:33
of large and small cells细胞
184
438000
2000
大大小小的细胞
07:35
in clusters集群 and various各个 places地方.
185
440000
2000
聚集和结构。
07:37
And from there it's routine常规. They understand理解 where to make these assignments任务.
186
442000
2000
这是一个程序,他们知道哪里去完成这些作业。
07:39
And they can make basically基本上 what's a reference参考 atlas舆图.
187
444000
3000
而且他们可以制作基本上所涉及到的地图集。
07:42
This is a more detailed详细 map地图.
188
447000
2000
这是一个更详细的地图。
07:44
Our scientists科学家们 then use this
189
449000
2000
我们的科学家用这个
07:46
to go back to another另一个 piece of that tissue组织
190
451000
3000
返回到另一片大脑组织上
07:49
and do what's called laser激光 scanning扫描 microdissection显微.
191
454000
2000
并且做激光扫描纤维解剖。
07:51
So the technician技术员 takes the instructions说明.
192
456000
3000
所以技术人员得到指令。
07:54
They scribe along沿 a place地点 there.
193
459000
2000
他们沿着那的一个地方划线。
07:56
And then the laser激光 actually其实 cuts削减.
194
461000
2000
然后激光真的做切割。
07:58
You can see that blue蓝色 dot there cutting切割. And that tissue组织 falls下降 off.
195
463000
3000
你可以看到正在切割的蓝点,然后那片脑组织脱落。
08:01
You can see on the microscope显微镜 slide滑动 here,
196
466000
2000
你可以看到在显微镜载片这里,
08:03
that's what's happening事件 in real真实 time.
197
468000
2000
现在正在立即发生的事。
08:05
There's a container容器 underneath that's collecting搜集 that tissue组织.
198
470000
3000
这有一个容器在下面收集这些脑组织。
08:08
We take that tissue组织,
199
473000
2000
我们用一些基本的技术,
08:10
we purify净化 the RNARNA out of it
200
475000
2000
从这些脑组织里
08:12
using运用 some basic基本 technology技术,
201
477000
2000
净化出RNA
08:14
and then we put a florescent荧光 tag标签 on it.
202
479000
2000
然后我们放一个荧光标签在上面。
08:16
We take that tagged标记 material材料
203
481000
2000
我们拿标记过的材料
08:18
and we put it on to something called a microarray基因芯片.
204
483000
3000
然后我们把它放在一些叫做微阵列芯片的东西上。
08:21
Now this may可能 look like a bunch of dots to you,
205
486000
2000
现在你可能认为你看到的是一群圆点,
08:23
but each one of these individual个人 dots
206
488000
2000
但是事实上每一个独立的小点
08:25
is actually其实 a unique独特 piece of the human人的 genome基因组
207
490000
2000
都是一片我们点在玻璃片上的
08:27
that we spotted down on glass玻璃.
208
492000
2000
独特的人类基因组。
08:29
This has roughly大致 60,000 elements分子 on it,
209
494000
3000
它大约含有60000个元素在上面,
08:32
so we repeatedly反复 measure测量 various各个 genes基因
210
497000
3000
所以我们反复地测量基因组25000个基因中
08:35
of the 25,000 genes基因 in the genome基因组.
211
500000
2000
各种各样的基因。
08:37
And when we take a sample样品 and we hybridize杂交 it to it,
212
502000
3000
当我们得到一个样本而且我们让它与玻璃片吻合
08:40
we get a unique独特 fingerprint指纹, if you will,
213
505000
2000
我们得到一个独特的指纹,
08:42
quantitatively数量上 of what genes基因 are turned转身 on in that sample样品.
214
507000
3000
如果你愿意那个例子里的大量的基因都会开启。
08:45
Now we do this over and over again,
215
510000
2000
现在我们一遍一遍地做这件事,
08:47
this process处理 for any given特定 brain.
216
512000
3000
对任何得到的大脑。
08:50
We're taking服用 over a thousand samples样本 for each brain.
217
515000
3000
我们从一个大脑上可以得到一千个样本。
08:53
This area shown显示 here is an area called the hippocampus海马.
