A new way to study the brain's invisible secrets | Ed Boyden

147,331 views ・ 2016-08-29

TED


אנא לחץ פעמיים על הכתוביות באנגלית למטה כדי להפעיל את הסרטון.

מתרגם: Sigal Tifferet מבקר: Roni Ravia
00:12
Hello, everybody.
0
12904
1405
שלום לכולם.
00:14
I brought with me today a baby diaper.
1
14333
2643
הבאתי איתי היום חיתול.
00:18
You'll see why in a second.
2
18793
1722
תיכף תראו למה.
00:20
Baby diapers have interesting properties.
3
20539
2010
לחיתולים יש תכונה מעניינת.
00:22
They can swell enormously when you add water to them,
4
22573
2691
הם יכולים להתרחב מאוד כשמוסיפים להם מים,
00:25
an experiment done by millions of kids every day.
5
25288
2984
ניסוי שנערך על-ידי מיליוני ילדים בכל יום.
00:28
(Laughter)
6
28296
1150
(צחוק)
00:29
But the reason why
7
29470
1494
אבל הסיבה לכך
00:30
is that they're designed in a very clever way.
8
30988
2190
היא שהם מתוכננים בחוכמה רבה.
00:33
They're made out of a thing called a swellable material.
9
33202
2635
הם עשויים מחומר מתנפח.
00:35
It's a special kind of material that, when you add water,
10
35861
2737
זה חומר מיוחד מאוד שכאשר מוסיפים לו מים,
00:38
it will swell up enormously,
11
38622
1430
הוא מתנפח בצורה משמעותית,
00:40
maybe a thousand times in volume.
12
40076
2166
אולי פי אלף מנפחו המקורי.
00:42
And this is a very useful, industrial kind of polymer.
13
42266
3236
וזה פולימר תעשייתי שימושי מאוד.
00:45
But what we're trying to do in my group at MIT
14
45819
2526
אבל מה שהצוות שלי ב- MIT מנסה לעשות,
00:48
is to figure out if we can do something similar to the brain.
15
48369
3213
הוא להבין אם אפשר לבצע דבר דומה למוח.
00:51
Can we make it bigger,
16
51606
1159
האם אפשר להגדיל אותו,
00:52
big enough that you can peer inside
17
52789
1678
באופן שיאפשר לנו להציץ לתוכו
00:54
and see all the tiny building blocks, the biomolecules,
18
54481
2628
ולראות את כל אבני הבנייה הזעירות, הביו-מולקולות,
00:57
how they're organized in three dimensions,
19
57133
2151
איך הן מסודרות בתלת-מימד,
00:59
the structure, the ground truth structure of the brain, if you will?
20
59308
3485
המבנה הבסיסי של המוח,
01:02
If we could get that,
21
62817
1158
אם נוכל לעשות זאת,
01:03
maybe we could have a better understanding of how the brain is organized
22
63999
3509
אולי נוכל להבין טוב יותר איך המוח מאורגן
01:07
to yield thoughts and emotions
23
67532
1659
לייצור מחשבות ורגשות,
01:09
and actions and sensations.
24
69215
1719
פעולות ותחושות.
01:10
Maybe we could try to pinpoint the exact changes in the brain
25
70958
3415
אולי נוכל לזהות במדוייק את השינויים החלים במוח
01:14
that result in diseases,
26
74397
1776
הגורמים להיווצרות מחלות,
01:16
diseases like Alzheimer's and epilepsy and Parkinson's,
27
76197
3212
כמו אלצהיימר, אפילפסיה ופרקינסון,
01:19
for which there are few treatments, much less cures,
28
79433
2578
עבורן יש מעט סוגי טיפול, ועוד פחות אמצעי ריפוי,
01:22
and for which, very often, we don't know the cause or the origins
29
82035
3617
ושלעיתים קרובות מאוד, איננו יודעים מה מקורן
01:25
and what's really causing them to occur.
30
85676
2135
ומה באמת גורם להיווצרותן.
01:28
Now, our group at MIT
31
88613
1740
ובכן, הקבוצה שלנו ב- MIT
01:30
is trying to take a different point of view
32
90377
2686
מנסה לבחון זווית שונה
01:33
from the way neuroscience has been done over the last hundred years.
33
93087
3230
מזו המקובלת בתחום מדעי המוח במאה האחרונה.
