How we can use light to see deep inside our bodies and brains | Mary Lou Jepsen

Traductor: Ciro Gomez Revisor: Lidia Cámara de la Fuente

People don't realize

La gente no se da cuenta

that red light and benign near-infrared light

de que la benignas luz roja y cercana a la infrarroja,

go right through your hand, just like this.

atraviesa su mano, justo así.

This fact could enable better, faster and cheaper health care.

Esto permitiría un cuidado de la salud mejor, más rápido y más barato.

Our translucence is key here.

Nuestra translucidez es clave aquí.

I'm going to show you how we use this key and a couple of other keys

Les mostraré cómo usamos esta y otras claves

to see deep inside our bodies and brains.

para ver en lo profundo de nuestros cuerpos y cerebros.

OK, so first up ...

Así que primero...

You see this laser pointer and the spot it makes on my hand?

¿Ven este puntero láser y el punto que hace en mi mano?

The light goes right through my hand --

La luz pasa atraviesa mi mano

if we could bring the lights down, please --

—si pudiéramos apagar las luces, por favor—

as I've already shown.

como ya lo he demostrado.

But you can no longer see that laser spot.

Pero ya no pueden ver ese punto láser.

You see my hand glow.

Uds. ven mi mano brillar.

That's because the light spreads out, it scatters.

Eso es porque la luz se esparce, se dispersa.

I need you to understand what scattering is,

Necesito que Uds. entiendan qué es la dispersión,

so I can show you how we get rid of it

para que pueda mostrarles cómo nos deshacemos de ella

and see deep inside our bodies and brains.

y ver en lo profundo de nuestros cuerpos y cerebros.

So, I've got a piece of chicken back here.

Tengo una presa de pollo aquí.

(Laughter)

(Risas)

It's raw.

Está cruda.

Putting on some gloves.

Me pongo unos guantes.

It's got the same optical properties as human flesh.

Tiene las mismas propiedades ópticas que la carne humana.

So, here's the chicken ... putting it on the light.

Aquí está el pollo... lo pongo en la luz.

Can you see, the light goes right through?

¿Pueden ver que la luz pasa a la perfección?

I also implanted a tumor in that chicken.

También implanté un tumor en ese pollo.

Can you see it?

¿Pueden verlo?

Audience: Yes.

Audiencia: Sí.

Mary Lou Jepsen: So this means, using red light and infrared light,

Mary Lou Jepsen: Esto significa que usando la luz roja y la luz infrarroja,

we can see tumors in human flesh.

podemos ver tumores en la carne humana.

But there's a catch.

Pero hay una trampa.

When I throw another piece of chicken on it,

Cuando pongo otro pedazo de pollo en él,

the light still goes through,

la luz todavía pasa,

but you can no longer see the tumor.

pero ya no puedes ver el tumor.

That's because the light scatters.

Eso es porque la luz se dispersa.

So we have to do something about the scatter

Entonces tenemos que hacer algo sobre la dispersión

so we can see the tumor.

para que podamos ver el tumor.

We have to de-scatter the light.

Tenemos que des-dispersar la luz.

So ...

Así que...

A technology I spent the early part of my career on

Una tecnología a la que dediqué la primera parte de mi carrera

enables de-scattering.

permite la des-dispersión.

It's called holography.

Se llama holografía.

And it won the Nobel Prize in physics in the 70s,

Y ganó el Premio Nobel en física en los 70,

because of the fantastic things it enables you to do with light.

debido a las cosas fantásticas que permite hacer con la luz.

This is a hologram.

Este es un holograma.

It captures all of the light, all of the rays, all of the photons

Captura toda la luz, todos los rayos, todos los fotones

at all of the positions and all of the angles, simultaneously.

en todas las posiciones y todos los ángulos, simultáneamente.

It's amazing.

Es asombroso.

To see what we can do with holography ...

Para ver qué podemos hacer con la holografía...

You see these marbles?

¿Uds. ven estas canicas?

