Electrical experiments with plants that count and communicate | Greg Gage

Traductor: Analia Padin Revisor: Yoshinori Casas

I'm a neuroscientist,

Soy neurocientífico,

and I'm the co-founder of Backyard Brains,

cofundador de Backyard Brains,

and our mission is to train the next generation of neuroscientists

y nuestra misión es educar a la próxima generación de neurocientíficos

by taking graduate-level neuroscience research equipment

tomando equipos de investigación de posgrado en neurociencia

and making it available for kids in middle schools and high schools.

y poniéndolos a disposición de los jóvenes de secundaria.

And so when we go into the classroom,

Cuando estamos con ellos en el aula,

one way to get them thinking about the brain, which is very complex,

una forma de hacerlos pensar en el cerebro, que es muy complejo,

is to ask them a very simple question about neuroscience,

es hacerles una pregunta muy simple sobre neurociencia,

and that is, "What has a brain?"

y es la siguiente: ¿quién tiene cerebro?

When we ask that,

Cuando preguntamos eso,

students will instantly tell you that their cat or dog has a brain,

los alumnos dicen inmediatamente que su perro o su gato tienen cerebro,

and most will say that a mouse or even a small insect has a brain,

la mayoría dice que un ratón o incluso un insecto pequeño tiene cerebro,

but almost nobody says that a plant or a tree

pero casi nadie dice que una planta, o un árbol

or a shrub has a brain.

o un arbusto tiene cerebro.

And so when you push --

Entonces insistimos,

because this could actually help describe a little bit

porque esto puede ayudar a describir un poco

how the brain actually functions --

cómo funciona realmente el cerebro.

so you push and say,

Insistimos y decimos:

"Well, what is it that makes living things have brains versus not?"

"¿qué define si un organismo vivo tiene cerebro o no?"

And often they'll come back with the classification

Y a menudo responden con la clasificación

that things that move tend to have brains.

de que las cosas que se mueven suelen tener cerebro.

And that's absolutely correct.

Y eso es absolutamente correcto.

Our nervous system evolved because it is electrical.

Nuestro sistema nervioso evolucionó por ser eléctrico.

It's fast, so we can quickly respond to stimuli in the world

Es veloz, para que podamos responder rápido

and move if we need to.

a los estímulos del mundo y movernos si es necesario.

But you can go back and push back on a student,

Pero podemos seguir interrogando a un alumno,

and say, "Well, you know, you say that plants don't have brains,

y decirle: "Bueno, tú dices que las plantas no tienen cerebro,

but plants do move."

pero las plantas se mueven".

Anyone who has grown a plant

El que haya cultivado una planta

has noticed that the plant will move

habrá notado que la planta se mueve

and face the sun.

para mirar al sol.

But they'll say, "But that's a slow movement.

Y el alumno dirá: "Pero eso es un movimiento lento; no cuenta.

You know, that doesn't count. That could be a chemical process."

Podría ser un proceso químico".

But what about fast-moving plants?

Pero ¿y las plantas de movimiento rápido?

Now, in 1760, Arthur Dobbs, the Royal Governor of North Carolina,

En 1760, Arthur Dobbs, el Gobernador Real de Carolina del Norte,

made a pretty fascinating discovery.

descubrió algo fascinate.

In the swamps behind his house,

En los pantanos detrás de su casa,

he found a plant that would spring shut

encontró una planta que se cerraba abruptamente

every time a bug would fall in between it.

cada vez que un insecto le caía dentro.

He called this plant the flytrap,

La llamó atrapamoscas,

and within a decade, it made its way over to Europe,

y en una década la planta llegó a Europa,

where eventually the great Charles Darwin got to study this plant,

donde finalmente el gran Charles Darwin tuvo la oportunidad de estudiarla,

and this plant absolutely blew him away.

y la planta lo deslumbró por completo.

He called it the most wonderful plant in the world.

Dijo que era la planta más maravillosa del mundo.

This is a plant that was an evolutionary wonder.

Era una maravilla de la evolución.

This is a plant that moves quickly,

Una planta que se mueve rápidamente,

which is rare,

lo cual es raro,

and it's carnivorous, which is also rare.

y que es carnívora, que también es raro.

And this is in the same plant.

Todo en la misma planta.

But I'm here today to tell you

Pero hoy vengo a contarles

that's not even the coolest thing about this plant.

que eso no es lo más estupendo de esta planta.