218
518000
3000
这里显示的这个区域是大脑海马区。
08:56
It's involved参与 in learning学习 and memory记忆.
219
521000
2000
它牵扯到学习和记忆。
08:58
And it contributes有助于 to about 70 samples样本
220
523000
3000
它可以贡献1000个样本中的
09:01
of those thousand samples样本.
221
526000
2000
大约70个样本。
09:03
So each sample样品 gets得到 us about 50,000 data数据 points
222
528000
4000
每个样本给我们50000个数据点
09:07
with repeat重复 measurements测量, a thousand samples样本.
223
532000
3000
使用重复测量得到一千个样本。
09:10
So roughly大致, we have 50 million百万 data数据 points
224
535000
2000
所以大约我们有 5千万数据点
09:12
for a given特定 human人的 brain.
225
537000
2000
从一个贡献的脑中得到。
09:14
We've我们已经 doneDONE right now
226
539000
2000
我们现在完成了
09:16
two human人的 brains-worth大脑价值 of data数据.
227
541000
2000
从两个人类大脑所获得的数据。
09:18
We've我们已经 put all of that together一起
228
543000
2000
我们把所有的这些放在一起
09:20
into one thing,
229
545000
2000
在一个东西里,
09:22
and I'll show显示 you what that synthesis合成 looks容貌 like.
230
547000
2000
我将向你展示这个综合体看起来是什么样子的。
09:24
It's basically基本上 a large data数据 set of information信息
231
549000
3000
它基本上是一个大的信息数据集
09:27
that's all freely自如 available可得到 to any scientist科学家 around the world世界.
232
552000
3000
世界上任何的科学家都可以免费得到里面的数据。
09:30
They don't even have to log日志 in to come use this tool工具,
233
555000
3000
他们甚至都不用登陆来使用这个工具,
09:33
mine this data数据, find interesting有趣 things out with this.
234
558000
4000
开采这些数据,从其中找出更多有趣的东西。
09:37
So here's这里的 the modalities模式 that we put together一起.
235
562000
3000
所以这是我们把这些放在一起的模型。
09:40
You'll你会 start开始 to recognize认识 these things from what we've我们已经 collected before.
236
565000
3000
你从我们之前收集的数据开始了解这些事情。
09:43
Here's这里的 the MR先生. It provides提供 the framework骨架.
237
568000
2000
这是磁共振。它提供一个框架。
09:45
There's an operator操作者 side on the right that allows允许 you to turn,
238
570000
3000
这里左边有一个操纵杆可以让你扳动。
09:48
it allows允许 you to zoom放大 in,
239
573000
2000
它可以帮你放大,
09:50
it allows允许 you to highlight突出 individual个人 structures结构.
240
575000
3000
它可以帮你标记独立的结构。
09:53
But most importantly重要的,
241
578000
2000
最重要的是
09:55
we're now mapping制图 into this anatomic解剖的 framework骨架,
242
580000
3000
我们现在正在绘制地图的这个解剖学上的框架,
09:58
which哪一个 is a common共同 framework骨架 for people to understand理解 where genes基因 are turned转身 on.
243
583000
3000
它是我们通常所理解的基因启动的地方。
10:01
So the red levels水平
244
586000
2000
所以红色的级别
10:03
are where a gene基因 is turned转身 on to a great degree.
245
588000
2000
是基因开启到一个良好的级别。
10:05
Green绿色 is the sort分类 of cool areas where it's not turned转身 on.
246
590000
3000
绿色的是稍稍有些不活跃的地方,它没有被启动。
10:08
And each gene基因 gives us a fingerprint指纹.
247
593000
2000
每一个基因都给我们一个指纹。
10:10
And remember记得 that we've我们已经 assayed分析 all the 25,000 genes基因 in the genome基因组
248
595000
5000
记住我们已经化验了所有25000个基因组中的基因
10:15
and have all of that data数据 available可得到.
249
600000
4000
并且用所有的可用数据。
10:19
So what can scientists科学家们 learn学习 about this data数据?
