Ed Boyden: A light switch for neurons

Ed Boyden: un interruptor de luz para neuronas

Traductor: Sebastian Betti Revisor: Gabriel Orozco Hoyuela

Piensen en su día por un segundo.

Think about your day for a second.

You woke up, felt fresh air on your face as you walked out the door,

Se despertaron, sintieron el aire fresco en la cara cuando salieron por la puerta

encountered new colleagues and had great discussions

se encontraron nuevos colegas y tuvieron grandiosas discusiones

y se sintieron asombrados si descubrieron algo nuevo.

and felt in awe when you found something new.

Pero apuesto a que hay algo en lo que no pensaron hoy

But I bet there's something you didn't think about today,

algo tan cercano a casa

something so close to home,

que ni siquiera piensan en ello muy a menudo.

you probably don't think about it very often at all.

Y estas son todas las sensaciones, sentimientos,

And that's that all those sensations, feelings, decisions and actions

decisiones y acciones

que son mediadas por la computadora de tu cabeza

are mediated by the computer in your head

llamada cerebro.

called your brain.

Now, the brain may not look like much from the outside --

Ahora, el cerebro puede no parecer mucho desde fuera

un kilogramo de carne de color gris rosáceo,

a couple pounds of pinkish-gray flesh,

amorfo,

amorphous.

But the last 100 years of neuroscience have allowed us to zoom in on the brain

pero los ultimos cien años de neurociencia

nos ha permitido adentrarnos en el cerebro

and to see the intricacy of what lies within.

y ver lo imbrincado de lo que yace dentro de él

And they've told us that this brain is an incredibly complicated circuit

Y se nos ha dicho que este cerebro

es un circuito increiblemente complicado

made out of hundreds of billions of cells called neurons.

compuesto de cientos de miles de millones de células llamadas neuronas.

Now, unlike a human-designed computer,

Ahora, a diferencia de una computadora diseñada por humanos

where there's a fairly small number of different parts,

donde hay un número bastante reducido de piezas diferentes

sabemos cómo funcionan, porque las diseñamos nosotros,

and we know how they work because we humans designed them,

the brain is made out of thousands of different kinds of cells,

el cerebro está compuesto de miles de tipos diferentes de células,

quizá decenas de miles.

maybe tens of thousands.

They come in different shapes; they're made out of different molecules;

Son de diferentes formas; están compuestas por distintas moléculas;

y ellas se proyectan y conectan hacia distintas regiones del cerebro.

they project and connect to different brain regions.

Y cambian de distintas maneras en diferentes estadíos de las enfermedades.

They also change in different ways in different disease states.

Más concretamente.

Let's make it concrete.

There's a class of cells,

Hay una clase de células

a fairly small cell, an inhibitory cell, that quiets its neighbors.

una célula muy pequeña, una célula inhibidora, que silencia a sus vecinas.

Es una de las células que parece atrofiarse en trastornos como la esquizofrenia.

It's one of the cells that seems to be atrophied

in disorders like schizophrenia.

It's called the basket cell.

Se llama la célula canasta;

And this cell is one of the thousands of kinds of cell

Y esta celula es una de los miles de tipos de células

acerca de las cuales estamos aprendiendo.

that we're learning about.

New ones are being discovered every day.

Se descubren nuevos tipos todos los días.

Asi como... solo un segundo ejemplo:

As just a second example:

these pyramidal cells, large cells, can span a significant fraction

estas células piramidales, grandes células,

pueden abarcar una parte importante del cerebro.

of the brain.

Son excitadoras.

They're excitatory.

Y estas son algunas de las células

And these are some of the cells that might be overactive

que podrían estar hiperactivas en trastornos como la epilepsia.

in disorders such as epilepsy.

Cada una de estas células

Every one of these cells is an incredible electrical device.

es un dispositivo eléctrico increíble.

They receive inputs from thousands of upstream partners

Reciben señales de miles de compañeras de la parte superior

y calculan sus propias respuestas eléctricas

and compute their own electrical outputs,

which then, if they pass a certain threshold,

que luego, si pasan un determinado umbral,

iran a parar a miles de compañeras de la parte inferior.

will go to thousands of downstream partners.

Y este proceso que demora solo un milisegundo más o menos

And this process, which takes just a millisecond or so,

happens thousands of times a minute in every one of your 100 billion cells,

sucede miles de veces por minuto

en cada una de tus 100 mil millones de células

as long as you live and think and feel.

mientras vivas,

y pienses y sientas.

So how are we going to figure out what this circuit does?

Asi que ¿Cómo vamos a dilucidar qué hace este circuito?

Idealmente, podriamos ir atraves del circuito

Ideally, we could go through this circuit

y encender y apagar los distintos tipos de células

and turn these different kinds of cell on and off

and see whether we could figure out

y ver si podemos dilucidar

which ones contribute to certain functions

cuáles contribuyen a determinadas funciones

and which ones go wrong in certain pathologies.

y cuáles funcionan mal en ciertas patologías.

