Electrical experiments with plants that count and communicate | Greg Gage

Traduttore: Elisabetta Siagri Revisore: Cristina Bufi-Pöcksteiner

I'm a neuroscientist,

Sono un neuroscienziato,

sono il cofondatore di Backyard Brains

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

and our mission is to train the next generation of neuroscientists

e la nostra missione è istruire la nuova generazione di neuroscienziati

prendendo la strumentazione universitaria per la ricerca neuroscientifica

by taking graduate-level neuroscience research equipment

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

e rendendola accessibile agli studenti delle scuole medie e superiori.

And so when we go into the classroom,

Quando andiamo nelle classi,

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

un modo per far pensare al cervello, che è molto complesso,

è di fare agli alunni una domanda molto semplice sulla neuroscienza:

is to ask them a very simple question about neuroscience,

and that is, "What has a brain?"

"Chi possiede un cervello?"

Quando lo chiediamo

When we ask that,

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

i ragazzi rispondono subito che il loro gatto, o il cane, ha un cervello

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

e molti dicono che un topo o anche un piccolo insetto ha un cervello,

ma quasi mai nessuno dice che una pianta o un albero

but almost nobody says that a plant or a tree

or a shrub has a brain.

o un cespuglio hanno un cervello.

E quando vai oltre,

And so when you push --

because this could actually help describe a little bit

perché questo potrebbe aiutare a descrivere un po'

come funziona davvero il cervello,

how the brain actually functions --

so you push and say,

quindi vai oltre e chiedi:

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

"Che cosa fa sì che gli esseri viventi abbiano o meno un cervello?"

Spesso rispondono con la classificazione

And often they'll come back with the classification

that things that move tend to have brains.

che le cose che si muovono tendono ad avere un cervello.

And that's absolutely correct.

Ed è perfettamente corretto.

Il nostro sistema nervoso si è evoluto perché è elettrico.

Our nervous system evolved because it is electrical.

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

È veloce, così che possiamo rispondere velocemente agli stimoli esterni

and move if we need to.

e muoverci se ne abbiamo bisogno.

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

Comunque, si può rispondere allo studente:

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

"Tu dici che le piante sono prive di cervello,

but plants do move."

ma le piante si muovono".

Anyone who has grown a plant

Chiunque abbia coltivato una pianta

has noticed that the plant will move

avrà notato che la pianta si muove

and face the sun.

in direzione del sole.

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

Ti risponderanno: "Ma è un movimento lento.

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

Quello non conta. Potrebbe essere una reazione chimica".

But what about fast-moving plants?

Ma cosa dire delle piante veloci?

Nel 1760, Arthur Dobbs, Governatore della Carolina del Nord,

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

made a pretty fascinating discovery.

fece una scoperta molto affascinante.

In the swamps behind his house,

Nello stagno dietro casa sua,

he found a plant that would spring shut

trovò una pianta che si chiudeva velocemente

every time a bug would fall in between it.

ogni volta che un insetto ci cadeva dentro.

He called this plant the flytrap,

La chiamò acchiappamosche.

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

Nel giro di un decennio, la pianta arrivò in Europa,

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

dove il grande Charles Darwin la studiò

and this plant absolutely blew him away.

e ne rimase stupefatto.

He called it the most wonderful plant in the world.

La definì la più meravigliosa pianta del mondo.

This is a plant that was an evolutionary wonder.

Questa pianta è una meraviglia dell'evoluzione.

È una pianta che si muove velocemente,

This is a plant that moves quickly,

una cosa rara,

which is rare,

and it's carnivorous, which is also rare.

ed è carnivora, altra cosa rara.

And this is in the same plant.

Tutto ciò nella stessa pianta.

But I'm here today to tell you

Ma oggi sono qui per dirvi

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

che non è questo l'aspetto più fantastico di questa pianta.

The coolest thing is that the plant can count.

La cosa più fantastica è che questa pianta sa contare.

So in order to show that,

E per mostrarvelo,

we have to get some vocabulary out of the way.

dobbiamo chiarire un po' di termini.

Farò quindi quello che facciamo in classe con gli studenti.

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

We're going to do an experiment on electrophysiology,

Faremo un esperimento sull'elettrofisiologia,

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

che è la registrazione dei segnali elettrici del corpo

either coming from neurons or from muscles.

che provengono dai neuroni o dai muscoli.

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

Mi metto degli elettrodi sul polso.

Quando li aggancio,

As I hook them up,

we're going to be able to see a signal

potremo vedere un segnale

on the screen here.

sullo schermo.

E questo segnale potrebbe esservi noto.

And this signal may be familiar to you.

It's called the EKG, or the electrocardiogram.

Si chiama ECG, o elettrocardiogramma.

And this is coming from neurons in my heart

Questo proviene dai neuroni nel mio cuore

that are firing what's called action potentials,

che danno il via ai potenziali d'azione.

