(Musik) Das Gehirn ist ein bisschen schwer zu begreifen. Wenn ich euch jetzt fragte, wie das Herz funktioniert, wüsstet ihr sofort: Es ist eine Pumpe. Es pumpt Blut. Und bei der Lunge wüsstet ihr, sie tauscht Kohlendioxid gegen Sauerstoff ein. Einfach! Aber bei einem Gehirn wäre das schon schwieriger, denn man kann es nicht auf einen Blick durchschauen. Es ist nicht mechanisch: keine Pumpe oder ein Airbag. Hättet ihr ein Gehirn in der Hand, wäre es einfach ein Klumpen Fett. Wollen wir also verstehen, wie das Gehirn funktioniert, müssen wir in ein lebendes Gehirn schauen, da es nicht mechanisch ist, sondern elektrisch und chemisch. Euer Gehirn besteht aus 100 Milliarden Zellen, den Neuronen. Miteinander kommunizieren sie über Elektrizität. Hören wir mal in so eine Konversation zwischen zwei Zellen hinein. Hier hören wir etwas, das sich "Spike" nennt. Aber wir nehmen nicht das Gehirn von einem von uns, sondern das von unserem Freund, der Kakerlake. Erstens finde ich sie supercool und ihr Gehirn ist unserem sehr ähnlich. Lernen wir etwas über die Funktion ihres Gehirns, lernen wir auch eine Menge über unseres. Ich gebe sie also in dieses Eiswasser hier und dann ... Publikum: Iiiiiiiiihhh! Greg: Ja ... Also im Moment werden sie betäubt. Sie sind kaltblütig und nehmen die Temperatur des Wassers an und dann entspannen sie sich im Prinzip einfach, OK? Sie werden nichts empfinden und jetzt ahnt ihr schon, was gleich passiert. Wir werden ein wissenschaftliches Experiment vornehmen, um das Gehirn zu verstehen. Also ... Das ist das Bein einer Kakerlake. Sie haben unglaublich tolle Härchen und Widerhaken an ihnen. Unter jedem ist eine Zelle, ein Neuron, es sendet Informationen über Wind oder Vibrationen. Eine Kakerlake zu fangen ist so schwierig, weil sie euch fühlen, bevor ihr da seid, und wegflitzen. Die Informationen sausen also zum Gehirn über diese Axonen mit elektronischen Botschaften darin. Über eine Nadel können wir das aufnehmen. Dazu müssen wir das Bein entfernen – keine Sorge, es wächst nach – und wir stecken zwei Nadeln rein. Sie sind aus Metall und empfangen diese elektronische Nachricht, die da vorbeiwandert. Jetzt kommt die Operation, hoffentlich könnt ihr das sehen. Ja, eklig ... Na gut ... OK, geschafft ... Hier könnt ihr das Beinchen sehen. Ich nehme also das Beinchen und stecke es in eine Erfindung von uns – die Spikerbox – sie ersetzt einen Haufen teurer Ausrüstung im Labor, ihr könnt es also auch an der Schule machen, oder im Keller, wenn ihr wie ich seid – OK. (Lachen) Seht ihr das? OK. Ich schalte es jetzt an. Jetzt schließe ich es an. (Geräusche feuernder Neuronen) Für mich ist das das schönste Geräusch der Welt. Das macht euer Gehirn gerade eben. 100 Milliarden Zellen machen dieses Regengeräusch. Schauen wir uns das ganze einmal auf dem iPad an, ich habe das hier auch angeschlossen. Ihr erinnert euch an das Axon, das wie ein Stachel – ein "Spike" – aussieht. Schauen wir uns gleich mal an, wie sie aussehen. Ich tippe mal hier, damit wir einen Durchschnitt kriegen. Da haben wir's. Ein Aktionspotential. 100 Milliarden Zellen tun dies genau jetzt in euren Gehirnen. Sie senden diese ganzen Informationen: was ihr hört, was ihr seht. Wir sagten ja, dass diese Zelle Informationen über Windstöße wahrnimmt. Machen wir ein Experiment! Ob wir wohl etwas hören, wenn wir es anpusten? Seid ihr bereit? Ich puste und ihr sagt mir, ob ihr etwas hört. (Rauschen) Ich pieke das mal mit dem Stift hier an. (Geräusch) Das ist die neurale Feuer-Reichweite. Das war lange nicht bekannt. Man nennt es Frequenzkodierung: Je mehr man auf etwas drückt, desto mehr Spikes gibt es und all diese Informationen gelangen ins Gehirn. So nehmen wir wahr. So kann man also mit Elektrizität experimentieren. Man kann mit dem Aussenden elektrischer Impulse experimentieren. So bewegt ihr eure Muskeln. Was passiert, wenn ich etwas Elektrisches in dieses Kakerlakenbein stecke? Ich nehme zwei Nadeln und stecke sie in die Kakerlake. Das andere Ende stecke ich in meinen iPod. Na ja, iPhone. Wisst ihr, wie eure Ohrstöpsel in euren Ohren funktionieren? In eurem iPod ist eine Batterie, nicht wahr? Sie sendet Spannung in kleine Magnete in den Stöpseln. Die bewegen sich hin und her und so hört ihr. Diese Spannung ist dieselbe wie in unserem Gehirn. Wir können sie also direkt zum Kakerlakenbein schicken und schauen, was passiert, wenn wir Musik in die Kakerlake einspielen. Schauen wir mal. (Musik) Geht es lauter? OK. (Musik) (Publikum staunt) Was geht hier vor? (Musik) Ihr seht, sie bewegt sich zum Bass. Alle Leute mit riesigen Lautsprechern wissen, dass die Bassboxen am größten sind. Die größten Boxen haben die längsten Wellen. Diese haben die höchste Spannung und die Spannung führt dazu, dass sich das bewegt. Nicht nur Lautsprecher erzeugen Elektrizität. Mikrophone tun das auch. (Musik) Ich hole mir jetzt noch einen Helfer auf die Bühne. Legen wir los. (Beatbox) Eine Premiere in der Menschheitsgeschichte. Eine Beatbox und ein Kakerlakenbein. Wenn ihr wieder in der Schule seid, denkt mal über Neurowissenschaften nach und startet die Neuro-Revolution. Vielen Dank. Tschüss! (Beifall) (Musik)
