Carl Schoonover: How to look inside the brain

کارل سکونور: چگونه به درون مغز نگاه کنیم

Translator: soheila Jafari Reviewer: Bidel Akbari

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

این یک نقشه هزارساله قدیمی از مغز است.

It's a diagram of the visual system.

این نمودار سیستم بیناییه.

And some things look very familiar today.

وبرخی چیزها امروز بنظر خیلی آشنا میان.

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

دوتا چشم در پایین و عصب بینایی که از پشتشون دراومده.

There's a very large nose

اینجا یک بینی بزرگه

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

که بنظرنمیرسه به چیز خاصی متصل شده باشه.

And if we compare this

واگه اینو با تصویرهای امروزی سیستم بینایی مقایسه کنیم،

to more recent representations of the visual system,

واگه اینو با تصویرهای امروزی سیستم بینایی مقایسه کنیم،

you'll see that things have gotten substantially more complicated

شما میبینید که در طی بیش از هزار سال همه چیز بطور قابل ملاحظه ای پیچیده شده.

over the intervening thousand years.

شما میبینید که در طی بیش از هزار سال همه چیز بطور قابل ملاحظه ای پیچیده شده.

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

زیرا که امروز ما میتوانیم داخل مغز را ببینیم، به جای اینکه به شکل کلی آن را از بیرون ببینیم.

rather than just looking at its overall shape.

زیرا که امروز ما میتوانیم داخل مغز را ببینیم، به جای اینکه به شکل کلی آن را از بیرون ببینیم.

Imagine you wanted to understand how a computer works

تصور کنید که شما میخواهید بدانید که کامپیوتر چکونه کار میکنه

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

ولی فقط میتونستید یه صفحه کلید، یه ماوس و یه صفحه نمایش را ببینید.

You really would be kind of out of luck.

شما یه جورایی هیچ شانسی برای اینکار نداشتید.

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

میخواهید قادر باشید که این را باز کنید، اون رو بشکنید و به مداربندی داخل اون نگاه کنید.

look at the wiring inside.

میخواهید قادر باشید که این را باز کنید، اون رو بشکنید و به مداربندی داخل اون نگاه کنید.

And up until a little more than a century ago,

تاکمی بیشتر از یک قرن پیش، هیچ کسی قادر نبود که اینکار را با مغز انجام دهد.

nobody was able to do that with the brain.

تاکمی بیشتر از یک قرن پیش، هیچ کسی قادر نبود که اینکار را با مغز انجام دهد.

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

کسی قادر نبود که حتی نگاه سطحی و اجمالی به مداربندی مغز بکند.

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

به دلیل اینکه اگر شما مغز را از جمجمعه خارج کنید یه برش کوچک از مغز را ببرید،

and you cut a thin slice of it,

به دلیل اینکه اگر شما مغز را از جمجمعه خارج کنید یه برش کوچک از مغز را ببرید،

put it under even a very powerful microscope,

و زیر میکروسکوپ خیلی قوی بگذارید، چیزی اونجا وجود نداره.

there's nothing there.

و زیر میکروسکوپ خیلی قوی بگذارید، چیزی اونجا وجود نداره.

It's gray, formless.

این یه چیز خاکستری و بی شکل است.

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

هیچ بدنه ای نداره. این چیزی به شما نمیگه.

And this all changed in the late 19th century.

در اواخر قرن نوزدهم همه اینها تغییر کرد.

Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed

ناگهان، رنگ آمیزی شیمیایی جدید برای بافت مغز توسعه یافت

and they gave us our first glimpses at brain wiring.

و اونها اولین نگاه اجمالی از مداربندی داخل مغز را به ما دادند.

The computer was cracked open.

پوسته کامپیوتر شکسته و داخل آن باز شد.

So what really launched modern neuroscience

خُب چیزی که علم عصب شناسی مدرن را راه اندازی کرد چیزی به نام لکه و یا رنگ "گلجی" بود.

was a stain called the Golgi stain.

خُب چیزی که علم عصب شناسی مدرن را راه اندازی کرد چیزی به نام لکه و یا رنگ "گلجی" بود.

And it works in a very particular way.

و این به شیوه بسیار خاصی کار میکند.

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

به جای اینکه همه سلول را در یک بافت رنگ آمیزی کند، به طریقی فقط یک درصد از آنها را لکه دار میکند.

it somehow only stains about one percent of them.

به جای اینکه همه سلول را در یک بافت رنگ آمیزی کند، به طریقی فقط یک درصد از آنها را لکه دار میکند.

It clears the forest, reveals the trees inside.

و این جنگل (انبوه عصبها) را به کنار میزند و درختان (عصبهای) داخل را نشان میدهد.

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

اگر همه آنها علامت گذاری میشدند هیچ چیزی قابل دیدن نمیشد.

So somehow it shows what's there.

خُب این یه جوری نشون میده که اونجا چی هست.

Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,

عصب شناس اسپانیایی سانتیگو رامونی کیهل، کسی که بطور گسترده ای به عنوان پدر علم عصب شناسی مورد توجه است،

who's widely considered the father of modern neuroscience,

عصب شناس اسپانیایی سانتیگو رامونی کیهل، کسی که بطور گسترده ای به عنوان پدر علم عصب شناسی مورد توجه است،

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

از این رنگ‌های "گلجی" استفاده کرد که باعث بدست آمدن اطلاعاتی نظیر این شد،

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

و در واقع مفهوم جدید و مدرنی از سلول های عصبی، نورون را به ما داد.

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

اگر شما مغز را مثل یک کامپیوتر فرض کنید، این ترانزیستوه.

this is the transistor.

اگر شما مغز را مثل یک کامپیوتر فرض کنید، این ترانزیستوره.

And very quickly Cajal realized

خیلی زود کیهل متوجه شد که اعصاب به تنهایی عمل نمیکنند،

that neurons don't operate alone,

خیلی زود کیهل متوجه شد که اعصاب به تنهایی عمل نمیکنند،

but rather make connections with others

بلکه با ارتباط با دیگر اعصاب مدارهایی را شکل میدهند، درست مثل یک کامپیوتر.

that form circuits just like in a computer.

بلکه با ارتباط با دیگر اعصاب مدارهایی را شکل میدهند، درست مثل یک کامپیوتر.

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

امروزه ، یک قرن بعد از آن، هنگامی که محققین میخواهند نورون ها را ببینند،

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

آنها را از درون روشن میکنند به جای اینکه آنها را تیره کنند.

And there's several ways of doing this.

چندین شیوه برای انجام این کار وجود دارد.

But one of the most popular ones

اما یکی از روشهای بسیار رایج شامل پروتئین فلورسنت سبزاست.

involves green fluorescent protein.

اما یکی از روشهای بسیار رایج شامل پروتئین فلورسنت سبزاست.

Now green fluorescent protein,

پروتئین فلورسنت سبز که بمقدار کافی از عروس دریایی درخشان بدست میاید، بسیار مفیده .

which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,

پروتئین فلورسنت سبز که بمقدار کافی از عروس دریایی درخشان بدست میاید، بسیار مفیده .

is very useful.

پروتئین فلورسنت سبز که بمقدار کافی از عروس دریایی درخشان بدست میاید، بسیار مفیده .

Because if you can get the gene for green fluorescent protein

اگربتوانید ژن پروتئين سبز فلورسنت بدست بیاورید و آن را به یک سلول انتقال دهید، این سلول درخشش سبزخواهد داشت -

and deliver it to a cell,

اگربتوانید ژن پروتئين سبز فلورسنت بدست بیاورید و آن را به یک سلول انتقال دهید، این سلول درخشش سبزخواهد داشت -

that cell will glow green --

اگربتوانید ژن پروتئين سبز فلورسنت بدست بیاورید و آن را به یک سلول انتقال دهید، این سلول درخشش سبزخواهد داشت -

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

و یا هر یک از انواع بسیار پروتئین فلورسنت سبز، یک سلول را به رنگ های مختلف درخشان خواهد کرد.

you get a cell to glow many different colors.

و یا هر یک از انواع بسیار پروتئین فلورسنت سبز، یک سلول را به رنگ های مختلف درخشان خواهد کرد.

And so coming back to the brain,

خُب به مبحث مغز برگردیم،

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

این عکس مربوط به یک موش به نام "برین بو" است که ژن‌های آن مورد تغییر قرار گرفته.

And it's so called, of course,

البته اون به این اسم معروفه،

because all of these neurons are glowing different colors.

به دلیل اینکه همه این نورون ها در رنگهای مختلفی میدرخشند.

Now sometimes neuroscientists need to identify

گاهی دانشمندان علوم اعصاب نیاز دارند که هریک از اجزای تشکیل دهنده مولکولی اعصاب را به جای کل یک سلول شناسایی کنند.

individual molecular components of neurons, molecules,

گاهی دانشمندان علوم اعصاب نیاز دارند که هریک از اجزای تشکیل دهنده مولکولی اعصاب را به جای کل یک سلول شناسایی کنند.

rather than the entire cell.

گاهی دانشمندان علوم اعصاب نیاز دارند که هریک از اجزای تشکیل دهنده مولکولی اعصاب را به جای کل یک سلول شناسایی کنند.

And there's several ways of doing this,

چندین روش برای انجام این کار وجود دارد، اما یکی از رایج ترین استفاده از آنتی بادی‌ها است.

but one of the most popular ones

چندین روش برای انجام این کار وجود دارد، اما یکی از رایج ترین استفاده از آنتی بادی‌ها است.

involves using antibodies.

چندین روش برای انجام این کار وجود دارد، اما یکی از رایج ترین استفاده از آنتی بادی‌ها است.

And you're familiar, of course,

و البته شما با آنتی بادی به عنوان سرآمد سیستم ایمنی بدن آشنا هستید.

with antibodies as the henchmen of the immune system.

و البته شما با آنتی بادی به عنوان سرآمد سیستم ایمنی بدن آشنا هستید.

