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.
Oto rysunek mózgu sprzed tysiąca lat. Jest to diagram układu wzrokowego. Pewne rzeczy wyglądają znajomo. Oczy na dole, nerw wzrokowy wysuwa się od tyłu. Jest też bardzo duży nos, który wydaje się nie łączyć z niczym konkretnym.
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.
Jeżeli porównamy to z nowszymi obrazami układu wzrokowego, zobaczymy, że sprawy się mocno skomplikowały przez ten tysiąc lat, bo możemy zajrzeć w głąb mózgu, a nie tylko oglądać jego ogólny zarys.
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.
To jak chcieć zrozumieć działanie komputera oglądając klawiaturę, myszkę i monitor. Nie lada problem. Przydałoby się go otworzyć i spojrzeć na okablowanie w środku. Nie dało się tego zrobić z mózgiem jeszcze sto lat temu. Nikt nie potrafił zajrzeć w przewody mózgu,
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.
bo jeżeli wyciągniesz mózg z czaszki, wytniesz cienki plasterek i położysz go pod najlepszym mikroskopem, to nic tam nie będzie. Widać tylko szarą, bezkształtną masę, bez jakiejkolwiek struktury. Nic ci nie powie.
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.
Wszystko się zmieniło pod koniec XIX wieku. Wynaleziono chemiczne znaczniki dla tkanki mózgowej, które umożliwiły spojrzenie w głąb przewodów mózgu. Komputer został w końcu otwarty.
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.
Początek współczesnej neurobiologii dał znacznik Golgiego. Działa on w bardzo specyficzny sposób. Zamiast znakować wszystkie komórki wewnątrz tkanki, znakuje tylko jeden procent. Przerzedza last i pokazuje drzewa. Gdyby wszystko było znakowane, nic byśmy nie widzieli. Pokazuje co tam jest.
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.
Hiszpański neuro-anatom, Santiago Ramon y Cajal, uznawany za ojca współczesnej neurobiologii, dzięki znacznikowi Golgiego uzyskał powyższe rezultaty, dając nam współczesne pojęcie komórki nerwowej, neuronu. Jeśli mózg to komputer, to będzie jego tranzystor. Cajal szybko zrozumiał, że neurony nie działają samodzielnie, tylko tworzą połączenia i obwody, dokładnie jak w komputerze. tylko tworzą połączenia i obwody, dokładnie jak w komputerze. Kiedy badacze chcą zobaczyć neurony, podświetlają je od środka, a nie zaciemniają. Mają wiele sposobów. Jednym z najpopularniejszych jest użycie zielonego białka fluorescencyjnego. To zielone białko fluorescencyjne, które pochodzi od meduzy świecącej, jest bardzo przydatne. Można pobrać gen tego białka i dostarczyć go do komórki, a ta komórka zaświeci się na zielono. Albo inne białko fluorescencyjne. Wtedy komórka zaświeci na rożne kolory.
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.
Wracając do mózgu, Ten obraz pochodzi z genetycznie wyhodowanej myszy. Nazywa się "Tęcza mózgu" od różnokolorowych neuronów.
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.
Neurobiolodzy chcą czasami zidentyfikować poszczególne części molekularne neuronów, a nie cale komórki. Jest na to wiele sposobów, ale jeden z najpopularniejszych polega na użyciu przeciwciał. Przeciwciała to siepacze systemu immunologicznego. Są dla przydatne dlatego, że potrafią rozpoznawać poszczególne molekuły, jak chociażby kod białka wirusa który atakuje organizm. Badacze wykorzystują to do rozpoznawania molekuł w mózgu, konkretnych struktur komórkowych, i indywidualnej identyfikacji.
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.
Obrazy, które wam pokazuję są przepiękne, ale są też istotne dla nauki. Pomagają lepiej zrozumieć wiele rzeczy. To są oznakowane w przeciwciałach przenośniki serotoniny w mózgu myszy.
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.
Słyszeliście zapewne o serotoninie w związku z depresją i zaburzeniami lękowymi. Słyszeliście też o SSRI. To leki, którymi leczy się te choroby. Aby zrozumieć, jak działa serotonina, należy zrozumieć gdzie jest przetwarzana. Znakowanie przeciwciał może pomóc w zrozumieniu tych kwestii.
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)
Chciałbym zakończyć następującą myślą: Zielone białko fluorescencyjne i przeciwciała to całkowicie naturalne produkty. To dzięki naturalnej ewolucji meduza świeci na zielono albo organizm wykrywa kod białka atakującego go wirusa. Dopiero później wkroczyli naukowcy stwierdzając, że te narzędzia i właściwości mogą wykorzystać we własnych badaniach. Nie trzeba posługiwać się zawodnym ludzkim umysłem do projektowania tych narzędzi od podstaw, bo natura dała nam gotowe do użycia rozwiązania, które były udoskonalane przez miliony lat przez najlepszego inżyniera świata. Dziękuję. (Brawa)