Si pudiéramos activar células podríamos ver qué potencial pueden liberar,

If we could activate cells, we could see what powers they can unleash,

qué pueden iniciar y mantener.

what they can initiate and sustain.

Si pudiéramos apagarlas

If we could turn them off,

then we could try and figure out what they're necessary for.

entonces podríamos intentar y dilucidar para qué son necesarias.

Y esa es una historia que les voy a contar hoy.

And that's the story I'm going to tell you about today.

Y, honestamente, por donde hemos pasado, en los últimos 11 años

And honestly, where we've gone through over the last 11 years,

en pos de encontrar maneras

through an attempt to find ways

of turning circuits and cells and parts and pathways of the brain

de encender y apagar circuitos y células y rutas

del cerebro

on and off,

tanto para entender la ciencia,

both to understand the science

and also to confront some of the issues that face us all as humans.

como para confrontar algunos de los problemas

que se nos enfrentan a todos nosotros como humanos.

Now, before I tell you about the technology,

Pero antes de hablarles acerca de la tecnología

the bad news is that a significant fraction of us in this room,

la mala noticia es que una fraccion significativa de nosotros en esta sala,

si logramos vivir lo suficiente,

if we live long enough,

will encounter, perhaps, a brain disorder.

vamos a sufrir, quizá, un trastorno cerebral.

Ya mil millones de personas

Already, a billion people have had some kind of brain disorder

han tenido algún tipo de trastorno cerebral

que las incapacita.

that incapacitates them.

The numbers don't do it justice, though.

Y, no obstante, estas cifras no le hacen justicia.

These disorders -- schizophrenia, Alzheimer's,

Estos trastornos -la esquizofrenia, el Alzheimer,

la depresión, la adicción-

depression, addiction --

they not only steal away our time to live,

no sólo roban nuestro tiempo de vida, sino que cambian nuestro ser;

they change who we are.

They take our identity and change our emotions

nos quitan la identidad, cambian nuestras emociones

and change who we are as people.

y lo que nos constituye como personas.

Now, in the 20th century,

Ahora bien, en el siglo XX

se generó algo de esperanza

there was some hope that was generated

through the development of pharmaceuticals for treating brain disorders.

mediante el desarrollo de fármacos para el tratamiento de trastornos cerebrales.

Y si bien se desarrollaron muchas medicinas

And while many drugs have been developed

that can alleviate symptoms of brain disorders,

que pueden aliviar los síntomas de los trastornos cerebrales

en la práctica ninguna puede considerarse curable.

practically none of them can be considered to be cured.

In part, that's because, if you think about it,

En parte porque estamos inundando el cerebro con químicos.

we're bathing the brain in a chemical --

Este circuito elaborado

this elaborate circuit, made of thousands of different kinds of cell --

compuesto de miles de tipos diferentes de células

está siendo bañando con una sustancia.

is being bathed in a substance.

That's also why most of the drugs, not all, on the market

Esa es la razón por la que gran parte de las medicinas del mercado, sino todas,

puede presentar tambien algún tipo de efecto secundario.

can present some kind of serious side effect too.

Ahora, algunas personas han recibido algún consuelo

Now some people have gotten some solace from electrical stimulators

de estimuladores eléctricos que se implantan en el cerebro.

that are implanted in the brain,

for Parkinson's disease or cochlear implants.

Y para el mal de Parkinson,

los implantes cocleares,

These have indeed been able to bring some kind of remedy

éstos realmente han podido

llevar algún tipo de remedio

to people with certain kinds of disorders.

a personas con ciertos tipos de trastornos.

But electricity also will go in all directions --

Pero la electricidad también saldrá en todas direcciones

the path of least resistance --

por el camino de menor resistencia,

which is where that phrase, in part, comes from,

que es, en parte, el origen de la frase.

and will also affect normal circuits,

Y esto afectará tanto a los circuitos normales como a los anormales que queremos corregir.

as well as the abnormal ones you want to fix.

De nuevo, volvemos a la idea

So again, we're sent back to the idea of ultraprecise control:

del control ultra-preciso.

Could we dial in information precisely where we want it to go?

¿Podemos direccionar la información hacia donde queremos que vaya?

Cuando empecé con la neurociencia hace 11 años

So, when I started in neuroscience 11 years ago --

I had trained as an electrical engineer and a physicist --

me había capacitado en ingeniería eléctrica y física

the first thing I thought about was,

y lo primero que pensé fue

if these neurons are electrical devices,

si estas neuronas son dispositivos eléctricos

all we need to do is to find some way of driving those electrical changes

todo lo que hace falta es encontrar la manera

de manejar estos cambios eléctricos a distancia.

at a distance.

