Carl Schoonover: How to look inside the brain

Translator: Ina Stoycheva Reviewer: Yavor Ivanov

This is a thousand-year-old drawing of the brain.

Това е рисунка на мозъка от преди хиляда години.

It's a diagram of the visual system.

Това е схема на визуалната система.

And some things look very familiar today.

Някои неща днес изглеждат познати.

Two eyes at the bottom, optic nerve flowing out from the back.

Две очи в дъното, оптичен нерв, излизащ от гърба.

There's a very large nose

Има много голям нос,

that doesn't seem to be connected to anything in particular.

който изглежда не е свързан с нищо.

And if we compare this

Ако сравним това

to more recent representations of the visual system,

с по-скорошни пресъздавания на визуалната система,

you'll see that things have gotten substantially more complicated

ще видите, че нещата са се усложнили

over the intervening thousand years.

за хиляда години.

And that's because today we can see what's inside of the brain,

Защото сега можем да видим какво има в мозъка,

rather than just looking at its overall shape.

а не просто да разглеждаме външната му форма.

Imagine you wanted to understand how a computer works

Представете си, че искате да разберете, как работи компютър

and all you could see was a keyboard, a mouse, a screen.

и всички можете да видите клавиатура, мишка, екран.

You really would be kind of out of luck.

Всъщност, няма да имате късмет.

You want to be able to open it up, crack it open,

Искате да можете да го отворите,

look at the wiring inside.

да разгледате окабеляването вътре.

And up until a little more than a century ago,

До преди повече от един век,

nobody was able to do that with the brain.

никой не можеше да направи това с мозъка.

Nobody had had a glimpse of the brain's wiring.

Никой не можеше да види окабеляването на мозъка.

And that's because if you take a brain out of the skull

Това е, защото ако извадите мозък от черепа

and you cut a thin slice of it,

и отрежете малко парче от него,

put it under even a very powerful microscope,

сложите го върху много силен микроскоп,

there's nothing there.

няма да видите нищо.

It's gray, formless.

Той е сив, безформен.

There's no structure. It won't tell you anything.

Няма структура. Това няма да ви каже нищо.

And this all changed in the late 19th century.

Всичко се измени през 19ти век.

Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed

Бяха разработени нави химически петна за мозъчни тъкани

and they gave us our first glimpses at brain wiring.

и те направиха възможно да погледнем за пръв път какво има в мозъка.

The computer was cracked open.

Компютърът е отворен.

So what really launched modern neuroscience

Това, което съвременната невронаука откри,

was a stain called the Golgi stain.

беше петно, наречено петно на Голги.

And it works in a very particular way.

То работи по много практичен начин.

Instead of staining all of the cells inside of a tissue,

Вместо да слагате петна на клетките в тъканта,

it somehow only stains about one percent of them.

то слага петна на около един процент от тях.

It clears the forest, reveals the trees inside.

Изчиства гората, разкрива дърветата в нея.

If everything had been labeled, nothing would have been visible.

Ако всичко има етикети, нищо няма да бъде видимо.

So somehow it shows what's there.

Някак си, то показва, какво има там.

Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,

Испанският невроанатом, Сантиаго Рамон и Кахал,

who's widely considered the father of modern neuroscience,

който се счита за баща на съвременната невронаука,

applied this Golgi stain, which yields data which looks like this,

приложи това петно на Голги, чрез което получи данни, които изглеждат така,

and really gave us the modern notion of the nerve cell, the neuron.

и ни даде съвременната идея за нервна клетка, наречена неврон.

And if you're thinking of the brain as a computer,

Ако мислите за мозъка като за компютър,

this is the transistor.

това е транзистора.

And very quickly Cajal realized

Много бързо Кахал разбра,

that neurons don't operate alone,

че невроните не функционират сами,

but rather make connections with others

а се свързват с другите,

that form circuits just like in a computer.

като образуват вериги, точно както компютъра.

Today, a century later, when researchers want to visualize neurons,

Сега, един век по-късно, когато учените искат да визуализират неврони,

they light them up from the inside rather than darkening them.

те ги осветяват отвътре, вместо да ги затъмняват.

And there's several ways of doing this.

Има няколко начина да се направи това.

But one of the most popular ones

Но един от най-известните начини

involves green fluorescent protein.

включва зелен флуоресцентен протеин.