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

اما معلوم شده که دلیل اینکه آنها برای سیستم ایمنی بدن بسیار مفید هستند

because they can recognize specific molecules,

اینه که اونها میتونن مولکول معینی را تشخیص دهند،

like, for example, the coat protein

برای مثال کُد پروتئینی یک ویروس را که به بدن حمله کرده.

of a virus that's invading the body.

برای مثال کُد پروتئینی یک ویروس را که به بدن حمله کرده.

And researchers have used this fact

و محققین از این قابلیت برای شناسایی یک مولکول معین در مغز،

in order to recognize specific molecules inside of the brain,

و محققین از این قابلیت برای شناسایی یک مولکول معین در مغز،

recognize specific substructures of the cell

شناسایی یک زیر ساختار مشخص از یک سلول و شناسایی آنها به طور جداگانه، استفاده میکنند.

and identify them individually.

شناسایی یک زیر ساختار مشخص از یک سلول و شناسایی آنها به طور جداگانه، استفاده میکنند.

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

و تصاویر زیادی از آنهایی که به شما نشان دادم بسیار زیبا هستند اما آنها خیلی هم قدرتمند هستند.

but they're also very powerful.

و تصاویر زیادی از آنهایی که به شما نشان دادم بسیار زیبا هستند اما آنها خیلی هم قدرتمند هستند.

They have great explanatory power.

آنها قدرت تشریح و توضیح زیادی دارند.

This, for example, is an antibody staining

برای مثال، این منتقل شدن [مولکول] سروتونین در یک برش از مغز موش را به روش رنگ آمیزی آنتی بادی نشان میدهد.

against serotonin transporters in a slice of mouse brain.

برای مثال، این منتقل شدن [مولکول] سروتونین در یک برش از مغز موش را به روش رنگ آمیزی آنتی بادی نشان میدهد.

And you've heard of serotonin, of course,

البته که شما در بحث‌های مربوط به بیماری افسردگی و اضطراب درباره سروتونین شنیده‌ اید.

in the context of diseases like depression and anxiety.

البته که شما در بحث‌های مربوط به بیماری افسردگی و اضطراب درباره سروتونین شنیده‌ اید.

You've heard of SSRIs,

شما درباره SSRIs، که داروییست برای درمان این بیماریها، شنیده اید.

which are drugs that are used to treat these diseases.

شما درباره SSRIs، که داروییست برای درمان این بیماریها، شنیده اید.

And in order to understand how serotonin works,

برای درک اینکه سروتین چگونه کار میکند،

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

این بسیار با اهمیت است که بفهمیم که محل عملکرد سروتین کجاست.

And antibody stainings like this one

از رنگ آمیزی آنتی بادی مثال این یکی می تونه برای درک این سوالات مورد استفاده قرار بگیره.

can be used to understand that sort of question.

از رنگ آمیزی آنتی بادی مثال این یکی می تونه برای درک این سوالات مورد استفاده قرار بگیره.

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

دوست دارم شما را با افکار زیر ترک کنم :

Green fluorescent protein and antibodies

پروتئین فلورسنت سبز و آنتی بادی ها هر دو محصولاتی هستند که ذاتا طبیعی اند.

are both totally natural products at the get-go.

پروتئین فلورسنت سبز و آنتی بادی ها هر دو محصولاتی هستند که ذاتا طبیعی اند.

They were evolved by nature

آنها بوسیله طبیعت تکامل یافته اند،

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

بخاطر اینکه یک عروس دریایی به هر دلیلی به رنگ سبز بدرخشد،

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

یا برای مثال به منظور شناسایی پروتئین کد ویروسی که حمله کرده است.

And only much later did scientists come onto the scene

و مدتها بعد دانشمندان به آمدند و گفتند، "اینها ابزارهایی هستند،

and say, "Hey, these are tools,

و مدتها بعد دانشمندان به آمدند و گفتند، "اینها ابزارهایی هستند،

these are functions that we could use

اینها کاربردهایی هستند که ما میتوانیم برای تحقیقاتمان از آنها استفاده کنیم."

in our own research tool palette."

اینها کاربردهایی هستند که ما میتوانیم برای تحقیقاتمان از آنها استفاده کنیم."

And instead of applying feeble human minds

و به جای استفاده از ذهن ضعیف بشر برای طراحی این ابزارها از نو،

to designing these tools from scratch,

و به جای استفاده از ذهن ضعیف بشر برای طراحی این ابزارها از نو،

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

این راه حل‌ها بصورت آماده در طبیعت وجود داشته‌اند

developed and refined steadily for millions of years

و توسط بزرگترین سیستم مهندسی در طول میلیونها سال به طور پیوسته توسعه و بهبود یافته اند.

by the greatest engineer of all.

و توسط بزرگترین سیستم مهندسی در طول میلیونها سال به طور پیوسته توسعه و بهبود یافته اند.

Thank you.

سپاسگزارم.

(Applause)

( تشویق تماشاگران)