Si pudiéramos encender la electricidad de una célula,

If we could turn on the electricity in one cell but not its neighbors,

pero no la de sus vecinas,

that'd give us the tool to activate and shut down these different cells

eso nos daría la herramienta que hace falta para activar y apagar las distintas células,

para averiguar qué hacen y cómo contribuyen

to figure out what they do

and how they contribute to the networks in which they're embedded.

a las redes en las que están insertas.

Y eso también nos permitiría contar con una herramienta de control ultra-precisa

It would also allow us to have the ultraprecise control we need

para corregir los cálculos del circuito

to fix the circuit computations that have gone awry.

que estuvieran mal.

Now, how are we going to do that?

¿Cómo vamos a hacer eso?

Well, there are many molecules that exist in nature

En la Naturaleza hay muchas moléculas

capaces de convertir la luz en electricidad.

which are able to convert light into electricity.

Se las puede pensar como pequeñas proteínas

You can think of them as little proteins that are like solar cells.

que son como celdas solares.

If we install these molecules in neurons somehow,

Si de algún modo podemos instalar estas moléculas en estas neuronas

then these neurons would become electrically drivable with light,

entonces estas neuronas podrían manipularse eléctricamente con la luz.

and their neighbors, which don't have this molecule, would not.

Y sus vecinas, que no tienen la molécula, no.

There's one other magic trick you need to make this happen:

Hay otro pase de magia que hacer para que todo esto funcione

y es la capacidad de meter luz en el cerebro.

the ability to get light into the brain.

The brain doesn't feel pain.

Y para lograrlo -el cerebro no siente dolor- se puede

Taking advantage of all the effort

sacar provecho del esfuerzo

that's gone into the internet, telecommunications, etc.,

invertido en Internet y comunicaciones, etc.

you can put optical fibers connected to lasers

-fibra óptica conectada a lásers

to activate -- in animal models, for example, in preclinical studies --

que puede usarse para activar (por ejemplo, en modelos con animales,

en estudios pre-clínicos)

these neurons and see what they do.

estas neuronas y ver qué hacen.

¿Cómo lo hacemos?

So how do we do this?

Around 2004, in collaboration with Georg Nagel and Karl Deisseroth,

Alrededor de 2004,

en colaboración con Gerhard Nagel y Karl Deisseroth

this vision came to fruition.

esta visión se hizo realidad.

There's a certain alga that swims in the wild,

Hay un alga determinada que nada en el mundo silvestre

and it needs to navigate towards light in order to photosynthesize optimally.

y tiene que navegar hacia la luz

para hacer la fotosíntesis de manera óptima.

And it senses light with a little eyespot,

Y detecta la luz con un pequeño ocelo

which works not unlike how our eye works.

que funciona no muy distinto que nuestros ojos.

In its membrane, or its boundary,

En su membrana, o su borde,

it contains little proteins

contiene pequeñas proteínas

que pueden convertir luz en electricidad.

that indeed can convert light into electricity.

Estas moléculas se denominan canalrodopsinas.

These molecules are called channelrhodopsins.

And each of these proteins acts just like that solar cell

Y cada una de estas proteínas actúa como esa celda solar de la que les hablé.

that I told you about.

Ante la presencia de luz azul, abre un pequeño hoyo

When blue light hits it,

it opens a little hole and allows charged particles to enter the eyespot;

y permite el ingreso de partículas cargadas al ocelo.

Eso le permite a este ocelo tener una señal eléctrica

that allows this eyespot to have an electrical signal,

al igual que una celda solar que carga una batería.

just like a solar cell charging a battery.

So what we need to do is take these molecules

Entonces lo que hay que hacer es tomar estas moléculas

y de algún modo ponerlas en las neuronas.

and somehow install them in neurons.

And because it's a protein,

Y dado que es una proteína

it's encoded for in the DNA of this organism.

está codificada en el ADN de este organismo.

So all we've got to do is take that DNA,

Así que todo lo que hay que hacer es tomar ese ADN,

put it into a gene therapy vector, like a virus,

colocarlo en un vector de terapia génica, como un virus,

and put it into neurons.

y ponerlo en las neuronas.

And this was a very productive time in gene therapy,

Resultó ser un momento muy productivo de la terapia génica

and lots of viruses were coming along,

y empezaron a aparecer muchos virus.

so this turned out to be fairly simple.

Así que fue algo muy simple de hacer.

Early in the morning one day in the summer of 2004,

Y temprano por la mañana un día de verano de 2004

we gave it a try, and it worked on the first try.

lo intentamos y funcionó al primer intento.

Tomamos este ADN y lo colocamos en una neurona.

You take this DNA and put it into the neuron.

The neuron uses its natural protein-making machinery

La neurona usa su mecanismo natural de proteínas

to fabricate these little light-sensitive proteins

para fabricar estas pequeñas proteínas fotosensibles

y las coloca en toda la célula;

and install them all over the cell, like putting solar panels on a roof.

es como poner paneles solares en el techo.

And the next thing you know,

Y lo siguiente que uno sabe

you have a neuron which can be activated with light.

es que tiene una neurona que puede activarse con la luz.

