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

Fordító: Kertész Ágnes Lektor: Zsuzsa Viola

People don't realize

Az emberek nem veszik észre,

that red light and benign near-infrared light

hogy a vörös fény és az ártalmatlan infravörös-közeli fény

go right through your hand, just like this.

átmegy a kezükön.

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

Ez a tény lehetővé tesz egy jobb, gyorsabb, olcsóbb kezelést.

Our translucence is key here.

Az áttetszőségünk itt a kulcs.

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

Megmutatom, hogyan használjuk ezt és pár másik tényezőt

to see deep inside our bodies and brains.

arra, hogy mélyen belelássunk testünkbe és agyunkba.

OK, so first up ...

Oké, először is ...

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

Látják ezt a lézerlámpát és a pontot, ami a kezemre világít?

The light goes right through my hand --

Ez a fény egyenesen átmegy a kezemen –

if we could bring the lights down, please --

ha le tudnánk oltani a lámpát, kérem –

as I've already shown.

ahogy már mutattam.

But you can no longer see that laser spot.

De már nem látják tovább a lézerpöttyöt.

You see my hand glow.

Látják a kezemet, hogy fénylik.

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

Ez azért van, mert a fény kiterjed, szétszóródik.

I need you to understand what scattering is,

Meg kell érteniük, mi a szétszóródás,

so I can show you how we get rid of it

azért, hogy megmutathassam, hogyan szabadulhatunk meg tőle,

and see deep inside our bodies and brains.

és nézhetünk mélyen testünkbe és agyunkba.

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

Van itt hátul egy darab csirkenyakam.

(Laughter)

(Nevetés)

It's raw.

Nyers.

Putting on some gloves.

Felveszek egy kesztyűt.

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

Ugyanolyan optikai tulajdonságai vannak, mint az emberi húsnak.

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

Itt van a csirke... Megvilágítjuk.

Can you see, the light goes right through?

Látják, hogy megy keresztül rajta?

I also implanted a tumor in that chicken.

Egy tumort is beültettem a csirkébe.

Can you see it?

Látják?

Audience: Yes.

Közönség: Igen.

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

Mary Lou Jepsen: Ez azt jelenti, hogy vörös és infravörös fénnyel

we can see tumors in human flesh.

láthatjuk a tumort az emberi testben.

But there's a catch.

De van egy kis gubanc.

When I throw another piece of chicken on it,

Ha egy másik csirkedarabot is rárakok,

the light still goes through,

a fény még mindig átmegy,

but you can no longer see the tumor.

de már nem látszik a tumor.

That's because the light scatters.

Ez a fény szóródása miatt van.

So we have to do something about the scatter

Tehát a szóródással kell valamit kezdenünk,

so we can see the tumor.

hogy láthassuk a tumort.

We have to de-scatter the light.

Meg kell szüntetnünk a szóródást.

So ...

Tehát...

A technology I spent the early part of my career on

A technológia, mellyel karrierem elején foglalkoztam,

enables de-scattering.

megszünteti a szóródást.

It's called holography.

Ez a holográfia,

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

mely a 70-es években fizikai Nobel-díjat nyert,

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

a fantasztikus dolgokért, amelyeket lehetővé tesz a fénnyel.

This is a hologram.

Ez egy hologram.

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

Elnyeli az összes fényt, az összes sugarat és fotont

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

minden pozícióban, minden szögből egyszerre.

It's amazing.

Elképesztő,

To see what we can do with holography ...

mit tudunk csinálni a holográfiával...

You see these marbles?

Látják ezeket a golyókat?

Look at these marbles bouncing off of the barriers,

Nézzék ezeket a golyókat, ahogy az akadályokról leesnek,

as an analogy to light being scattered by our bodies.

akár a fény szóródása a testünkben.

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

Ahogy a golyók eljutnak a labirintus aljára,

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

kaotikusak, szétszórtak, és mindenfelé elugrálnak.

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

Ha egy hologramot rögzítünk a képernyő alján,

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

rögzíthetjük minden golyó helyét és szögét, ahogy kijut.

And then we can bring in marbles from below

És lentről hozhatunk golyókat,

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

melyeket a hologram a megfelelő helyre és szögbe irányít,

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

és kialakul egy sor a szóródási mátrix tetején.