The coolest thing is that the plant can count.

Lo más estupendo es que esta planta puede contar.

So in order to show that,

Para poder demostrar eso,

we have to get some vocabulary out of the way.

tenemos que repasar un poco de vocabulario.

So I'm going to do what we do in the classroom with students.

Así que voy a hacer lo que hago con los alumnos en el aula.

We're going to do an experiment on electrophysiology,

Vamos a hacer un experimento en electrofisiología,

which is the recording of the body's electrical signal,

que consiste en registrar las señales eléctricas del cuerpo,

either coming from neurons or from muscles.

provenientes de las neuronas o de los músculos.

And I'm putting some electrodes here on my wrists.

Me estoy poniendo unos electrodos en las muñecas.

As I hook them up,

Y cuando los conecte,

we're going to be able to see a signal

vamos a poder ver una señal

on the screen here.

aquí en la pantalla.

And this signal may be familiar to you.

Esta señal puede resultarles familiar.

It's called the EKG, or the electrocardiogram.

Se llama electrocardiograma.

And this is coming from neurons in my heart

Viene de las neuronas del corazón

that are firing what's called action potentials,

que están enviando lo que se llama potenciales de acción,

potential meaning voltage and action meaning it moves quickly up and down,

potencial como voltaje, y acción como movimiento rápido de arriba a abajo.

which causes my heart to fire,

lo cual activa mi corazón,

which then causes the signal that you see here.

y produce esta señal que ven aquí.

And so I want you to remember the shape of what we'll be looking at right here,

Quiero que recuerden la forma de lo que vamos a ver aquí,

because this is going to be important.

porque va a ser importante.

Es una forma en la que el cerebro codifica información:

This is a way that the brain encodes information

in the form of an action potential.

en forma de potenciales de acción.

So now let's turn to some plants.

Ahora vamos a ver algunas plantas.

So I'm going to first introduce you to the mimosa,

Primero, les voy a presentar a la mimosa.

not the drink, but the Mimosa pudica,

No el cóctel, sino la Mimosa pudica.

and this is a plant that's found in Central America and South America,

Es una planta que se encuentra en Centroamérica y Sudamérica,

and it has behaviors.

y que tiene algunos comportamientos.

And the first behavior I'm going to show you

El primer comportamiento que voy a mostrarles

is if I touch the leaves here,

es que si toco las hojas aquí,

you get to see that the leaves tend to curl up.

van a ver que las hojas se cierran.

And then the second behavior is,

El segundo comportamiento,

if I tap the leaf,

es que si le doy un golpecito,

the entire branch seems to fall down.

toda la hoja se deja caer.

So why does it do that?

¿Por qué hace esto?

It's not really known to science.

En verdad no lo sabemos.

One of the reasons why could be that it scares away insects

Una de las razones podría ser para asustar a los insectos,

or it looks less appealing to herbivores.

o para ser menos atractiva a los herbívoros.

But how does it do that? Now, that's interesting.

Pero ¿cómo lo hace? Eso sí que es interesante.

We can do an experiment to find out.

Podemos hacer un experimento para averiguarlo.

So what we're going to do now,

Entonces ahora,

just like I recorded the electrical potential from my body,

del mismo modo que antes registré el potencial eléctrico de mi cuerpo,

we're going to record the electrical potential from this plant, this mimosa.

vamos a registrar el potencial eléctrico de esta planta; esta mimosa.

And so what we're going to do is I've got a wire wrapped around the stem,

Tengo un alambre enroscado alrededor del tallo,

and I've got the ground electrode where?

y tengo el electrodo de tierra, ¿dónde?

In the ground. It's an electrical engineering joke. Alright.

En la tierra. Es un chiste de ingeniería eléctrica.

(Laughter)

(Risas)

Alright. So I'm going to go ahead and tap the leaf here,

Entonces voy a darle un golpecito a la hoja,

and I want you to look at the electrical recording

y quiero que se fijen en el registro eléctrico

that we're going to see inside the plant.

que vamos a ver dentro de la planta.

Whoa. It is so big, I've got to scale it down.

¡Uy! Es tan grande que tengo que reducirlo un poco.

Alright. So what is that?

Entonces, ¿qué es eso?

That is an action potential that is happening inside the plant.

Es un potencial de acción que se da dentro de la planta.

Why was it happening?

¿Por qué pasó eso?