Por eso es muy poderoso.

So this is very powerful.

One of the tricks you have to do is figure out how to deliver these genes

Un truco que hay que saber hacer

es darse cuenta cómo entregar estos genes a las células que uno quiere

to the cells you want and not all the other neighbors.

y no a todas sus otras vecinas.

Y puede hacerse; se puede ajustar el virus

And you can do that;

you can tweak the viruses so they hit some cells and not others.

para que impacte en algunas células y no en otras.

Y hay otros trucos genéticos a los que recurrir

And there's other genetic tricks you can play

para obtener células foto-activadas.

in order to get light-activated cells.

Ese campo se ha dado en llamar optogenética.

This field has now come to be known as "optogenetics."

And just as one example of the kind of thing you can do,

Y, a modo de ejemplo de las cosas que se pueden hacer,

puede tomarse una red compleja

you can take a complex network,

use one of these viruses to deliver the gene

y usar uno de estos virus para entregar el gen

a un solo tipo de célula en esta densa red.

just to one kind of cell in this dense network.

And then when you shine light on the entire network,

Y luego cuando uno ilumine toda la red

just that cell type will be activated.

sólo se activará ese tipo de célula.

For example, let's consider that basket cell I told you about earlier,

Por ejemplo, consideremos esa célula en cesta que les mencioné antes,

la que se atrofia en la esquizofrenia

the one that's atrophied in schizophrenia

y que es inhibitoria.

and the one that is inhibitory.

Si podemos llevar ese gen a esas células

If we can deliver that gene to these cells --

-y no se verá alterada por la expresión de ese gen, por supuesto-

they won't be altered by the expression of the gene, of course --

y luego iluminamos de azul toda la red cerebral

then flash blue light over the entire brain network,

just these cells are going to be driven.

sólo serán dirigidas estas células.

Y cuando se apague la luz estas células vuelven a la normalidad

And when the light turns off, these cells go back to normal;

por lo que no parece haber aversión a eso.

there don't seem to be adverse events.

Not only can you study what these cells do,

No solo puede usarse para estudiar el funcionamiento celular,

what their power is in computing in the brain,

su poder de cómputo dentro del cerebro,

sino que puede usarse para tratar de averiguar...

you can also use this to try to figure out

bueno, quizá podríamos avivar la actividad de estas células

if we could jazz up the activity of these cells

si realmente están atrofiadas.

if indeed, they're atrophied.

I want to tell you some short stories about how we're using this

Ahora quiero contarles un par de historias breves

sobre el uso que hacemos de esto

both at the scientific clinical and preclinical levels.

a nivel científico, clínico y pre-clínico.

One of the questions that we've confronted is:

Una de las preguntas que hemos enfrentado

What signals in the brain mediate the sensation of reward?

es: ¿Cuáles son las señales involucradas en la sensación de recompensa?

Because if you could find those,

Porque si se las puede encontrar

those would be some of the signals that could drive learning;

serían algunas de las señales que podrían guiar el aprendizaje.

El cerebro va a hacer más de eso que obtuvo la recompensa.

the brain will do more of what got that reward.

y también son señales que funcionan mal en trastornos como las adicciones.

These are also signals that go awry in disorders such as addiction.

Así, si pudiéramos darnos cuenta qué células son

So if we could figure out what cells they are, we could maybe find new targets

quizá podríamos encontrar nuevos objetivos

para el diseño y empleo de medicamentos

for which drugs can be designed or screened against

o quizá lugares en los que podríamos colocar electrodos

or maybe places where electrodes could be put in

para personas con discapacidades muy severas.

for people who have severe disability.

To do that, we came up with a very simple paradigm

Para esto se nos ocurrió un paradigma muy simple

en colaboración con el grupo Fiorella,

in collaboration with the Fiorillo group,

en el que en un lado de esta pequeña caja

where, if the animal goes to one side of this little box,

si el animal va allí, recibe un pulso de luz

it gets a pulse of light.

para hacer foto-sensibles a distintas células del cerebro.

And we'll make different cells in the brain sensitive to light.

Así, si estas células participan en la recompensa

If these cells can mediate reward, the animal should go there more and more.

el animal debería ir allí cada vez más.

Y eso es lo que sucede.

And that's what happens.

The animal goes to the right-hand side and pokes his nose there

Este animal va a ir a la derecha a meter la nariz por ahí,

y cada vez que lo hace recibe un destello de luz azul.

and gets a flash of blue light every time he does it.

Y hará lo mismo cientos y cientos de veces.

He'll do that hundreds of times.

Estas son las neuronas dopaminas

These are the dopamine neurons,

que alguno habrá oído que forman parte de los centros de placer del cerebro.

in some of the pleasure centers in the brain.

Nosotros hemos demostrado que una breve activación de éstas

We've shown that a brief activation of these is enough to drive learning.

es suficiente para guiar el aprendizaje.

Ahora podemos generalizar la idea.