We're going to do that with this.

Ezzel fogjuk ezt elvégezni.

This is optically similar to human brain.

Ez optikailag hasonlít az emberi agyra.

I'm going to switch to green light now,

Zöld fényre fogok most kapcsolni,

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

mert a zöld világosabb a szemnek, mint a vörös vagy infravörös,

and I really need you to see this.

és ezt látniuk kell.

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

Egy hologramot fogunk az aggyal szembe rakni,

and make a stream of light come out of it.

és kiáramoltatunk rajta egy fénycsóvát.

Seems impossible but it isn't.

Lehetetlennek tűnik, de nem az.

This is the setup you're going to see.

Ezt a szerkezetet fogják látni.

Green light.

Zöld fény.

Hologram here, green light going in,

Itt a hologram, a zöld fény belemegy,

that's our brain.

ez az agyunk.

And a stream of light comes out of it.

És a fénycsóva kijön.

We just made a brain lase of densely scattering tissue.

Az agy így lézerként, mint sűrű szövet világít.

Seems impossible, no one's done this before,

Lehetetlennek tűnik, még senki nem csinált ilyet,

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

önök az első közönség, akik láthatják ezt.

(Applause)

(Taps)

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

Ez azt jelenti, hogy mélyen beleláthatunk a szövetbe.

Our translucency is the first key.

Az áttetszőség az első kulcs.

Holography enabling de-scattering is the second key

A holográfia megakadályozza a szóródást, ami a második kulcs,

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

hogy mélyen belelássunk a testünkbe és az agyunkba.

You're probably thinking,

Valószínűleg azt gondolják,

"Sounds good, but what about skull and bones?

"Jól hangzik, de mi van a koponyával és a csontokkal?

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

Hogy fogunk átlátni az agyon, anélkül, hogy a csonton átlátunk?"

Well, this is real human skull.

Nos, ez igazi emberi koponya.

We ordered it at skullsunlimited.com.

A skullsunlimited.com-ról rendeltük.

(Laughter)

(Nevetés)

No kidding.

Nem viccelek.

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

De itt a TED-nél a laborban nagy tisztelettel bánunk vele.

And as you can see,

És ahogy láthatják,

the red light goes right through it.

a vörös fény áthalad rajta.

Goes through our bones.

Áthalad a csontjainkon.

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

Tehát a vörös fény át tud hatolni a koponyán, a csontokon, és a húson.

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

Gamma-sugárzással és a röntgennel ezt érjük, el, de azok tumort okoznak.

Red light is all around us.

A vörös fény mindenütt körülvesz bennünket.

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

Ezzel vissza is térek ide,

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

és mutatok egy haszosabb dolgot, mint a világító agy.

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

Kipróbáltuk, mennyire tudunk átlátni az agyszöveten.

Focusing through this brain,

Ezen az agyon keresztül jó volt a fókusz.

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

Egy kamerát elé helyeztünk.

And the bare camera die ...

És a kamera...

Could you turn down the spotlight?

Le tudnák kapcsolni a reflektort?

OK, there it is.

Oké, megvan.

Do you see that?

Látják?

Each pixel is two-thousandths of a millimeter wide.

Minden pixel kétezred milliméter széles.

Two microns.

Két mikron.

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

Ez azt jelenti, hogy a fókusz – teljes szélességének felénél –

is six to eight microns.

6-8 mikronos.

To give you an idea of what that means:

Hogy értsék, ez mit jelent:

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

az emberi agy legkisebb neuronjának ennyi az átmérője.

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

Tehát tudunk a koponyán és az agyon keresztül egy neuronra fókuszálni.

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

Ezt még senki nem látta, itt csináljuk először.

It's not impossible.

Ez nem lehetetlen.

(Applause)

(Taps)

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

És működésbe hoztuk a rendszerünkkel, tehát áttörést értünk el.

(Laughter)

(Nevetés)

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

Hogy megértsék – itt nem csak 50 golyóról van szó.

