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.
Esse é um desenho do cérebro de mil anos. É um diagrama do sistema visual. E algumas coisas parecem bem familiares hoje. Dois olhos na base, o nervo óptico fluindo da parte de trás. Tem um nariz muito grande que não parece estar ligado a nada em particular.
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.
E se comparamos isso às representações do sistema visual mais recentes, verão que as coisas tornaram-se substancialmente mais complicadas através dos mil anos passados. E isso porque hoje podemos ver o que está dentro do cérebro, em vez de apenas olharmos para a sua forma em geral.
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.
Imaginem que gostariam de entender como um computador funciona e que só podiam ver um teclado, um mouse, uma tela. Vocês não teriam como entender. Vocês quereriam abri-lo, abri-lo todo, e examinar a fiação dentro dele. E, até pouco mais de um século atrás, ninguém era capaz de fazer isso com o cérebro. Ninguém tinha tido um vislumbre da fiação do cérebro.
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.
E isso porque se vocês tirarem o cérebro do crânio e cortarem uma fatia fina dele e a colocarem em um microscópio mesmo muito poderoso, não haverá nada. É cinzento, sem forma. Não tem estrutura. Não nos informa nada.
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.
E tudo isso mudou no final do século XIX. De repente, novos corantes químicos para o tecido cerebral foram desenvolvidos e nos deram os primeiros vislumbres das fiações cerebrais. Abriu-se o computador por completo.
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.
Portanto, o que de fato lançou a neurociência moderna foi uma coloração chamada Golgi. E ela funciona de uma maneira muito específica. Em vez de tingir todas as células dentro de um tecido, ela, de alguma forma, apenas tinge cerca de um por cento delas. Ela desmata a floresta, revela as árvores no seu interior. Se tudo tivesse sido rotulado, nada seria visível. Então, de alguma forma revela o que lá existe.
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.
O neuroanatomista espanhol Santiago Ramon y Cajal, que é considerado o pai da neurociência moderna, aplicou essa coloração de Golgi, que produz dados como este, e realmente nos proporcionou a noção moderna da célula nervosa, o neurônio. E, se pensam que o cérebro é como um computador, este é o transistor. E imediatamente Cajal percebeu que os neurônios não operam sozinhos, mas estabelecem conexões com outros que formam circuitos tal como num computador. Hoje, um século depois, quando pesquisadores querem visualizar neurônios, eles os iluminam a partir de dentro em vez de escurecê-los. E há várias formas de fazer isto. Mas uma das formas mais populares tem a ver com a proteína verde fluorescente. Agora, a proteína verde fluorescente, que curiosamente é encontrada na água-viva bioluminescente, é muito útil. Porque se pudermos obter o gene da proteína verde fluorescente e introduzi-lo numa célula, esta célula ficará com brilho verde -- ou, qualquer uma das muitas variantes da proteína verde fluorescente, conseguimos que uma célula brilhe com muitas cores diferentes.
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.
Voltando a falar do cérebro, este é de um rato geneticamente modificado chamado “Brainbow” (cérebro arco-íris). E é assim chamado, claro, porque todos estes neurônios brilham com cores diferentes.
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.
Às vezes os neurocientistas precisam identificar os componentes moleculares individuais dos neurônios, as moléculas, em vez da célula toda. E há várias maneiras de fazer isto, mas uma das mais populares tem a ver com anticorpos. E, sem dúvida, vocês estão familiarizados com anticorpos agindo como os capangas do sistema imunitário. Mas acontece que eles são muito úteis para o sistema imunitário porque podem reconhecer moléculas específicas, como, por exemplo, a proteína código de um vírus que esteja invadindo o corpo. E pesquisadores aproveitam este fato para reconhecer moléculas específicas dentro do cérebro, reconhecer subestruturas específicas da célula e as identificar individualmente.
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.
E muitas das imagens que estou mostrando a vocês aqui são muito lindas, mas também são muito poderosas. Elas têm um grande poder explanatório. Esta, por exemplo, é uma coloração do anticorpo contra os transportadores de serotonina numa fatia de cérebro de rato.
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.
Vocês sem dúvida já ouviram falar de serotonina, em relação à doenças como depressão e ansiedade. Ouviram falar dos ISRS, que são as drogas usadas para o tratamento dessas doenças. E para se entender como a serotonina funciona, é fundamental entender-se onde se encontra o mecanismo da serotonina. E colorações de anticorpos como esta podem ser usadas para entendermos este tipo de questão.
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)
Eu gostaria de deixar-lhes com o seguinte pensamento: Tanto as proteínas como os anticorpos verde fluorescentes são, de partida, produtos completamente naturais. Evoluíram naturalmente para fazer uma água-viva com brilho verde por algum motivo, ou para descobrir a proteína código de um vírus invasor, por exemplo. E somente muito mais tarde os cientistas chegaram a esta cena e disseram: Ei, essas são ferramentas, essas são funções que poderíamos usar em nossa própria paleta de ferramentas de pesquisas.” E, em vez de usar as mentes humanas ineficazes para criar estas ferramentas a partir do nada, lá estavam estas soluções já prontas bem ali, na natureza, desenvolvidas e aperfeiçoadas durante milhões de anos pelo maior engenheiro de todos os tempos. Obrigado. (Aplausos)