ABOUT THE SPEAKER
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.

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.

More profile about the speaker
David Anderson | Speaker | TED.com
TEDxCaltech

David Anderson: Your brain is more than a bag of chemicals

David Anderson：你的腦袋不只是一袋子化學物質

Filmed:
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現代精神疾病藥物處理整個大腦的化學物質，但神經生物學家 David Anderson 對大腦的功能有更微妙的看法。他介紹了一項新研究，將研究開發療效更好、沒有副作用的神經疾病藥物作為目標。他是如何做到的？一切從激怒一群果蠅開始。（在 TEDxCaltech 拍攝）
- 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

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00:16
So raise提高 your hand手 if you know someone有人
0
630
3228
如果你的家人或者朋友
00:19
in your immediate即時 family家庭 or circle圈 of friends朋友
1
3858
2647
曾經遭受到精神疾病的困擾，
00:22
who suffers患有 from some form形成 of mental心理 illness疾病.
2
6505
3488
請舉手。
00:25
Yeah. I thought so. Not surprised詫異.
3
9993
2784
耶。我想應該如此的，不必驚訝。
00:28
And raise提高 your hand手 if you think that
4
12777
2295
如果你認為
00:30
basic基本 research研究 on fruit水果 flies蒼蠅 has anything to do
5
15072
2825
利用果蠅進行基本研究
00:33
with understanding理解 mental心理 illness疾病 in humans人類.
6
17897
4462
與了解人類精神疾病
有關聯的話，請舉手。
00:38
Yeah. I thought so. I'm also也 not surprised詫異.
7
22359
2793
耶。我想應該如此的，我也不會感到驚訝。
00:41
I can see I've got my work cut切 out for me here.
8
25152
3320
我知道在這裡
我的任務非常困難，
00:44
As we heard聽說 from Dr博士. InselINSEL this morning早上,
9
28472
2588
正如Dr. Insel今早對我們說，
00:46
psychiatric精神病 disorders障礙 like autism自閉症, depression蕭條 and schizophrenia精神分裂症
10
31060
4213
精神疾病，如：自閉症、
憂鬱症、精神分裂症等，
00:51
take a terrible可怕 toll收費 on human人的 suffering痛苦.
11
35273
2875
讓人類遭受無比的痛苦，
00:54
We know much less減 about their其 treatment治療
12
38148
3213
我們對精神疾病的治療
00:57
and the understanding理解 of their其 basic基本 mechanisms機制
13
41361
2606
和基本機制的了解
00:59
than we do about diseases疾病 of the body身體.
14
43967
2619
比身體疾病的認識知道得更少，
01:02
Think about it: In 2013,
15
46586
2643
試想想：在2013年，
01:05
the second第二 decade十 of the millennium千年,
16
49229
1955
21世紀第二個十年，
01:07
if you're concerned關心 about a cancer癌症 diagnosis診斷
17
51184
2365
如果你想進行癌症診斷，
01:09
and you go to your doctor醫生, you get bone骨 scans掃描,
18
53549
2519
你會找醫師安排去做骨骼掃瞄、
01:11
biopsies活檢 and blood血液 tests測試.
19
56068
2928
切片檢查和血液檢查。
01:14
In 2013, if you're concerned關心 about a depression蕭條 diagnosis診斷,
20
58996
3865
在2013年，如果你想進行憂鬱症診斷，
01:18
you go to your doctor醫生, and what do you get?
21
62861
1963
你會找醫師，你會得到甚麼呢？
01:20
A questionnaire調查問卷.
22
64824
1987
一份問卷調查。
01:22
Now, part部分 of the reason原因 for this is that we have
23
66811
2429
部分導致目前的情況的原因是由於
01:25
an oversimplified過於簡單 and increasingly日益 outmoded陳舊 view視圖
24
69240
3823
我們對精神疾病的生物基礎，
01:28
of the biological生物 basis基礎 of psychiatric精神病 disorders障礙.
25
73063
3887
持有過份簡單和
越來越過時的觀點，
01:32
We tend趨向 to view視圖 them --
26
76950
1243
我們傾向於認為大眾媒體
01:34
and the popular流行 press按 aids艾滋病 and abets教唆 this view視圖 --
27
78193
2845
對這觀點形成有所幫助和煽動 -
01:36
as chemical化學 imbalances失衡 in the brain腦,
28
81038
3016
腦中的化學物質失衡了，
01:39
as if the brain腦 were some kind類 of bag袋 of chemical化學 soup湯
29
84054
3684
腦部就像一盒含化學物質成分
的羹湯，
01:43
full充分 of dopamine多巴胺, serotonin血清素 and norepinephrine去甲腎上腺素.
30
87738
4200
充滿了多巴胺、血清素和去甲腎上腺素，
01:47
This view視圖 is conditioned條件 by the fact事實
31
91938
2327
這觀點取決於以下事實，
01:50
that many許多 of the drugs毒品 that are prescribed規定 to treat對待 these disorders障礙,
32
94265
3406
很多治療這類疾病的
處方藥物如百憂解(Prozac)，
01:53
like Prozac百憂解, act法案 by globally全球 changing改變 brain腦 chemistry化學,
33
97671
4671
全面地改變了大腦化學物質，
01:58
as if the brain腦 were indeed確實 a bag袋 of chemical化學 soup湯.