That's billions, trillion of photons,

Milliárd, billió fotonról,

all falling in line as directed by the hologram,

melyek egy sorban zuhannak, ahogy a hologram irányítja őket,

to ricochet through densely scattering brain,

és a sűrű, szóródást okozó agyszöveten átjutva

and emerge as a focus.

kiemelkedik a fókusz.

It's pretty cool.

Elég menő.

We're excited about it.

Izgatottak vagyunk.

This is an MRI machine.

Ez egy MRI.

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

Dollármilliókba kerül, és kitölt egy szobát,

many people have probably been in one.

talán sok ember volt már ilyenben.

I've spent a lot of time in one.

Én sok időt töltöttem benne.

It has a focus of about a millimeter --

Kb egy milliméteres fókusza van –

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

Elég durva, ahhoz képest, amit az előbb mutattam.

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

A mi technológiánkra épülő rendszer jelentősen olcsóbb lenne,

higher resolution

nagyobb felbontású,

and smaller medical imaging.

és kevesebb orvosi képalkotást igényel.

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

Ezt kezdtük el csinálni.

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

A csapatommal építettünk egy laboratóriumi eszközt,

to scan out tissue.

hogy szöveteket vizsgáljunk.

And here it is in action.

Így néz ki működés közben.

We wanted to see how good we could do.

Látni akartuk, mennyire jót tudunk csinálni.

We've built this over the last year.

Ezt múlt évben építettük.

And the result is,

Az eredmény:

we're able to find tumors

tumorokat fedezünk fel

in this sample --

ezen a mintán –

70 millimeters deep, the light going in here,

70 milliméter mély, a fény behatol,

half a millimeter resolution,

fél milliméteres felbontás,

and that's the tumor it found.

és ez a tumor, amit találtunk.

You're probably looking at this,

Valószínűleg azt gondolják,

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

"Jól hangzik, de ez elég nagy rendszer.

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

Kisebb, mint az óriási MRI gép,

monster MRI machine,

a robosztus MRI gép,

but can you do something to shrink it down?"

de le tudják valahogy kicsinyíteni?

And the answer is:

A válasz pedig:

of course.

Persze.

We can replace each big element in that system

A rendszer minden nagy elemét ki tudjuk cserélni

with a smaller component --

egy kisebbre –

a little integrated circuit,

egy kisebb, beépített áramkörre,

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

egy kijelző chipre, ami akkora mint egy gyerek körme.

A bit about my background:

Egy kicsit a hátteremről:

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

Két évtizedet töltöttem feltalálással, prototípus-fejlesztéssel,

and then shipping billions of dollars of consumer electronics --

és a fogyasztói elektronika dollármilliárdjait szállítottam –

with full custom chips --

teljesen egyedi chipekkel –

on the hairy edge of optical physics.

az optikai fizika peremén.

So my team and I built the big lab rig

Tehát csapatom egy nagy laboreszközt épített,

to perfect our architecture and test the corner cases

hogy tökéletesítsük szerkezetünket, teszteljük a kritikus pontokat,

and really fine-tune our chip designs,

és finomítsuk chip-terveinket,

before spending the millions of dollars to fabricate each chip.

mielőtt dollármilliókat költünk a chipek gyártására.

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

Az új chipfejlesztésünk lekicsinyíti és felgyorsítja a rendszert,

and enable rapid scanning and de-scattering of light

képes a gyors képalkotásra, és a szóródás gyors megszüntetésére,

to see deep into our bodies.

hogy belelássunk a testünkbe.

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

Ez a harmadik kulcsa a jobb, gyorsabb, és olcsóbb egészségügynek.

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

Ez mintapéldája annak, ami helyettesítheti

of a multimillion-dollar MRI machine

a sokmillió dolláros MRI gépet

into a consumer electronics price point,

egy megfizethető elektronikával,

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

ami kötésként is hordható, vagy mint sísapka, vagy a párnába rakva.

That's what we're building.

Ezt építjük.

(Applause)

(Taps)

Oh, thanks!

Köszönöm!

(Applause)

(Taps)

So you're probably thinking,

Valószínűleg azt gondolják,

"I get the light going through our bodies.

"A testemen áthaladó fényt kapok.

I even get the holography de-scattering the light.

Még a holográfiát is megkapom, ami megszünteti a szóródást.

