What we'll learn about the brain in the next century | Sam Rodriques

Fordító: Andi Vida Lektor: Orsolya Boronyai

I want to tell you guys something about neuroscience.

Hadd mondjak el önöknek valamit a neurológiáról.

I'm a physicist by training.

Fizikusi végzettségem van.

About three years ago, I left physics

Három éve otthagytam a fizikát,

to come and try to understand how the brain works.

mert meg akartam érteni az agy működését.

And this is what I found.

Elmondom, mire jutottam.

Lots of people are working on depression.

Sokan kutatják a depressziót.

And that's really good,

Ez tényleg nagyszerű,

depression is something that we really want to understand.

a depresszió olyan, amit igazán szeretnénk megérteni.

Here's how you do it:

Vegyük az alábbi példát:

you take a jar and you fill it up, about halfway, with water.

fogjanak egy bögrét, töltsék meg félig vízzel.

And then you take a mouse, and you put the mouse in the jar, OK?

Aztán fogjanak egy egeret, és tegyék a bögrébe, rendben?

And the mouse swims around for a little while

Az egér egy kicsit körbeúszkál,

and then at some point, the mouse gets tired

majd egyszer csak kimerül,

and decides to stop swimming.

és úgy dönt, nem úszik tovább.

And when it stops swimming, that's depression.

Ez a depresszió pillanata.

OK?

Eddig világos, ugye?

And I'm from theoretical physics,

Elméleti fizikusként megszoktam,

so I'm used to people making very sophisticated mathematical models

hogy az emberek bonyolult matematikai modelleket kreálnak

to precisely describe physical phenomena,

a fizikai jelenségek pontos leírására,

so when I saw that this is the model for depression,

úgyhogy amint megláttam ezt a depresszió-modellt,

I though to myself, "Oh my God, we have a lot of work to do."

arra gondoltam: "Te jó ég, sok itt még a feladat."

(Laughter)

(Nevetés)

But this is a kind of general problem in neuroscience.

De ez általános probléma a neurológiában.

So for example, take emotion.

Vegyük például az érzelmeket.

Lots of people want to understand emotion.

Sokan szeretnék megérteni őket.

But you can't study emotion in mice or monkeys

Ám nem tanulmányozhatjuk egereken vagy majmokon,

because you can't ask them

mert őket nem faggathatjuk,

how they're feeling or what they're experiencing.

hogy hogy érzik magukat, vagy mit élnek át éppen.

So instead, people who want to understand emotion,

Ehelyett, akik meg akarják érteni az érzelmeket,

typically end up studying what's called motivated behavior,

jellemzően az úgynevezett motivált viselkedést vizsgálják,

which is code for "what the mouse does when it really, really wants cheese."

úgy mint: "ezt teszi az egér, amikor nagyon, de nagyon akarja a sajtot."

OK, I could go on and on.

Sorolhatnám a végtelenségig.

I mean, the point is, the NIH spends about 5.5 billion dollars a year

A Nemzeti Egészségügyi Intézet évi 5,5 milliárd dollárt költ

on neuroscience research.

neurológiai kutatásokra.

And yet there have been almost no significant improvements in outcomes

Az utóbbi negyven évben mégsem állt be számottevő fejlődés

for patients with brain diseases in the past 40 years.

az agyi betegségektől szenvedők körében.

And I think a lot of that is basically due to the fact

Sokat töprengtem ezen. Szerintem alapvetően az az oka,

that mice might be OK as a model for cancer or diabetes,

hogy az egerek kiváló kísérleti alanyok rák és diabétesz esetén,

but the mouse brain is just not sophisticated enough

de az agyuk nem elég bonyolult

to reproduce human psychology or human brain disease.

az emberi pszichológia vagy agyi betegségek kutatásához.

OK?

Ez is világos, ugye?

So if the mouse models are so bad, why are we still using them?

Ha tehát az egérmodell ennyire rossz, miért nem próbálkozunk mással?

Well, it basically boils down to this:

Lényegében arról van szó,

the brain is made up of neurons

hogy az agy neuronokból épül fel,

which are these little cells that send electrical signals to each other.

apró idegsejtekből, amik elektromos jeleket küldenek egymásnak.