Now we can generalize the idea.

En vez de un punto del cerebro

Instead of one point in the brain, we can devise devices that span the brain,

podemos diseñar dispositivos que abarquen el cerebro,

que puedan llevar luz en patrones tridimensionales

that can deliver light into three-dimensional patterns --

-matrices de fibra óptica,

arrays of optical fibers,

cada una con su propia mini-fuente lumínica independiente.

each coupled to its own independent miniature light source.

Y luego podemos tratar de hacer cosas en vivo

Then we can try to do things in vivo

que hasta hoy se han hecho sólo en un plato

that have only been done to date in a dish,

like high-throughput screening throughout the entire brain

como la visualización de alto rendimiento de todo el cerebro

para las señales que pueden hacer que sucedan ciertas cosas.

for the signals that can cause certain things to happen

O podrían ser buenos objetivos clínicos

or that could be good clinical targets for treating brain disorders.

para el tratamiento de trastornos cerebrales.

Y una historia que quiero contarles

One story I want to tell you about is:

es cómo podemos encontrar objetivos para el tratamiento del trastorno de estrés post-traumático,

How can we find targets for treating post-traumatic stress disorder,

una forma de ansiedad y miedo descontrolados.

a form of uncontrolled anxiety and fear?

Y para esto adoptamos

One of the things that we did was to adopt a very classical model of fear.

un modelo muy clásico del miedo.

This goes back to the Pavlovian days.

Se remonta a los días pavlovianos.

It's called Pavlovian fear conditioning, where a tone ends with a brief shock.

Se denomina miedo condicionado pavloviano

en el que un tono termina con una breve descarga.

The shock isn't painful, but it's a little annoying.

La descarga no duele pero molesta un poco.

Y con el tiempo, en este caso un ratón,

And over time -- in this case, a mouse,

que es un buen modelo animal y se usa comúnmente en estos experimentos,

which is a good animal model, commonly used in such experiments --

el animal aprende a temerle al tono.

the animal learns to fear the tone.

El animal reaccionará paralizándose

It will react by freezing, sort of like a deer in the headlights.

como un ciervo ante los faros.

Now the question is: What targets in the brain can we find

Ahora, la pregunta es: ¿Qué objetivos podemos encontrar en el cerebro

that allow us to overcome this fear?

que nos permitan superar ese temor?

Para eso reproducimos ese tono nuevamente

So we play that tone again, after it's been associated with fear.

después que ha sido asociado con el miedo.

Pero activamos objetivos en el cerebro, otros diferentes,

But we activate different targets in the brain,

usando esa matriz de fibra óptica que les dije en la diapositiva anterior

using that optical fiber array I showed on the previous slide,

para tratar de averiguar qué objetivos

in order to try and figure out

which targets can cause the brain to overcome that memory of fear.

hacen que el cerebro supere esa memoria del miedo.

Este breve video

This brief video shows you one of these targets

muestra uno de estos objetivos en los que trabajamos ahora.

that we're working on now.

This is an area in the prefrontal cortex, a region where we can use cognition

Es un área de la corteza prefrontal,

una región en la que se puede usar el conocimiento para superar estados emocionales de aversión.

to try to overcome aversive emotional states.

El animal va a oír un tono y se produce un destello luminoso.

The animal hears a tone. A flash of light occurs.

No hay audio pero pueden ver que el animal se paraliza.

There's no audio, but you see that the animal freezes --

Este tono solía significar malas noticias.

the tone used to mean bad news.

Y hay un pequeño reloj en la esquina inferior izquierda

There's a little clock in the lower left-hand corner.

para que puedan ver que el animal queda así unos 2 minutos.

You can see the animal is about two minutes into this.

Y ahora el siguiente video

This next clip is just eight minutes later.

es de sólo 8 minutos después.

And the same tone is going to play, and the light is going to flash again.

Se va a reproducir el mismo tono y se va a disparar otra vez la luz.

Bien, ahí va. Ahora mismo.

OK, there it goes. Right ... now.

Y ahora pueden ver, en sólo 10 minutos de experimento,

And now you can see, just 10 minutes into the experiment,

que hemos equipado al cerebro foto-activando esta zona

that we've equipped the brain, by photoactivating this area,

para superar la expresión

to overcome the expression of this fear memory.

de esta memoria del miedo.

Durante los últimos dos años hemos vuelto al árbol de la vida

Over the last couple years, we've gone back to the tree of life,

porque queríamos encontrar maneras de apagar los circuitos del cerebro.

because we wanted to find ways to turn circuits in the brain off.

Si pudiéramos hacerlo sería algo muy poderoso.

If we could do that, this could be extremely powerful.

If you can delete cells for a few milliseconds or seconds,

Si puedes eliminar células por unos milisegundos o segundos

you can figure out what role they play in the circuits in which they're embedded.

puedes darte cuenta del papel que desempeñan

dentro de los circuitos en los que están insertas.