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

De hogy használhatóak pontosan ezek az új chipfejlesztések

to do the scanning?"

a képalkotásban?"

Well, we have a sound approach.

Hanggal közelítjük meg a kérdést.

No, literally -- we use sound.

Nem, komolyan – hangokat használunk.

Here, these three discs represent the integrated circuits

Ezek a korongok jelzik a beépített áramköröket,

that we've designed,

ezeket terveztük arra,

that massively reduce the size of our current bulky system.

hogy jelentősen lekicsinyítsük a mostani méretes rendszert.

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

Az egyik pont, az egyik chip szonikus csengést bocsát ki,

and it focuses down,

és fókuszál,

and then we turn red light on.

majd bekapcsoljuk a vörös fényt.

And the red light that goes through that sonic spot

A vörös fény áthalad a szonikus ponton,

changes color slightly,

a fény kicsit megváltozik,

much like the pitch of the police car siren changes

mint ahogy a rendőrautó szirénájának hangja változik,

as it speeds past you.

ahogy elhalad mellettünk.

So.

Tehát.

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

Ott van a másik dolog a holográfiával, amit még nem említettem,

that you need to know.

de tudniuk kell.

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

Csak két, egyforma színű sugár képes hologramot alkotni.

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

Ez a narancsszín, amely a szonikus pontból jön,

that's changed color slightly,

kicsit megváltozott.

and we create a glowing disc of orange light

Csinálunk egy narancsszínben világító lemezt

underneath a neighboring chip

egy szomszédos chip alatt,

and then record a hologram on the camera chip.

majd felveszünk egy hologramot a chip kamerájával.

Like so.

Így.

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

Ebből a hologramból csak a szonikus pontról kapunk információt,

because we filter out all of the red light.

mert kiszűrjük az összes vörös fényt.

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

Majd visszavezethetjük a fényt az agyba,

to stimulate a neuron or part of the brain.

hogy stimuláljunk egy neuront, vagy az agy egy részét.

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

Majd egy másik pontra helyezzük a szonikus fókuszt.

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

Így pontról pontra teljes képet alkothatunk az agyról.

Our chips decode holograms

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

kicsit úgy, mint Rosalind Franklin azt az ikonikus röntgenképet,

to reveal the structure of DNA for the first time.

mellyel elsőként fedte fel a DNS szerkezetét.

We're doing that electronically with our chips,

Ezt mi chipjeinkkel elektronikusan csináljuk,

recording the image and decoding the information,

rögzítjük a képet, értelmezzük az információt

in a millionth of a second.

egymilliomod másodperc alatt.

We scan fast.

Gyorsan alkotunk képet.

Our system may be extraordinary at finding blood.

A rendszerünk talán különleges, ha vért keresünk.

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

Mert a vér elnyeli a vörös és infravörös fényt.

Blood is red.

A vér vörös.

Here's a beaker of blood.

Itt egy pohár vér.

I'm going to show you.

Megmutatom.

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

És itt a lézerünk, amint keresztülhalad rajta.

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

Ez valóban egy lézer, láthatják, itt van.

In comparison to my pound of flesh,

Összehasonlítva a húsdarabommal,

where you can see the light goes everywhere.

ahol, mint láthatták, a fény mindenfelé megy.

So let's see that again, blood.

Lássuk újra a vért.

This is really key: blood absorbs light,

Ez a kulcs: a vér elnyeli a fényt,

flesh scatters light.

a szövet szétszórja.

This is significant,

Ez jelentős,

because every tumor bigger than a cubic millimeter or two

mert minden 1-2 négyzetmilliméternél nagyobb tumorban

has five times the amount of blood as normal flesh.

Ötször annyi vér van, mint a normál szövetben.

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

Tehát a rendszerünkkel korán felfedezhető a rák,

when intervention is easy,

mikor még könnyen kezelhető,

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

vagy megfigyelhető a tumor változása, hogy nő, vagy csökken.

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

A rendszer különleges annak érzékelésében is, hol nincs vér,

like a clogged artery,

mint az érszűkületnél,

or the color change in blood

vagy a vér színének változását,

as it carries oxygen versus not carrying oxygen,

hogy szállít, vagy nem szállít oxigént,

which is a way to measure neural activity.

amivel mérhető az idegi tevékenység.