If you want to understand how the brain works,

Ha meg akarjuk érteni az agy működését,

you have to be able to measure the electrical activity of these neurons.

tudnunk kell mérni a neuronok elektromos aktivitását.

But to do that, you have to get really close to the neurons

Ehhez azonban igencsak közel kell jutni hozzájuk,

with some kind of electrical recording device or a microscope.

valamilyen elektromos felvevő készülékkel vagy mikroszkóppal.

And so you can do that in mice and you can do it in monkeys,

Ez megvalósítható az egereknél, megvalósítható a majmoknál,

because you can physically put things into their brain

mert fizikai úton eszközt ültethetünk az agyukba,

but for some reason we still can't do that in humans, OK?

de valamiért még nem tudjuk megvalósítani az embernél, ugye?

So instead, we've invented all these proxies.

Ehelyett feltaláltunk mindenféle póteszközöket.

So the most popular one is probably this,

Valószínűleg ez a legnépszerűbb,

functional MRI, fMRI,

a funkcionális MRI, fMRI,

which allows you to make these pretty pictures like this,

amivel ilyen helyes kis képeket alkothatunk,

that show which parts of your brain light up

ezek jelzik, mely területen villan valami az agyunkban,

when you're engaged in different activities.

amikor különféle tevékenységeket végzünk.

But this is a proxy.

De ez csak póteszköz.

You're not actually measuring neural activity here.

Ezzel nem mérhető az idegi aktivitás.

What you're doing is you're measuring, essentially,

Lényegében csak olyasmit mérünk,

like, blood flow in the brain.

mint az agyi véráramlás.

Where there's more blood.

Mérjük, hol van több vér.

It's actually where there's more oxygen, but you get the idea, OK?

Csak azt jelzi, hol van több oxigén, azt meg úgyis sejtjük, nem?

The other thing that you can do is you can do this --

A másik lehetséges eszközünk

electroencephalography -- you can put these electrodes on your head, OK?

az elektroenkefalográf: feltehetjük ezeket az elektródákat a fejünkre.

And then you can measure your brain waves.

Aztán mérhetjük az agyi hullámokat.

And here, you're actually measuring electrical activity.

Ez esetben az elektromos aktivitást mérjük.

But you're not measuring the activity of neurons.

De nem mérjük a neuronok aktivitását.

You're measuring these electrical currents,

Azt mérjük, hogyan lötyög ide-oda

sloshing back and forth in your brain.

az elektromos áram az agyunkban.

So the point is just that these technologies that we have

Száz szónak is egy a vége, ezekkel a technikákkal

are really measuring the wrong thing.

nem azt mérjük, amit kéne.

Because, for most of the diseases that we want to understand --

A legtöbb kór ugyanis, amiket meg akarunk ismerni –

like, Parkinson's is the classic example.

klasszikus példa erre a Parkinson-kór.

In Parkinson's, there's one particular kind of neuron deep in your brain

Ebben a betegségben van egy sajátos neuronfajta, mélyen az agyban,

that is responsible for the disease,

az felel a betegségért,

and these technologies just don't have the resolution that you need

és a fenti technikákkal egyszerűen nem juthatunk el

to get at that.

a szükséges megoldáshoz.

And so that's why we're still stuck with the animals.

Ezért ragadtunk le még mindig az állatoknál.

Not that anyone wants to be studying depression

Nem mintha bárki is úgy akarná kutatni a depressziót,

by putting mice into jars, right?

hogy egereket dobál csuprokba, ugye?

It's just that there's this pervasive sense that it's not possible

Csak van ez a zavaró érzés, hogy nem lehetséges

to look at the activity of neurons in healthy humans.

megfigyelni a neuronok tevékenységét egészséges emberekben.

So here's what I want to do.

Mondom, mit szeretnék tenni.

I want to take you into the future.

A jövőbe repíteném önöket.

To have a look at one way in which I think it could potentially be possible.

Vessünk egy pillantást egy módszerre, ami szerintem megvalósítható.

