Carl Schoonover: How to look inside the brain

Traduttore: Paola B Revisore: Elena Montrasio

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

Questo è un disegno del cervello che risale a 1000 anni fa.

It's a diagram of the visual system.

È un diagramma del sistema visivo.

And some things look very familiar today.

E contiene alcune cose che conosciamo bene oggi.

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

Due occhi in basso, il nervo ottico che esce da dietro.

There's a very large nose

C'è un gran naso

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

che non sembra essere collegato a nulla in particolare.

And if we compare this

Se lo confrontiamo

to more recent representations of the visual system,

con rappresentazioni più recenti del sistema visivo,

you'll see that things have gotten substantially more complicated

vedrete che le cose si sono complicate abbastanza

over the intervening thousand years.

negli ultimi 1000 anni.

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

Perché oggi possiamo vedere cosa c'è dentro al cervello,

rather than just looking at its overall shape.

non solo vederne la forma nel complesso.

Imagine you wanted to understand how a computer works

Immaginate di voler capire come funziona un computer

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

e tutto ciò che si vede sono una tastiera, un mouse e uno schermo.

You really would be kind of out of luck.

La fortuna non giocherebbe a vostro favore.

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

Vorreste poterlo aprire, spaccarlo,

look at the wiring inside.

guardare l'impianto al suo interno.

And up until a little more than a century ago,

E fino a poco più di un secolo fa,

nobody was able to do that with the brain.

con il cervello nessuno era in grado di farlo.

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

Nessuno poteva dare un'occhiata all'impianto dentro al cervello.

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

Perché se estraete il cervello dal cranio

and you cut a thin slice of it,

ne tagliate una sezione sottile

put it under even a very powerful microscope,

e la mettete sotto un microscopio potentissimo,

there's nothing there.

non vedete niente.

It's gray, formless.

È grigia, informe.

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

Non c'è una struttura. Non vi dirà nulla.

And this all changed in the late 19th century.

Ma tutto cambiò alla fine del XIX secolo,

Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed

quando nacquero nuovi agenti chimici per la colorazione dei tessuti

and they gave us our first glimpses at brain wiring.

che permisero di vedere per la prima volta l'impianto del cervello.

The computer was cracked open.

Avevamo spaccato il computer.

So what really launched modern neuroscience

Quello che ha davvero dato il via alle moderne neuroscienze

was a stain called the Golgi stain.

è una macchia anche detta "reazione nera" o metodo di Golgi,

And it works in a very particular way.

che funziona in un modo molto particolare.

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

Anziché colorare tutte le cellule presenti in un tessuto,

it somehow only stains about one percent of them.

ne colora solo l'uno per cento.

It clears the forest, reveals the trees inside.

Schiarisce la foresta, ne rivela gli alberi all'interno.

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

Se tutto venisse etichettato, niente sarebbe visibile.

So somehow it shows what's there.

In un certo senso, mostra quello che c'è all'interno.

Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,

Il neuroanatomista spagnolo Santiago Ramon y Cajal,

who's widely considered the father of modern neuroscience,

da tutti considerato il padre delle neuroscienze moderne,

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

applicò il metodo di Golgi, che fornisce dati di questo tipo,

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

e ci diede il concetto moderno di cellula nervosa, il neurone.

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

Se si pensa al cervello come a un computer,

this is the transistor.

questo è il transistor.

And very quickly Cajal realized

Molto presto Cajal si rese conto

that neurons don't operate alone,

che i neuroni non operano da soli,

but rather make connections with others

ma piuttosto formano connessioni con gli altri

that form circuits just like in a computer.

che formano circuiti come quelli di un computer.

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

Oggi, un secolo più tardi, per visualizzare i neuroni,

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

i ricercatori li accendono dall'interno anziché oscurarli.

And there's several ways of doing this.

Esistono molti modi per farlo,

But one of the most popular ones

ma uno dei più comuni

involves green fluorescent protein.

prevede l'utilizzo di una proteina verde fluorescente,

Now green fluorescent protein,

che, curiosamente,

which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,

proviene da una medusa bioluminiscente,

is very useful.

ed è molto utile.

