Carl Schoonover: How to look inside the brain

Překladatel: Marek Vanžura Korektor: Vladimír Harašta

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

Tohle je tisíc let stará kresba mozku.

It's a diagram of the visual system.

Je to schéma zrakového systému.

And some things look very familiar today.

Některé věci na nás působí povědomě.

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

Dvě oči na spodní straně, zrakový nerv vinoucí se zezadu.

There's a very large nose

Je tu také opravdu velký nos,

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

který jako by nebyl připojený k něčemu konkrétnímu.

And if we compare this

A pokud tuto kresbu srovnáte

to more recent representations of the visual system,

se současným znázorněním zrakového systému,

you'll see that things have gotten substantially more complicated

uvidíte, že se za těch uplynulých tisíc let

over the intervening thousand years.

stalo podstatně komplikovanějším.

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

Je to proto, že dnes dokážeme nahlédnout dovnitř mozku,

rather than just looking at its overall shape.

a nemusíme se jen dívat na jeho zevní tvary.

Imagine you wanted to understand how a computer works

Představte si, že chcete pochopit, jak funguje počítač,

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

přičemž všechno, co můžete vidět, je klávesnice, myš a monitor.

You really would be kind of out of luck.

Asi byste příliš úspěšní nebyli.

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

Potřebovali byste ho umět otevřít, rozebrat,

look at the wiring inside.

podívat se na vnitřní zapojení.

And up until a little more than a century ago,

A až do doby něco málo před sto lety,

nobody was able to do that with the brain.

nedokázal tohle nikdo provést s mozkem.

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

Nikdo neměl ani tušení o propojeních v mozku.

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

A to proto, že i když vyjmete mozek z lebky,

and you cut a thin slice of it,

rozřežete jej na tenké plátky

put it under even a very powerful microscope,

a vložíte pod velmi výkonný mikroskop,

there's nothing there.

není tam nic k vidění.

It's gray, formless.

Je to šedé, bez tvaru.

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

Chybí jakákoli struktura. Nic vám to neřekne.

And this all changed in the late 19th century.

Tohle všechno se ale změnilo na konci 19. století.

Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed

Najednou došlo k objevu nových chemických látek pro obarvování mozkové tkáně,

and they gave us our first glimpses at brain wiring.

které nám posléze dovolily poprvé zahlédnout struktury v mozku.

The computer was cracked open.

Rozebrali jsme počítač.

So what really launched modern neuroscience

Moderní neurovědu skutečně nastartovala

was a stain called the Golgi stain.

až metoda zvaná Golgiho barvení.

And it works in a very particular way.

Funguje velmi specifickým způsobem.

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

Místo aby obarvila všechny buňky uvnitř tkáně,

it somehow only stains about one percent of them.

zvýrazní pouze 1 procento z nich.

It clears the forest, reveals the trees inside.

Pročistí les a odhalí stromy.

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

Pokud bychom obarvili všechno, nebylo by nic vidět.

So somehow it shows what's there.

Tímto způsobem nám ukáže, co v mozku je.

Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,

Španělský neuroanatom Santiago Ramon y Cajal,

who's widely considered the father of modern neuroscience,

který je všeobecně pokládán za otce moderní neurovědy,

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

použil Golgiho barvení, díky čemuž získal údaje, které vypadají nějak takhle.

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

Díky nim jsme získali novodobou představu o nervové buňce -- neuronu.

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

A pokud přemýšlíte o mozku jako o počítači,

this is the transistor.

představte si ho jako tranzistor.

And very quickly Cajal realized

Cajal si velmi rychle uvědomil,

that neurons don't operate alone,

že neurony nefungují osamoceně,

but rather make connections with others

ale že vytvářejí spojení s jinými,

that form circuits just like in a computer.

s nimiž tvoří obvody, podobně jako v počítači.

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

Dnes, o století později, když chtějí výzkumníci zviditelnit neurony,

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

místo aby je ztmavovali, osvětlují je zevnitř.

And there's several ways of doing this.

Existuje několik způsobů, jak to provést.

But one of the most popular ones

Ale jeden z nejoblíbenějších

involves green fluorescent protein.

používá zelenou fluorescenční bílkovinu.

Now green fluorescent protein,

Zelená fluorescenční bílkovina,

which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,

která kupodivu pochází z bioluminiscenční medúzy,

is very useful.

je velice užitečná.