34
102342
3976
好像腦部確實是一盒含
化學物質成分的羹湯。
02:02
But that can't be the answer回答,
35
106318
1901
但這不是答案，
02:04
because these drugs毒品 actually其實 don't work all that well.
36
108219
3237
因為這些藥物事實上不是那麼好，
02:07
A lot of people won't慣於 take them, or stop taking服用 them,
37
111456
3176
很多病人不會服用
或者停止服用了，
02:10
because of their其 unpleasant不愉快 side側 effects效果.
38
114632
2657
由於那些令人不快的副作用。
02:13
These drugs毒品 have so many許多 side側 effects效果
39
117289
2060
這些藥物有那麼多副作用，
02:15
because using運用 them to treat對待 a complex複雜 psychiatric精神病 disorder紊亂
40
119349
3956
用以治療複雜精神疾病，
02:19
is a bit位 like trying試 to change更改 your engine發動機 oil油
41
123305
2689
有點像更換引擎機油時，
02:21
by opening開盤 a can and pouring澆注 it all over the engine發動機 block塊.
42
125994
4113
打開了罐，把機油傾倒
在引擎本體上，
02:26
Some of it will dribble運球 into the right place地點,
43
130107
2150
部分流入了正確位置，
02:28
but a lot of it will do more harm危害 than good.
44
132257
3101
但大部分弊大於利，
02:31
Now, an emerging新興 view視圖
45
135358
2238
現在，一項新興觀點，
02:33
that you also也 heard聽說 about from Dr博士. InselINSEL this morning早上,
46
137596
2950
今早你也從Dr. Insel那裡聽說過，
02:36
is that psychiatric精神病 disorders障礙 are actually其實
47
140546
2570
說明精神疾病其實是
02:39
disturbances騷亂 of neural神經 circuits電路 that mediate調解
48
143116
3474
神經中樞回路的擾亂，
02:42
emotion情感, mood心情 and affect影響.
49
146590
3519
在感情、情緒和感動之間
起中介作用。
02:46
When we think about cognition認識,
50
150109
1762
我們想起認知時，
02:47
we analogize類推 the brain腦 to a computer電腦. That's no problem問題.
51
151871
3576
將腦部比喻為電腦，
是沒有問題的。
02:51
Well it turns圈 out that the computer電腦 analogy比喻
52
155447
2581
那麼證明了這比喻
02:53
is just as valid有效 for emotion情感.
53
158028
2383
也可以應用到情緒上，
02:56
It's just that we don't tend趨向 to think about it that way.
54
160411
2786
只是我們不會有這樣子的想法。
02:59
But we know much less減 about the circuit電路 basis基礎
55
163197
3283
但是我們對精神疾病的
03:02
of psychiatric精神病 disorders障礙
56
166480
1899
回路基礎知道得很少，
03:04
because of the overwhelming壓倒 dominance霸主地位
57
168379
2070
因為這個化學物質不平衡假設
03:06
of this chemical化學 imbalance失調 hypothesis假設.
58
170449
3352
勢不可擋兼具主導地位。
03:09
Now, it's not that chemicals化學製品 are not important重要
59
173801
3827
化學物質在精神疾病中
03:13
in psychiatric精神病 disorders障礙.
60
177628
1537
並不是不重要，
03:15
It's just that they don't bathe洗澡 the brain腦 like soup湯.
61
179165
3972
只是他們不會在腦部沉浸，像羹湯一樣，
03:19
Rather寧, they're released發布 in very specific具體 locations地點
62
183137
3649
而是將化學物質釋放在特定位置，
03:22
and they act法案 on specific具體 synapses突觸
63
186786
2725
作用於特定的突觸，
03:25
to change更改 the flow流 of information信息 in the brain腦.
64
189511
3688
以改變腦部資訊的流向。
03:29
So if we ever really want to understand理解
65
193199
2437
如果我們真的想理解
03:31
the biological生物 basis基礎 of psychiatric精神病 disorders障礙,
66
195636
2705
精神疾病的生物基礎，
03:34
we need to pinpoint查明 these locations地點 in the brain腦
67
198341
3032
就需要找出化學物質
03:37
where these chemicals化學製品 act法案.
68
201373
1734
在腦部作用的位置，
03:39
Otherwise除此以外, we're going to keep pouring澆注 oil油 all over our mental心理 engines引擎
69
203107
3479
否則我們不停把精神機器加滿油，
03:42
and suffering痛苦 the consequences後果.
70
206586
2957
並遭受到痛苦的結果。
03:45
Now to begin開始 to overcome克服 our ignorance無知
71
209543
3059
現在開始戰勝我們的無知，
03:48
of the role角色 of brain腦 chemistry化學 in brain腦 circuitry電路,
72
212602
3534
尤其腦部化學物質在腦部回路中的角色，
03:52
it's helpful有幫助 to work on what we biologists生物學家 call
73
216136
2680
對於我們生物學家稱為
03:54
"model模型 organisms生物,"
74
218816
1579
「模式生物」的研究還有幫助，
03:56
animals動物 like fruit水果 flies蒼蠅 and laboratory實驗室 mice老鼠,
75
220395
3334
一些動物如果蠅和實驗小鼠，
03:59
in which哪一個 we can apply應用 powerful強大 genetic遺傳 techniques技術
76
223729
3425
我們能以強勁的基因技術
04:03
to molecularly分子 identify鑑定 and pinpoint查明
77
227154
3625
在分子裡找出及確定
04:06
specific具體 classes類 of neurons神經元,
78
230779
1563
特定類型的神經元，
04:08
as you heard聽說 about in Allan艾倫 Jones's瓊斯的 talk this morning早上.
