Humans have long held a fascination for the human brain. We chart it, we've described it, we've drawn it, we've mapped it. Now just like the physical maps of our world that have been highly influenced by technology -- think Google Maps, think GPS -- the same thing is happening for brain mapping through transformation.
انسانها همواره یک شیفتگی و شیدای برای مغز انسان داشته اند. انسانها همواره یک شیفتگی و شیدای برای مغز انسان داشته اند. ما اونو به نمایش گذارده و شرح داده ایم، ما اونو رسم کرده ایم. اونو نقشه برداری کردیم. مانند نقشه های فیزیکی دنیای ما که بشدت توسط فن آوری تحت تاثیر قرارگرفته است-- فکر کنید گوگل مپ ( نقشه های گوگل) فکرکنید جی پی اس (سیستم تعیین موقعیت جهانی )-- این همون چیزی است که برای نقشه برداری مغز از طریق تغییر شکل در حال اتفاق است این همون چیزی است که برای نقشه برداری مغز از طریق تغییر شکل در حال اتفاق است
So let's take a look at the brain. Most people, when they first look at a fresh human brain, they say, "It doesn't look what you're typically looking at when someone shows you a brain." Typically, what you're looking at is a fixed brain. It's gray. And this outer layer, this is the vasculature, which is incredible, around a human brain. This is the blood vessels. 20 percent of the oxygen coming from your lungs, 20 percent of the blood pumped from your heart, is servicing this one organ. That's basically, if you hold two fists together, it's just slightly larger than the two fists.
خب بیایید یک نگاهی به مغز بندازیم. بیشتر مردم وقتی برای اولین بار به مغز طبیعی انسان نگاه میکنند میگن"این شبیه آنچیزی نیست که معمولا بهش نگاه میکنند وقتی شخصی بشما یک مغز را نشان میدهد." نوعا ، چیزی که دارید بهش نگاه میکنید یک مغز فیکس شده است.اون خاکستریه. واین لایه خارجی ..این لایه دارای رگهای خونی فراوانه، که بطور باورنکردنی دور مغزانسان است. این رگهای خونی است. 20 درصد اکسیژن که از ریه هاتون میاد، 20 درصد از خونی که ازقلبتون میاد، داره به این اندام سرویس میده و خدمت میکنه. اگه شما دوتا مشت تان را درکنارهم نگه دارید، این تقریبا کمی بزرگتر از دوتا مشت تان هست.
Scientists, sort of at the end of the 20th century, learned that they could track blood flow to map non-invasively where activity was going on in the human brain. So for example, they can see in the back part of the brain, which is just turning around there. There's the cerebellum; that's keeping you upright right now. It's keeping me standing. It's involved in coordinated movement. On the side here, this is temporal cortex. This is the area where primary auditory processing -- so you're hearing my words, you're sending it up into higher language processing centers. Towards the front of the brain is the place in which all of the more complex thought, decision making -- it's the last to mature in late adulthood. This is where all your decision-making processes are going on. It's the place where you're deciding right now you probably aren't going to order the steak for dinner.
دانشمندان درآخر قرن بیستم آموختند که میتوانند جریان خون را برای نقشه برداری غیرتهاجمی آموختند که میتوانند جریان خون را برای نقشه برداری غیرتهاجمی که فعالانه در مغز انسان جریان می یابد را رد یابی کنند. برای مثال اونها میتوانند قسمت پشتی مغز که داره درست دور اونجا میگرده را ببینید. برای مثال اونها میتوانند قسمت پشتی مغز که داره درست دور اونجا میگرده را ببینید. اونجا مخچه است که شما را عمودی نگه میداره . اون منو ایستاده نگه میداره.اون درگیر حرکات هماهنگ است. در این طرف ، قشر گیجگاهی مغزه. اینجا ناحیه ای است که شنوایی اولیه پردازش میشه-- که شما دارید حرفهای منو میشنوید، شما دارید اونو به مراکز بالاتر عملکردی زبان میفرستید. بسوی جلوی مغز که مکانیه که دراون همه افکار پیچیده ترهستند، محل تصمیم گیری-- این آخرین مراحل بلوغ در اواخر بزرگسالی است. این جاییه که همه پروسه های تصمیم گیریهای شما داره انجام میگیره. این جاییه که شما دارید تصمیم میگیرید شما احتمالا نمیخواهید برای شام استیک سفارش بدید.