Because if you can get the gene for green fluorescent protein

Protože když dokážete získat gen pro vytvoření zelené fluorescenční bílkoviny

and deliver it to a cell,

a umístíte jej do buňky,

that cell will glow green --

buňka bude zářit zeleně --

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

případně v odstínu jedné z mnoha variant zelené fluorescenční bílkoviny,

you get a cell to glow many different colors.

díky čemuž získáte buňku, která září mnoha různými barvami.

And so coming back to the brain,

Když se vrátíme zpět k mozku,

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

tenhle je z geneticky modifikované myši nazvané „Brainbow" (mozková duha).

And it's so called, of course,

Samozřejmě jen přeneseně,

because all of these neurons are glowing different colors.

kvůli tomu, že všechny tyhle neurony září různými barvami.

Now sometimes neuroscientists need to identify

Občas neurovědci nepotřebují identifikovat

individual molecular components of neurons, molecules,

celé buňky, ale spíše konkrétní molekulové

rather than the entire cell.

složky neuronů, molekuly.

And there's several ways of doing this,

To se dá provést několika způsoby,

but one of the most popular ones

ale nejoblíbenější je ten,

involves using antibodies.

který používá protilátky.

And you're familiar, of course,

Jistě znáte protilátky

with antibodies as the henchmen of the immune system.

jakožto součást imunitního systému.

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

Ukazuje se, že jsou imunitnímu systému tak užitečné proto,

because they can recognize specific molecules,

že dokážou rozeznat konkrétní molekuly,

like, for example, the coat protein

jako například kód bílkoviny viru,

of a virus that's invading the body.

který napadá tělo.

And researchers have used this fact

Výzkumníci toho využili,

in order to recognize specific molecules inside of the brain,

aby rozpoznali konkrétní molekuly uvnitř mozku

recognize specific substructures of the cell

i podstruktury buňky

and identify them individually.

a jednotlivě je identifikovali.

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

Mnohé z obrázků, které jsem vám ukazoval, jsou nejen velmi krásné,

but they're also very powerful.

ale také nesmírně užitečné.

They have great explanatory power.

Mají ohromnou vypovídací schopnost.

This, for example, is an antibody staining

Například tohle je protilátka obarvující

against serotonin transporters in a slice of mouse brain.

přenašeče serotoninu v plátku myšího mozku.

And you've heard of serotonin, of course,

A zcela jistě jste už slyšeli o serotoninu

in the context of diseases like depression and anxiety.

v kontextu nemocí jako je deprese či úzkost.

You've heard of SSRIs,

Možná jste slyšeli o SSRI (Selektivní inhibitory zpětného vychytávání serotoninu),

which are drugs that are used to treat these diseases.

což jsou léky, kterými se léčí zmíněné choroby.

And in order to understand how serotonin works,

A abychom pochopili, jak serotonin funguje,

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

je nutné vědět, kde serotonin účinkuje.

And antibody stainings like this one

A protilátky zářící jako tahle

can be used to understand that sort of question.

používáme k tomu, abychom takové otázky zodpověděli.

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

Rád bych, abyste si odnesli následující myšlenku:

Green fluorescent protein and antibodies

Zelená fluorescenční bílkovina a protilátky

are both totally natural products at the get-go.

jsou odpradávna naprosto přírodní produkty.

They were evolved by nature

Příroda je vyvinula,

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

aby umožnily medúze zářit zeleně, ať už byl účel jakýkoliv

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

nebo aby například odhalily kód bílkoviny útočícího viru.

And only much later did scientists come onto the scene

A teprve mnohem později přišli na scénu vědci

and say, "Hey, these are tools,

a řekli: „Aha, tohle jsou nástroje,

these are functions that we could use

jejichž funkce můžeme využít

in our own research tool palette."

v naší vlastní paletě výzkumných nástrojů."

And instead of applying feeble human minds

A místo toho, aby chabým lidským rozumem

to designing these tools from scratch,

navrhovali nástroje kompletně od podlahy,

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

využili dostupná řešení přímo od přírody,

developed and refined steadily for millions of years

která je vyvíjela a trvale vylepšovala po miliony let,

by the greatest engineer of all.

neboť příroda je tím nejlepším inženýrem.

Thank you.

Děkuji.

(Applause)

(Potlesk)