79
232342
2903
正如今早Allan Jones 所講。
04:11
Moreover此外, once一旦 we can do that,
80
235245
2461
此外，當我們確定哪類型後，
04:13
we can actually其實 activate啟用 specific具體 neurons神經元
81
237706
2749
就能激活特定的神經元細胞，
04:16
or we can destroy破壞 or inhibit抑制 the activity活動 of those neurons神經元.
82
240455
4211
也能毀滅或抑制神經元的活動。
04:20
So if we inhibit抑制 a particular特定 type類型 of neuron神經元,
83
244666
2714
如果我們抑制特定種類的神經元，
04:23
and we find that a behavior行為 is blocked受阻,
84
247380
2465
就會發現某些行為被阻止了。
04:25
we can conclude得出結論 that those neurons神經元
85
249845
2214
我們可以得出這樣的結論，
04:27
are necessary必要 for that behavior行為.
86
252059
2964
某些行為確實需要那些神經元。
04:30
On the other hand手, if we activate啟用 a group組 of neurons神經元
87
255023
2382
此外，如果我們激活某組的神經元細胞，
04:33
and we find that that produces產生 the behavior行為,
88
257405
2814
就會發現那組細胞產生這行為，
04:36
we can conclude得出結論 that those neurons神經元 are sufficient足夠 for the behavior行為.
89
260219
4074
我們可以得出這樣的結論，
那些神經元足以應付行為。
04:40
So in this way, by doing this kind類 of test測試,
90
264293
3009
由此可見，我們憑這樣的測試，
04:43
we can draw畫 cause原因 and effect影響 relationships關係
91
267302
3523
能為特定神經元之間的活動
04:46
between之間 the activity活動 of specific具體 neurons神經元
92
270825
2356
其因果關係作出結論，
04:49
in particular特定 circuits電路 and particular特定 behaviors行為,
93
273181
2913
尤其是特定的回路和特定的行為，
04:51
something that is extremely非常 difficult難, if not impossible不可能,
94
276094
2437
現在還未能在人類身上作同樣測試，
04:54
to do right now in humans人類.
95
278531
5051
測試是極之困難的。
04:59
But can an organism生物 like a fruit水果 fly飛, which哪一個 is --
96
283582
2837
但是一個生物體例如果蠅 ─
05:02
it's a great model模型 organism生物
97
286419
2200
牠是非常重要的模式生物，
05:04
because it's got a small小 brain腦,
98
288619
2538
因為它有一個細小的腦部，
05:07
it's capable能 of complex複雜 and sophisticated複雜的 behaviors行為,
99
291157
3787
可以控制複雜的行為。
05:10
it breeds品種 quickly很快, and it's cheap低廉.
100
294944
3150
它們繁殖得很快，價錢便宜。
05:13
But can an organism生物 like this
101
298094
1795
但是像這樣的生物體
05:15
teach教 us anything about emotion-like情感類 states狀態?
102
299889
3843
能否教導我們有關情緒狀態的事情嗎？
05:19
Do these organisms生物 even have emotion-like情感類 states狀態,
103
303732
3300
究竟這些生物體有沒有情緒狀態
05:22
or are they just little digital數字 robots機器人?
104
307032
3363
或只是一些微小的數碼機械人？
05:26
Charles查爾斯 Darwin達爾文 believed相信 that insects昆蟲 have emotion情感
105
310395
3200
查爾斯·達爾文相信昆蟲也有情緒，
05:29
and express表現 them in their其 behaviors行為, as he wrote寫
106
313595
2550
並在行為中流露出來，
05:32
in his 1872 monograph專著 on the expression表達 of the emotions情緒 in man and animals動物.
107
316145
5193
1872年他把動物和人類的
情緒表達寫進了專著中，
05:37
And my eponymous齊名 colleague同事, Seymour西摩 Benzer本澤, believed相信 it as well.
108
321338
3519
與我齊名的同事Seymour Benzer
同樣相信。
05:40
Seymour西摩 is the man that introduced介紹 the use of drosophila果蠅
109
324857
3414
在六十年代，Seymour於
加州理工學院這裡，
05:44
here at CalTech加州理工學院 in the '60s as a model模型 organism生物
110
328271
3523
開始採用黑腹果蠅作為模式生物，
05:47
to study研究 the connection連接 between之間 genes基因 and behavior行為.
111
331794
3597
去研究基因與行為之間的關係，
05:51
Seymour西摩 recruited應徵 me to CalTech加州理工學院 in the late晚了 1980s.