So if you take a deeper look at the brain, one of the things, if you look at it in cross-section, what you can see is that you can't really see a whole lot of structure there. But there's actually a lot of structure there. It's cells and it's wires all wired together. So about a hundred years ago, some scientists invented a stain that would stain cells. And that's shown here in the the very light blue. You can see areas where neuronal cell bodies are being stained. And what you can see is it's very non-uniform. You see a lot more structure there. So the outer part of that brain is the neocortex. It's one continuous processing unit, if you will. But you can also see things underneath there as well. And all of these blank areas are the areas in which the wires are running through. They're probably less cell dense. So there's about 86 billion neurons in our brain. And as you can see, they're very non-uniformly distributed. And how they're distributed really contributes to their underlying function. And of course, as I mentioned before, since we can now start to map brain function, we can start to tie these into the individual cells.
درنتیجه اگه شما نگاه عمیقتری به مغز بندازید، اگر شما در مقطع عرضی نگاهی بندازید، چیزی که میتوانید ببینید اینه که شما نمیتوانید یک مقدار زیادی ساختارهای کامل را واقعا ببینید. ولی مقدار زیادی از ساختار در اینجاست. این سلولهاست و سیمها باهمدیگه با سیم کشی به هم متصل شدند. درحدود یکصدسال پیش بعضی از دانشمندان یک لکه کشف کردند که سلولها را لکه دارمیکنه. واون نشان داده میشود اینجا در یک نورآبی روشن. شما میتوانیدمناطقی را ببینید جاییکه اجسام سولهای طبیعی دارند لکه دارمیشوند. وچیزی که شما میتوانید ببینید اینه که اون خیلی غیر یکنواخت است. شما یک مقدارزیادی ساختار مغزی در اونجا میبینید. که قسمت خارجی اون مغز قشر جدید مغزه ( نئوکورتکس). این یک واحد پردازش مداوم و مستمر است ، اگه شما بخواهید که بدانید. اما شما میتوانید چیزهایی را در زیر اونها نیز ببینید. وهمه این نواحی خالی نواحی هستند که دراون سیمها دارند از خلالش میروند. اونها احتمالا سلولهای با چگالی کمتری هستند. خُب درحدود 86 میلیارد رشته عصبی درمغزوجود دارد. وهمانطور که میتوانید ببینید اونها بطورخیلی غیریکنواخت توزیع میشوند. واینکه چگونه اونها توزیع میشوند واقعا بستگی به عملکرد زیربنایی شون داره. واینکه چگونه اونها توزیع میشوند واقعا بستگی به عملکرد زیربنایی شون داره. والبته همانطور که قبلا گفتم اززمانی که ما میتوانیم شروع به نقشه برداری ازعملکرد مغزنماییم الان ما میتوانیم شروع به گره زدن اینها به سولهای منفرد نماییم.
So let's take a deeper look. Let's look at neurons. So as I mentioned, there are 86 billion neurons. There are also these smaller cells as you'll see. These are support cells -- astrocytes glia. And the nerves themselves are the ones who are receiving input. They're storing it, they're processing it. Each neuron is connected via synapses to up to 10,000 other neurons in your brain. And each neuron itself is largely unique. The unique character of both individual neurons and neurons within a collection of the brain are driven by fundamental properties of their underlying biochemistry. These are proteins. They're proteins that are controlling things like ion channel movement. They're controlling who nervous system cells partner up with. And they're controlling basically everything that the nervous system has to do.
خب بیایید یک نگاه عمیق تری بیندازیم. بیاید به رشته های عصبی نگاهی بندازیم. خُب همانطور که من قبلا گفتم 86 میلیارد رشته عصبی وجود داره. همانطورکه میبینید، سلولهای کوچکتر اونجا وجود داره . اینها سلولهای حامی هستند--آستروسیت گلیا. و اعصاب خودشون اونهایی هستند که ورودی را میگیرند. آنها آن را ذخیره سازی و پردازش می کنند. هررشته عصبی ازطریق سیناپسها به 10000 رشته عصبی دیگه درمغزتون متصل میشه. هررشته عصبی ازطریق سیناپسها به 10000 رشته عصبی دیگه درمغزتون متصل میشه. و هررشته عصبی بتنهایی عمدتا منحصربفرد است. ویژگی منحصربفرد هم رشته های عصبی منفرد و رشته های عصبی درخلال یک مجموعه مغز ویژگی منحصربفرد هم رشته های عصبی منفرد و رشته های عصبی درخلال یک مجموعه مغز بوسیله خواص اساسی رانده میشوند از خواص بیوشیمیایی اساسیشون. اینها پروتیینند. اینها پروتیین هستند که چیزهایی مثل تحرکات کانال یونی دارند کنترل میکنند . اینها پروتیین هستند که چیزهایی مثل تحرکات کانال یونی دارند کنترل میکنند . واونها اساسا هرچیزی را که سیستم اعصاب مجبوره انجام بده را کنترل میکنند. واونها اساسا هرچیزی را که سیستم اعصاب مجبوره انجام بده را کنترل میکنند.