01:36
We're designers. We're inventors.
34
96341
1579
אנחנו מעצבים. אנחנו ממציאים.
01:37
We're trying to figure out how to build technologies
35
97944
2544
אנחנו מנסים להבין איך לבנות טכנולוגיות
01:40
that let us look at and repair the brain.
36
100512
2456
שיאפשרו לנו לבחון ולתקן את המוח.
01:42
And the reason is,
37
102992
1151
והסיבה היא
01:44
the brain is incredibly, incredibly complicated.
38
104167
2801
שהמוח הוא מאוד מאוד מסובך.
01:47
So what we've learned over the first century of neuroscience
39
107484
2887
אז מה שלמדנו במאה הראשונה של חקר מדעי המוח
01:50
is that the brain is a very complicated network,
40
110395
2303
הוא שהמוח הוא מערכת מאוד מסובכת,
01:52
made out of very specialized cells called neurons
41
112722
2480
העשויה מתאים ייחודיים הנקראים נוירונים,
01:55
with very complex geometries,
42
115226
1667
בעלי צורות מורכבות.
01:56
and electrical currents will flow through these complexly shaped neurons.
43
116917
4237
וזרמים חשמליים זורמים דרך הנוירונים המורכבים הללו.
02:01
Furthermore, neurons are connected in networks.
44
121653
2784
יתרה מכך, הנוירונים מחוברים ברשתות.
02:04
They're connected by little junctions called synapses that exchange chemicals
45
124461
3835
הם מחוברים זה לזה בצמתים קטנים הנקראים סינפסות,
דרכם מוחלפים כימיקלים המאפשרים לנוירונים לשוחח בינהם.
02:08
and allow the neurons to talk to each other.
46
128320
2218
02:10
The density of the brain is incredible.
47
130562
1940
צפיפות המוח היא מדהימה.
02:12
In a cubic millimeter of your brain,
48
132526
2307
במילימטר מעוקב במוחכם
02:14
there are about 100,000 of these neurons
49
134857
2457
יש בערך 100,000 נוירונים כאלה
02:17
and maybe a billion of those connections.
50
137338
2517
ואולי מיליארד חיבורים כאלה.
02:20
But it's worse.
51
140887
1382
אבל זה גרוע מכך.
02:22
So, if you could zoom in to a neuron,
52
142293
2305
אם הייתם יכולים לעשות זום על נוירון,
02:24
and, of course, this is just our artist's rendition of it.
53
144622
2750
וזו כמובן רק הדמיה,
02:27
What you would see are thousands and thousands of kinds of biomolecules,
54
147396
4207
הייתם רואים אלפי סוגי ביו-מולקולות,
02:31
little nanoscale machines organized in complex, 3D patterns,
55
151627
4400
מכונות ננו זעירות המאורגנות בדפוסי תלת-מימד מורכבים,
02:36
and together they mediate those electrical pulses,
56
156051
2628
אשר יחד מתווכות את הזרמים החשמליים הללו,
02:38
those chemical exchanges that allow neurons to work together
57
158703
3937
השינויים הכימיים המאפשרים לנוירונים לפעול יחד
02:42
to generate things like thoughts and feelings and so forth.
58
162664
3669
כדי לייצר דברים כמו מחשבות, רגשות ועוד.
02:46
Now, we don't know how the neurons in the brain are organized
59
166357
3764
אז, איננו יודעים כיצד מאורגנים הנוירונים במוח
02:50
to form networks,
60
170145
1174
ליצירת רשתות,
02:51
and we don't know how the biomolecules are organized
61
171343
2500
וכיצד מאורגנות הביו-מולקולות
02:53
within neurons
62
173867
1174
בתוך הנוירונים
02:55
to form these complex, organized machines.
63
175065
2405
ליצירת המכונות המאורגנות והמורכבות הללו.
02:57
If we really want to understand this,
64
177918
1820
אם אנחנו באמת רוצים להבין זאת,
02:59
we're going to need new technologies.
65
179762
1817
יידרשו לנו טכנולוגיות חדשות.