112
335391
3607
在八十年代後期，Seymour招募我
加入加州理工學院，
05:54
He was my Jedi絕地 and my rabbi拉比 while he was here,
113
338998
4434
他是我的絕地武師、猶太教教士，
05:59
and Seymour西摩 taught教 me both都 to love flies蒼蠅
114
343432
2388
Seymour不僅教我愛上果蠅，
06:01
and also也 to play玩 with science科學.
115
345820
3049
還教我玩科學。
06:04
So how do we ask問 this question題?
116
348869
3116
因此，我們該如何提出這問題呢？
06:07
It's one thing to believe that flies蒼蠅 have emotion-like情感類 states狀態,
117
351985
4060
我們可以選擇相信
蒼蠅有情緒狀態這回事，
06:11
but how do we actually其實 find out whether是否 that's true真正 or not?
118
356045
3163
但如何事實上分辨真假呢？
06:15
Now, in humans人類 we often經常 infer推斷 emotional情緒化 states狀態,
119
359208
3950
我們現在往往從人類面部表情
推測情緒狀態，
06:19
as you'll你會 hear聽 later後來 today今天, from facial面部 expressions表達式.
120
363158
3905
今天晚些你會聽到的，
06:22
However然而, it's a little difficult難 to do that in fruit水果 flies蒼蠅.
121
367063
3720
然而，有些難以在果蠅身上
做到這一點，
06:26
(Laughter笑聲)
122
370783
3313
(笑聲)
06:29
It's kind類 of like landing降落 on Mars火星
123
374096
3137
這像登陸火星一樣，
06:33
and looking out the window窗口 of your spaceship飛船
124
377233
2705
在太空船上，望向窗外，
06:35
at all the little green綠色 men男人 who are surrounding周圍 it
125
379938
2470
被很多小綠人包圍，
06:38
and trying試 to figure數字 out, "How do I find out
126
382408
2406
並試圖找出，
06:40
if they have emotions情緒 or not?"
127
384814
2355
「我怎樣找出他們有沒有情緒 ？」
06:43
What can we do? It's not so easy簡單.
128
387169
3543
我們可以做些什麼呢？
這不是那麼容易的。
06:46
Well, one of the ways方法 that we can start開始
129
390712
2185
那麼我們可以嘗試其中一個方法，
06:48
is to try to come up with some general一般 characteristics特點
130
392897
4125
就是盡量想出一些
06:52
or properties性能 of emotion-like情感類 states狀態
131
397022
3748
情緒狀態的特徵或屬性，
06:56
such這樣 as arousal覺醒, and see if we can identify鑑定
132
400770
3464
例如警醒程度，看看能否找出
07:00
any fly飛 behaviors行為 that might威力 exhibit展示 some of those properties性能.
133
404234
5376
一些果蠅行為，表現出那些屬性。
07:05
So three三 important重要 ones那些 that I can think of
134
409610
2820
因此，我能想到的三個重要屬性，
07:08
are persistence堅持, gradations等級 in intensity強度, and valence價.
135
412430
4672
就是堅持、漸變強度、效價。
07:13
Persistence堅持 means手段 long-lasting持久的.
136
417102
2334
堅持即是要長期持久的，
07:15
We all know that the stimulus刺激物 that triggers觸發器 an emotion情感
137
419436
3961
我們都知道刺激會引發情緒，
07:19
causes原因 that emotion情感 to last long after the stimulus刺激物 is gone走了.
138
423397
5016
就算刺激消失後，
情緒仍會持續一段很長時間。
07:24
Gradations色階 of intensity強度 means手段 what it sounds聲音 like.
139
428413
3090
漸變強度即是它聽起來像什麼，
07:27
You can dial撥號 up the intensity強度 or dial撥號 down the intensity強度 of an emotion情感.
140
431503
4583
您可以把情緒強度增加或減少，
07:31
If you're a little bit位 unhappy不快樂, the corners角落 of your mouth口
141
436086
2600
如果你有點兒不高興，
07:34
turn轉 down and you sniffle抽鼻子,
142
438686
1687
你的嘴角會向下，
你也會流鼻涕，
07:36
and if you're very unhappy不快樂, tears眼淚 pour倒 down your face面對
143
440373
3138
如果你真的不高興，
淚水傾瀉而下，
07:39
and you might威力 sob哭泣.
144
443511
1832
那麼你可會抽泣。
07:41
Valence價 means手段 good or bad壞, positive正 or negative負.
145
445343
4379
效價是指「好」還是「壞」，
「正面」或「負面」，
07:45
So we decided決定 to see if flies蒼蠅 could be provoked惹 into showing展示
146
449722
4452
因此，我們決定去看看
果蠅可否被激怒後，
07:50
the kind類 of behavior行為 that you see
147
454174
2451
展示出那種行為，
07:52
by the proverbial諺語 wasp黃蜂 at the picnic野餐 table表,
148
456625
2810
就像那些出現在野餐桌上
聞名遐爾的黃蜂，
07:55
you know, the one that keeps保持 coming未來 back to your hamburger漢堡包
149
459435
2685
對吧，總是徘徊到你的漢堡包，
07:58
the more vigorously大力 you try to swat撲打 it away,
150
462120
2529
你趕走得越起勁，
08:00
and it seems似乎 to keep getting得到 irritated惱怒的.