250
604000
2000
所以我们的科学家从这些数据中学到了什么呢?
10:21
We're just starting开始 to look at this data数据 ourselves我们自己.
251
606000
3000
我们自己仅仅开始看这些数据
10:24
There's some basic基本 things that you would want to understand理解.
252
609000
3000
有一些基本的你想了解的东西
10:27
Two great examples例子 are drugs毒品,
253
612000
2000
药品中有两个很好的例子,
10:29
Prozac百忧解 and Wellbutrin威博隽.
254
614000
2000
百忧解和安非他酮。
10:31
These are commonly常用 prescribed规定 antidepressants抗抑郁药.
255
616000
3000
它们都是通常规定的抗抑郁类药物。
10:34
Now remember记得, we're assaying化验 genes基因.
256
619000
2000
现在记住,我们正在化验基因。
10:36
Genes基因 send发送 the instructions说明 to make proteins蛋白质.
257
621000
3000
基因发送指令来合成蛋白质。
10:39
Proteins蛋白质 are targets目标 for drugs毒品.
258
624000
2000
蛋白质是药物的目标。
10:41
So drugs毒品 bind捆绑 to proteins蛋白质
259
626000
2000
所以药物和蛋白质是捆绑在一起的
10:43
and either turn them off, etc等等.
260
628000
2000
把它们其中的一个去掉,等等
10:45
So if you want to understand理解 the action行动 of drugs毒品,
261
630000
2000
如果你想去理解药物的行动,
10:47
you want to understand理解 how they're acting演戏 in the ways方法 you want them to,
262
632000
3000
你想要理解它们有没有按照你想要它们行动的方式
10:50
and also in the ways方法 you don't want them to.
263
635000
2000
和不想让它们行动的方式运行。
10:52
In the side effect影响 profile轮廓, etc等等.,
264
637000
2000
在副作用方面等
10:54
you want to see where those genes基因 are turned转身 on.
265
639000
2000
你想明白那些基因在哪儿可以开启。
10:56
And for the first time, we can actually其实 do that.
266
641000
2000
第一次我们可以确确实实做到。
10:58
We can do that in multiple individuals个人 that we've我们已经 assayed分析 too.
267
643000
3000
我们可以做到成倍的个体我们也可以化验。
11:01
So now we can look throughout始终 the brain.
268
646000
3000
所以现在我们可以看透大脑。
11:04
We can see this unique独特 fingerprint指纹.
269
649000
2000
我们可以看到这独特的指纹。
11:06
And we get confirmation确认.
270
651000
2000
我们得到确认
11:08
We get confirmation确认 that, indeed确实, the gene基因 is turned转身 on --
271
653000
3000
我们确实确认基因
11:11
for something like Prozac百忧解,
272
656000
2000
可以为一些类似百忧解的东西打开
11:13
in serotonergic血清素 structures结构, things that are already已经 known已知 be affected受影响 --
273
658000
3000
这些东西含血清素的结构,这些东西已经知道是可以起作用的
11:16
but we also get to see the whole整个 thing.
274
661000
2000
但是我们还没有看到整个事情的全部。
11:18
We also get to see areas that no one has ever looked看着 at before,
275
663000
2000
我们还有机会看了一些以前从来没有人看到过的区域,
11:20
and we see these genes基因 turned转身 on there.
276
665000
2000
我们看到这些基因在那些地方启动。
11:22
It's as interesting有趣 a side effect影响 as it could be.
277
667000
3000
这是一个非常非常有趣的副作用。
11:25
One other thing you can do with such这样 a thing
278
670000
2000
另一个你可以这样做的原因是
11:27
is you can, because it's a pattern模式 matching匹配 exercise行使,
279
672000
3000
因为它是一个联系的匹配模型,
11:30
because there's unique独特 fingerprint指纹,
280
675000
2000
因为有独特的指纹,
11:32
we can actually其实 scan扫描 through通过 the entire整个 genome基因组
281
677000
2000
我们可以确确实实地扫描整个基因组
11:34
and find other proteins蛋白质
282
679000
2000
并发现其他的蛋白质
11:36
that show显示 a similar类似 fingerprint指纹.