And I want to preface this by saying, I don't have all the details.

Elöljáróban hadd mondjam el, nincs minden részlet kidolgozva.

So I'm just going to provide you with a kind of outline.

Így tehát egyfajta vázlatot mutatok önöknek.

But we're going to go the year 2100.

2100-ba fogunk utazni.

Now what does the year 2100 look like?

Milyen lesz az az év?

Well, to start with, the climate is a bit warmer that what you're used to.

A klíma kicsit melegebb lesz a szokottnál.

(Laughter)

(Nevetés)

And that robotic vacuum cleaner that you know and love

Az általunk jól ismert és szeretett robotporszívó pedig

went through a few generations,

átment már pár generáción,

and the improvements were not always so good.

és nem feltétlenül lett tökéletesebb.

(Laughter)

(Nevetés)

It was not always for the better.

Nem mindig fordulnak jobbra a dolgok.

But actually, in the year 2100 most things are surprisingly recognizable.

De 2100-ban meglepő módon szinte mindenre ráismerhetünk.

It's just the brain is totally different.

Egyedül az agy lesz teljesen más.

For example, in the year 2100,

2100-ban például

we understand the root causes of Alzheimer's.

már tudni fogjuk az Alzheimer-kór okait.

So we can deliver targeted genetic therapies or drugs

Célzott génterápiával vagy gyógyszerekkel

to stop the degenerative process before it begins.

megállíthatjuk a pusztító folyamatot, még mielőtt elkezdődne.

So how did we do it?

Hogy értük ezt el?

Well, there were essentially three steps.

Lényegében három lépéssel.

The first step was that we had to figure out

Először is, ki kellett találnunk,

some way to get electrical connections through the skull

hogyan teremtsünk elektromos kapcsolatot a koponyán át,

so we could measure the electrical activity of neurons.

így már mérni tudtuk a neuronok elektromos tevékenységét.

And not only that, it had to be easy and risk-free.

Fontos, hogy mindez könnyű és kockázatmentes is legyen.

Something that basically anyone would be OK with,

Úgy, hogy bárkinek olyan természetes legyen,

like getting a piercing.

mint egy piercing beültetése.

Because back in 2017,

2017-ben ugyanis

the only way that we knew of to get through the skull

csak úgy tudtunk áthatolni a koponyán,

was to drill these holes the size of quarters.

hogy ilyen negyeddollárosnyi lyukakat fúrtunk bele.

You would never let someone do that to you.

Ugye, ezt soha nem engednék meg senkinek?

So in the 2020s,

A 2020-as években

people began to experiment -- rather than drilling these gigantic holes,

kísérletezni kezdtek az emberek – gigászi lyukak fúrása helyett

drilling microscopic holes, no thicker than a piece of hair.

mikroméretűeket fúrtak, hajszálvastagságú lyukakat.

And the idea here was really for diagnosis --

A diagnózis-állítás volt a fő cél –

there are lots of times in the diagnosis of brain disorders

sokszor megesik az agyi betegségek felülvizsgálata során,

when you would like to be able to look at the neural activity beneath the skull

hogy jó lenne belátni a koponya mélyébe, megfigyelni

and being able to drill these microscopic holes

az idegsejtek aktivitását, és ilyen apró lyukakat fúrhatnánk bele,

would make that much easier for the patient.

sokkal elviselhetőbb lenne a betegnek.

In the end, it would be like getting a shot.

Végül is annyi lenne, mint egy injekciószúrás.

You just go in and you sit down

Az ember bemegy, leül,

and there's a thing that comes down on your head,

van ott valami, ami ráereszkedik a fejére,

and a momentary sting and then it's done,

egy pillanatnyi szúrás, és kész,

and you can go back about your day.

már mehet is vissza a dolgára.

So we're eventually able to do it

Valójában ezt már ma is tudjuk,

using lasers to drill the holes.

lézerrel fúrunk ilyen lyukakat.

And with the lasers, it was fast and extremely reliable,

A lézerrel gyors és rendkívül megbízható a folyamat,

you couldn't even tell the holes were there,

az így fúrt lyukak észre sem vehetők,

any more than you could tell that one of your hairs was missing.

mint ahogy azt sem vesszük észre, ha egy hajszálunk kihullik.