Look at these marbles bouncing off of the barriers,

Miren estas canicas rebotando fuera de las barreras,

as an analogy to light being scattered by our bodies.

como una analogía de la luz al dispersarse por nuestros cuerpos.

As the marbles get to the bottom of the scattering maze,

Cuando las canicas llegan al fondo del laberinto disperso,

they're chaotic, they're scattering and bouncing everywhere.

están caóticas, se están dispersando y rebotando por todas partes.

If we record a hologram at the bottom inside of the screen,

Si grabamos un holograma en la parte inferior dentro de la pantalla,

we can record the position and angle of each marble exiting the maze.

podemos registrar la posición y el ángulo de cada canica que sale del laberinto.

And then we can bring in marbles from below

Y luego podemos traer las canicas desde abajo

and have the hologram direct each marble to exactly the right position and angle,

y hacer que el holograma lleve cada canica justo a la posición y el ángulo correctos,

such as they emerge in a line at the top of the scatter matrix.

como surgen en una línea en la parte superior de la matriz de dispersión.

We're going to do that with this.

Vamos a hacer eso con esto.

This is optically similar to human brain.

Esto es ópticamente similar al cerebro humano.

I'm going to switch to green light now,

Voy a cambiar a luz verde ahora,

because green light is brighter to your eyes than red or infrared,

porque la luz verde es más brillante a sus ojos que rojo o infrarrojo,

and I really need you to see this.

y realmente necesito que vean esto.

So we're going to put a hologram in front of this brain

Así que vamos a poner un holograma frente a este cerebro

and make a stream of light come out of it.

y hacer que salga una corriente de luz.

Seems impossible but it isn't.

Parece imposible, pero no lo es.

This is the setup you're going to see.

Esta es la configuración que van a ver.

Green light.

Luz verde.

Hologram here, green light going in,

Holograma aquí, luz verde entrando,

that's our brain.

ese es nuestro cerebro.

And a stream of light comes out of it.

Y una corriente de luz sale de eso.

We just made a brain lase of densely scattering tissue.

Acabamos de hacer un cerebro laser de tejido densamente disperso.

Seems impossible, no one's done this before,

Parece imposible, nadie ha hecho esto antes,

you're the first public audience to ever see this.

Uds. son la primera audiencia pública que haya visto esto.

(Applause)

(Aplausos)

What this means is that we can focus deep into tissue.

Lo que esto significa es que podemos enfocarnos profundamente en el tejido.

Our translucency is the first key.

Nuestra translucidez es la primera clave.

Holography enabling de-scattering is the second key

La holografía que permite des-esparcir es la segunda clave

to enable us to see deep inside of our bodies and brains.

para permitirnos ver en el fondo de nuestros cuerpos y cerebros.

You're probably thinking,

Probablemente estén pensando,

"Sounds good, but what about skull and bones?

"Suena bien, pero ¿qué pasa con el cráneo y los huesos?

How are you going to see through the brain without seeing through bone?"

¿Cómo vas a ver a través del cerebro sin ver a través del hueso?".

Well, this is real human skull.

Bueno, esto es un cráneo humano real.

We ordered it at skullsunlimited.com.

Lo pedimos en skullsunlimited.com.

(Laughter)

(Risas)

No kidding.

En serio.

But we treat this skull with great respect at our lab and here at TED.

Pero tratamos este cráneo con gran respeto en nuestro laboratorio y aquí en TED.

And as you can see,

Y como pueden ver,

the red light goes right through it.

la luz roja lo atraviesa.

Goes through our bones.

Pasa por nuestros huesos.

So we can go through skull and bones and flesh with just red light.

Entonces podemos pasar por el cráneo y los huesos y la carne con solo luz roja.

Gamma rays and X-rays do that, too, but they cause tumors.

Los rayos gamma y los rayos X también lo hacen, pero causan tumores.

Red light is all around us.

La luz roja está por todas partes.

So, using that, I'm going to come back here

Entonces, usando eso, voy para volver aquí

and show you something more useful than making a brain lase.

y mostrarles algo más útil que hacer un cerebro laser.

We challenged ourselves to see how fine we could focus through brain tissue.