So if we zoom in to an even deeper level, all of those proteins are encoded by our genomes. We each have 23 pairs of chromosomes. We get one from mom, one from dad. And on these chromosomes are roughly 25,000 genes. They're encoded in the DNA. And the nature of a given cell driving its underlying biochemistry is dictated by which of these 25,000 genes are turned on and at what level they're turned on.
درنتیجه اگر ما به سطوح عمیقتری نگاه کنیم همه اون پروتیینها بوسیله ژنوممون به رمز و کُد درمی آیند. ما هرکدوممون 23 جفت کروموزوم داریم. که برای هرجفت یکی را از پدر ویکی را از مادر میگیریم. وبرروی این کروموزومها تقریبا 25000 ژن وجود داره. وبرروی این کروموزومها تقریبا 25000 ژن وجود داره. اونها در DNA رمز میشوند. طبیعت یک سلول اهدا شده با بیوشیمی اساسی آن به حرکت در میاید ، که توسط 25.000 از این ژنها دیکته شده اند و اینکه در چه سطحی آنها فعال شوند. طبیعت یک سلول اهدا شده با بیوشیمی اساسی آن به حرکت در میاید ، که توسط 25.000 از این ژنها دیکته شده اند و اینکه در چه سطحی آنها فعال شوند. طبیعت یک سلول اهدا شده با بیوشیمی اساسی آن به حرکت در میاید ، که توسط 25.000 از این ژنها دیکته شده اند و اینکه در چه سطحی آنها فعال شوند. طبیعت یک سلول اهدا شده با بیوشیمی اساسی آن به حرکت در میاید ، که توسط 25.000 از این ژنها دیکته شده اند و اینکه در چه سطحی آنها فعال شوند. طبیعت یک سلول اهدا شده با بیوشیمی اساسی آن به حرکت در میاید ، که توسط 25.000 از این ژنها دیکته شده اند و اینکه در چه سطحی آنها فعال شوند.
And so our project is seeking to look at this readout, understanding which of these 25,000 genes is turned on. So in order to undertake such a project, we obviously need brains. So we sent our lab technician out. We were seeking normal human brains. What we actually start with is a medical examiner's office. This a place where the dead are brought in. We are seeking normal human brains. There's a lot of criteria by which we're selecting these brains. We want to make sure that we have normal humans between the ages of 20 to 60, they died a somewhat natural death with no injury to the brain, no history of psychiatric disease, no drugs on board -- we do a toxicology workup. And we're very careful about the brains that we do take. We're also selecting for brains in which we can get the tissue, we can get consent to take the tissue within 24 hours of time of death. Because what we're trying to measure, the RNA -- which is the readout from our genes -- is very labile, and so we have to move very quickly.
پروژه ما بدنبال نگاه کردن به این بازخوانی است برای فهمیدن اینکه کدامیک از این 25000 ژن فعال میشوند. درنتیجه بمنظور انجام چنین پروژه ای ، طبیعتا ما به مغز نیاز داریم. درنتیجه ما تکنسین های آزمایشگاهمونو بیرون فرستادیم. ما بدنبال مغزهای طبیعی انسان میگشتیم. چیزی که ما درواقع باهاش شروع کردیم یک دفتر معاینات پزشکی است. این یک مکان جایی که مرده ها داخلش آورده میشن. ما بدنبال مغزهای طبیعی انسان هستیم. محک های زیادی وجود داره که بوسیله اونها ما مغزها را انتخاب میکنیم. ما میخواهیم مطمئن شویم که انسانهایی طبیعی بین 20 تا 60 سال داریم آنها براثر مرگ طبیعی از دنیا رفته اند بدون هرگونه صدمه ای به مغز ویا سابقه بیماریهای روحی روانی بدون مصرف دارو-- ما یک کار سم شناختی انجام میدهیم. وخیلی مراقب مغزهایی که میگیریم هستیم. ما داریم مغزهایی راانتخاب میکنیم که بافت را ازاون بگیریم ما بعد از اخذ رضایت نامه میتونیم بافت رابگیریم درخلال 24 ساعت بعد اززمان مرگ. بخاطر چیزی که تلاش میکنیم تا اندازه بگیریم RNA که بازخوانی از ژنهای ماست-- خیلی ناپایداره ومامجبوریم خیلی سریع حرکت کنیم.
One side note on the collection of brains: because of the way that we collect, and because we require consent, we actually have a lot more male brains than female brains. Males are much more likely to die an accidental death in the prime of their life. And men are much more likely to have their significant other, spouse, give consent than the other way around.