We surveyed organisms from all over the tree of life --

Y ahora hemos investigado organismos de todo el árbol de la vida

de cada reino de la vida salvo el animal, que vemos levemente diferente.

every kingdom of life but animals; we see slightly differently.

Y hallamos todo tipo de moléculas, que se llaman halorodopsinas o arqueorodopsinas,

We found molecules called halorhodopsins or archaerhodopsins,

que responden a la luz verde y amarilla.

that respond to green and yellow light.

And they do the opposite of the molecule I told you about before,

Y hacen lo opuesto de la molécula que les conté antes,

la del activador de luz azul, la canalrodopsina.

with the blue light activator, channelrhodopsin.

Let's give an example of where we think this is going to go.

Veamos un ejemplo de hacia dónde pensamos que va esto.

Consider, for example, a condition like epilepsy,

Consideren, por ejemplo, una condición como la epilepsia

where the brain is overactive.

en la que el cerebro es hiperactivo.

Now, if drugs fail in epileptic treatment,

Ahora si fallan los medicamentos en el tratamiento de epilepsia,

one of the strategies is to remove part of the brain,

una de las estrategias es eliminar parte del cerebro.

Pero eso, obviamente, es irreversible y podría tener efectos secundarios.

but that's irreversible, and there could be side effects.

¿Qué pasaría si pudiéramos apagar ese cerebro por un breve instante

What if we could just turn off that brain for the brief amount of time

hasta que el ataque se disipe

until the seizure dies away,

and cause the brain to be restored to its initial state,

y hacer que el cerebro vuelva a su estado inicial?

like a dynamical system that's being coaxed down into a stable state?

Algo así como engatusar a un sistema dinámico hacia un estado estable.

Asi que esta animación solo trata de explicar este concepto:

This animation tries to explain this concept

where we made these cells sensitive to being turned off with light,

donde hicimos que estas células fotosensibles se apaguen con la luz,

encendimos la luz,

and we beam light in,

and just for the time it takes to shut down a seizure,

y solo durante el tiempo que tarda en terminar el ataque

esperamos que se pueda apagar.

we're hoping to be able to turn it off.

No tenemos datos para mostrarles en este frente

We don't have data to show you on this front,

pero estamos muy entusiasmados con esto.

but we're very excited about this.

I want to close on one story, which we think is another possibility,

Ahora yo quiero cerrar con una historia

que creemos es otra posibilidad

which is that maybe these molecules, if you can do ultraprecise control,

y es que estas moléculas, tal vez, si se puede lograr un control ultra-preciso,

puedan usarse en el cerebro mismo

can be used in the brain itself to make a new kind of prosthetic,

para hacer un nuevo tipo de prótesis, una prótesis óptica.

an optical prosthetic.

Ya les dije que los estimuladores eléctricos son ahora comunes.

I already told you that electrical stimulators are not uncommon.

Hay 75 mil personas con implantes de estimuladores cerebrales para el Parkinson.

Seventy-five thousand people

have Parkinson's deep-brain stimulators implanted,

Quizá 100 mil personas con implantes cocleares

maybe 100,000 people have cochlear implants, which allow them to hear.

que les permiten oír.

Otro tema es que hay que llevar estos genes a las células.

Another thing -- you've got to get these genes into cells.

Y ha surgido una nueva esperanza en terapia génica

A new hope in gene therapy has been developed,

because viruses like the adeno-associated virus --

debido a un virus como el virus adeno-asociado

que probablemente la mayoría de los presentes tiene

which probably most of us around this room have;

y no presenta síntomas;

it doesn't have any symptoms --

se ha usado en cientos de pacientes

have been used in hundreds of patients

to deliver genes into the brain or the body.

para transportar genes al cerebro o al cuerpo.

And so far, there have not been serious adverse events

Y hasta ahora no ha habido efectos adversos graves

asociados con el virus.

associated with the virus.

There's one last elephant in the room: the proteins themselves,

Hay un último elefante en la habitación, las propias proteínas,

which come from algae, bacteria and funguses

procedentes de algas, bacterias y hongos,

and all over the tree of life.

presentes en todo el árbol de la vida.

Most of us don't have funguses or algae in our brains,

Muchos de nosotros no tenemos hongos ni algas en el cerebro

así que, ¿qué va a hacer el cerebro si le colocamos eso?

so what will our brain do if we put that in?

¿Las células lo van a tolerar? ¿Reaccionará el sistema inmunológico?

Will the cells tolerate it? Will the immune system react?

Está en fase preliminar, todavía no se ha probado en humanos,

It's early -- these haven't been done in humans yet --

pero estamos trabajando en varios estudios

but we're working on a variety of studies to examine this.

tratando de examinarlo.

Y hasta el momento no hemos visto reacciones de alguna severidad

So far, we haven't seen overt reactions of any severity

a estas moléculas

to these molecules

or to the illumination of the brain with light.

o a la iluminación del cerebro con luz.