Nos retamos para ver lo bien que podríamos enfocarnos a través del tejido cerebral.

Focusing through this brain,

Enfocando a través de este cerebro,

it was such a fine focus, we put a bare camera die in front of it.

fue un enfoque tan bueno, pusimos una cámara simple frente a ella.

And the bare camera die ...

Y la cámara simple palidece...

Could you turn down the spotlight?

¿Podrían bajar la luz del foco?

OK, there it is.

Bien, ahí está.

Do you see that?

¿Ven eso?

Each pixel is two-thousandths of a millimeter wide.

Cada píxel es dos milésimas de un milímetro de ancho.

Two microns.

Dos micras.

That means that spot focus -- full width half max --

Eso significa que enfoca el punto —ancho completo medio máximo—

is six to eight microns.

es de seis a ocho micras.

To give you an idea of what that means:

Para darles una idea de lo que eso significa:

that's the diameter of the smallest neuron in the human brain.

ese es el diámetro de la neurona más pequeña en el cerebro humano.

So that means we can focus through skull and brain to a neuron.

Significa que podemos enfocarnos a través del cráneo y el cerebro en una neurona.

No one has seen this before, we're doing this for the first time here.

Nadie ha visto esto antes, hacemos esto por primera vez aquí.

It's not impossible.

No es imposible.

(Applause)

(Aplausos)

We made it work with our system, so we've made a breakthrough.

Lo hicimos funcionar con nuestro sistema, así que hemos hecho un gran avance.

(Laughter)

(Risas)

Just to give an idea -- like, that's not just 50 marbles.

Solo para dar una idea, como eso no son solo 50 canicas.

That's billions, trillion of photons,

Eso es miles de millones, billones de fotones,

all falling in line as directed by the hologram,

todos cayendo en la fila como se indica por el holograma,

to ricochet through densely scattering brain,

para rebotar a través del cerebro densamente disperso

and emerge as a focus.

y emerger como un foco.

It's pretty cool.

Es genial.

We're excited about it.

Estamos emocionados por esto.

This is an MRI machine.

Esta es una máquina de MRI.

It's a few million dollars, it fills a room,

Son unos millones de dólares, llena una habitación,

many people have probably been in one.

muchos probablemente han estado en una.

I've spent a lot of time in one.

He pasado mucho tiempo en uno.

It has a focus of about a millimeter --

Tiene un foco de alrededor de 1 mm

—algo grueso, en comparación con lo que acabo de mostrarles—.

kind of chunky, compared to what I just showed you.

A system based on our technology could enable dramatically lower cost,

Un sistema basado en nuestra tecnología tendría un costo drásticamente menor,

higher resolution

resolución más alta

and smaller medical imaging.

e imágenes médicas más pequeñas.

So that's what we've started to do.

Eso es lo que hemos empezado a hacer.

My team and I have built a rig, a lab rig

Con mi equipo hemos construido una plataforma, una plataforma de laboratorio

to scan out tissue.

para escanear el tejido.

And here it is in action.

Y aquí está en acción.

We wanted to see how good we could do.

Queríamos ver qué tal podríamos hacerlo.

We've built this over the last year.

Lo hemos construido en el último año.

And the result is,

Y el resultado es

we're able to find tumors

que somos capaces de encontrar tumores

in this sample --

en esta muestra,

70 millimeters deep, the light going in here,

la luz entra a 70 mm de profundidad,

half a millimeter resolution,

la resolución es de medio mm,

and that's the tumor it found.

y este es el tumor que encontró.

You're probably looking at this,

Probablemente estén viendo esto,

like, "Sounds good, but that's kind of a big system.

como, "Suena bien, pero será un gran sistema.

It's smaller than a honking-big MRI machine,

Es más pequeño que una gigantesca IRM

monster MRI machine,

una monstruosa máquina de IRM,

but can you do something to shrink it down?"

pero pueden hacer algo para reducirlo?".

And the answer is:

Y la respuesta es:

of course.

por supuesto.