When you think about the brain, it's difficult to understand, because if I were to ask you right now, how does the heart work, you would instantly tell me it's a pump. It pumps blood. If I were to ask about your lungs, you would say it exchanges oxygen for carbon dioxide. That's easy. If I were to ask you how the brain works, it's hard to understand because you can't just look at a brain and understand what it is. It's not a mechanical object, not a pump, not an airbag. It's just like, if you held it in your hand when it was dead, it's just a piece of fat. To understand how the brain works, you have to go inside a living brain. Because the brain's not mechanical, the brain is electrical and it's chemical. Your brain is made out of 100 billion cells, called neurons. And these neurons communicate with each other with electricity. And we're going to eavesdrop in on a conversation between two cells, and we're going to listen to something called a spike. But we're not going to record my brain or your brain or your teachers' brains, we're going to use our good friend the cockroach. Not just because I think they're cool, but because they have brains very similar to ours. So if you learn a little bit about how their brains work, we're going to learn a lot about how our brains work. I'm going to put them in some ice water here And then -- Audience: Ew! Greg Gabe: Yeah ... Right now they're becoming anesthetized. Because they're cold blooded, they become the temperature of the water and they can't control it so they just basically "chillax," right? They're not going to feel anything, which may tell you a little about what we're going to do, a scientific experiment to understand the brain. So ... This is the leg of a cockroach. And a cockroach has all these beautiful hairs and pricklies all over it. Underneath each one of those is a cell, and this cell's a neuron that is going to send information about wind or vibration. If you ever try to catch a cockroach, it's hard because they can feel you coming before you're even there, they start running. These cells are zipping up this information up to the brain using those little axons with electronic messages in there. We're going to record by sticking a pin right in there. We need to take off the leg of a cockroach -- don't worry, they'll grow back -- then we're going to put two pins in there. These are metal pins. One will pick up this electronic message, this electric message is going by. So, we're now going to do the surgery, let's see if you guys can see this. Yeah, it's gross ... All right. So there we go. You guys can see his leg right there. Now I'm going to take this leg, I'm going to put it in this invention that we came up with called the Spikerbox -- and this replaces lots of expensive equipment in a research lab, so you guys can do this in your own high schools, or in your own basements if it's me. (Audience: Laughter) So, there. Can you guys see that? Alright, so I'm going to go ahead and turn this on. I'm going to plug it in. (Tuning sound) To me, this is the most beautiful sound in the world. This is what your brain is doing right now. You have 100 billion cells making these raindrop-type noises. Let's take a look at what it looks like, let's pull it up on the iPad screen. I plugged my iPad into here as well. So remember we said the axon looks like a spike. So we're going to take a look at what one of them looks like in just a brief second. We're going to tap here, so we can sort of average this guy. So there we see it. That's an action potential. You've got 100 billion cells in your brain doing this right now, sending all this information back about what you're seeing, hearing. We also said this is a cell that's going to be taking up information about vibrations in the wind. So what if we do an experiment? We can actually blow on this and hear if we see a change. Are you guys going to be ready? If I blow on it you tell me if you hear anything. (Blowing) (Sound changes) Let me just touch this with a little pen here. (Noise) That was the neural firing rate. That actually took a while in neuroscience to understand this. This is called rate coding: the harder you press on something, the more spikes there are, and all that information is coming up to your brain. That's how you perceive things. So that's one way of doing an experiment with electricity. The other way is that your brain is not only taking in electrical impulses, you're also sending out. That's how you move your muscles around. Let's see what happens if I've plugged in something that's electric into the cockroach leg here. I'm going to take two pins, I'm going to plug them onto the cockroach. I'm going to take the other end, I'm going to plug in into my iPod. It's my iPhone actually. Do you guys know how your earbuds work in your ears? You have a battery in your phone, or iPod, right? It's sending electrical current into these magnets in your earbuds which shake back and forth and allow you to hear things. But that current's the same currency that our brain uses, so we can send that to our cockroach leg and hopefully if this works, we can actually see what happens when we play music into the cockroach. Let's take a look. (Music beat) Can we turn it up? There we go. (Audience reacts and gasps) GG: So what's happening? Audience: Wow! (Laughter) So you see what's moving. It's moving on the bass. All those audiophiles out there, if you have awesome, kicking car stereos, you know, the bass speakers are the biggest speakers. The biggest speakers have the longest waves, which have the most current, and the current is what's causing these things to move. So it's not just speakers that are causing electricity. Microphones also cause electricity. (Beat) So I'm going to go ahead and invite another person out on the stage here to help me out with this. So there we go. (Beatboxing) This is the first time this has ever happened in the history of mankind. Human beatbox to a cockroach leg. When you guys go back to your high school, think about neuroscience and how you guys can begin the neuro-revolution. Thank you very much. Bye bye. (Applause)