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

Potenziale significa voltaggio, azione significa un rapido movimento su e giù,

which causes my heart to fire,

che mette in moto il mio cuore,

which then causes the signal that you see here.

che poi genera il segnale che vedete qui.

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

Voglio che vi ricordiate la forma di quello che vedremo qui,

because this is going to be important.

perché sarà importante.

Questo è un modo in cui il cervello codifica l'informazione

This is a way that the brain encodes information

in the form of an action potential.

sotto forma di potenziale d'azione.

So now let's turn to some plants.

Ora osserviamo qualche pianta.

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

Per prima cosa, vi presento la mimosa,

not the drink, but the Mimosa pudica,

non il cocktail, ma la mimosa pudica,

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

una pianta che si trova in Centro e Sud America

e mostra alcuni comportamenti.

and it has behaviors.

Il primo comportamento che vi mostrerò

And the first behavior I'm going to show you

is if I touch the leaves here,

è che, se tocco le foglie, così,

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

vedete che le foglie tendono a chiudersi.

And then the second behavior is,

Il secondo comportamento,

if I tap the leaf,

se colpisco la foglia,

the entire branch seems to fall down.

l'intero ramo sembra cadere.

So why does it do that?

Ma perché lo fa?

La scienza non l'ha ancora capito.

It's not really known to science.

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

Forse allontana gli insetti, spaventandoli,

o sembra meno appetitosa per gli erbivori.

or it looks less appealing to herbivores.

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

Ma come ci riesce? Questo è interessante.

We can do an experiment to find out.

Possiamo fare un esperimento per scoprirlo.

So what we're going to do now,

Quello che faremo,

just like I recorded the electrical potential from my body,

così come ho registrato il potenziale elettrico del mio corpo,

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

registreremo il potenziale elettrico di questa pianta, di questa mimosa.

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

Ho messo un cavo intorno allo stelo,

and I've got the ground electrode where?

e dove ho messo l'elettrodo di terra?

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

Per terra; è una battuta da ingegnere elettrico.

(Laughter)

(Risate)

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

Adesso colpirò la foglia qui,

and I want you to look at the electrical recording

e voglio che guardiate la registrazione elettrica

that we're going to see inside the plant.

che vedremo all'interno della pianta.

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

È enorme, la devo ridimensionare.

Alright. So what is that?

Bene. Allora, cos'è?

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

Questo è un potenziale d'azione che ha luogo nella pianta.

Why was it happening?

Perché succede?

Perché voleva muoversi, giusto?

Because it wanted to move. Right?

And so when I hit the touch receptors,

E quindi quando colpisco i recettori del tatto,

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

viene inviato un voltaggio giù fino alla fine dello stelo,

che ha causato il movimento.

which caused it to move.

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

Nelle nostre braccia, noi muoviamo i muscoli,

but the plant doesn't have muscles.

ma la pianta non ha muscoli,

What it has is water inside the cells

ha acqua nelle cellule,

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

e quando il voltaggio le raggiunge, si aprono, rilasciano l'acqua,

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

la forma delle cellule cambia, e la foglia cade.

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

Qui vediamo un potenziale d'azione che codifica l'informazione per muoversi.

But can it do more?

Ma può fare di più?

So let's go to find out.

Cerchiamo di scoprirlo.

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

Andiamo dalla nostra amica, la Venere acchiappamosche,

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

e osserviamo cosa succede all'interno della foglia

when a fly lands on here.

quando una mosca vi si posa.

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

Adesso farò finta di essere una mosca.

And now here's my Venus flytrap,

Qui c'è la mia Venere acchiappamosche,

and inside the leaf, you're going to notice

e noterete che, dentro la foglia,

ci sono tre piccoli peli sensibili.

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

And so when a fly lands --

Quando una mosca vi si posa --

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

Toccherò uno dei peli adesso.

Ready? One, two, three.

Pronti? Uno, due, tre.

Che cosa otteniamo? Un bellissimo potenziale d'azione.

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

However, the flytrap doesn't close.

L'acchiappamosche, comunque, non si chiude.

And to understand why that is,

Per capire il perché,

dobbiamo conoscere un po' meglio il comportamento dell'acchiappamosche.

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

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

Numero uno: ci vuole molto tempo affinché la trappola si riapra,

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

dalle 24 alle 48 ore, se non c'è una mosca all'interno.

And so it takes a lot of energy.

Richiede molta energia.

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

Numero due: non ha bisogno di mangiare tante mosche durante l'anno.

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

Solo una manciata. Ricava gran parte dell'energia dal sole.

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

Con le mosche cerca solo di rimpiazzare alcuni nutrienti del terreno.

And the third thing is,

E numero tre:

la pianta apre e chiude poche volte la trappola,

it only opens then closes the traps a handful of times

fino a quando la trappola muore.

until that trap dies.