03:01
But if we could get such maps,
66
181603
1784
אבל אם היינו יכולים להשיג מפות כאלה,
03:03
if we could look at the organization of molecules and neurons
67
183411
2943
אם היינו יכולים לראות את הארגון של מולקולות ונוירונים,
03:06
and neurons and networks,
68
186378
1566
של נוירונים ורשתות,
03:07
maybe we could really understand how the brain conducts information
69
187968
3437
אולי היינו יכולים להבין ממש איך המוח מעביר מידע
03:11
from sensory regions,
70
191429
1167
מהאיזורים התחושתיים,
03:12
mixes it with emotion and feeling,
71
192620
1736
מערבב אותו עם רגשות ותחושות,
03:14
and generates our decisions and actions.
72
194380
2394
ומייצר את ההחלטות והפעולות שלנו.
03:17
Maybe we could pinpoint the exact set of molecular changes that occur
73
197131
3789
אולי היינו יכולים להצביע במדויק על השינויים המולקולריים המתרחשים
03:20
in a brain disorder.
74
200944
1202
בזמן הפרעה מוחית.
03:22
And once we know how those molecules have changed,
75
202170
2822
וכשנדע איך המולקולות השתנו,
03:25
whether they've increased in number or changed in pattern,
76
205016
2780
אם הן גדלו במספרן או שינו את דפוסן,
03:27
we could use those as targets for new drugs,
77
207820
2939
נוכל להשתמש בזה כמטרה לתרופות חדשות,
03:30
for new ways of delivering energy into the brain
78
210783
2271
לגילוי דרכים שונות להעברת אנרגיה לתוך המוח,
03:33
in order to repair the brain computations that are afflicted
79
213078
3880
על מנת לתקן את החישובים המוחיים שנפגעו
03:36
in patients who suffer from brain disorders.
80
216982
2299
בחולים הסובלים מהפרעות מוחיות.
03:39
We've all seen lots of different technologies over the last century
81
219793
3243
כולנו ראינו הרבה טכנולוגיות שונות במאה האחרונה
03:43
to try to confront this.
82
223060
1166
המנסות לאפשר לנו מבט שכזה
03:44
I think we've all seen brain scans
83
224250
1880
לדעתי כולנו ראינו סריקות מוחיות
03:46
taken using MRI machines.
84
226154
2034
שנעשו בעזרת מכשירי MRI.
03:48
These, of course, have the great power that they are noninvasive,
85
228212
3347
יתרונן, כמובן, הוא שהן אינן פולשניות,
03:51
they can be used on living human subjects.
86
231583
2355
ניתן לבצען על בני אדם חיים.
03:54
But also, they're spatially crude.
87
234407
2231
יחד עם זאת, הן גסות מבחינה מרחבית.
03:56
Each of these blobs that you see, or voxels, as they're called,
88
236662
2990
כל כתם כזה, שנקרא ווקסל,
03:59
can contain millions and millions of neurons.
89
239676
2689
יכול להכיל מילוני מיליונים של נוירונים.
04:02
So it's not at the level of resolution
90
242389
1850
אז רמת הרזולוציה הזו
04:04
where it can pinpoint the molecular changes that occur
91
244263
2538
לא יכולה להראות במדוייק אילו שינויים מולקולריים התרחשו
04:06
or the changes in the wiring of these networks
92
246825
2286
או אילו שינויים חלו בחיווט הרשתות
04:09
that contributes to our ability to be conscious and powerful beings.
93
249135
3946
שתורמות להיותנו יצורים מודעים ועוצמתיים.
04:13
At the other extreme, you have microscopes.
94
253797
3181
בקצה האחר ישנם מיקרוסקופים.
04:17
Microscopes, of course, will use light to look at little tiny things.
95
257002
3295
מיקרוסקופים, כמובן, משתמשים באור כדי להתבונן בדברים זעירים,
04:20
For centuries, they've been used to look at things like bacteria.
96
260321
3075
ובמשך מאות השתמשו בהם כדי לבחון דברים כמו חיידקים.
04:23
For neuroscience,
97
263420
1151
במדעי המוח,
04:24
microscopes are actually how neurons were discovered in the first place,
98
264595
3412
המיקרוסקופים אפשרו למעשה לגלות את הנוירונים,
04:28
about 130 years ago.
99
268031
1292
לפני כ-130 שנה.
04:29
But light is fundamentally limited.
100
269347
2318
אבל לאור יש מגבלה בסיסית.
04:31
You can't see individual molecules with a regular old microscope.
101
271689
3298
אי אפשר לראות מולקולות בודדות עם מיקרוסקופ ישן ורגיל.
04:35
You can't look at these tiny connections.
