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.
Čia 1000 metų senumo smegenų piešinys. Štai regos sistemos diagrama. Ir kai kas šiandien atrodo labai pažįstama. Dvi akys apačioje, optinis nervas einantis iš nugaros. Taip pat labai didelė nosis, kuri, rodos, su niekuo nesujungta.
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.
Palyginus tai su naujesniais regos sistemos atvaizdavimais pamatysite, kad viskas pasidarė daug labiau sudėtinga per pastarąjį tūkstantį metų. Ir taip yra dėl to, kad šiandien galime pažvelgti į smegenų vidų, vietoje to, kad tiesiog žiūrėtume į jų formą.
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.
Tarkime, kad norite suprasti, kaip veikia kompiuteris ir galite matyti tik klaviatūrą, pelę, ekraną. Jums tikrai nelabai sektųsi. Jūs norite jį atidaryti, pralaužti korpusą, pažiūrėti, kas su kuo sujungta. Ir šiek tiek daugiau nei prieš šimtmetį, niekas to negalėjo padaryti su smegenimis. Niekas nebuvo pažvelgęs į smegenų jungtis.
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.
Ir taip yra todėl, kad jei išėmus smegenis iš kaukolės paimtumėte mažytį pjūvį, padėję net po itin galingu mikroskopu, pamatytume, kad ten nieko nėra. Tai pilka, be formos. Jokios struktūros. Tai nieko jums nepasakys.
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.
Ir visa tai pasikeitė vėlyvame 19 amžiuje. Buvo sukurti nauji cheminiai dažai smegenų audiniui ir jie pirmąkart leido pamatyti smegenų sujungimus. Kompiuteris buvo atidarytas.
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.
Tai kas iš tiesų leido atsirasti moderniam neuromokslui buvo dažas vadinamas Golgi dažu. Ir jis veikia tam tikru būdu. Vietoje to, kad nudažytų visas audinio ląsteles, jis kažkaip nudažo tik apie 1 procentą ląstelių. Jis prasklaido mišką, leidžia pamatyti medžius. Jei viskas būtų buvę pažymėta, nieko nesimatytų. Jis kažkaip parodo, kas ten yra.
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.
Ispanų neuroanatomas Santiago Ramon y Cajal, kuris daugelio yra laikomas modernaus neuromokslo tėvu, panaudojo Golgi dažą, ir gavo duomenis, kurie atrodo šitaip, ir iš tikro mums davė modernią smegenų ląstelės, neurono, sąvoką. Ir jei galvojate apie smegenis kaip apie kompiuterį, tai yra tranzistorius. Ir labai greitai Cajal suvokė, kad neuronai nedirba po vieną, bet jungiasi su kitais ir suformuoja grandines visai kaip kompiuteryje. Šiandien, kai tyrėjai nori atvaizduoti neuronus jie įžiebia juos iš vidaus, o ne patamsina juos. Ir tam yra keletas būdų. Bet vienas populiariausių būdų naudoja žalią fluorescentinį baltymą. Žaliasis fluorescentinis baltymas, kuris, kaip bebūtų keista, kilęs iš bioliuminescentinių medūzų, yra labai naudingas. Nes išgavę žalio fluorescentinio baltymo geną ir įdėję jį į ląstelę, gausime žalsvai švytinčią ląstelę -- arba su vienu iš daugelio žalio fluorescentinio baltymo variantų, gausime ląstelę, šviečiančią daugybe spalvų.
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.
Taigi grįžtant prie smegenų, Tai yra iš genetinės inžinerijos būdu gautos pelės vardu "Smegenų vaivorykštė" (angl.: "Brainbow") O šis vardas, aišku, todėl, kad visi šie neuronai švyti skirtingomis spalvomis.
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.
Kartais neuromokslininkams reikia identifikuoti atskirus molekulinius neuronų komponentus, molekules, o ne visą ląstelę. Ir tam yra keletas būdų, bet vienas populiariausių susijęs su antikūnais. Ir jūs, aišku, pamenate, kad antikūnai yra imuminės sistemos kovotojai. Bet pasirodo, kad jie tokie naudingi imuninei sistemai dėl to, kad jis gali atpažinti tam tikras molekules, kaip, pavyzdžiui, viruso, puolančio kūną, baltymo kodą. Ir mokslininkai pasinaudojo šiuo faktu, kad atpažintų tam tikras molekules smegenyse, atpažinti tam tikras substruktūras ląstelėje, ir atpažinti juos atskirai.
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.
Ir daug šių vaizdų, kuriuos jums rodžiau, yra labai gražūs, bet jie taip pat ir labai galingi. Jie turi didžiulę aiškinamąją galią. Tai, pavyzdžiui, yra seratonino antikūnų dažymas antikūnais pelės smegenų pjūvyje.
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.
Ir jūs, aišku, girdėjote apie serotoniną, ligų kaip depresija ar nerimas kontekste. Jūs girdėjote apie SSRI - vaistus, naudojamus šioms ligoms gydyti. Kad suprastume kaip veikia serotoninas, itin svarbu suprasti kur yra jo veikimo centrai. Ir toks dažymas antikūnais tinka atsakyti būtent tokiems klausimams.
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)
Norėčiau palikti jus su viena mintimi: Žalias fluorescentinis baltymas ir antikūnai yra visiškai natūralūs produktai. Jie sukurti gamtos, kad medūzos galėtų švytėti žaliai dėl kažkokios priežasties, ar ką galėtų aptikti įsibrovusio baltymo kodą, pavyzdžiui. Ir tik daug vėliau pasirodė mokslininkai ir pasakė: "Ei, tai įrankiai ir funkcijos, kuriuos galime panaudoti savo tyrimų paletėje." Ir vietoje to, kad vargani žmonių protai nuo nulio kurtų šiuos įrankius, šie jau paruošti sprendimai buvo čia pat, gamtoje, kurti ir rafinuoti milijonus metų geriausio iš visų inžinieriaus. Ačiū. (Aplodismentai)