We can replace each big element in that system

Podemos reemplazar cada gran elemento en ese sistema

with a smaller component --

con un componente más pequeño,

a little integrated circuit,

un pequeño circuito integrado,

a display chip the size of a child's fingernail.

un chip de pantalla del tamaño de la uña de un niño.

A bit about my background:

Un poco sobre mi experiencia:

I've spent the last two decades inventing, prototype-developing

he pasado las últimas dos décadas inventando, desarrollando prototipos

and then shipping billions of dollars of consumer electronics --

y enviando miles de millones de dólares de productos electrónicos de consumo

with full custom chips --

—con fichas personalizadas completas—

on the hairy edge of optical physics.

en el filo de la física óptica.

So my team and I built the big lab rig

Mi equipo y yo construimos la gran plataforma de laboratorio

to perfect our architecture and test the corner cases

para perfeccionar nuestra arquitectura y probar los casos

and really fine-tune our chip designs,

y realmente afinar nuestros diseños de chips,

before spending the millions of dollars to fabricate each chip.

antes de gastar los millones de dólares para fabricar cada chip.

Our new chip inventions slim down the system, speed it up

Nuestras nuevas invenciones de chips agilizan el sistema, lo aceleran

and enable rapid scanning and de-scattering of light

y permite una exploración rápida y des-dispersión de la luz

to see deep into our bodies.

para ver profundamente en nuestros cuerpos.

This is the third key to enable better, faster and cheaper health care.

Esta es la tercera clave para permitir una atención médica mejor, rápida y barata.

This is a mock-up of something that can replace the functionality

Esta es una maqueta de algo que puede reemplazar la funcionalidad

of a multimillion-dollar MRI machine

de una multimillonaria máquina de IMR

into a consumer electronics price point,

en un punto de precio de la electrónica de consumo,

that you could wear as a bandage, line a ski hat, put inside a pillow.

que podrían usar como venda, en un casco de esquí o dentro de una almohada.

That's what we're building.

Eso es lo que estamos construyendo.

(Applause)

(Aplausos)

Oh, thanks!

¡Oh, gracias!

(Applause)

(Aplausos)

So you're probably thinking,

Probablemente estén pensando,

"I get the light going through our bodies.

"Está la luz pasando por nuestros cuerpos.

I even get the holography de-scattering the light.

Incluso la holografía dispersa la luz.

But how do we use these new chip inventions, exactly,

Pero ¿cómo usamos estas nuevas invenciones, exactamente,

to do the scanning?"

para hacer el escaneo?".

Well, we have a sound approach.

Tenemos un enfoque razonable,

No, literally -- we use sound.

Usamos sonido.

Here, these three discs represent the integrated circuits

Aquí, estos tres discos representan los circuitos integrados

that we've designed,

que hemos diseñado,

that massively reduce the size of our current bulky system.

que reducen masivamente el tamaño de nuestro actual sistema voluminoso.

One of the spots, one of the chips, emits a sonic ping,

Uno de los lugares, uno de los chips, emite un ping sónico,

and it focuses down,

y se enfoca hacia abajo,

and then we turn red light on.

y luego encendemos la luz roja.

And the red light that goes through that sonic spot

Y la luz roja que se va a través de ese punto sónico

changes color slightly,

cambia de color ligeramente,

much like the pitch of the police car siren changes

al igual que el tono de los cambios de sirena de coche de policía

as it speeds past you.

a medida que te pasa rápidamente.

So.

Así que.

There's this other thing about holography I haven't told you yet,

Hay otra cosa sobre la holografía que no les he dicho todavía,

that you need to know.

y que necesitan saber

Only two beams of exactly the same color can make a hologram.

Solo dos haces de exactamente el mismo color pueden generar un holograma.

So, that's the orange light that's coming off of the sonic spot,

Esa es la luz anaranjada eso viene del punto sónico,

that's changed color slightly,

que cambia ligeramente de color,

and we create a glowing disc of orange light

y creamos un disco brillante de luz naranja

underneath a neighboring chip

debajo de un chip vecino

and then record a hologram on the camera chip.

y luego grabamos un holograma en el chip de la cámara.