یک نکته در جمع آوری مغز : بخاطر روش جمع آوری وبخاطر اینکه ما به رضایت نامه نیاز داریم ما عملا تعداد مغزهای مرد بیشتری نسبت به زنها داریم. مردان خیلی بیشتر احتمال داره که بر اثر یک حادثه در زندگیشون بمیرند. بیشتر احتمال داره که همسران مردان برای اینکار زضایت بدهند تا روشهای دیگه.
(Laughter)
(خنده)...
So the first thing that we do at the site of collection is we collect what's called an MR. This is magnetic resonance imaging -- MRI. It's a standard template by which we're going to hang the rest of this data. So we collect this MR. And you can think of this as our satellite view for our map. The next thing we do is we collect what's called a diffusion tensor imaging. This maps the large cabling in the brain. And again, you can think of this as almost mapping our interstate highways, if you will. The brain is removed from the skull, and then it's sliced into one-centimeter slices. And those are frozen solid, and they're shipped to Seattle. And in Seattle, we take these -- this is a whole human hemisphere -- and we put them into what's basically a glorified meat slicer. There's a blade here that's going to cut across a section of the tissue and transfer it to a microscope slide. We're going to then apply one of those stains to it, and we scan it. And then what we get is our first mapping.
اولین چیزی که ما درمحل جمع آوری انجام میدهیم چیزیه که MR نامیده میشه. این یک تصویربرداری بوسیله رزونانس مغناطیسی است--MRI. این یک الگوی استاندارده که قراره ما بقیه این داده ها را به آنها متصل کنیم. درنتیجه ما MR ها را جمع میکنیم. میتونید فکر کنید که این بعنوان ماهواره به نقشه ما نگاه میکند. کاردیگه ای که انجام مبدهیم اینه که ما چیزی بنام تصاویر پخش عضلات ممتد را جمع میکنیم. این نقشه ها سیمکشی های بزرگ مغزند. مجدداً ،اگه بخواهید میتوانید آنها را به عنوان بزرگراه های بین ایالتی ما تصور کنید. مجدداً ،اگه بخواهید میتوانید آنها را به عنوان بزرگراه های بین ایالتی ما تصور کنید. مغز ازداخل جمجمه برداشته میشه وسپس به قطعات یک سانتیمتری بریده میشه. واونها که یخزده میشن به سیاتل حمل میشوند. ودراونجا ما اونها رومیگیریم-- این یک نیمکره کامل انسانه-- وما اونها را درآنچه اساسا یک چرخ گوشت تکریم شده است ، قرارشون میدهیم. اینجا یک تیغه است که قراره ببره یک قطعه ازاین بافت را ومنتقل کنه اونو به یک تیغه میکروسکوپ. قراره یکی از این لکه ها را بکارببریم و اسکنش کنیم. واونچه که میگیریم اولین نقشه مان است.
So this is where experts come in and they make basic anatomic assignments. You could consider this state boundaries, if you will, those pretty broad outlines. From this, we're able to then fragment that brain into further pieces, which then we can put on a smaller cryostat. And this is just showing this here -- this frozen tissue, and it's being cut. This is 20 microns thin, so this is about a baby hair's width. And remember, it's frozen. And so you can see here, old-fashioned technology of the paintbrush being applied. We take a microscope slide. Then we very carefully melt onto the slide. This will then go onto a robot that's going to apply one of those stains to it. And our anatomists are going to go in and take a deeper look at this.
واین مکانیه که خبرگان میان وتکالیف اولیه آناتومیکشونو انجام میدهند. اگه بخواهید میتونید این مرزهای ایالتی رادرنظربگیرید، منظورم اون نماهای بیرونی نسبتا پهن را . از اینجا، ما قادریم اون مغز را به قطعات بیشتری تقسیم کنیم، که سپس ما میتونیم روی یک سرما سنج کوچکتر قرار دهیم. واین فقط داره اینو نشون میده-- این بافت یخزده که بریده ئمیشه. ضخامت این 20 میکرونه درنتیجه این به پهنای یک تارموی بچه است. وبیاد داشته باشید که یخزده است. در اینجا شما میتونید ببینید فن آوری قدیمی را که از قلم مو داره استفاده میشه. ما یک تیغه میکروسکوپ را میگیریم. سپس بدقت اونو روی اون تیغه ذوبش میکنیم. سپس اون به دست یک روبات سپرده میشه که قراره یکی از اون لکهارواستفاده کنه. و آناتومیستهای ما قراره یک نگاه عمیقتری بهش بندازند.
So again this is what they can see under the microscope. You can see collections and configurations of large and small cells in clusters and various places. And from there it's routine. They understand where to make these assignments. And they can make basically what's a reference atlas. This is a more detailed map.
