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.
Iată un desen al creierului vechi de o mie de ani. E o diagramă a sistemului vizual. Unele detalii ne sunt familiare în prezent. Doi ochi la bază, nervul optic continuând în spate. Un nas foarte mare care nu pare a fi conectat cu nimic.
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.
Dacă am compara cu reprezentări mai recente ale sistemului vizual veți vedea că lucrurile s-au complicat substanțial în timpul celor o mie de ani care s-au scurs. Asta pentru că acum putem vedea în interiorul creierului, nu doar să îi privim exteriorul.
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.
Imaginați-vă că încercați să înțelegeți cum funcționează un computer și tot ce puteți vedea e tastatura, mouse-ul și un ecran. Ați cam fi neajutorați. Ați vrea să-l deschideți, să-l despicați, să vă uitați la circuitele interioare. Până acum un secol nimeni n-a reușit asta cu creierul. Nimeni nu a putut vedea circuitele creierului.
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.
Asta pentru că dacă scoți creierul din craniu, secționezi o felie subțire și o pui sub cel mai puternic microscop nu e nimic acolo. E gri, e fără formă. N-are structură. Nu-ți spune nimic.
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.
Asta s-a schimbat radical în secolul XIX. Noi substanțe de colorare a țesutului din creier s-au descoperit și ne-au oferit primele imagini ale circuitelor. Computerul a fost despicat.
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.
Ceea ce a lansat neuroștiința modernă a fost un pigment numit pigment Golgi. Acționează într-un mod foarte aparte. În loc să coloreze toate celulele dintr-un țesut, selecționează un procent din total. Luminează pădurea, descoperă copacii dinăuntru. Dacă totul s-ar colora, nu s-ar vedea nimic. Arată, într-un fel, ce e în interior.
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.
Neuroanatomistul spaniol Santiago Ramon y Cajal, considerat părintele neuroștiinței moderne, a aplicat acest pigment Golgi și a obținut această imagine și ne-a dat o perspectiva modernă asupra celulei nervoase, neuronul. Dacă te gândești la creier ca la un computer, acesta e tranzistorul. Foarte curând Cajal a realizat că neuronii nu operează singuri, ci fac conexiuni cu alții formând circuite exact ca într-un computer. Azi, după un secol, când cercetătorii vor să vizualizeze neuronii îi luminează din interior în loc să-i coloreze. Există mai multe căi de a face asta. Una dintre cele mai populare folosește proteina verde fluorescentă. Proteina verde fluorescentă, care, nu-i de mirare, provine de la o meduză cu bioluminiscență, e foarte utilă. Dacă poți extrage gena pentru proteina verde fluorescentă și o inserezi într-o celulă, celula va străluci verde. Sunt și alte variante de proteine fluorescente care luminează celula în multe culori diferite.
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.
Întorcându-ne la creier, asta e de la un cobai numit „Brainbow”. Se numește astfel, bineînțeles, pentru că neuronii strălucesc în diferite culori.
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.
Câteodată neurocercetătorii trebuie să identifice componente moleculare individuale ale neuronilor, anumite molecule, în loc de întreaga celulă. Există mai multe căi de a face asta, dar una dintre cele populare folosește anticorpi. Sunteți familiari, desigur, cu anticorpii pe post de aghiotanți ai sistemului imunitar. Sunt atât de utili sistemului imunitar pentru că pot recunoaște molecule specifice, de exemplu molecula cod a unui virus care invadează corpul. Cercetătorii au folosit asta ca să recunoască molecule specifice din creier, substructuri specifice din celulă și să le identifice individual.
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.
Multe dintre imaginile prezentate sunt frumoase, dar sunt și foarte puternice. Au o putere de explicație profundă. Acesta, de exemplu, e un pigment de anticorp pentru transportatorii de serotonină dintr-o felie de creier de cobai.
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.
Ați auzit de serotonină, desigur, în contextul bolilor ca depresia și anxietatea. Ați auzit de ISRS, inhibitori selectivi ai recaptării serotoninei, medicamente folosite să trateze aceste boli. Ca să înțelegem cum funcționează serotonina, e important de înțeles unde e mașinăria serotoninei. Procedeul cu pigment de anticorpi poate fi folosit pentru a răspunde la acest gen de întrebare.
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)
Doresc să vă gândiți la un lucru: proteina fluorescentă verde și anticorpii sunt ambele produse naturale din start. Au fost evoluate de natură cu scopul ca meduza să lumineze pentru cine știe ce motiv, și anticorpii pentru a detecta proteina cod a unui virus. Mult mai târziu au apărut pe scenă cercetătorii și-au spus: „Hei, astea sunt modalități, funcții pe care le putem folosi în paleta noastră de metode de cercetare.” Și în loc ca oamenii să construiască acestor metode de la zero, s-au folosit de aceste soluții deja existente, dezvoltate și perfecționate constant de milioane de ani de cel mai grozav inginer: natura. Vă mulțumesc! (Aplauze)