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.
זהו שרטוט בן אלף שנה של המוח. זו דיאגרמה של מערכת הראייה. הציור מאוד דומה לדיאגרמות שמצויירות כיום. שתי עיניים בתחתית התמונה ועצב הראייה שיוצא מהן מאחור. ויש אף גדול מאוד שלא נראה מחובר לשום דבר.
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.
ואם נשווה את זה לשרטוטים של מערכת הראייה מהתקופה האחרונה, תוכלו לראות שדברים נעשו הרבה יותר מורכבים במהלך אלף השנים שעברו. וזה בגלל שכיום אנחנו יכולים לראות מה קורה בתוך המוח, בניגוד להסתכלות רק על צורתו הנראית לעין.
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.
דמיינו שאתם רוצים לדעת כיצד פועל מחשב וכל מה שאתם יכולים לראות הם מקלדת, עכבר ומסך המחשב. סוג של חוסר אונים... אתם רוצים להיות יכולים לפתוח אותו, ולהסתכל על כל החוטים שבפנים. עד לפני קצת יותר ממאה שנה, אף אחד לא היה יכול לעשות את זה עם המוח. אף אחד לא היה יכול לראות את ה"חיווט" במוח.
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.
זה בגלל שאם תיקח מוח, תוציא אותו מהגולגולת תחתוך פרוסה דקה ממנו, ותשים אותה תחת מיקרוסקופ חזק, אין שם כלום. זה אפור וחסר צורה. אין מבנה מוגדר, זה לא יגיד לך כלום.
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.
כל זה השתנה לקראת סוף המאה ה-19. פתאום החלו לפתח כל מיני צבעים כימיים לצביעת רקמת המוח שנתנו לנו הצצה ראשונה למה שקורה בתוכו. פתחנו את המחשב לרווחה.
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.
אז מה שבאמת קידם את מדעי המוח המודרנים הוא צבען שנקרא צבען גולג'י. והוא פועל בצורה הבאה. במקום לצבוע את כל התאים בתוך רקמה מסויימת, הוא צובע רק כאחוז אחד מהם. מנקה את התמונה, כך שניתן לראות מה שקורה בפנים. אם כל הרקמה היתה נצבעת לא היה ניתן לראות כלום. כך שבצורה הזאת ניתן לראות מה קורה שם.
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.
המומחה הספרדי לאנטומיה של מערכת העצבים סנטיאגו רמון א כהל, שנחשב לאבי מדעי המוח המודרנים, השתמש בצבען הגולג'י הזה, שנתן לו תמונה שנראית כך, ונתן לנו את הבסיס להבנה של תא העצב, הנוירון. ואם נחשוב על המוח כעל מחשב, אז זה הטרנסיסטור. מהר מאוד כהל הבין שהנוירון לא פשוט עובד לבד, אלא יוצר קשרים עם נוירונים אחרים שביחד יוצרים מעגלים, ממש בדומה למה שיש במחשב. כיום, מאה שנה מאוחר יותר, כאשר חוקרים רוצים להסתכל על נוירונים, הם "מאירים" אותם מבפנים, במקום להכהות אותם בצבע כלשהו. ויש כמה שיטות לעשות זאת, אבל אחת השיטות הפופולריות ביותר משתמשת בחלבון פלורסנטי ירוק (Green Fluorescent protein) החלבון הפלורסנטי הזה, שמקורו ממדוזה בעלת יכולת הארה ביולוגית (ביולומיניסנציה) מאוד מועיל, כיוון שאם אתה יכול לקחת את הגן לחלבון הזה ולהכניס את אותו לתא, התא יתחיל לזהור בצבע ירוק, או בצבעים אחרים, תלוי בווריאציה של החלבון בה השתמשת, אתה יכול לגרום לכך שהתא יחל לזהור בצבעים שונים.
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.
אז נחזור אם כן למוח, זוהי תמונה מעכבר מהונדס גנטית שנקרא "בריין-בואו" (מוח-קשת בענן). והוא נקרא כך, כמובן, בגלל כל הנוירונים הללו שזורחים בצבעים שונים.
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.
לפעמים חוקרים צריכים לזהות רכיב מולקולרי בודד של נוירונים, מולקולות, ולאו דווקא תא שלם. ויש מספר דרכים לעשות זאת, אבל הפופולריות ביותר מערבות שימוש בנוגדנים. אתם מכירים בטח את הנוגדנים כ"פועלים השחורים" של מערכת החיסון. אבל מסתבר שהנוגדנים כל כך יעילים כחלק ממערכת החיסון כיוון שהם מסוגלים לזהות מולקולות ספציפיות, כמו למשל חלבון מסויים, שהוא חלק מוירוס שחודר לגוף. החוקרים משתמשים בעובדה זו על מנת לזהות מולקולות ספציפיות בתוך המוח, לזהות מבנים מסויימים בתוך התא, ולזהות אותם בצורה פרטנית.
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.
הרבה מהתמונות שהראיתי לכם כאן הן מאוד יפות, אבל הן גם בעל ערך רב. יש להן את היכולת להסביר לנו מה אנחנו רואים. למשל, זוהי תמונה של צביעה בעזרת נוגדנים שמזהים טרנספורטר של סרוטונין בדגימה ממוח של עכבר.
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.
בטח שמעתם בעבר על סרוטונין, בהקשר של דיכאון ולחץ. שמעתם על מעכבי קליטה חוזרת של סרוטונין (SSRI's), שמשמשים כתרופות כנגד הפרעות אלו. ועל מנת להבין כיצד סרוטונין פועל, קריטי לדעת היכן נמצא מנגנון הפעולה שלו. צביעות בעזרת נוגדנים כמו זו יכולות לעזור לפענח ולענות על שאלות כאלו.
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)
אני רוצה, אם כן, להשאיר אתכם עם המחשבה הבאה: חלבון פלורסנטי ירוק ונוגדנים הם מלכתחילה חומרים טבעיים לחלוטין, הם פותחו על ידי הטבע על מנת לאפשר למדוזה לזהור מכל סיבה שלא תהיה, או על מנת לזהות חלבון של וירוס כלשהו. ורק הרבה יותר מאוחר מדענים גילו את הדברים הללו, ואז הם אמרו, "היי, אלה כלים, אלה יכולות שאנחנו יכולים להשתמש בהן ב"ארגז" הכלים המדעיים העומדים לרשותינו". ובמקום להשתמש במוח האנושי ולתכנן את הכלים הללו מאפס, יש לנו פתרונות מוכנים שם בחוץ שפותחו ושופרו במשך מליוני שנים על ידי המהנדס הגדול מכולם. תודה רבה. (מחיאות כפיים)