151
464649
2284
它似乎變得更惱火。
08:02
So we built內置 a device設備, which哪一個 we call a puff-o-mat粉撲鄰墊,
152
466933
3647
因此，我們製造了一個裝置，
稱為噴風墊 ("puff-o-mat")，
08:06
in which哪一個 we could deliver交付 little brief簡要 air空氣 puffs泡芙 to fruit水果 flies蒼蠅
153
470580
4345
我們可以把短暫的空氣噴到果蠅，
08:10
in these plastic塑料 tubes管 in our laboratory實驗室 bench長凳
154
474925
2776
就在我們實驗室台上的塑膠管裡，
08:13
and blow打擊 them away.
155
477701
1725
吹走他們。
08:15
And what we found發現 is that if we gave給 these flies蒼蠅
156
479426
3239
我們還發現如果給這些果蠅
08:18
in the puff-o-mat粉撲鄰墊 several一些 puffs泡芙 in a row行,
157
482665
2848
在噴風墊上連續噴氣幾次，
08:21
they became成為 somewhat有些 hyperactive多動
158
485513
2689
他們變得有些過動，
08:24
and continued繼續 to run跑 around for some time after the air空氣 puffs泡芙 actually其實 stopped停止
159
488202
4435
在停止噴空氣後，
還繼續到處跑了一段時間，
08:28
and took拿 a while to calm冷靜 down.
160
492637
2864
好一會才冷靜下來。
08:31
So we quantified量化 this behavior行為
161
495501
2189
因此，我們使用自訂的
08:33
using運用 custom習慣 locomotor運動 tracking追踪 software軟件
162
497690
3012
運動跟踪軟件去量化這種行為，
08:36
developed發達 with my collaborator合作者 Pietro彼得羅 Perona佩羅娜,
163
500702
2800
這軟件由我的協作者
彼得羅佩羅娜(Pietro Perona)開發，
08:39
who's誰是 in the electrical電動 engineering工程 division師 here at CalTech加州理工學院.
164
503502
3612
他在加州理工學院這裡
的電氣工程系工作，
08:43
And what this quantification量化 showed顯示 us is that,
165
507114
2814
這些量化數據顯示出
08:45
upon上 experiencing經歷 a train培養 of these air空氣 puffs泡芙,
166
509928
3224
當果蠅遇到這些噴氣管時，
08:49
the flies蒼蠅 appear出現 to enter輸入 a kind類 of state州 of hyperactivity多動症
167
513152
4314
就會進入過動狀態，
08:53
which哪一個 is persistent一貫, long-lasting持久的,
168
517466
2598
而且是持久的，
08:55
and also也 appears出現 to be graded分級.
169
520064
2504
然後我們會評分。
08:58
More puffs泡芙, or more intense激烈 puffs泡芙,
170
522568
2859
多噴些空氣、或噴出更強烈的空氣，
09:01
make the state州 last for a longer長 period期 of time.
171
525427
3913
使這狀態持續較長一段的時間。
09:05
So now we wanted to try to understand理解 something
172
529340
2036
所以，現在我們嘗試去了解那些東西
09:07
about what controls控制 the duration持續時間 of this state州.
173
531376
3714
可控制此狀態多久。
09:10
So we decided決定 to use our puff-o-mat粉撲鄰墊
174
535090
2851
我們決定使用噴風墊
09:13
and our automated自動化 tracking追踪 software軟件
175
537941
2055
和自動運動跟踪軟件，
09:15
to screen屏幕 through通過 hundreds數以百計 of lines線 of mutant突變體 fruit水果 flies蒼蠅
176
539996
3782
通過對數百串突變果蠅進行篩選，
09:19
to see if we could find any that showed顯示 abnormal不正常 responses回复 to the air空氣 puffs泡芙.
177
543778
5079
看看能否發現對噴氣
產生任何異常反應。
09:24
And this is one of the great things about fruit水果 flies蒼蠅.
178
548857
2347
而這是關於果蠅最棒的地方之一，
09:27
There are repositories資料庫 where you can just pick挑 up the phone電話
179
551204
2793
你可以拿起電話筒接駁到儲存庫，
09:29
and order訂購 hundreds數以百計 of vials小瓶 of flies蒼蠅 of different不同 mutants突變體
180
553997
3641
訂購幾百瓶不同突變型式的果蠅，
09:33
and screen屏幕 them in your assay化驗 and then find out
181
557638
2172
在分析試驗中進行篩選，然後找出
09:35
what gene基因 is affected受影響 in the mutation突變.
182
559810
3319
哪些基因受到突變的影響。
09:39
So doing the screen屏幕, we discovered發現 one mutant突變體
183
563129
3512
因此，做了篩選後，我們發現一個突變，
09:42
that took拿 much longer長 than normal正常 to calm冷靜 down
184
566641
3474
使果蠅在噴氣後，
需要比正常更多一點的時間
09:46
after the air空氣 puffs泡芙,
185
570115
2277
才平靜下來，
09:48
and when we examined檢查 the gene基因 that was affected受影響 in this mutation突變,
186
572392
3950
當我們研究這個基因
如何受到突變的影響時，
09:52
it turned轉身 out to encode編碼 a dopamine多巴胺 receptor接收器.