283
681000
2000
显示同样的指纹。
11:38
So if you're in drug药物 discovery发现, for example,
284
683000
3000
举个例子,如果你是在研究药物,
11:41
you can go through通过
285
686000
2000
你可以浏览
11:43
an entire整个 listing清单 of what the genome基因组 has on offer提供
286
688000
2000
整个已经提供的基因组列表
11:45
to find perhaps也许 better drug药物 targets目标 and optimize优化.
287
690000
4000
来发现更好的药物目标并优化。
11:49
Most of you are probably大概 familiar
288
694000
2000
你们大部分人可能对基因组协会的研究
11:51
with genome-wide全基因组 association协会 studies学习
289
696000
2000
非常熟悉
11:53
in the form形成 of people covering覆盖 in the news新闻
290
698000
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以人们通常在新闻中看到的形式:
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saying, "Scientists科学家们 have recently最近 discovered发现 the gene基因 or genes基因
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3000
科学家们最近发现了影响X染色体
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which哪一个 affect影响 X."
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704000
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的基因。
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And so these kinds of studies学习
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这一类的研究
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are routinely常规 published发表 by scientists科学家们
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被科学家们例行公事的颁布
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and they're great. They analyze分析 large populations人群.
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2000
他们很棒。他们分析了大量的人口。
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They look at their entire整个 genomes基因组,
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2000
他们着眼于他们整个的基因组,
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and they try to find hot spots斑点 of activity活动
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他们试图找出
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that are linked关联 causally因果 to genes基因.
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与基因有原因关连的这些活跃热点。
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But what you get out of such这样 an exercise行使
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但是你从这些试验中得到的
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is simply只是 a list名单 of genes基因.
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721000
2000
只是简单的基因列表。
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It tells告诉 you the what, but it doesn't tell you the where.
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3000
它可以告诉你是什么但是没法让你知道在哪。
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And so it's very important重要 for those researchers研究人员
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所以对那些研究员来说我们发现的这些资源
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that we've我们已经 created创建 this resource资源.
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是非常重要的。
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Now they can come in
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现在他们可以来我们这
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and they can start开始 to get clues线索 about activity活动.
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并得到开始活动的线索。
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They can start开始 to look at common共同 pathways途径 --
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他们可以开始考虑通常的途径——
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other things that they simply只是 haven't没有 been able能够 to do before.
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其他的以前他们没有办法做到的途径。
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So I think this audience听众 in particular特定
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所以我想这些特别的观众
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can understand理解 the importance重要性 of individuality个性.
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可以理解个性的重要性。
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And I think every一切 human人的,
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我认为每一个人,
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we all have different不同 genetic遗传 backgrounds背景,
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我们都有不同的遗传的背景,
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we all have lived生活 separate分离 lives生活.
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我们都有各自的生活。
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But the fact事实 is
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但是事实是
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our genomes基因组 are greater更大 than 99 percent百分 similar类似.
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我们的基因组有超过99%的都是一样的。
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We're similar类似 at the genetic遗传 level水平.
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我们在遗传的级别上是一样的。
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And what we're finding发现
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我们发现的事实是
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is actually其实, even at the brain biochemical生化 level水平,
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765000
2000
甚至在大脑的生物化学级别上
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we are quite相当 similar类似.
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767000
2000
我们都是非常相似的。
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And so this shows节目 it's not 99 percent百分,
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所以这显示它不是99%
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but it's roughly大致 90 percent百分 correspondence对应
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但是它大约90%一致
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at a reasonable合理 cutoff隔断,
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在一个合理的结算下
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so everything in the cloud is roughly大致 correlated相关.
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所以显然每一件事都是大概相关联的。
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And then we find some outliers离群,
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2000
然后我们发现了一些异常值,
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some things that lie谎言 beyond the cloud.
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一些隐藏在云雾后的事情。
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And those genes基因 are interesting有趣,
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那些基因是非常有趣的,
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but they're very subtle微妙.