And I know it might sound crazy, using lasers to drill holes in your skull,

Tudom, elég furán hangzik koponyába lézerrel lyukat fúrni,

but back in 2017,

de már 2017-ben

people were OK with surgeons shooting lasers into their eyes

az embereknek természetes volt, hogy a korrekciós szemműtétek során

for corrective surgery

lézerrel bombázzák a szemüket.

So when you're already here, it's not that big of a step.

Innen már csak egy ugrás,

OK?

igaz?

So the next step, that happened in the 2030s,

A következő lépést a 2030-as években tettük meg,

was that it's not just about getting through the skull.

már nem csak a koponyán hatoltunk át.

To measure the activity of neurons,

A neuronaktivitás méréséhez

you have to actually make it into the brain tissue itself.

közvetlenül az agyszövetbe kell bejutni.

And the risk, whenever you put something into the brain tissue,

De valahányszor megbolygatjuk az agyszövetet, lényegében

is essentially that of stroke.

stroke-ot kockáztatunk.

That you would hit a blood vessel and burst it,

Megsérthetünk egy eret, ami elpattanhat,

and that causes a stroke.

és kész a stroke.

So, by the mid 2030s, we had invented these flexible probes

2030 közepe táján már feltaláltuk a rugalmas szondákat,

that were capable of going around blood vessels,

amik megkerülik a vérereket,

rather than through them.

nem kell áthatolni rajtuk.

And thus, we could put huge batteries of these probes

Ezáltal e szondák nagy kötegeit telepíthetjük

into the brains of patients

a betegek agyába,

and record from thousands of their neurons without any risk to them.

és neuronjaik ezreiből készülhetnek felvételek, káros mellékhatás nélkül.

And what we discovered, sort of to our surprise,

Így mutattuk ki, nagy meglepetésünkre,

is that the neurons that we could identify

hogy a beazonosított neuronok

were not responding to things like ideas or emotion,

nem reagáltak sem gondolatokra, sem érzelmekre,

which was what we had expected.

ahogy azt elvártuk volna.

They were mostly responding to things like Jennifer Aniston

Leginkább olyanokra reagáltak, mint Jennifer Aniston,

or Halle Berry

Halle Berry,

or Justin Trudeau.

vagy Justin Trudeau.

I mean --

Úgy értem...

(Laughter)

(Nevetés)

In hindsight, we shouldn't have been that surprised.

Utólag belátom, nem kellett volna ezen meglepődnünk.

I mean, what do your neurons spend most of their time thinking about?

Úgy értem: mire gondolnak neuronjaink idejük legnagyobb részében?

(Laughter)

(Nevetés)

But really, the point is that

Komolyra fordítva a szót:

this technology enabled us to begin studying neuroscience in individuals.

ezzel a technikával képesek lettünk a neurológiát tanulmányozni egyénekben.

So much like the transition to genetics, at the single cell level,

Ahogy a genetika súlypontja az egyedi sejt szintjére helyeződött át,

we started to study neuroscience, at the single human level.

a neurológiát is emberi egyedszinten kezdjük tanulmányozni.

But we weren't quite there yet.

De ez még odébb van.

Because these technologies

Ezek a technikák ugyanis

were still restricted to medical applications,

kizárólag a gyógyászatban alkalmazhatók,

which meant that we were studying sick brains, not healthy brains.

vagyis beteg agyakat tanulmányoztunk, nem egészségeseket.

Because no matter how safe your technology is,

Mindegy ugyanis, mennyire biztonságos egy technika,

you can't stick something into someone's brain

nem szúrhatunk akármit bárki agyába

for research purposes.

kutatási célzattal.

They have to want it.

Bele kell egyezniük.

And why would they want it?

És miért egyeznének bele?

Because as soon as you have an electrical connection to the brain,

Amint ugyanis elektromos kapcsolatot létesítünk az aggyal,

you can use it to hook the brain up to a computer.

számítógépre köthetjük.