187
576342
3605
整件事變成將一個多巴胺受體進行編碼。
09:55
That's right -- flies蒼蠅, like people, have dopamine多巴胺,
188
579947
3011
這是正確的 - 果蠅也分泌多巴胺，
就像人一樣，
09:58
and it acts行為 on their其 brains大腦 and on their其 synapses突觸
189
582958
2772
而通過多巴胺受體，
10:01
through通過 the same相同 dopamine多巴胺 receptor接收器 molecules分子
190
585730
2550
它作用於大腦和突觸，
10:04
that you and I have.
191
588280
2389
而你和我也擁有相同的受體分子。
10:06
Dopamine多巴胺 plays播放 a number數 of important重要 functions功能 in the brain腦,
192
590669
3486
在大腦中，多巴胺發揮了一些重要作用，
10:10
including包含 in attention注意, arousal覺醒, reward獎勵,
193
594155
3113
包括注意力、警醒、報應，
10:13
and disorders障礙 of the dopamine多巴胺 system系統 have been linked關聯
194
597268
3413
而多巴胺系統的疾病與
很多精神疾病互相關聯的，
10:16
to a number數 of mental心理 disorders障礙 including包含 drug藥物 abuse濫用,
195
600681
3100
例如：濫用藥物、
10:19
Parkinson's帕金森氏 disease疾病, and ADHD多動症.
196
603781
4234
帕金森氏病、注意力不足過動症等。
10:23
Now, in genetics遺傳學, it's a little counterintuitive有悖常理.
197
608015
2790
現時，在遺傳學上，
這是有點違反直覺的。
10:26
We tend趨向 to infer推斷 the normal正常 function功能 of something
198
610805
3260
我們傾向於推斷，
當我們把某東西拿走時，
10:29
by what doesn't happen發生 when we take it away,
199
614065
3710
那正常功能也會跟著消失，
10:33
by the opposite對面 of what we see when we take it away.
200
617775
3003
與之相反，當我們拿走它時，
看到了什麼。
10:36
So when we take away the dopamine多巴胺 receptor接收器
201
620778
3013
所以當我們拿掉多巴胺受體時，
10:39
and the flies蒼蠅 take longer長 to calm冷靜 down,
202
623791
2557
果蠅需要較長時間冷靜下來，
10:42
from that we infer推斷 that the normal正常 function功能 of this receptor接收器 and dopamine多巴胺
203
626348
3846
由此推斷，這些受體
和多巴胺的正常功能，
10:46
is to cause原因 the flies蒼蠅 to calm冷靜 down faster更快 after the puff噗.
204
630194
4485
就是導致果蠅在噴氣後
較快冷靜下來的原因。
10:50
And that's a bit位 reminiscent讓人聯想起 of ADHD多動症,
205
634679
2950
也有點讓人聯想到
注意力不足過動症，
10:53
which哪一個 has been linked關聯 to disorders障礙 of the dopamine多巴胺 system系統 in humans人類.
206
637629
3975
已被證實與人類
多巴胺系統疾病有關。
10:57
Indeed確實, if we increase增加 the levels水平 of dopamine多巴胺 in normal正常 flies蒼蠅
207
641604
4606
事實上，如果我們用可卡因
餵養正常果蠅，
11:02
by feeding饋送 them cocaine可卡因
208
646210
1710
以增加多巴胺的水平，
11:03
after getting得到 the appropriate適當 DEA數據包絡分析 license執照
209
647920
2972
在取得美國緝毒局許可證的情況下，
11:06
— oh my God -- (Laughter笑聲) —
210
650892
4000
噢！我的天呀！ - (笑聲) -
11:10
we find indeed確實 that these cocaine-fed可卡因饋 flies蒼蠅
211
654892
3172
事實上，我們發現這些體內
含可卡因的蒼蠅，
11:13
calm冷靜 down faster更快 than normal正常 flies蒼蠅 do,
212
658064
3042
比正常果蠅較快冷靜下來，
11:17
and that's also也 reminiscent讓人聯想起 of ADHD多動症,
213
661106
3199
也讓人聯想到注意力不足過動症，
11:20
which哪一個 is often經常 treated治療 with drugs毒品 like Ritalin利他林
214
664305
2045
醫師常處方藥物如利他能，
11:22
that act法案 similarly同樣 to cocaine可卡因.
215
666350
3019
與可卡因的作用相近。
11:25
So slowly慢慢地 I began開始 to realize實現 that what started開始 out
216
669369
3149
因此，我慢慢地開始了解到，
11:28
as a rather寧 playful調皮 attempt嘗試 to try to annoy攪擾 fruit水果 flies蒼蠅
217
672518
3649
試圖惹惱果蠅，
這個頗為有趣的玩笑，
11:32
might威力 actually其實 have some relevance關聯 to a human人的 psychiatric精神病 disorder紊亂.
218
676167
3976
實際上可能與人類精神疾病相關。
11:36
Now, how far遠 does this analogy比喻 go?
219
680143
2226
現在，這個比喻有多貼題？
11:38
As many許多 of you know, individuals個人 afflicted折磨 with ADHD多動症
220
682369
3122
正如你們許多人知道，
注意力不足過動症患者
11:41
also也 have learning學習 disabilities殘疾人.
221
685491
2337
也有學習障礙。
11:43
Is that true真正 of our dopamine多巴胺 receptor接收器 mutant突變體 flies蒼蠅?