و این چیزیه که اونها میتوانند زیر میکروسکپ ببینند. شما میتونید مجموعه ها و نظم آرایی سلولهای بزرگ و کوچک ببینید شما میتونید مجموعه ها و نظم آرایی سلولهای بزرگ و کوچک ببینید در مکانها و خوشه های مختلف. وازاونجا که این یک امرروزمره است.اونها درمیابند که کجا این وظایف راانجام بدن. ومیتوانند اساسا آنچه که یک اطلس مرجع نامیده میشود را بسازند. این یک نقشه با جزییات بیشتره.
Our scientists then use this to go back to another piece of that tissue and do what's called laser scanning microdissection. So the technician takes the instructions. They scribe along a place there. And then the laser actually cuts. You can see that blue dot there cutting. And that tissue falls off. You can see on the microscope slide here, that's what's happening in real time. There's a container underneath that's collecting that tissue. We take that tissue, we purify the RNA out of it using some basic technology, and then we put a florescent tag on it. We take that tagged material and we put it on to something called a microarray.
دانشمندان ما ازاون استفاده میکنند برای برگشتن به تکه دیگری از اون بافت و کاری را که برش با اسکن لیزری نامیده میشود را انجام دهند. این تکنسینها دستورالعمل ها را میگیرند. اونها یک مکان و مشخص میکنند وسپس لیزر میبره. میتونید ببینید که اون نقطه آبی رنگ اونجا کارِبُرش را انجام میده.وبعد اون بافت میفته. شما در زیر میکروسکوپ میبینید که چه اتفاقی درزمان واقعی میفته. یک ظرف در زیر اونجاست که اون بافتها راجمع میکنه. ما اون تکه ها رو میگیریم وRNA اونها را استخراج میکنیم بااستفاده از فن آوری پایه وسپس یک نشان حساس به نور روی آن میگذاریم. ما اون ماده نشاندار رامیگیریم وچیزی بنام ریز فلش بهش متصل میکنیم.
Now this may look like a bunch of dots to you, but each one of these individual dots is actually a unique piece of the human genome that we spotted down on glass. This has roughly 60,000 elements on it, so we repeatedly measure various genes of the 25,000 genes in the genome. And when we take a sample and we hybridize it to it, we get a unique fingerprint, if you will, quantitatively of what genes are turned on in that sample.
حالا این ممکنه این برای شما شبیه دسته ای ازنقاط بنظربرسه ولی هرکدام از این نقاط منفرد عملا یک قطعه بی نظیر از ژنوم انسانی است که ما در شیشه مشخصش کردیم. این حدود 60،000 عناصر دارد، درنتیجه ما مکررا ژنهای متفاوتی از 25000 ژن را در این ژنوم را اندازه میگیریم. درنتیجه ما مکررا ژنهای متفاوتی از 25000 ژن را در این ژنوم را اندازه میگیریم. هنگامی که یک نمونه می گیرد و آن را با دیگری پیوند میزنمیم ما یک انگشت نگاری منحصربفرد انجام میدیم (اگه به این نام بنامیمش) ازنظرتعداد ژنهایی که دراین نمونه فعال میشوند.
Now we do this over and over again, this process for any given brain. We're taking over a thousand samples for each brain. This area shown here is an area called the hippocampus. It's involved in learning and memory. And it contributes to about 70 samples of those thousand samples. So each sample gets us about 50,000 data points with repeat measurements, a thousand samples.
حالا ما اینکارو دوباره و دوباره انجام میدهیم این روش را برای هر مغزی که داریم انجام میدهیم. ما بیش از 100000 نمونه از هر مغز میگیریم. این ناحیه نشان داده شده دراینجا ناحیه ای بنام هیچوکامچ نامیده میشه. که درگیر آموختن و حاقظه است. ودر حدود 70 نمونه از هزاران نمونه مذکور وجود داره. هر نمونه حدود 50000 نقطه اطلاعاتی بما میده وبا اندازه گیری مجدد 1000 نمونه
So roughly, we have 50 million data points for a given human brain. We've done right now two human brains-worth of data. We've put all of that together into one thing, and I'll show you what that synthesis looks like. It's basically a large data set of information that's all freely available to any scientist around the world. They don't even have to log in to come use this tool, mine this data, find interesting things out with this. So here's the modalities that we put together. You'll start to recognize these things from what we've collected before. Here's the MR. It provides the framework. There's an operator side on the right that allows you to turn, it allows you to zoom in, it allows you to highlight individual structures.