Oh, well, you know, the general public was very skeptical at first.

Az emberek többsége eleinte bizalmatlanul viszonyult ehhez.

I mean, who wants to hook their brain up to their computers?

Úgy értem: ki akarná számítógépre csatlakoztatni az agyát?

Well just imagine being able to send an email with a thought.

Képzeljék csak el, egyetlen gondolattal emailt küldhetnénk.

(Laughter)

(Nevetés)

Imagine being able to take a picture with your eyes, OK?

A szemünkkel fotózhatnánk.

(Laughter)

(Nevetés)

Imagine never forgetting anything anymore,

Soha semmit nem felejtenénk el,

because anything that you choose to remember

mert bármit, amire emlékezni akarunk,

will be stored permanently on a hard drive somewhere,

tartósan tárolhatnánk valahol valamilyen meghajtón,

able to be recalled at will.

ahonnan bármikor előhívható lenne.

(Laughter)

(Nevetés)

The line here between crazy and visionary

Soha nem volt teljesen világos az őrültség és a képzelet közti

was never quite clear.

választóvonal.

But the systems were safe.

De a rendszerek biztonságosak voltak.

So when the FDA decided to deregulate these laser-drilling systems, in 2043,

Amikor az FDA 2043-ban úgy döntött, engedélyezi a lézerfúró rendszereket,

commercial demand just exploded.

a kereskedelmi igény szinte robbant.

People started signing their emails,

Egyre többen írják alá így az emailjeiket:

"Please excuse any typos.

"Elnézést kérek az elírásokért.

Sent from my brain."

Az agyam küldte."

(Laughter)

(Nevetés)

Commercial systems popped up left and right,

Mindenfelé kereskedelmi rendszerek bukkantak fel

offering the latest and greatest in neural interfacing technology.

a legújabb és legnagyszerűbb neurál-interfész technológiát kínálva.

There were 100 electrodes.

Száz elektróda volt.

A thousand electrodes.

Aztán ezer.

High bandwidth for only 99.99 a month.

Nagy sávszélesség már havi 99 centért!

(Laughter)

(Nevetés)

Soon, everyone had them.

Rövidesen mindenki beszerezte.

And that was the key.

És ez lett a lényeg.

Because, in the 2050s, if you were a neuroscientist,

A 2050-es években ugyanis aki neurológus,

you could have someone come into your lab essentially from off the street.

az bárkit fogadhat a laborjában, akár az utcáról is.

And you could have them engaged in some emotional task

Tanulmányozhatja bárki érzelmi életét,

or social behavior or abstract reasoning,

társas viselkedését vagy elvont gondolkodását,

things you could never study in mice.

mindazt, amit egerekben képtelenség.

And you could record the activity of their neurons

A már meglévő idegi interfészekkel

using the interfaces that they already had.

rögzítheti neuronaktivitásukat.

And then you could also ask them about what they were experiencing.

Azt is megkérdezheti a pácienseitől, mit éltek át.

So this link between psychology and neuroscience

Így egyszer csak létrejött a pszichológia és a neurológia közti

that you could never make in the animals, was suddenly there.

kapcsolat, amit állatkísérletekkel sosem tudtunk megteremteni.

So perhaps the classic example of this

Talán klasszikus példa volt erre

was the discovery of the neural basis for insight.

az intuíció idegi alapjának felfedezése.

That "Aha!" moment, the moment it all comes together, it clicks.

Az "Aha!"-pillanat szikrája, amikor minden egybevág.

And this was discovered by two scientists in 2055,

Mindezt két kutató fedezte fel 2055-ben,

Barry and Late,

Barry és Late,

who observed, in the dorsal prefrontal cortex,

akik megfigyelték a dorzális prefrontális kéregben,

how in the brain of someone trying to understand an idea,

mi zajlik az agyban, mikor valaki megpróbál megérteni valamit,

how different populations of neurons would reorganize themselves --

hogyan szervezik magukat újjá a neuronok eltérő populációi –

you're looking at neural activity here in orange --

itt narancsszínnel láthatják a neurális aktivitást –

until finally their activity aligns in a way that leads to positive feedback.

míg végül az aktivitás úgy igazodik, hogy pozitív visszacsatoláshoz vezet.