Perciò vuole essere assolutamente certa

So therefore, it wants to make really darn sure

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

che ci sia un pasto all'interno, prima di azionare la trappola.

So how does it do that?

E come lo fa?

It counts the number of seconds

Conta il numero di secondi

between successive touching of those hairs.

tra i tocchi successivi dei peli sensibili.

L'idea quindi è che c'è una forte probabilità,

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

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

se c'è una mosca all'interno, che i peli vengano strofinati,

e quando riceve il primo potenziale d'azione,

and so when it gets the first action potential,

it starts counting, one, two,

inizia a contare: uno, due.

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

E se arriva a 20 e non ci sono altri potenziali d'azione,

then it's not going to close,

allora non si chiude.

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

Se invece ce n'è uno entro quella cifra, l'acchiappamosche si chiude.

So we're going to go back now.

Ora tocco di nuovo la Venere acchiappamosche.

I'm going to touch the Venus flytrap again.

I've been talking for more than 20 seconds.

Ho parlato per più di 20 secondi.

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

Possiamo vedere quello che succede quando tocco i peli la seconda volta.

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

Cosa succede? C'è un secondo potenziale d'azione,

but again, the leaf doesn't close.

ma, di nuovo, la foglia non si chiude.

Quindi se adesso ci ritorno

So now if I go back in there

e sono una mosca che gironzola,

and if I'm a fly moving around,

toccherò la foglia un po' di volte.

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

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

Ora la accarezzerò un po' di volte.

And immediately,

E subito,

l'acchiappamosche si chiude.

the flytrap closes.

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

Quindi l'acchiappamosche sta davvero contando.

Determina se c'è una mosca nella trappola

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

and then it closes.

e poi si chiude.

Quindi ritorniamo alla domanda originale:

So let's go back to our original question.

Do plants have brains?

La piante hanno un cervello?

Well, the answer is no.

La risposta è no.

There's no brains in here.

Non c'è nessun cervello.

There's no axons, no neurons.

Non ci sono assoni, né neuroni.

It doesn't get depressed.

Non si deprime.

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

Non vuole sapere qual è il punteggio dei Tigers.

It doesn't have self-actualization problems.

Non ha problemi di autorealizzazione.

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

Ma quello che ha, è qualcosa di molto simile a noi,

which is the ability to communicate using electricity.

cioè l'abilità di comunicare usando l'elettricità.

It just uses slightly different ions than we do,

Usa solo degli ioni diversi rispetto a noi,

but it's actually doing the same thing.

ma fa in realtà la stessa cosa.

So just to show you

Solo per mostrarvi

the ubiquitous nature of these action potentials,

la natura universale di questi potenziali d'azione,

we saw it in the Venus flytrap,

l'abbiamo vista nella Venere acchiappamosche,

we've seen an action potential in the mimosa.

abbiamo visto un potenziale d'azione nella mimosa.

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

L'abbiamo anche visto in un essere umano.

Now, this is the euro of the brain.

Questo è l'URL del cervello.

It's the way that all information is passed.

È il modo in cui passa tutte le informazioni.

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

Quello che possiamo fare è usare quei potenziali d'azione

to pass information

per passare informazioni

between species of plants.

tra specie vegetali.

Questo è il nostro comunicatore interspecie tra piante diverse:

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

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

abbiamo creato un esperimento del tutto nuovo

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

in cui registriamo il potenziale d'azione di una Venere acchiappamosche

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

e lo inviamo alla sensibile mimosa.

Prima voglio ricordarvi cosa succede

So I want you to recall what happens

when we touch the leaves of the mimosa.

quando tocchiamo le foglie della mimosa.

It has touch receptors that are sending that information

Possiede recettori del tatto che inviano quelle informazioni

back down in the form of an action potential.

alla base sotto forma di potenziale d'azione.

And so what would happen

E quindi cosa succederebbe

if we took the action potential from the Venus flytrap

se prendessimo il potenziale d'azione della Venere acchiappamosche

and sent it into all the stems of the mimosa?

e lo inviassimo a tutti gli steli della mimosa?

We should be able to create the behavior of the mimosas

Dovremmo riuscire a ricreare il comportamento delle mimose

without actually touching it ourselves.

senza essere noi a toccarle.

And so if you'll allow me,

Quindi se mi permettete,

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

inizio l'esperimento e attivo subito questa mimosa,

by touching on the hairs of the Venus flytrap.

toccando i peli sulla Venere acchiappamosche.

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

Trasferiamo l'informazione del tocco da una pianta all'altra.

So there you see it.

Guardate.

So --

Ecco, vedete.

(Applause)

(Applausi)

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

Spero che abbiate imparato qualcosa sulle piante, oggi,

and not only that.

e non solo.

You learned that plants could be used to help teach neuroscience

Avete imparato che, con l'aiuto delle piante,

si può insegnare la neuroscienza

and bring along the neurorevolution.

e continuare la neurorivoluzione.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)