Like so.

Así.

From that hologram, we can extract information just about that sonic spot,

De ese holograma, podemos extraer información acerca de ese punto sónico,

because we filter out all of the red light.

porque filtramos toda la luz roja.

Then, we can optionally focus the light back down into the brain

Podemos opcionalmente enfocar la luz hacia abajo en el cerebro

to stimulate a neuron or part of the brain.

para estimular una neurona o parte del cerebro

And then we move on to shift the sonic focus to another spot.

Y luego avanzamos para cambiar el foco sónico a otro punto.

And that way, spot by spot, we scan out the brain.

Y de esa manera, punto por punto, escaneamos el cerebro.

Our chips decode holograms

Nuestros chips decodifican hologramas

a bit like Rosalind Franklin decoded this iconic image of X-ray diffraction

como Rosalind Franklin descodificado esta imagen icónica de difracción de rayos X

to reveal the structure of DNA for the first time.

para revelar la estructura del ADN por primera vez.

We're doing that electronically with our chips,

Eso lo hacemos electrónicamente con nuestros chips,

recording the image and decoding the information,

grabando la imagen y descodificando la información,

in a millionth of a second.

en una millonésima de segundo.

We scan fast.

Escalamos rápido.

Our system may be extraordinary at finding blood.

Nuestro sistema puede ser extraordinario al encontrar sangre.

And that's because blood absorbs red light and infrared light.

Y eso es porque la sangre absorbe luz roja y luz infrarroja.

Blood is red.

La sangre es roja.

Here's a beaker of blood.

Aquí hay un vaso de sangre.

I'm going to show you.

Voy a mostrarles.

And here's our laser, going right through it.

Y aquí está nuestro láser, yendo directo a través de eso.

It really is a laser, you can see it on the -- there it is.

Realmente es un láser, Pueden verlo en el... ahí está.

In comparison to my pound of flesh,

En comparación con mi libra de carne,

where you can see the light goes everywhere.

donde pueden ver la luz va a todos lados.

So let's see that again, blood.

Veamos eso de nuevo, sangre.

This is really key: blood absorbs light,

Esto es realmente clave: la sangre absorbe la luz,

flesh scatters light.

la carne dispersa la luz.

This is significant,

Esto es significativo,

because every tumor bigger than a cubic millimeter or two

porque cada tumor más grande que un milímetro cúbico o dos

has five times the amount of blood as normal flesh.

tiene cinco veces la cantidad de sangre que la carne normal.

So with our system, you can imagine detecting cancers early,

Con nuestro sistema, pueden imaginar detectar cánceres temprano,

when intervention is easy,

cuando la intervención es fácil,

or tracking the size of your tumor as it grows or shrinks.

o rastreando el tamaño de su tumor a medida que crece o se encoge.

Our system also should be extraordinary at finding out where blood isn't,

El sistema también debe ser extraordinario al descubrir dónde no está la sangre,

like a clogged artery,

como una arteria obstruida,

or the color change in blood

o el cambio de color en la sangre

as it carries oxygen versus not carrying oxygen,

ya que transporta oxígeno versus no transportar oxígeno,

which is a way to measure neural activity.

que es una forma de medir la actividad neuronal.

There's a saying that "sunlight" is the best disinfectant.

Hay un dicho que dice que la "luz del sol" es el mejor desinfectante.

It's literally true.

Es literalmente cierto.

Researchers are killing pneumonia in lungs by shining light deep inside of lungs.

Investigadores están matando a la neumonía al hacer brillar la luz en los pulmones.

Our system could enable this noninvasively.

Nuestro sistema podría permitir esto no invasivamente.

Let me give you three more examples of what this technology can do.

Déjenme darles tres ejemplos más de lo que esta tecnología puede hacer.

One: stroke.

Uno: apoplejía.

There's two major kinds of stroke:

Hay dos tipos principales de apoplejía:

the one caused by clogs

la causado por una obstrucción

and another caused by rupture.

y la causada por una ruptura.