222
687828
3566
多巴胺受體發生突變的果蠅
也是如此嗎？
11:47
Remarkably異常, the answer回答 is yes.
223
691394
2720
令人意想不到的是，答案是肯定的。
11:50
As Seymour西摩 showed顯示 back in the 1970s,
224
694114
2628
Seymour於七十年代己指出，
11:52
flies蒼蠅, like songbirds鳴禽, as you just heard聽說,
225
696742
2451
果蠅像燕雀一樣，正如你剛聽到的，
11:55
are capable能 of learning學習.
226
699193
1733
也有學習的能力。
11:56
You can train培養 a fly飛 to avoid避免 an odor氣味, shown顯示 here in blue藍色,
227
700926
4443
你可以訓練果蠅迴避一股氣味，
此處顯示為藍色，
12:01
if you pair對 that odor氣味 with a shock休克.
228
705369
2388
如果你將那種氣味
與震驚來進行配對，
12:03
Then when you give those trained熟練 flies蒼蠅 the chance機會 to choose選擇
229
707757
3384
然後，讓那些受過訓練的果蠅有機會
12:07
between之間 a tube管 with the shock-paired休克配對 odor氣味 and another另一個 odor氣味,
230
711141
3154
在與震驚配對的氣味和另一氣味
的塑膠管之間進行選擇，
12:10
it avoids避免 the tube管 containing含 the blue藍色 odor氣味 that was paired配對 with shock休克.
231
714295
4200
果蠅迴避了含有與震驚搭配
含藍色氣味的塑膠管，
12:14
Well, if you do this test測試 on dopamine多巴胺 receptor接收器 mutant突變體 flies蒼蠅,
232
718495
3502
好的，如果你在多巴胺受體突變
的果蠅身上進行這項測試，
12:17
they don't learn學習. Their其 learning學習 score得分了 is zero零.
233
721997
2465
他們不會學習，他們的學習分數為零，
12:20
They flunk垮台 out of CalTech加州理工學院.
234
724462
3811
在加州理工學院考試不及格而退學。
12:24
So that means手段 that these flies蒼蠅 have two abnormalities異常,
235
728273
4748
實驗結果顯示這些果蠅有兩種異常，
12:28
or phenotypes表型, as we geneticists遺傳學家 call them,
236
733021
3050
或顯型，如我們遺傳學家稱他們為，
12:31
that one finds認定 in ADHD多動症: hyperactivity多動症 and learning學習 disability失能.
237
736071
5512
過動和學習障礙，
注意力不足過動症中找到的，
12:37
Now what's the causal因果 relationship關係, if anything, between之間 these phenotypes表型?
238
741583
4363
在兩個顯型之間，如有的話，
是什麼樣的因果關係呢？
12:41
In ADHD多動症, it's often經常 assumed假定 that the hyperactivity多動症
239
745946
3913
在注意力不足過動症中，往往假設
12:45
causes原因 the learning學習 disability失能.
240
749859
1906
過動造成了學習障礙。
12:47
The kids孩子 can't sit坐 still long enough足夠 to focus焦點, so they don't learn學習.
241
751765
3719
小孩坐也坐不住，無法集中注意力，
所以不能學習。
12:51
But it could equally一樣 be the case案件 that it's the learning學習 disabilities殘疾人
242
755484
3296
也可會是同樣的情況，學習障礙
12:54
that cause原因 the hyperactivity多動症.
243
758780
1872
造成了過動。
12:56
Because the kids孩子 can't learn學習, they look for other things to distract轉移 their其 attention注意.
244
760652
4470
由於孩子無法學習，他們得
尋找其他事來分散注意力。
13:01
And a final最後 possibility可能性 is that there's no relationship關係 at all
245
765122
3057
最後的可能是
13:04
between之間 learning學習 disabilities殘疾人 and hyperactivity多動症,
246
768179
2404
學習障礙和過動之間
根本沒有關係。
13:06
but that they are caused造成 by a common共同 underlying底層 mechanism機制 in ADHD多動症.
247
770583
4915
但是他們由一個過動症的
共同內在機制所造成的。
13:11
Now people have been wondering想知道 about this for a long time
248
775498
2342
長久以來人們一直想知道人體上的機制，
13:13
in humans人類, but in flies蒼蠅 we can actually其實 test測試 this.
249
777840
3488
但是我們可以在果蠅身上實際測試，
13:17
And the way that we do this is to delve鑽研 deeply深 into the mind心神
250
781328
3084
而我們這樣做的方式是
深入鑽研果蠅的頭腦，
13:20
of the fly飛 and begin開始 to untangle排解 its circuitry電路 using運用 genetics遺傳學.
251
784412
4266
開始採用遺傳基因以解開其回路，
13:24
We take our dopamine多巴胺 receptor接收器 mutant突變體 flies蒼蠅
252
788678
2462
我們拿掉突變果蠅的多巴胺受體，
13:27
and we genetically基因 restore恢復, or cure治愈, the dopamine多巴胺 receptor接收器
253
791140
4564
然後以遺傳學方法，
修復或治療多巴胺受體，
13:31
by putting把 a good copy複製 of the dopamine多巴胺 receptor接收器 gene基因
254
795704
3235
把多巴胺受體基因的好拷貝
13:34
back into the fly飛 brain腦.