102
275011
2152
לא ניתן לבחון את החיבורים הזעירים האלה.
04:37
So if we want to make our ability to see the brain more powerful,
103
277187
3942
אז אם אנחנו רוצים להעצים את יכולתנו לבחון את המוח,
04:41
to get down to the ground truth structure,
104
281153
2168
לאפשר את זיהוי האמת הבסיסית המבנית,
04:43
we're going to need to have even better technologies.
105
283345
3280
נזדקק לטכנולוגיות טובות עוד יותר.
04:47
My group, a couple years ago, started thinking:
106
287611
2224
הקבוצה שלי החלה לחשוב לפני כמה שנים:
04:49
Why don't we do the opposite?
107
289859
1412
למה שלא נעשה את ההיפך?
04:51
If it's so darn complicated to zoom in to the brain,
108
291295
2461
אם כל-כך קשה לעשות זום על המוח,
04:53
why can't we make the brain bigger?
109
293780
1943
למה שלא נגדיל אותו?
04:56
It initially started
110
296166
1155
זה התחיל עם שני תלמידי MA בקבוצה שלי, פאי צ'אן ופול טילברג.
04:57
with two grad students in my group, Fei Chen and Paul Tillberg.
111
297345
2996
05:00
Now many others in my group are helping with this process.
112
300365
2720
עכשיו רבים אחרים בקבוצה הצטרפו לתהליך.
החלטנו לנסות לבדוק אם אפשר לקחת פולימרים,
05:03
We decided to try to figure out if we could take polymers,
113
303109
2762
05:05
like the stuff in the baby diaper,
114
305895
1629
כמו החומר שבתוך החיתולים,
05:07
and install it physically within the brain.
115
307548
2006
ולהתקין אותם פיזית בתוך המוח.
05:09
If we could do it just right, and you add water,
116
309578
2241
אם ניתן לעשות זאת נכון, ואז להוסיף מים,
05:11
you can potentially blow the brain up
117
311843
1835
אפשר בעקרון לנפח את המוח
05:13
to where you could distinguish those tiny biomolecules from each other.
118
313702
3377
לרמה בה ניתן יהיה להבחין בין הביו-מולקולות הזעירות.
05:17
You would see those connections and get maps of the brain.
119
317103
2870
תוכלו לראות את החיבורים האלה, ולקבל מפות של המוח.
05:19
This could potentially be quite dramatic.
120
319997
1988
בפוטנציאל, זה יכול להיות די דרמתי.
05:22
We brought a little demo here.
121
322009
3008
הבאנו לכאן הדגמה קטנה.
05:25
We got some purified baby diaper material.
122
325538
2575
השגנו חומר חיתולים טהור.
05:28
It's much easier just to buy it off the Internet
123
328137
2274
הרבה יותר קל לקנות את זה באינטרנט
05:30
than to extract the few grains that actually occur in these diapers.
124
330435
3475
מאשר להוציא את הגרגרים הבודדים הנמצאים בתוך החיתולים.
05:33
I'm going to put just one teaspoon here
125
333934
2225
אני אשים כאן רק כפית אחת
05:36
of this purified polymer.
126
336706
1794
מהפולימר הטהור הזה.
05:39
And here we have some water.
127
339270
2152
וכאן יש קצת מים.
05:41
What we're going to do
128
341446
1162
מה שנעשה
05:42
is see if this teaspoon of the baby diaper material
129
342632
3011
הוא לראות אם נפח כפית מחומר החיתולים הזה
05:45
can increase in size.
130
345667
1709
יכול לגדול במימדיו.
05:48
You're going to see it increase in volume by about a thousandfold
131
348687
3696
ומיד תראו שהוא גדל בערך פי אלף מנפחו המקורי
05:52
before your very eyes.
132
352407
1286
ממש מול עיניכם.
06:01
I could pour much more of this in there,
133
361597
1972
הייתי יכול לשפוך לכאן הרבה יותר מזה,
06:03
but I think you've got the idea
134
363593
1558
אבל אני חושב שהבנתם את הרעיון
06:05
that this is a very, very interesting molecule,
135
365175
2502
שזו מולקולה מאוד, מאוד מעניינת,
06:07
and if can use it in the right way,
136
367701
1912
ואם נשתמש בה בדרך נכונה,
06:09
we might be able to really zoom in on the brain
137
369637
2321
אולי נוכל ממש לעשות זום על המוח
06:11
in a way that you can't do with past technologies.