Right there.

Épp itt.

That is understanding.

Ez a megértés.

So finally, we were able to get at the things that make us human.

Végül tehát képesek lettünk feltárni, mi tesz minket emberré.

And that's what really opened the way to major insights from medicine.

És ez lényegében utat nyitott az orvostudomány nagyobb felfedezéseihez.

Because, starting in the 2060s,

A 2060-as évek elején ugyanis azáltal,

with the ability to record the neural activity

hogy rögzíteni tudjuk a neurális aktivitást,

in the brains of patients with these different mental diseases,

a különféle agyi betegségektől szenvedő betegek agyában

rather than defining the diseases on the basis of their symptoms,

nem a tüneteik alapján határozzuk meg a betegségeiket,

as we had at the beginning of the century,

mint a század elején,

we started to define them

hanem inkább

on the basis of the actual pathology that we observed at the neural level.

az aktuális patológia alapján, amit neurális szinten figyeltünk meg.

So for example, in the case of ADHD,

Egy figyelemzavaros beteg esetében például

we discovered that there are dozens of different diseases,

kimutattuk, hogy ez több tucat különböző betegség.

all of which had been called ADHD at the start of the century,

Mindazon betegségeknek, amiket a század elején ADHD-nak neveztünk,

that actually had nothing to do with each other,

valójában semmi közük egymáshoz,

except that they had similar symptoms.

pusztán csak hasonlóak a tüneteik.

And they needed to be treated in different ways.

Eltérő kezelést igényelnek.

So it was kind of incredible, in retrospect,

Visszatekintve tehát elég hihetetlennek tűnik,

that at the beginning of the century,

hogy a század elején

we had been treating all those different diseases

ezt a sok különböző betegséget

with the same drug,

egyformán kezeltük,

just by giving people amphetamine, basically is what we were doing.

minden beteg amfetamint kapott, alapvetően ebből állt a kezelésük.

And schizophrenia and depression are the same way.

Ugyanez igaz a skizofréniára és a depresszióra.

So rather than prescribing drugs to people essentially at random,

De már nem véletlenszerűen írunk fel gyógyszert a betegeknek,

as we had,

mint régen,

we learned how to predict which drugs would be most effective

hanem előre tudjuk jelezni, melyik gyógyszer hogyan hat

in which patients,

egyes betegekre,

and that just led to this huge improvement in outcomes.

és ez az eredmények látványos javulásához vezetett.

OK, I want to bring you back now to the year 2017.

Most pedig visszahoznám önöket 2017-be.

Some of this may sound satirical or even far fetched.

Lehet, hogy mindez túlzásnak tűnt, vagy erőltetettnek hangzik.

And some of it is.

Valamennyire az is.

I mean, I can't actually see into the future.

Mármint valójában nem látok a jövőbe.

I don't actually know

Nem tudom pontosan,

if we're going to be drilling hundreds or thousands of microscopic holes

fúrunk-e többszáz vagy többezer mikroméretű lyukat a fejünkbe

in our heads in 30 years.

harminc éven belül.

But what I can tell you

De azt elmondhatom,

is that we're not going to make any progress

nem juthatunk előrébb sem az emberi agy,

towards understanding the human brain or human diseases

sem az agyi betegségek megértésének útján,

until we figure out how to get at the electrical activity of neurons

míg rá nem jövünk, hogyan vizsgáljuk a neuronok elektromos aktivitását

in healthy humans.

egészséges emberekben.

And almost no one is working on figuring out how to do that today.

Ma szinte senki nem fáradozik, nem gondolkozik ennek kidolgozásán.

That is the future of neuroscience.

Ez a neurológia jövője.

And I think it's time for neuroscientists to put down the mouse brain

Szerintem ideje, hogy a neurológusok letegyék az egerek agyát,

and to dedicate the thought and investment necessary

és annak szenteljék figyelmüket, arra fordítsanak pénzt,

to understand the human brain and human disease.

hogy megértsék az emberi agyat és az agyi betegségeket.

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)