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

Van egy mondás, miszerint a napfény a legjobb fertőtlenítőszer.

It's literally true.

Ez szó szerint igaz.

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

Kutatók tüdőgyulladást gyógyítanak azzal, hogy mélyen a tüdőbe világítanak.

Our system could enable this noninvasively.

A rendszerünk ezt noninvazív módon teszi lehetővé.

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

Hadd mutassak még három példát, hogy mit tud ez a technológia.

One: stroke.

Egy: stroke.

There's two major kinds of stroke:

A stroke-nak két fő fajtája van:

the one caused by clogs

az egyiket vérrög okozza,

and another caused by rupture.

a másikat érrepedés.

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

Ha egy-két óra alatt meg tudjuk határozni a stroke típusát,

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

megfelelő gyógyszerekkel jelentősen csökkenthetjük az agykárosodást.

Get the drug wrong,

Ha rossz gyógyszert adunk,

and the patient dies.

a beteg meghal.

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

Ez ma azt jelenti, hogy egy-két órán belül hozzáférést kell kapni az MRI géphez.

Tomorrow, with compact, portable, inexpensive imaging,

Holnap már egy kompakt, hordozható megfizethető képalkotással

every ambulance and every clinic can decode the type of stroke

minden mentő, minden klinika meghatározhatja a stroke típusát,

and get the right therapy on time.

és időben adhat megfelelő kezelést.

(Applause)

(Taps)

Thanks.

Köszönöm.

Two:

Kettő:

two-thirds of humanity lacks access to medical imaging.

az emberiség kétharmada nem fér hozzá orvosi képalkotáshoz.

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

Egy kompakt, hordozható, megfizethető képalkotás számtalan életet menthet meg.

And three:

És három:

brain-computer communication.

agy-számítógép kommunikáció.

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

Itt a színpadon megmutattam a rendszert a koponyára és az agyra fókuszálva,

to the diameter of the smallest neuron.

a legkisebb neuron átmérőjéig.

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

Fényt és hangot használva a neuronok aktiválhatóak vagy gátolhatóak,

and simultaneously, we can match spec by spec

és közben egyeztethetjük pontról pontra

the resolution of an fMRI scanner,

az fMRI szkenner felbontásával,

which measures oxygen use in the brain.

ami az oxigénfogyasztást méri az agyban.

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

Ezt a vér színének változását figyelve tesszük,

rather than using a two-ton magnet.

egy kéttonnás mágnes használata helyett.

So you can imagine that with fMRI scanners today,

Elképzelhető így, hogy az fMRI gépekkel ma

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

elképzelt szavakról, képekről, álmokról alkotott képeket értelmezünk.

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

Egy olyan rendszeren dolgozunk, mely magába foglalja

into the same system --

mindhárom képességet –

neural read and write with light and sound,

idegi olvasást és írást fénnyel és hanggal,

while simultaneously mapping oxygen use in the brain --

és ezzel egy időben feltérképezi az agy oxigénfelhasználását –

all together in a noninvasive portable

ugyanakkor noninvazív, hordozható,

that can enable brain-computer communication,

lehetővé teszi az agy-számítógép kommunikációt,

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

nincs se implantátum, se műtét, nem szükséges agyműtét sem.

This can do enormous good

Ez nagyon nagy jót tehet

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

azzal a kétmilliárd emberrel, akik agyi betegséggel küzdenek.

(Applause)

(Taps)

People ask me how deep we can go.

Sokan kérdik, milyen mélyre tud menni.

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

A válasz: az egész test elérhető.

But here's another way to look at it.

De van egy másik mód, hogy megnézzük.

(Laughter)

(Nevetés)

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

Az egész fejem világít, akarják látni még egyszer?

Audience: Yes!

Közönség: Igen!

(Laughter)

(Nevetés)

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

MLJ: Ijesztőnek néz ki, de nem az.

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

Az a valóban ijesztő, ha nem tudunk a testünkről,

our brains and our diseases

az agyunkról, és a betegségeinkről,

so we can effectively treat them.

és így nem tudjuk kezelni.

This technology can help.

Ez a technológia segíthet.

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)