Because if you can get the gene for green fluorescent protein

Perché se si riesce ad ottenere il gene di questa proteina

and deliver it to a cell,

e somministrarlo a una cellula,

that cell will glow green --

tale cellula emetterà una luce verde --

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

oppure con una delle tante varianti di questa proteina,

you get a cell to glow many different colors.

si otterrà una cellula che emette una luce di colori diversi.

And so coming back to the brain,

Ora, tornando al cervello,

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

questa immagine mostra un topo transgenico detto "Brainbow".

And it's so called, of course,

Naturalmente si chiama così

because all of these neurons are glowing different colors.

perché tutti questi neuroni emettono luci di colori diversi.

Now sometimes neuroscientists need to identify

A volte i neuroscienziati devono identificare

individual molecular components of neurons, molecules,

singoli componenti molecolari dei neuroni, molecole,

rather than the entire cell.

anziché l'intera cellula.

And there's several ways of doing this,

I modi per farlo sono tanti,

but one of the most popular ones

ma uno dei più comuni

involves using antibodies.

comporta l'utilizzo degli anticorpi.

And you're familiar, of course,

Naturalmente tutti conoscete

with antibodies as the henchmen of the immune system.

gli anticorpi come il braccio destro del sistema immunitario.

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

Ma si è scoperto che sono così utili al sistema immunitario

because they can recognize specific molecules,

perché possono riconoscere specifiche molecole,

like, for example, the coat protein

come, ad esempio, la proteina codice

of a virus that's invading the body.

di un virus che sta invadendo il corpo.

And researchers have used this fact

I ricercatori si sono serviti di questo aspetto

in order to recognize specific molecules inside of the brain,

per riconoscere molecole specifiche all'interno del cervello,

recognize specific substructures of the cell

per riconoscere specifiche sottostrutture della cellula

and identify them individually.

e identificarle singolarmente.

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

Molte delle immagini che vi ho mostrato qui sono bellissime,

but they're also very powerful.

ma sono anche molto potenti.

They have great explanatory power.

Hanno un enorme potere esplicativo.

This, for example, is an antibody staining

Ad esempio, questa è la colorazione di un anticorpo

against serotonin transporters in a slice of mouse brain.

contro i trasportatori della serotonina in una sezione di cervello di topo.

And you've heard of serotonin, of course,

E, naturalmente, avete sentito parlare di serotonina,

in the context of diseases like depression and anxiety.

nel contesto di malattie quali la depressione e gli attacchi d'ansia.

You've heard of SSRIs,

Avrete sentito parlare di SSRI,

which are drugs that are used to treat these diseases.

che sono farmaci utilizzati per trattare queste malattie.

And in order to understand how serotonin works,

E per comprendere come funziona la serotonina,

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

è cruciale capire dove si trova il meccanismo della serotonina.

And antibody stainings like this one

E la colorazione con anticorpi come questa

can be used to understand that sort of question.

può essere impiegata per comprendere questioni di quel genere.

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

Vorrei lasciarvi con questo pensiero:

Green fluorescent protein and antibodies

Gli anticorpi e la proteina verde fluorescente

are both totally natural products at the get-go.

sono entrambi prodotti completamente naturali all'origine.

They were evolved by nature

Li ha sviluppati la natura

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

affinché una medusa potesse illuminarsi di verde per un qualsiasi motivo,

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

o per rilevare la proteina codice di un virus che ci sta invadendo.

And only much later did scientists come onto the scene

E solo molto tempo dopo, apparvero sulla scena gli scienziati

and say, "Hey, these are tools,

a dire: "Ehi, questi sono strumenti,

these are functions that we could use

sono funzioni che potremmo inserire

in our own research tool palette."

nella nostra cassetta degli attrezzi per la ricerca".

And instead of applying feeble human minds

E anziché impiegare le nostre deboli menti umane

to designing these tools from scratch,

nella progettazione ex novo di questi strumenti,

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

la natura aveva queste soluzioni pronte per l'uso

developed and refined steadily for millions of years

già sviluppate e raffinate con costanza per milioni di anni

by the greatest engineer of all.

dal più grande di tutti gli ingegneri.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)