If you can determine the type of stroke within an hour or two,

Si uno puede determinar el tipo de apoplejía en una hora o dos,

you can give medication to massively reduce the damage to the brain.

se puede dar medicamentos masivamente para reducir el daño cerebral

Get the drug wrong,

Si se suministra el medicamento incorrecto,

and the patient dies.

el paciente muere.

Today, that means access to an MRI scanner within an hour or two of a stroke.

Hoy, eso significa acceso a un escáner de MRI en una o dos horas de una apoplejía.

Tomorrow, with compact, portable, inexpensive imaging,

Mañana, con una máquina de imágenes compacta, portátil, de bajo costo,

every ambulance and every clinic can decode the type of stroke

cada ambulancia y cada clínica puede descodificar el tipo de apoplejía

and get the right therapy on time.

y dar la terapia correcta a tiempo.

(Applause)

(Aplausos)

Thanks.

Gracias.

Two:

Dos:

two-thirds of humanity lacks access to medical imaging.

dos tercios de la humanidad carece de acceso a imágenes médicas.

Compact, portable, inexpensive medical imaging can save countless lives.

Imágenes médicas compactas, portátiles, económicas pueden salvar muchas vidas.

And three:

Y tres:

brain-computer communication.

comunicación cerebro-computadora.

I've shown here onstage our system focusing through skull and brain

Mostré aquí nuestro sistema centrándose a través del cráneo y el cerebro

to the diameter of the smallest neuron.

en diámetro de la neurona más pequeña.

Using light and sound, you can activate or inhibit neurons,

Usando luz y sonido, pueden activar o inhibir neuronas,

and simultaneously, we can match spec by spec

y simultáneamente, podemos hacer coincidir parte por parte

the resolution of an fMRI scanner,

la resolución de un escáner IRMf,

which measures oxygen use in the brain.

que mide el uso de oxígeno en el cerebro.

We do that by looking at the color change in the blood,

Hacemos eso mirando en el cambio de color en la sangre,

rather than using a two-ton magnet.

en lugar de usar un imán de dos toneladas.

So you can imagine that with fMRI scanners today,

Entonces pueden imaginar que con escáneres IRMf hoy,

we can decode the imagined words, images and dreams of those being scanned.

podemos descodificar palabras imaginadas, imágenes, sueños y de quien es escaneado.

We're working on a system that puts all three of these capabilities

Estamos trabajando en un sistema que pone las tres de estas capacidades

into the same system --

en el mismo sistema:

neural read and write with light and sound,

lectura y escritura neurales con luz y sonido,

while simultaneously mapping oxygen use in the brain --

mientras simultáneamente se mapea el uso de oxígeno en el cerebro,

all together in a noninvasive portable

todos junto en sistema portátil no invasivo

that can enable brain-computer communication,

que pueda habilitar la comunicación cerebro-computadora,

no implants, no surgery, no optional brain surgery required.

sin implantes, sin cirugía, ni cirugía cerebral opcional.

This can do enormous good

Esto puede hacer un bien enorme

for the two billion people that suffer globally with brain disease.

para los dos mil millones de personas que sufren de enfermedades cerebrales.

(Applause)

(Aplausos)

La gente me pregunta qué tan profundo podemos ir.

People ask me how deep we can go.

And the answer is: the whole body's in reach.

Y la respuesta es: todo el cuerpo está al alcance.

But here's another way to look at it.

Pero aquí hay otra manera de verlo.

(Laughter)

(Risas)

My whole head just lit up, you want to see it again?

Toda mi cabeza se acaba de iluminar, ¿quieren verlo de nuevo?

Audience: Yes!

Audiencia: ¡Sí!

(Laughter)

(Risas)

MLJ: This looks scary, but it's not.

MLJ: Esto parece aterrador, pero no lo es.

What's truly scary is not knowing about our bodies,

Lo que es realmente aterrador es no saber de nuestros cuerpos,

our brains and our diseases

nuestros cerebros y enfermedades

so we can effectively treat them.

para poder tratarlas de manera efectiva.

This technology can help.

Esta tecnología puede ayudar.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)