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.
Вот схема мозга человека, которой тысяча лет. Это диаграмма зрительной системы. И сегодня некоторые детали хорошо узнаваемы. Два глаза в нижней части, оптический нерв, выходящий сзади. Очень большой нос, который, судя по всему, ни с чем особенно не связан.
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.
И если мы сравним это с современными представлениями о зрительной системе, то увидим, что всё стало намного сложнее за прошедшую тысячу лет. И это потому, что сегодня мы способны заглянуть внутрь мозга, а не просто наблюдать его извне.
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.
Представьте себе, что вы бы попытались разобраться, как работает компьютер, получив возможность рассмотреть только клавиатуру, мышку и дисплей. У вас бы ничего не получилось. Вы бы захотели открыть его, разобрать, чтобы увидеть всю эту проводку внутри. И ещё чуть более чем сто лет назад, никто не мог сделать это с мозгом. Никому не удавалось увидеть «проводку» внутри мозга.
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.
И это потому, что если извлечь мозг из черепа, препарировать тончайший срез и поместить его даже под очень мощный микроскоп, вы ничего не увидите. Просто серую, бесформенную массу. Никакой структуры, по которой можно что-то понять.
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.
И эта ситуация изменилась в конце 19-го века. Внезапно были разработаны новые методы окрашивания нервной ткани, которые позволили нам взглянуть внутрь мозга. Компьютер был взломан.
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.
To, что в действительности положило начало современной нейробиологии — это окрашивание по методу Голджи. Его механизм очень специфичен. Вместо окраски всех клеток ткани он каким-то образом окрашивает около одного процента. Он расчищает лес, позволяя разглядеть отдельные деревья. Если окрасить все, то ничего не было бы видно. А так можно увидеть, что внутри.
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.
Испанский нейроанатом Сантьяго Рамон-и-Кахаль, который считается отцом современной нейробиологии, использовал окрашивание Гольджи и получил вот такие результаты, введя современное понятие о клетке нервной ткани — нейроне. И если представить, что мозг это компьютер, то это транзистор. И вскоре Кахаль понял, что нейроны не работают поодиночке, а связываются с другими нейронами, формируя электроцепи, совсем как в компьютерах. В наши дни, сто лет спустя, чтобы увидеть нейроны, исследователи вместо окрашивания подсвечивают их изнутри. И для этого есть несколько способов. Один из самых популярных использует флуоресцентный белок. Зелёный флуоресцентный белок, который добывают из биолюминесцентных медуз, оказался очень полезным. Если выделить ген зелёного флуоресцентного белка и ввести его в клетку, она начинает светиться зелёным светом; сегодня есть множество вариантов флуоресцентного протеина, так, что можно получить свечение разных цветов.
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.
Вернёмся к мозгу — вот генетически модифицированный мозг мыши под названием «нейрорадуга». Конечно же, его название обусловлено тем, что нейроны светятся разными цветами.
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.
Иногда нейробиологам требуется распознать отдельные молекулы внутри нейронов, молекулы, а не всю клетку. Для этого существует несколько способов, из которых самый популярный использует антитела. Вы, конечно же, знакомы с антителами, как с оруженосцами иммунной системы. Механизм их защитного действия заключается в способности распознавать определённые молекулы, такие, к примеру, как белковый код вируса, поражающего организм. Исследователи использовали этот факт для распознавания отдельных молекул внутри мозга, чтобы распознать определённые подсистемы клеток и идентифицировать их по отдельности.
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.
Это изображения, которые я вам показал, поражающе красивы и в то же время очень важны́. Они обладают огромной пояснительной силой. Вот, к примеру, окрашенные антителами нейротрансмиттеры серотонина в срезе мозга мыши.
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.
Вы, конечно же, слышали о серотонине в контексте таких болезней, как депрессии и неврозы. Вы слышали об антидепрессантах — лекарствах, используемых для лечения этих болезней. И для того, чтобы понять механизмы действия серотонина, критически важно знать местонахождение этих механизмов. И вот такое окрашивание антителами, как это, может быть использовано для ответа на подобные вопросы.
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)
Я бы хотел закончить, оставив вам такую информацию к размышлению: Зелёный флуоресцентный белок и антитела с самого начала были полностью натуральными продуктами. Их использовала природа, для того, чтобы медузы светились зелёным светом, не важно по каким причинам, или для того, чтобы распознавать белковый код вирусной инфекции. И только много позже появились учёные, и сказали: «Ага, вот эти инструменты, эти механизмы, которыми мы могли бы воспользоваться в нашем исследовательском инструментарии». Вместо того чтобы с помощью ограниченных возможностей человека разрабатывать эти инструменты с нуля, были использованы готовые решения, созданные природой, улучшенные и отшлифованные в течение миллионов лет этим самым великим инженером всех времён. Спасибо. (Аплодисменты)