Now green fluorescent protein,

Зеленият флуоресцентен протеин,

which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,

който, странно, се получава от медуза,

is very useful.

е много полезен.

Because if you can get the gene for green fluorescent protein

Защото можете да получите гена от зелен флуоресцентен протеин

and deliver it to a cell,

и да го сложите в клетка,

that cell will glow green --

която ще стане зелена -

or any of the many variants now of green fluorescent protein,

или от който и да е от многото варианти на зелен флуоресцентен протеин,

you get a cell to glow many different colors.

можете да получите клетка, която свети с различни цветове.

And so coming back to the brain,

Връщам се към мозъка,

this is from a genetically engineered mouse called "Brainbow."

това е от генетично произведена мишка, наречена "Брейнбоу".

And it's so called, of course,

Тя е наречена така, разбира се,

because all of these neurons are glowing different colors.

защото всички тези неврони светят в различни цветове.

Now sometimes neuroscientists need to identify

Сега някои невроучени трябва да идентифицират

individual molecular components of neurons, molecules,

отделните молекулярни съставни части на неврони, молекули,

rather than the entire cell.

а не на цялата клетка.

And there's several ways of doing this,

Има няколко начина да се направи това,

but one of the most popular ones

но един от най-известните начини

involves using antibodies.

включва използването на антитела.

And you're familiar, of course,

Разбира се, запознати сте

with antibodies as the henchmen of the immune system.

с антителата като пазители на имунната система.

But it turns out that they're so useful to the immune system

Но се оказва, че те са толкова полезни за имунната система,

because they can recognize specific molecules,

защото те могат да разпознаят определени молекули,

like, for example, the coat protein

като например, кода на протеин

of a virus that's invading the body.

на вирус, който напада тялото.

And researchers have used this fact

Изследователите използваха този факт,

in order to recognize specific molecules inside of the brain,

за да разпознаят определени молекули в мозъка,

recognize specific substructures of the cell

да разпознаят определени структури на клетката

and identify them individually.

и да ги идентифицират по отделно.

And a lot of the images I've been showing you here are very beautiful,

Много от тези образи, които ви показвам тук, са много красиви,

but they're also very powerful.

но те са и много мощни.

They have great explanatory power.

Те имат голяма обяснителна сила.

This, for example, is an antibody staining

Това, например, е антитяло петно

against serotonin transporters in a slice of mouse brain.

против серотонин транспортьори в парче от мозък на мишка.

And you've heard of serotonin, of course,

Разбира се, чували сте за серотонин

in the context of diseases like depression and anxiety.

в контекста на болести като депресия и тревожност.

You've heard of SSRIs,

Чували сте за SSRs,

which are drugs that are used to treat these diseases.

които са лекарства, които се използват да лекуват тези болести.

And in order to understand how serotonin works,

За да разберете как функционира серотонина,

it's critical to understand where the serontonin machinery is.

трябва да разберете къде се произвежда серотонинът.

And antibody stainings like this one

Петно на антитяло, като това,

can be used to understand that sort of question.

може да бъде използвано, за да разберете това.

I'd like to leave you with the following thought:

Бих искал да ви оставя със следната мисъл:

Green fluorescent protein and antibodies

зеленият флуоресцентен протеин и антителата

are both totally natural products at the get-go.

са напълно естествени продукти.

They were evolved by nature

Те са еволюирали от природата,

in order to get a jellyfish to glow green for whatever reason,

за да накарат медузата да свети в зелено поради каквато и да е причина,

or in order to detect the coat protein of an invading virus, for example.

например, за да се определи кода на протеина на нападащ вирус.

And only much later did scientists come onto the scene

Много по-късно, учените се появиха

and say, "Hey, these are tools,

и казаха: "Хей, има инструменти,

these are functions that we could use

това са функции, които можем да използваме

in our own research tool palette."

в собствената ни палета от инструменти."

And instead of applying feeble human minds

Вместо слабите човешки мозъци

to designing these tools from scratch,

да проектират тези инструменти от начало,

there were these ready-made solutions right out there in nature

имаше тези готови решения в природата,

developed and refined steadily for millions of years

развити и усъвършенствани за милиони години

by the greatest engineer of all.

от най-големия инженер.

Thank you.

Благодаря ви.

(Applause)

(Аплодисменти)