تقریبا حدود 50 میلیون نقطه اطلاعاتی داریم برای یک مغر اهدا شده. ما الان روی دو مغز اسلاعات ارزشمند انسانی را انجام دادیم. ما الان روی دو مغز اسلاعات ارزشمند انسانی را انجام دادیم. ما همه اونهارو با هم گذاشته ایم در یک چیز بشما نشان خواهم داد اون سنتزها به چه چیز شبیه است. این اساسا یک مجموعه بزرگ داده ها از اطلاعاتی است که آزادانه دردسترس هردانشمندی درهرنقطه ازجهانه. اونها حتی مجبور نیستند برای استفاده از این ابزار اسمشونو بگن، من چیزهای جالبی را در این پیدا کردم. که در اینجاست که مدلهای همسان را کنارهم میگذاریم. شما این چیزها از چیزی که ما قبلا جمع آوری کردیم باز شناسی می کنید . این MRاست.این چهارچوب را تهیه میکنه. این یک کناره اپراتور درسمت راسته که بشما اجازه میده بچرخید این یک کناره اپراتور درسمت راسته که بشما اجازه میده بچرخید این بشما اجازه میده که ساختارهای منحصر بفرد را پررنگ کنید.
But most importantly, we're now mapping into this anatomic framework, which is a common framework for people to understand where genes are turned on. So the red levels are where a gene is turned on to a great degree. Green is the sort of cool areas where it's not turned on. And each gene gives us a fingerprint. And remember that we've assayed all the 25,000 genes in the genome and have all of that data available.
اما مهمتر از همه ، ما در حال نقشه برداری کردن برای این چهارچوب آناتومیک هستیم ، یک چهارچوب مشترک برای مردم تا درک کنند که ژنها در فعال میشن. سطوح قرمز رنگ جایی هستند که یک ژن بسمت یک درجه عالی فعال میشه. سبز مناطق سرد هستند که فعال نیستند. وهرژن یک راهنمایی بما میکنه. وبخاطرداشته باشید که آنچه ما ارزیابی کرده ایم درهمه 25000 ژن در ژنوم. و همه اون اطلاعات موجود را دارند.
So what can scientists learn about this data? We're just starting to look at this data ourselves. There's some basic things that you would want to understand. Two great examples are drugs, Prozac and Wellbutrin. These are commonly prescribed antidepressants. Now remember, we're assaying genes. Genes send the instructions to make proteins. Proteins are targets for drugs. So drugs bind to proteins and either turn them off, etc. So if you want to understand the action of drugs, you want to understand how they're acting in the ways you want them to, and also in the ways you don't want them to. In the side effect profile, etc., you want to see where those genes are turned on. And for the first time, we can actually do that. We can do that in multiple individuals that we've assayed too.
خُب دانشمندان چه جیزی میتوانند مورد این داده ها یاد بگیرند؟ ما به تازگی نگاه کردن به این داده ها را شروع کردیم. چیزهای اولیه ای که بخواهید بفهمید دراین وجود داره. دو مثال عالی داروها هستند پروزاک و ولبوترین. اینها بطوررایجی بعنوان ضد افسردگی تجویز میشوند. بیاد داشته باشید ما داریم ژنها را ارزیابی میکنیم. ژنها دستورالعملها را برای ساخت پروتیین ارسال میکنند. پروتیینها برای داروها هدف هستند. درنتیجه داروها یا به پروتیینها متصل میشوند ویا اونها را خاموش میکنند. درنتیجه اگر شما میخواهید که بفهمید اثر داروها را دریابید یا میخواهید بفهمید اونها چگونه دارند درمسیری که میخواهید عمل میکنند و همچنین درراههایی که شما آن را نمیخواهید . درعوارض جانبی عملکرد آن وغیره، شما مکانی را که این ژنها دارند فعال میشوند میخواهید ببینید. وبرای اولین بار ما عملا میتوانیم اونو انجام بدهیم. ما میتوانیم اونو در افراد متعددی که اونها را ارزیابی هم کردیم ، انجام دهیم.
So now we can look throughout the brain. We can see this unique fingerprint. And we get confirmation. We get confirmation that, indeed, the gene is turned on -- for something like Prozac, in serotonergic structures, things that are already known be affected -- but we also get to see the whole thing. We also get to see areas that no one has ever looked at before, and we see these genes turned on there. It's as interesting a side effect as it could be. One other thing you can do with such a thing is you can, because it's a pattern matching exercise, because there's unique fingerprint, we can actually scan through the entire genome and find other proteins that show a similar fingerprint. So if you're in drug discovery, for example, you can go through an entire listing of what the genome has on offer to find perhaps better drug targets and optimize.