Because it wanted to move. Right?

Porque quería moverse. ¿Correcto?

And so when I hit the touch receptors,

Entonces, cuando toqué los receptores,

it sent a voltage all the way down to the end of the stem,

envió un voltaje a lo largo del tallo,

which caused it to move.

que la hizo moverse.

And now, in our arms, we would move our muscles,

En nuestros brazos, moveríamos los músculos,

but the plant doesn't have muscles.

pero la planta no tiene músculos.

What it has is water inside the cells

Lo que tiene es agua dentro de las células

and when the voltage hits it, it opens up, releases the water,

y cuando le llega el voltaje, se abre, libera el agua,

changes the shape of the cells, and the leaf falls.

cambia la forma de las células, y la hoja cae.

OK. So here we see an action potential encoding information to move. Alright?

Entonces tenemos un potencial de acción que codifica información de movimiento.

But can it do more?

Pero ¿puede hacer algo más?

So let's go to find out.

Veamos.

We're going to go to our good friend, the Venus flytrap here,

Vamos con nuestra buena amiga aquí, la Venus atrapamoscas,

and we're going to take a look at what happens inside the leaf

y vamos a mirar qué pasa dentro de la hoja

when a fly lands on here.

cuando se posa una mosca.

So I'm going to pretend to be a fly right now.

Voy a hacer de cuenta que soy una mosca.

And now here's my Venus flytrap,

Y aquí está mi Venus atrapamoscas,

and inside the leaf, you're going to notice

y adentro de la hoja, van a ver

that there are three little hairs here, and those are trigger hairs.

que hay tres pequeños pelos; son pelos disparadores.

And so when a fly lands --

Y cuando una mosca se posa...

I'm going to touch one of the hairs right now.

Voy a tocar uno de los pelos ahora.

Ready? One, two, three.

¿Listos? Uno, dos, tres.

What do we get? We get a beautiful action potential.

¿Qué tenemos? Un hermoso potencial de acción.

However, the flytrap doesn't close.

Sin embargo, la atrapamoscas no se cierra.

And to understand why that is,

Y para entender por qué,

we need to know a little bit more about the behavior of the flytrap.

hay que saber un poco más sobre su comportamiento.

Primero, la trampa demora mucho en reabrirse una vez que se cierra.

Number one is that it takes a long time to open the traps back up --

you know, about 24 to 48 hours if there's no fly inside of it.

24 o 48 horas más o menos, si no hay ninguna mosca dentro.

And so it takes a lot of energy.

Es decir que consume mucha energía.

And two, it doesn't need to eat that many flies throughout the year.

Segundo, no necesita comer tantas moscas por año.

Only a handful. It gets most of its energy from the sun.

Solo un puñado; la energía la obtiene casi toda del sol.

It's just trying to replace some nutrients in the ground with flies.

Las moscas son solo para reemplazar algunos nutrientes del suelo.

And the third thing is,

Y tercero,

it only opens then closes the traps a handful of times

cada trampa puede abrirse y cerrarse unas pocas veces

until that trap dies.

hasta que se muere.

So therefore, it wants to make really darn sure

Entonces la planta quiere estar absolutamente segura

that there's a meal inside of it before the flytrap snaps shut.

de que lo que hay dentro es comida, antes de cerrar la trampa.

So how does it do that?

¿Cómo lo hace?

It counts the number of seconds

Cuenta la cantidad de segundos

between successive touching of those hairs.

entre contactos sucesivos con los pelos.

And so the idea is that there's a high probability,

La idea es que, muy probablemente,

if there's a fly inside of there, they're going to be quick together,

si hay una mosca dentro van a ser muy seguidos.

Entonces, a partir del primer potencial de acción,

and so when it gets the first action potential,

empieza a contar, uno, dos,

it starts counting, one, two,

y si llega a 20 y no recibe otro estímulo,

and if it gets to 20 and it doesn't fire again,

la trampa no se cierra.

then it's not going to close,

Pero si recibe otro estímulo en ese lapso, sí se cierra.

but if it does it within there, then the flytrap will close.

Vamos otra vez.

So we're going to go back now.

I'm going to touch the Venus flytrap again.

Voy a tocar de nuevo la Venus atrapamoscas.

I've been talking for more than 20 seconds.

Llevo más de 20 segundos hablando, así que podemos ver qué pasa

So we can see what happens when I touch the hair a second time.

cuando toco el pelo por segunda vez.

