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)
(Musica) Quando pensiamo al cervello sappiamo che è difficile da comprendere, mentre se vi chiedessi ora come funziona il cuore mi direste all'istante che è una pompa. Una pompa per il sangue. E se vi chiedessi come funzionano i polmoni mi direste che scambiano ossigeno con anidride carbonica. Facile. Chiedere come funziona il cervello è più difficile perché non si può semplicemente guardare un cervello per capire come funziona. Non è un'oggetto meccanico. Non è una pompa, non è un palloncino. Se lo teneste in mano da morto, sarebbe solo un pezzo di grasso. Quindi per capire come funziona il cervello bisogna andare all'interno di uno vivo. Questo perché il cervello non è meccanico ma elettrico e chimico. Il cervello è composto da 100 miliardi di cellule, e queste cellule sono chiamate neuroni. I neuroni comunicano tra loro tramite elettricità. Ora ascolteremo una conversazione tra due cellule, e sentiremo qualcosa chiamato impulso o spike. Ma non registreremo il mio cervello, né il vostro o quello di un insegnante, useremo il nostro amico scarafaggio. Non perché io li trovi attraenti, ma perché hanno un cervello molto simile al nostro. Quindi se impariamo qualcosa su come funziona il loro cervello impareremo molto anche sul nostro. Quindi li metto in un po' d'acqua ghiacciata e poi... (Pubblico: Bleah!) ... esatto... Ora si stanno addormentando, visto che sono a sangue freddo raggiungono la stessa temperatura dell'acqua e non possono farci niente quindi... relax totale, no? Non potranno sentire niente, mentre io vi spiegherò due cose su quello che faremo. Faremo un esperimento scientifico per capire il cervello. Quindi... Questa è la zampa di uno scarafaggio, gli scarafaggi hanno tutti questi peli e protuberanze sulle zampe. Sotto ognuno di essi c'è una cellula, un neurone, e questo neurone manderà informazioni sull'aria e le vibrazioni. Se mai proverete a catturare uno scarafaggio sarà difficile perché possono sentirvi arrivare ancora prima che siate lì, e cominciano a correre. Queste cellule stanno mandando tutte le informazioni al cervello usando questi piccoli assoni che contengono messaggi elettrici. Registreremo infilando uno spillo proprio qui. Dobbiamo staccare una delle zampe dello scarafaggio... niente paura, ricrescono... poi inseriamo due spilli. Uno di essi, sono spilli di metallo, catturerà il messaggio elettrico mentre passa. Ecco che siamo pronti all'operazione, spero riusciate a vedere bene. Lo so... Fa schifo... Eccoci, pronti via. Ecco che potete vedere la zampina. Ora prendo la zampa e la infilo in questa nostra invenzione, si chiama Spikerbox, e si può usare al posto di tanti strumenti costosi da laboratorio di ricerca, così voi ragazzi potete farlo in classe, o nel mio caso nello scantinato. Quindi, eccoci qua. (Risate) Riuscite a vedere? Perfetto, ora vado e accendo tutto. Lo collego alle casse. (Suono di neuroni in attività) Per me questo è il suono più bello del mondo. È quello che sta facendo il vostro cervello proprio adesso. Abbiamo 100 miliardi di cellule che stanno creando questo suono tipo pioggia quindi è il momento di dare un'occhiata all'aspetto che ha, quindi vediamo cosa c'è sullo schermo del mio iPad, ho collegato anche quello. Ricordate quello che ho detto sull'assone, sull'aspetto che ha uno spike. Tra qualche secondo vedremo che aspetto ha dal vivo. Diamo un colpetto qui, così creiamo una base. Ed eccolo qua. Questo è un potenziale d'azione. Ci sono 100 miliardi di neuroni nel cervello che lo fanno in questo momento, inviano informazioni su quello che vediamo, quello che sentiamo. Abbiamo anche detto che questa cellula può elaborare informazioni sulle vibrazioni e l'aria. E se facessimo un esperimento? Possiamo soffiarci sopra e vedere qualcosa. Siete pronti? Io ci soffio sopra e voi mi dite se sentite qualcosa. (Suono degli spike che reagiscono all'aria) Ora lo tocco con una penna. (Rumore) Quello è il campo di attività dei neuroni. Ci è voluto un bel po' prima che la neuroscienza lo capisse. Si chiama rate coding, in pratica afferma che più forte si preme su qualcosa, più spike ci sono, e tutte quelle informazioni arrivano al cervello. Ecco come si percepiscono le cose. Questo è uno dei modi per fare un esperimento con l'elettricità. Un altro è considerare che il cervello non solo riceve impulsi elettrici, li invia allo stesso tempo. È il modo in cui si muovono i muscoli. Vediamo cosa succede se collego qualcosa di elettrico alla zampa dello scarafaggio. Prendo due spilli, e li collego allo scarafaggio. Prendo l'altro capo e lo collego al mio iPod. In realtà è il mio iPhone. Non so se lo sapete, ma avete idea di come funzionano le cuffie che mettete nelle orecchie? C'è una batteria nell'iPod, giusto? Manda corrente elettrica ai magneti dentro le cuffie che oscillano avanti e indietro per farvi sentire le cose. Ma quella corrente è la stessa elettricità che usa il cervello quindi possiamo inviarla direttamente alla nostra zampa, sperando che funzioni, e vedere dal vivo cosa succede quando inviamo musica allo scarafaggio. Diamo un'occhiata. (Musica) Alziamo il volume? Eccoci. (Musica) (Il pubblico reagisce e rimane stupito) Cosa sta succedendo? (Musica) Vedete che si muove. Si muove con i bassi. Per tutti gli amanti della musica: se avete un impianto stereo sapete che le casse per i bassi sono quelle più grandi. Le casse più grandi generano onde più lunghe, le onde più lunghe hanno più corrente e quella corrente è la causa di questi movimenti. Non sono solo le casse a generare elettricità. Anche i microfoni generano elettricità. (Suono ritmico) Vorrei invitare un'altra persona sul palco per aiutarmi. Eccoci qua. (Beatboxing) Questa è la prima volta che questo viene fatto nella storia dell'umanità. Beatboxing umano in una zampa di scarafaggio. Quando tornerete a scuola, pensate alle neuroscienze e a come potete cominciare una neuro-rivoluzione. Grazie davvero. Ciao ciao. (Applausi)