حالا الان ما میتوانیم به همه مغزنگاه بندازیم. ما میتوانیم این اثر انگشت منحصربفرد را ببینیم. ما این تاییدیه رامیگیریم ما تایید را میگیریم که این ژن فعال است— برای چیزی مثل پروزک در ساختارهای سروتونرژیک چیزهایی که قبلا متاثر شناخته میشده اند— اما ما داریم به دیدن اجسام بطور کلی گرایانه عادت میکنیم. ماهمچنین داریم عادت به دیدن مناطقی که هیچکس قبلا بهش نگاه نکرده باشه داریم. واونجا ما اون ژنها رو فعال شده میبینیم . این یک عارضه جانبی جالبه اونطوری که میتونه باشه. یک چیز دیگه که با این چیزها میتونید انجام بدید این است که، این یک مدل هماهنگ کننده تمرینی میتونید انجام دهید، بخاطر اینکه مثل اثر انگشت منحصر بفرد است، که ازمیان کل ژنوم عملا میتوانیم اسکن کنیم و سایر پروتیینها را پیدا کنیم که مثل یک اثرانگشت مشابه را نشان میدهند. برای مثال اگر شما درحال کشف دارو هستید میتوانید ازطریق میتوانید از طریق لیست کاملی که این ژنوم برای یافتن اهداف بهتر و بهیته شده، پیشنهادی میکند، بروید. میتوانید از طریق لیست کاملی که این ژنوم برای یافتن اهداف بهتر و بهیته شده، پیشنهادی میکند، بروید.
Most of you are probably familiar with genome-wide association studies in the form of people covering in the news saying, "Scientists have recently discovered the gene or genes which affect X." And so these kinds of studies are routinely published by scientists and they're great. They analyze large populations. They look at their entire genomes, and they try to find hot spots of activity that are linked causally to genes. But what you get out of such an exercise is simply a list of genes. It tells you the what, but it doesn't tell you the where. And so it's very important for those researchers that we've created this resource. Now they can come in and they can start to get clues about activity. They can start to look at common pathways -- other things that they simply haven't been able to do before.
بیشترشما احتمالا آشنا با مطالعات گسترده انجام شده بر ژنوم هستید در فرمکه که دراخباربرای پوشش مردمی ارايه میشوند که میگه"اخیراً دانشمندان ژن یاژنهایی را با Xمتاثر را کشف کرده اند." خُب این نوع مطالعات بطور روزمره بوسیله دانشمندان منتشر میشوند واونها عالی هستند.اونها جوامع بزرگ را تجزیه میکنند. اونها به همه ژنوم هایشان نگاه میکنند و سعی میکنند که نقاطی که فعالیت زیادی دارند را پیدا کنند که بطورتصادفی به ژنها مرتبط هستند. اما آنچه شما از اینچنین آزمایشاتی دستگیرتان میشود فقط یک لیست از ژنهاست.همین. این چرا بشما میگه ، ولی کجا را به شما نمیگه. بنابر این برای این محققان که ما این منابع را برایشان ایجاد کردیم ، این بسیار مهم است . بنابر این برای این محققان که ما این منابع را برایشان ایجاد کردیم ، این بسیار مهم است . اکنون اونها میتوانند وارد شوند ومیتوانند شروع به گرفتن سرنخهایی درباره فعالیت میکنند. اکنون اونها میتوانند وارد شوند ومیتوانند شروع به گرفتن سرنخهایی درباره فعالیت میکنند. اونها میتوانند به راههای مشترک نگاه کنند— راههای دیگری که اونها قبلاً بسادگی قادر به انجام آن کار نبوده اند .
So I think this audience in particular can understand the importance of individuality. And I think every human, we all have different genetic backgrounds, we all have lived separate lives. But the fact is our genomes are greater than 99 percent similar. We're similar at the genetic level. And what we're finding is actually, even at the brain biochemical level, we are quite similar. And so this shows it's not 99 percent, but it's roughly 90 percent correspondence at a reasonable cutoff, so everything in the cloud is roughly correlated. And then we find some outliers, some things that lie beyond the cloud. And those genes are interesting, but they're very subtle. So I think it's an important message to take home today that even though we celebrate all of our differences, we are quite similar even at the brain level.