Para ser franco, estamos en una etapa preliminar pero estamos emocionados al respecto

So it's early days, to be upfront, but we're excited about it.

Quiero terminar con una historia

I wanted to close with one story,

which we think could potentially be a clinical application.

que creemos podría potencialmente

ser una aplicación clínica.

Now, there are many forms of blindness

Ahora hay muchas formas de ceguera

en la que los fotorreceptores,

where the photoreceptors -- light sensors in the back of our eye --

los sensores de luz que estan en el fondo del ojo, se han perdido

are gone.

And the retina is a complex structure.

Y la retina, por supuesto, es una estructura compleja.

Let's zoom in on it so we can see it in more detail.

Ahora bien, ampliemos un poco para verlo con más detalle.

Las células fotorreceptoras se muestras aquí arriba

The photoreceptor cells are shown here at the top.

The signals that are detected by the photoreceptors are transformed

y las señales que son detectadas por los fotorreceptores

son transformadas por varios cálculos

via various computations

hasta que al final esa capa de células de abajo, las células ganglionares,

until finally, the layer of cells at the bottom, the ganglion cells,

transmite la información al cerebro,

relay the information to the brain,

donde vemos eso como percepción.

where we see that as perception.

En muchas formas de ceguera, como la a retinitis pigmentosa,

In many forms of blindness, like retinitis pigmentosa

or macular degeneration,

o la degeneración macular,

the photoreceptor cells have atrophied or been destroyed.

las células fotorreceptoras están atrofiadas o destruidas.

Now, how could you repair this?

Ahora ¿Cómo puedes reparar esto?

It's not even clear that a drug could cause this to be restored,

Ni siquiera está claro que una medicina pueda hacer que esto se reestablezca

since there's nothing for the drug to bind to.

porque no hay nada a donde se ligue el medicamento.

On the other hand, light can still get into the eye.

Por otro lado, la luz aún puede entrar al ojo.

El ojo todavía es todavía transparente y la luz puede entrar.

The eye is still transparent and you can get light in.

Asi que ¿Que tal si pudiéramos solo tomar estas canalrodopsinas y otras moléculas

So what if we could take these channelrhodopsins and other molecules

e instalarlas en alguna de estas otras células libres

and install them on some of these other spared cells

y convertirlas en pequeñas cámaras?

and convert them into little cameras?

Y dado que hay muchas de estas células en el ojo

And because there are so many of these cells in the eye,

podrían llegar a ser cámaras de muy alta definición.

potentially, they could be very high-resolution cameras.

Asi que esto es algo eel trabajo que estamos realizando.

This is some work that we're doing,

Está siendo dirigido por uno de nuestros colaboradores,

led by one of our collaborators, Alan Horsager at USC,

Alan Horsager en la USC,

and being sought to be commercialized by a start-up company, Eos Neuroscience,

y se procura que sea comercializado por una empresa nueva, Eos Neuroscience,

financiada por el NIH.

which is funded by the NIH.

What you see here is a mouse trying to solve a six-arm maze.

Y aquí vemos un ratón tratando de salir del laberinto.

Es un laberinto de 6 brazos. Y tiene un poco de agua

There's a bit of water to motivate the mouse to move or he'll just sit there.

para motivar al ratón a moverse, o se quedaría allí sentado.

El objetivo del laberinto, por supuesto,

The goal of this maze is to get out of the water

es salir del agua e ir a una pequeña plataforma

and go to a little platform that's under the lit top port.

que está en el puerto superior iluminada.

Ahora, los ratones son inteligentes, asi que este ratón al final sale del laberinto

Mice are smart, so this one solves the maze eventually,

but he does a brute-force search.

pero hace una búsqueda por fuerza bruta.

He's swimming down every avenue until he finally gets to the platform.

Nada por todas las vías hasta que finalmente llega a la plataforma.

He's not using vision to do it.

Asi que no está usando la visión para lograrlo.

These different mice are different mutations

Estos ratones son mutaciones diferentes

que semejan distintos tipos de ceguera que afectan a los humanos.

that recapitulate different kinds of blindness that affect humans.

Por eso somos cuidadosos en tratar de observar los distintos modelos

So we're being careful in trying to look at these different models

asi que llegamos a un enfoque generalizado.

so we come up with a generalized approach.

Asi que ¿Cómo vamos a resolver esto?

So how can we solve this?

Vamos a hacer exactamente lo que esbozamos en la diapositiva anterior.

We'll do exactly what we outlined in the previous slide.

Vamos a tomar estos fotosensores de luz azul

We'll take these blue light photo sensors

y los vamos a instalar en una capa de células

and install them onto a layer of cells

en el medio de la retina en la parte posterior del ojo

in the middle of the retina in the back of the eye

and convert them into a camera --

para convertirlo en una cámara.

just like installing solar cells all over those neurons

Es como instalar celdas solares en esas neuronas

para hacerlas sensibles a la luz.

to make them light-sensitive.