255
798939
2051
放回果蠅腦中，
13:36
But in each每 fly飛, we put it back only into certain某些 neurons神經元
256
800990
3835
但是在每隻果蠅身上，
我們只放回某些神經元，
13:40
and not in others其他, and then we test測試 each每 of these flies蒼蠅
257
804825
3714
不是其他神經元，
然後我們測試每隻果蠅的
13:44
for their其 ability能力 to learn學習 and for hyperactivity多動症.
258
808539
3668
學習和過動的能力。
13:48
Remarkably異常, we find we can completely全然 dissociate游離 these two abnormalities異常.
259
812207
4818
我們出奇地發現，兩種異常可完全分離。
13:52
If we put a good copy複製 of the dopamine多巴胺 receptor接收器 back
260
817025
2663
如果我們把多巴胺受體的好拷貝
13:55
in this elliptical橢圓的 structure結構體 called叫 the central中央 complex複雜,
261
819688
2961
放回這個橢圓形的中央複合體，
13:58
the flies蒼蠅 are no longer長 hyperactive多動, but they still can't learn學習.
262
822649
4077
果蠅就不再過動，但仍不能學習，
14:02
On the other hand手, if we put the receptor接收器 back in a different不同 structure結構體
263
826726
2726
另一方面，我們把受體放到別的組織，
14:05
called叫 the mushroom蘑菇 body身體,
264
829452
1518
名為蕈狀體，
14:06
the learning學習 deficit赤字 is rescued獲救, the flies蒼蠅 learn學習 well,
265
830970
3085
學習缺陷從而得以倖免，果蠅便好好學習，
14:09
but they're still hyperactive多動.
266
834055
1830
但他們仍然過動。
14:11
What that tells告訴 us is that dopamine多巴胺
267
835885
2250
這事告訴我們，多巴胺
14:14
is not bathing洗澡 the brain腦 of these flies蒼蠅 like soup湯.
268
838135
3392
沒有在這些果蠅大腦中像羹湯一樣沐浴，
14:17
Rather寧, it's acting演戲 to control控制 two different不同 functions功能
269
841527
3162
相反，它對兩個不同回路上的
14:20
on two different不同 circuits電路,
270
844689
1634
兩個不同功能，擔任控制角色，
14:22
so the reason原因 there are two things wrong錯誤 with our dopamine多巴胺 receptor接收器 flies蒼蠅
271
846323
3904
所以有兩件關於果蠅多巴胺受體
的事情是錯誤了，
14:26
is that the same相同 receptor接收器 is controlling控制 two different不同 functions功能
272
850227
4175
是同一個受體控制腦部
14:30
in two different不同 regions地區 of the brain腦.
273
854402
2863
兩個不同區域的兩個不同功能。
14:33
Whether是否 the same相同 thing is true真正 in ADHD多動症 in humans人類
274
857265
3062
我們不知道同樣的事情在
人類的注意力不足過動症上
14:36
we don't know, but these kinds種 of results結果
275
860327
2376
是否相同，但是這些結果
14:38
should at least最小 cause原因 us to consider考慮 that possibility可能性.
276
862703
3477
至少導致我們考慮那個可能性，
14:42
So these results結果 make me and my colleagues同事 more convinced相信 than ever
277
866180
3973
所以這些結果使我和我的同事
更加深信，
14:46
that the brain腦 is not a bag袋 of chemical化學 soup湯,
278
870153
3412
腦部不是一盒含化學物質的羹湯，
14:49
and it's a mistake錯誤 to try to treat對待 complex複雜 psychiatric精神病 disorders障礙
279
873565
3527
把治療複雜的精神疾病看成
14:52
just by changing改變 the flavor味道 of the soup湯.
280
877092
2711
改變羹湯味道是錯誤的。
14:55
What we need to do is to use our ingenuity創造力 and our scientific科學 knowledge知識
281
879803
4217
我們需要運用聰明才智和科學知識，
14:59
to try to design設計 a new新 generation代 of treatments治療
282
884020
2708
去嘗試設計新一代的治療方法，
15:02
that are targeted針對 to specific具體 neurons神經元 and specific具體 regions地區 of the brain腦
283
886728
4288
針對特定的神經元和特定的腦部區域，
15:06
that are affected受影響 in particular特定 psychiatric精神病 disorders障礙.
284
891016
3338
受特定精神疾病所影響的，
15:10
If we can do that, we may可能 be able能夠 to cure治愈 these disorders障礙
285
894354
3200
如果我們能夠做到這點，
或者可治癒這些疾病，
15:13
without無 the unpleasant不愉快 side側 effects效果,
286
897554
2047
而沒有令人不快的副作用，
15:15
putting把 the oil油 back in our mental心理 engines引擎,
287
899601
2746
把汽油加回我們的精神引擎，
15:18
just where it's needed需要. Thank you very much.
288
902347
3184
這就是那裡所需要的。謝謝。
Translated by William Choi
Reviewed by Yuen Lam Tsang

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ABOUT THE SPEAKER
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.

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.

More profile about the speaker
David Anderson | Speaker | TED.com
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