درنتیجه فکر میکنم این مخاطبین بویژه میتوانند اهمیت منحصر بفرد بودن را بفهمند. ومن فکر میکنم هر انسانی، و همه ما زمینه ژنتیکی مختلفی را داریم، ما همه زندگی جداگانه ای کرده ایم. ولی واقعیت اینه که ژنوم ما بیشتر از 99 درصد شبیه هم است. ما درسطوح ژنتیکی شبیه هم هستیم. وآنچه واقعا ما می یابیم، حتی در سطح بیوشیمیایی مغز، ما بسیار شبیه هستیم. وآنچه واقعا ما می یابیم، حتی در سطح بیوشیمیایی مغز، ما بسیار شبیه هستیم. وآنچه واقعا ما می یابیم، حتی در سطح بیوشیمیایی مغز، ما بسیار شبیه هستیم. ودرنتیجه این نشان میدهد که این 99 درصد نیست، تقریبا اینها در یک برش منطقی 90 درصد با هم مطابقت دارند، تقریبا اینها در یک برش منطقی 90 درصد با هم مطابقت دارند، و هرچیزی در این توده تقریبا بهم وابسته است. و بعد ما چیزهای دوری را پیدا میکنیم چیزهایی که پشت توده ها قرار میگیرند. واون ژنها جالبند اونها خیلی زیرکند. من فکرمیکنم این پیام مهمی است که امروز به خانه ببریم من فکرمیکنم این پیام مهمی است که امروز به خانه ببریم که اگرچه ما تمام تفاوتها یمان را جشن میگیریم، ولی ما بسیار شبیه به هم هستیم. حتی در سطح مغز.
Now what do those differences look like? This is an example of a study that we did to follow up and see what exactly those differences were -- and they're quite subtle. These are things where genes are turned on in an individual cell type. These are two genes that we found as good examples. One is called RELN -- it's involved in early developmental cues. DISC1 is a gene that's deleted in schizophrenia. These aren't schizophrenic individuals, but they do show some population variation. And so what you're looking at here in donor one and donor four, which are the exceptions to the other two, that genes are being turned on in a very specific subset of cells. It's this dark purple precipitate within the cell that's telling us a gene is turned on there. Whether or not that's due to an individual's genetic background or their experiences, we don't know. Those kinds of studies require much larger populations.
حالا این تفاوتها شبیه چی هستند؟ این یک مثال از یک مطالعه ایه که ما انجام دادیم برای دنبال کردن و مشاهده اینکه دقیقا اون تفاوتها چه بودند— واونها خیلی زیرکند. چیزهایی هستند که ژنها فعال هستند در یک نوع اینها سلول. دوتا از ژنهایی که ما یافتیم مثالهای خوبی هستند یکیش نامیده میشه RELN—اون شامل سرنخهای توسعه ای اولیه است. دیسک 1 است که در بیماری شیزوفرنیایی ( نوعی جنون) از مغزحذف شده دیسک 1 است که در بیماری شیزوفرنیایی ( نوعی جنون) از مغزحذف شده اینها بتنهایی شیزوفرنیایی نیستند اما اونها برخی تغییرات جمعیتی را نشان میدهند. و آنچه شما دارید بهش نگاه میکنید اینجا دردهنده 1 و دهنده 4 که نسبت به اون دوتای دیگه استثنا هستند که ژنها دارند فعال میشن دریک زیرمجموعه سلولها. این ارغوانی تیره بسرعت درسلول عمل میکند که بما میگه یک ژن اونجا فعاله. درسته یا نه این بدلیل یک سابقه ژنتیکی انفرادیه یا تجربیاتی که ما نمیدانیم. ایندست از مطالعات نیازمند جمعیت خیلی بزرگتریه.
So I'm going to leave you with a final note about the complexity of the brain and how much more we have to go. I think these resources are incredibly valuable. They give researchers a handle on where to go. But we only looked at a handful of individuals at this point. We're certainly going to be looking at more. I'll just close by saying that the tools are there, and this is truly an unexplored, undiscovered continent. This is the new frontier, if you will. And so for those who are undaunted, but humbled by the complexity of the brain, the future awaits.
خُب من شما را با یک نکته نهایی در باره پیچیدگی مغز ترک میکنم و اینکه چی میزان ما هنوز باید بر روی آن کار کنیم. خُب من شما را با یک نکته نهایی در باره پیچیدگی مغز ترک میکنم و اینکه چی میزان ما هنوز باید بر روی آن کار کنیم. خُب من شما را با یک نکته نهایی در باره پیچیدگی مغز ترک میکنم و اینکه چی میزان ما هنوز باید بر روی آن کار کنیم. من فکر میکنم این منابع بشکل باور نکردنی ای ارزشمندند. اونها به محققان وسیله ای میدهند که به کجا بروند. ولی ما فقط به یک مشت افراد منحصر بفرد از این نظر نگاه کردیم. یقینا قرار است که ما به آنها بیشتر نگاه کنیم. من با گفتن یک مطلب به آخر بحث میروم اینکه این ابزار اینجاست، و این واقعا قاره کشف نشده و شناخته نشده است. این مرز جدیدی است ، اگر شما بخواهید. و برای کسانی که رام نشده هستند ولی فروتن ناشی از پیچیدگی مغز، و منتظران آینده
Thanks.
متشکرم.
(Applause)
(تشویق حاضرین)