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.
Toto je tisíc rokov stará kresba mozgu. Je to nákres zrakového ústrojenstva. Niektoré veci vyzerajú veľmi povedome. Dole vidíme dve oči, potom je tu zrakový nerv, ktorý sa vinie zo zadu. Potom tu máme veľmi veľký nos, ktorý akoby ani nebol k ničomu pripojený.
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.
A ak nákres porovnáme so súčasnejšími zobrazeniami zrakového ústrojenstva zistíme, že za uplynulých tisíc rokov sa veci značne skomplikovali. A to vďaka tomu, že dnes dokážeme vidieť, čo je vo vnútri mozgu, než ako len pozorovať jeho celkový tvar.
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.
Predstavte si, že by ste chceli pochopiť,ako funguje počítač. Videli by ste len klávesnicu, myš a monitor. To by ste asi veľmi neuspeli. Chceli by ste dokázať ten počítač otvoriť, rozmontovať a pozrieť sa na káble. A ešte pred sto rokmi, nikto nič také s mozgom nedokázal. Nikto ani len netušil, aké sú jeho vnútorné spoje.
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.
A to preto, že ak mozog vyberiete z lebky, odrežete z neho malý kúsok a dáte ho hoc aj pod veľmi silný mikroskop, neuvidíte nič. Je šedý, neforemný. Nemá štruktúru, nič vám to nenapovie.
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.
Všetko sa to zmenilo ku koncu 19. storočia. Zrazu sa podarilo vyvinúť nové chemické farbivá pre mozgové tkanivo, ktoré nám ponúkli prvé náhľady na vnútorné mozgové prepojenia. Podarilo sa nám rozmontovať počítač.
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.
Takže to, čo v skutočnosti odštartovalo moderné neurovedy bolo takzvané Golgiho farbivo, ktoré funguje veľmi špecifickým spôsobom. Namiesto zafarbenia všetkých buniek v tkanive, zafarbí iba asi jedno percento z nich. Rozjasní celý les a odhalí jednotlivé stromy v ňom. Ak by sa zafarbili všetky bunky, nič by sme nevideli. Takto nejako nám ukáže, čo je vo vnútri.
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.
Španielsky neuroanatóm Santiago Ramon y Cajal, všeobecne považovaný za otca modernej neurovedy, použil Golgiho farbivo a získal údaje podobné týmto. Poskytol nám moderný pohľad na nervovú bunku - neurón. Ak rozmýšľate o mozgu ako o počítači, neurón je tranzistor. Cajal si veľmi rýchlo uvedomil, že neuróny nepracujú samy, ale radšej sa spájajú s inými neurónmi, ktoré potom tvoria podobné obvody ako v počítači. Dnes, o storočie neskôr, keď sa vedci snažia vizualizovať neuróny, namiesto ich stmavenia ich zvnútra osvetlia. Dá sa to urobiť rôznymi spôsobmi. Jeden z najpopulárnejších je pomocou zeleného fluorescenčného proteínu. Tento zelený fluorescenčný proteín, ktorý prekvapivo pochádza z bioluminiscentnej medúzy, je veľmi užitočný. Pretože ak dokážete vybrať gén pre zelený fluorescenčný proteín a preniesť ho do bunky, táto bunka bude svietiť na zeleno... v prípade iného variantu zeleného fluorescenčného proteínu bude bunka svietiť rôznymi farbami.
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.
Takže, keď sa vrátime späť k mozgu, toto je z geneticky upravenej myši nazvanej "Brainbow" (Brain: mozog, rainbow: dúha). A nazýva sa to tak samozrejme preto, že všetky neuróny svietia inou farbou.
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.
Neurovedci občas potrebujú určiť jednotlivé molekulárne zložky neurónov, iba molekuly namiesto celej bunky. Dá sa to urobiť rôznymi spôsobmi, ale jeden z najpopulárnejších zahŕňa použitie protilátok. Ako určite viete, protilátky sú sluhami imunitného systému. Ale vysvitlo, že také užitočné pre imunitný systém sú práve preto, že dokážu rozoznať jednotlivé molekuly, ako napríklad kód proteínu vírusu napádajúceho telo. Vedci použili tento poznatok na rozoznávanie jednotlivých molekúl vo vnútri mozgu, jednotlivých podštruktúr buniek a na ich individuálne rozlíšenie.
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.
Veľa obrázkov, ktoré som vám tu ukazoval, je veľmi krásnych, ale majú aj veľkú moc. Majú obrovskú vysvetľujúcu hodnotu. Toto, napríklad, je protilátka zafarbujúca serotonínové prenášače v kúsku myšieho mozgu.
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.
O serotoníne ste samozrejme počuli v kontexte s chorobami ako je depresia a úzkosť. Počuli ste o SSRI (typ antidepresív), čo sú lieky, ktoré sa používajú na ich liečbu. A aby sme pochopili, ako serotonín funguje, je zásadné pochopiť, kde sa nachádza serotonínový mechanizmus. Protilátkové zafarbenia, ako toto, nám môžu pomôcť pochopiť podobné otázky.
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)
Rád by som vás opustil s nasledujúcou myšlienkou: Zelené fluorescenčné proteíny a protilátky sú plne prírodné produkty, čo sa týka dostupnosti. Vytvorila ich príroda, aby medúza mohla, z hocijakého dôvodu, svietiť na zeleno alebo aby pomohli rozoznať kód proteínu napádajúceho vírusu. Až omnoho neskôr prišli vedci a povedali: "Hej, toto sú nástroje, pomôcky, ktoré môžeme použiť v našej vlastnej palete výskumných nástrojov." A namiesto toho, aby použili chabú ľudskú myseľ, aby navrhla takéto nástroje od nuly, mali po ruke už hotové riešenia dostupné priamo v prírode, vyvíjané a precízne vybrusované milióny rokov tým najlepším inžinierom na svete. Ďakujem. (Potlesk)