Това е рисунка на мозъка от преди хиляда години. Това е схема на визуалната система. Някои неща днес изглеждат познати. Две очи в дъното, оптичен нерв, излизащ от гърба. Има много голям нос, който изглежда не е свързан с нищо.
This is a thousand-year-old drawing of the brain. It's a diagram of the visual system. And some things look very familiar today. Two eyes at the bottom, optic nerve flowing out from the back. There's a very large nose that doesn't seem to be connected to anything in particular.
Ако сравним това с по-скорошни пресъздавания на визуалната система, ще видите, че нещата са се усложнили за хиляда години. Защото сега можем да видим какво има в мозъка, а не просто да разглеждаме външната му форма.
And if we compare this to more recent representations of the visual system, you'll see that things have gotten substantially more complicated over the intervening thousand years. And that's because today we can see what's inside of the brain, rather than just looking at its overall shape.
Представете си, че искате да разберете, как работи компютър и всички можете да видите клавиатура, мишка, екран. Всъщност, няма да имате късмет. Искате да можете да го отворите, да разгледате окабеляването вътре. До преди повече от един век, никой не можеше да направи това с мозъка. Никой не можеше да види окабеляването на мозъка.
Imagine you wanted to understand how a computer works and all you could see was a keyboard, a mouse, a screen. You really would be kind of out of luck. You want to be able to open it up, crack it open, look at the wiring inside. And up until a little more than a century ago, nobody was able to do that with the brain. Nobody had had a glimpse of the brain's wiring.
Това е, защото ако извадите мозък от черепа и отрежете малко парче от него, сложите го върху много силен микроскоп, няма да видите нищо. Той е сив, безформен. Няма структура. Това няма да ви каже нищо.
And that's because if you take a brain out of the skull and you cut a thin slice of it, put it under even a very powerful microscope, there's nothing there. It's gray, formless. There's no structure. It won't tell you anything.
Всичко се измени през 19ти век. Бяха разработени нави химически петна за мозъчни тъкани и те направиха възможно да погледнем за пръв път какво има в мозъка. Компютърът е отворен.
And this all changed in the late 19th century. Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed and they gave us our first glimpses at brain wiring. The computer was cracked open.
Това, което съвременната невронаука откри, беше петно, наречено петно на Голги. То работи по много практичен начин. Вместо да слагате петна на клетките в тъканта, то слага петна на около един процент от тях. Изчиства гората, разкрива дърветата в нея. Ако всичко има етикети, нищо няма да бъде видимо. Някак си, то показва, какво има там.
So what really launched modern neuroscience was a stain called the Golgi stain. And it works in a very particular way. Instead of staining all of the cells inside of a tissue, it somehow only stains about one percent of them. It clears the forest, reveals the trees inside. If everything had been labeled, nothing would have been visible. So somehow it shows what's there.
Испанският невроанатом, Сантиаго Рамон и Кахал, който се счита за баща на съвременната невронаука, приложи това петно на Голги, чрез което получи данни, които изглеждат така, и ни даде съвременната идея за нервна клетка, наречена неврон. Ако мислите за мозъка като за компютър, това е транзистора. Много бързо Кахал разбра, че невроните не функционират сами, а се свързват с другите, като образуват вериги, точно както компютъра. Сега, един век по-късно, когато учените искат да визуализират неврони, те ги осветяват отвътре, вместо да ги затъмняват. Има няколко начина да се направи това. Но един от най-известните начини включва зелен флуоресцентен протеин. Зеленият флуоресцентен протеин, който, странно, се получава от медуза, е много полезен. Защото можете да получите гена от зелен флуоресцентен протеин и да го сложите в клетка, която ще стане зелена - или от който и да е от многото варианти на зелен флуоресцентен протеин, можете да получите клетка, която свети с различни цветове.
Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal, who's widely considered the father of modern neuroscience, applied this Golgi stain, which yields data which looks like this, and really gave us the modern notion of the nerve cell, the neuron. And if you're thinking of the brain as a computer, this is the transistor. And very quickly Cajal realized that neurons don't operate alone, but rather make connections with others that form circuits just like in a computer. Today, a century later, when researchers want to visualize neurons, they light them up from the inside rather than darkening them. And there's several ways of doing this. But one of the most popular ones involves green fluorescent protein. Now green fluorescent protein, which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish, is very useful. Because if you can get the gene for green fluorescent protein and deliver it to a cell, that cell will glow green -- or any of the many variants now of green fluorescent protein, you get a cell to glow many different colors.
Връщам се към мозъка, това е от генетично произведена мишка, наречена "Брейнбоу". Тя е наречена така, разбира се, защото всички тези неврони светят в различни цветове.
And so coming back to the brain, this is from a genetically engineered mouse called "Brainbow." And it's so called, of course, because all of these neurons are glowing different colors.
Сега някои невроучени трябва да идентифицират отделните молекулярни съставни части на неврони, молекули, а не на цялата клетка. Има няколко начина да се направи това, но един от най-известните начини включва използването на антитела. Разбира се, запознати сте с антителата като пазители на имунната система. Но се оказва, че те са толкова полезни за имунната система, защото те могат да разпознаят определени молекули, като например, кода на протеин на вирус, който напада тялото. Изследователите използваха този факт, за да разпознаят определени молекули в мозъка, да разпознаят определени структури на клетката и да ги идентифицират по отделно.
Now sometimes neuroscientists need to identify individual molecular components of neurons, molecules, rather than the entire cell. And there's several ways of doing this, but one of the most popular ones involves using antibodies. And you're familiar, of course, with antibodies as the henchmen of the immune system. But it turns out that they're so useful to the immune system because they can recognize specific molecules, like, for example, the coat protein of a virus that's invading the body. And researchers have used this fact in order to recognize specific molecules inside of the brain, recognize specific substructures of the cell and identify them individually.
Много от тези образи, които ви показвам тук, са много красиви, но те са и много мощни. Те имат голяма обяснителна сила. Това, например, е антитяло петно против серотонин транспортьори в парче от мозък на мишка.
And a lot of the images I've been showing you here are very beautiful, but they're also very powerful. They have great explanatory power. This, for example, is an antibody staining against serotonin transporters in a slice of mouse brain.
Разбира се, чували сте за серотонин в контекста на болести като депресия и тревожност. Чували сте за SSRs, които са лекарства, които се използват да лекуват тези болести. За да разберете как функционира серотонина, трябва да разберете къде се произвежда серотонинът. Петно на антитяло, като това, може да бъде използвано, за да разберете това.
And you've heard of serotonin, of course, in the context of diseases like depression and anxiety. You've heard of SSRIs, which are drugs that are used to treat these diseases. And in order to understand how serotonin works, it's critical to understand where the serontonin machinery is. And antibody stainings like this one can be used to understand that sort of question.
Бих искал да ви оставя със следната мисъл: зеленият флуоресцентен протеин и антителата са напълно естествени продукти. Те са еволюирали от природата, за да накарат медузата да свети в зелено поради каквато и да е причина, например, за да се определи кода на протеина на нападащ вирус. Много по-късно, учените се появиха и казаха: "Хей, има инструменти, това са функции, които можем да използваме в собствената ни палета от инструменти." Вместо слабите човешки мозъци да проектират тези инструменти от начало, имаше тези готови решения в природата, развити и усъвършенствани за милиони години от най-големия инженер. Благодаря ви. (Аплодисменти)
I'd like to leave you with the following thought: Green fluorescent protein and antibodies are both totally natural products at the get-go. They were evolved by nature in order to get a jellyfish to glow green for whatever reason, or in order to detect the coat protein of an invading virus, for example. And only much later did scientists come onto the scene and say, "Hey, these are tools, these are functions that we could use in our own research tool palette." And instead of applying feeble human minds to designing these tools from scratch, there were these ready-made solutions right out there in nature developed and refined steadily for millions of years by the greatest engineer of all. Thank you. (Applause)