Light is converted to electricity on them.

En ellos la luz se convierte en electricidad.

So this mouse was blind a couple weeks before this experiment

Asi que este ratón era ciego un par de semanas antes de este experimento

and received one dose of this photosensitive molecule on a virus.

y recibió una dosis de esta molécula fotosensible en un virus.

Ahora pueden ver, el animal puede de hecho evitar paredes

And now you can see, the animal can indeed avoid walls

e ir a esta pequeña plataforma

and go to this little platform

y hacer un uso cognitivo de sus ojos nuevamente.

and make cognitive use of its eyes again.

Y para destacar el poder que tiene esto:

And to point out the power of this:

estos animales son capaces de llegar a esa plataforma

these animals can get to that platform

just as fast as animals that have seen their entire lives.

justo tan rápido como los animales que han visto toda la vida.

Por eso creo que este estudio pre-clínico

So this preclinical study, I think, bodes hope

es un buen presagio para el tipo de cosas

for the kinds of things we're hoping to do in the future.

que esperamos hacer en el futuro.

Para terminar, quiero señalar que también estamos explorando

We're also exploring new business models for this new field of neurotechnology.

nuevos modelos de negocio para este nuevo campo de la neurotecnología.

Estamos desarrollando estas herramientas

We're developing tools and sharing them freely

pero las compartimos en forma gratuita con cientos de grupos de todo el mundo

with hundreds of groups all over the world

de tal manera que la gente pueda estudiar y tratar diferentes trastornos.

for them to study and try to treat different disorders.

Y esperamos que al entender los circuitos cerebrales

Our hope is that by figuring out brain circuits

a un nivel de abstracción tal que nos permita repararlos y diseñarlos

at a level of abstraction that lets us repair them and engineer them,

podamos tomar alguno de estos trastornos intratables que les mencioné antes,

we can take some of these intractable disorders I mentioned earlier,

que prácticamente no tienen cura,

practically none of which are cured,

y hacer que en el siglo XXI sean historia.

and in the 21st century, make them history.

Gracias.

Thank you.

(Applause)

(Aplausos)

Juan Enriquez: So some of this stuff is a little dense.

Juan Enriquez: Algunas de las cosas son un poco densas.

(Laughter)

(Risas)

Pero las consecuencias

But the implications of being able to control seizures or epilepsy

de poder controlar las convulsiones o la epilepsia

with light instead of drugs

con luz en vez de medicamentos

and being able to target those specifically

y poder identificar eso específicamente

is a first step.

es un primer paso.

The second thing that I think I heard you say

Otra cosa que creo haber oído

is you can now control the brain in two colors,

es que ahora tu puedes controlar el cerebro con dos colores.

Como un interruptor encendido/apagado.

like an on-off switch.

Ed Boyden: Correcto.

Ed Boyden: That's right.

JE: Lo que hace de todo impulso que va al cerebro un código binario.

JE: Which makes every impulse going through the brain a binary code.

EB: Correcto, sí.

EB: Right.

With blue light, we can drive information, and it's in the form of a one.

Con la luz azul podemos conducir la información, en forma de uno.

Y atenuándola, sería como un cero.

And by turning things off, it's more or less a zero.

Así esperamos, al final, construir coprocesadores del cerebro

Our hope is to eventually build brain coprocessors that work with the brain

que funcionen con éste

para poder aumentar las funciones de las personas con discapacidad.

so we can augment functions in people with disabilities.

JE: And in theory, that means that, as a mouse feels, smells, hears, touches,

JE: Y, en teoría, eso significa que

la forma en que el ratón siente, huele,

oye, toca,

you can model it out as a string of ones and zeros.

tu puedes modelar eso como una cadena de unos y ceros.

EB: Yeah. We're hoping to use this as a way of testing

EB: Sí, claro. Esperamos usar esto como una manera de probar

qué códigos neurales guían determinados comportamientos,

what neural codes can drive certain behaviors

determinados pensamientos y sentimientos,

and certain thoughts and certain feelings

y usar eso para entender más al cerebro.

and use that to understand more about the brain.

JE: Does that mean that someday you could download memories

JE: ¿Significa eso que algún día se podrán descargar memorias

and maybe upload them?

y quizá cargar memorias?©

EB: That's something we're starting to work on very hard.

EB: Bueno, eso es algo en lo que estamos empezando a trabajar arduamente.

Ahora estamos trabajando en un trabajo

We're now working on trying to tile the brain with recording elements, too,

para revestir el cerebro con elementos que registren tambien.

so we can record information and then drive information back in --

Así, podemos grabar información y luego recuperarla;

sort of computing what the brain needs

es como calcular qué necesita el cerebro

in order to augment its information processing.

para aumentar su procesamiento de información.

JE: Well, that might change a couple things. Thank you.

JE: Bueno, eso podría cambiar un par de cosas. Gracias. (EB: Gracias).

EB: Thank you.

(Aplausos)

(Applause)