So what do we get? We get a second action potential,

¿Qué pasa? Tenemos un segundo potencial de acción,

but again, the leaf doesn't close.

pero de nuevo, la hoja no se cierra.

So now if I go back in there

Voy a probar otra vez.

and if I'm a fly moving around,

Si yo fuera una mosca que se mueve ahí,

I'm going to be touching the leaf a few times.

estaría tocando la hoja varias veces.

I'm going to go and brush it a few times.

Así que voy a rozarla varias veces.

And immediately,

E inmediatamente,

the flytrap closes.

la atrapamoscas se cierra.

So here we are seeing the flytrap actually doing a computation.

Entonces aquí vemos a la atrapamoscas realmente haciendo cálculos.

It's determining if there's a fly inside the trap,

Está determinando si hay una mosca adentro,

and then it closes.

y después se cierra.

So let's go back to our original question.

Entonces, volvamos a nuestra pregunta original.

Do plants have brains?

¿Tienen cerebro las plantas?

Well, the answer is no.

Bueno, la respuesta es no.

There's no brains in here.

No hay un cerebro ahí.

There's no axons, no neurons.

No hay axones, no hay neuronas.

It doesn't get depressed.

No se deprime.

It doesn't want to know what the Tigers' score is.

No le importa cómo salieron los Tigers.

No necesita sentirse realizada.

It doesn't have self-actualization problems.

But what it does have is something that's very similar to us,

Pero lo que sí tiene es algo muy parecido a nosotros,

which is the ability to communicate using electricity.

que es la habilidad de comunicarse usando electricidad.

It just uses slightly different ions than we do,

Usa unos iones levemente diferentes,

but it's actually doing the same thing.

pero en realidad está haciendo lo mismo.

So just to show you

Para que se den una idea

the ubiquitous nature of these action potentials,

de lo comunes que son estos potenciales de acción:

we saw it in the Venus flytrap,

lo acabamos de ver en la Venus atrapamoscas,

we've seen an action potential in the mimosa.

lo vimos en la mimosa,

hasta vimos un potencial de acción en un ser humano.

We've even seen an action potential in a human.

Now, this is the euro of the brain.

Esta es la forma de transmitir toda la información.

It's the way that all information is passed.

And so what we can do is we can use those action potentials

Entonces podemos usar esos potenciales de acción

to pass information

para transmitir información

between species of plants.

entre distintas especies de plantas.

And so this is our interspecies plant-to-plant communicator,

Así que este es nuestro comunicador interespecie planta a planta,

and what we've done is we've created a brand new experiment

y creamos un nuevo experimento

where we're going to record the action potential from a Venus flytrap,

donde vamos a registrar el potencial de acción de una Venus atrapamoscas

and we're going to send it into the sensitive mimosa.

y se lo vamos a transmitir a la mimosa sensitiva.

So I want you to recall what happens

Quiero que recuerden lo que pasa

when we touch the leaves of the mimosa.

cuando tocamos las hojas de la mimosa.

It has touch receptors that are sending that information

Tiene receptores de tacto que envían la información

back down in the form of an action potential.

en forma de potencial de acción.

And so what would happen

Entonces, ¿qué pasaría

if we took the action potential from the Venus flytrap

si tomáramos el potencial de acción de la Venus atrapamoscas

and sent it into all the stems of the mimosa?

y lo mandáramos por todos los tallos de la mimosa?

We should be able to create the behavior of the mimosas

Deberíamos poder reproducir el comportamiento de la mimosa

without actually touching it ourselves.

sin tocarla.

And so if you'll allow me,

Entonces, si me permiten,

I'm going to go ahead and trigger this mimosa right now

voy a activar esta mimosa ahora mismo

by touching on the hairs of the Venus flytrap.

simplemente tocando los pelos de la Venus atrapamoscas.

So we're going to send information about touch from one plant to another.

Vamos a enviar información de contacto de una planta a la otra.

So there you see it.

Ahí lo ven.

So --

Entonces...

(Applause)

(Aplausos)

So I hope you learned a little bit, something about plants today,

Espero que hoy hayan aprendido algo sobre plantas.

and not only that.

No solo eso,

You learned that plants could be used to help teach neuroscience

ahora saben que las plantas sirven para enseñar neurociencia

y traer la revolución neurocientífica.

and bring along the neurorevolution.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)