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2000
但是它们是很微妙的。
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So I think it's an important重要 message信息
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787000
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所以我想它是一个很重要的信息
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to take home today今天
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2000
今天你们可以带回家的
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that even though虽然 we celebrate庆祝 all of our differences分歧,
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792000
3000
是尽管我们庆幸我们所有的不同,
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we are quite相当 similar类似
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795000
2000
我们还是非常相像的
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even at the brain level水平.
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797000
2000
甚至在大脑层面。
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Now what do those differences分歧 look like?
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799000
2000
这些不同看起来像什么呢?
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This is an example of a study研究 that we did
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2000
这是一个研究的例子
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to follow跟随 up and see what exactly究竟 those differences分歧 were --
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803000
2000
我们跟踪并研究这些不同到底是什么
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and they're quite相当 subtle微妙.
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805000
2000
而且它们是非常精妙的。
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These are things where genes基因 are turned转身 on in an individual个人 cell细胞 type类型.
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4000
我们发现的是基因以独立的细胞类型呈现。
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These are two genes基因 that we found发现 as good examples例子.
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我们发现了两个基因作为很好的例子。
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One is called RELNRELN -- it's involved参与 in early developmental发展的 cues线索.
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一个叫做RELN——它被包含在一个早期的发展线索中。
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DISCDISC1 is a gene基因
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DISC1是一个
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that's deleted删除 in schizophrenia精神分裂症.
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在精神分裂症中被删除的基因。
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These aren't schizophrenic精神分裂症 individuals个人,
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这些不是导致精神分裂症的个体,
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but they do show显示 some population人口 variation变异.
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3000
但是它们确实显示了一些人类的变化。
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And so what you're looking at here
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826000
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所以我们在寻找的是
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in donor捐赠者 one and donor捐赠者 four,
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在捐献者一和捐献者四中,
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which哪一个 are the exceptions例外 to the other two,
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这两个捐献者的大脑与其他两个不同,
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that genes基因 are being存在 turned转身 on
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基因在细胞的不同子集中
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in a very specific具体 subset子集 of cells细胞.
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被打开。
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It's this dark黑暗 purple紫色 precipitate沉淀 within the cell细胞
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是在细胞中这个深紫色的沉淀
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that's telling告诉 us a gene基因 is turned转身 on there.
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告诉我们那里有一个基因被打开了。
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Whether是否 or not that's due应有
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不论那是归因于
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to an individual's个人 genetic遗传 background背景 or their experiences经验,
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一个独立的基因背景或者它的经历。
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we don't know.
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846000
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我们不知道。
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Those kinds of studies学习 require要求 much larger populations人群.
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这种研究需要更大量的人类大脑。
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So I'm going to leave离开 you with a final最后 note注意
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所以我给你们一条最后的注释
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about the complexity复杂 of the brain
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有关于大脑的复杂性
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and how much more we have to go.
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我们还有漫漫长路需要探索。
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I think these resources资源 are incredibly令人难以置信 valuable有价值.
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我想这些资源是无价之宝。
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They give researchers研究人员 a handle处理
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它们给研究员们
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on where to go.
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指出一条道路。
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But we only looked看着 at a handful少数 of individuals个人 at this point.
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但是我们现在只是研究了少数的个体。
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We're certainly当然 going to be looking at more.
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我们很确定我们要去研究更多的。
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I'll just close by saying
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在结束时我想说
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that the tools工具 are there,
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工具在那里,
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and this is truly an unexplored未开发, undiscovered未被发现 continent大陆.
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而且这是一个真正的未被勘察过,未被发现的领域。
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This is the new frontier边境, if you will.
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如果你愿意,这是一个新的前沿
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And so for those who are undaunted面露难色,
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对那些勇敢的
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but humbled自愧不如 by the complexity复杂 of the brain,
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但是深感大脑的复杂性很重要的人
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the future未来 awaits等待着.
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未来在等着你们。
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Thanks谢谢.
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谢谢。
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(Applause掌声)
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掌声
Translated by Biyue碧玥 Wang王
Reviewed by Angelia King

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

Why you should listen

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

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

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

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

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