138
371982
2594
בדרך שלא התאפשרה בטכנולוגיות קודמות.
06:15
OK. So a little bit of chemistry now.
139
375227
2054
אוקיי. בואו נדבר קצת על כימיה.
06:17
What's going on in the baby diaper polymer?
140
377305
2442
מה קורה בתוך הפולימר של החיתול?
06:19
If you could zoom in,
141
379771
1676
אם הייתם יכולים לעשות זום,
06:21
it might look something like what you see on the screen.
142
381471
2673
זה אולי היה נראה כמו מה שאתם רואים על המסך.
06:24
Polymers are chains of atoms arranged in long, thin lines.
143
384168
4492
פולימרים הם שרשראות אטומים המסודרות בקווים ארוכים ודקים.
06:28
The chains are very tiny,
144
388684
1367
השרשראות זעירות מאוד,
06:30
about the width of a biomolecule,
145
390075
1864
בערך ברוחב של ביו-מולקולה,
06:31
and these polymers are really dense.
146
391963
1747
והפולימרים האלה מאוד צפופים.
06:33
They're separated by distances
147
393734
1500
המרחק בינהם הוא בערך בגודל של ביו-מולקולה.
06:35
that are around the size of a biomolecule.
148
395258
2252
06:37
This is very good
149
397534
1165
זה מצוין,
06:38
because we could potentially move everything apart in the brain.
150
398723
3041
כי בפוטנציאל ניתן להפריד כל דבר במוח.
06:41
If we add water, what will happen is,
151
401788
1848
אם נוסיף מים, מה שיקרה הוא
06:43
this swellable material is going to absorb the water,
152
403660
2515
שהחומר המתנפח יספוג את המים,
06:46
the polymer chains will move apart from each other,
153
406199
2400
שרשראות הפולימר יתרחקו זו מזו,
06:48
and the entire material is going to become bigger.
154
408623
2634
וכל החומר יהפוך לגדול יותר.
06:51
And because these chains are so tiny
155
411615
1814
ומשום שהשרשראות הללו כה זעירות
06:53
and spaced by biomolecular distances,
156
413453
2205
ומופרדות במרווחים של ביו-מולקולה,
06:55
we could potentially blow up the brain
157
415682
2039
בפונטציאל נוכל לנפח את המוח
06:57
and make it big enough to see.
158
417745
1633
ולהפוך אותו לגדול דיו כדי לאפשר התבוננות.
07:00
Here's the mystery, then:
159
420020
1240
אז הנה התעלומה:
07:01
How do we actually make these polymer chains inside the brain
160
421284
3610
איך אנחנו מחדירים את שרשראות הפולימר למוח,
07:04
so we can move all the biomolecules apart?
161
424918
2239
כך שיפרידו בין כל הביו-מולקולות?
07:07
If we could do that,
162
427181
1151
אם היינו יכולים לעשות זאת,
07:08
maybe we could get ground truth maps of the brain.
163
428356
2397
אולי היינו יכולים להגיע למפות אמיתיות של המוח.
07:10
We could look at the wiring.
164
430777
1389
היינו יכולים להסתכל על החיווטים.
07:12
We can peer inside and see the molecules within.
165
432190
3157
היינו יכולים להביט פנימה ולראות את המולוקולות.
07:15
To explain this, we made some animations
166
435925
2481
כדי להסביר זאת, יצרנו כמה הדמיות
07:18
where we actually look at, in these artist renderings,
167
438430
2603
בהן אנחנו ממש רואים, בדרך אמנותית,
07:21
what biomolecules might look like and how we might separate them.
168
441057
3541
איך עשויות להיראות ביו-מולקולות, ואיך ניתן להפריד אותן.
07:24
Step one: what we'd have to do, first of all,
169
444622
2549
שלב ראשון: מה שצריך לעשות, קודם כל,
07:27
is attach every biomolecule, shown in brown here,
170
447195
3389
זה לחבר כל ביו-מולקולה, שרואים כאן בחום,
07:30
to a little anchor, a little handle.
171
450608
2159
לעוגן קטן, ידית קטנה.
07:32
We need to pull the molecules of the brain apart from each other,
172
452791
3095
אנחנו צריכים לנתק את המולקולות של המוח זו מזו,
07:35
and to do that, we need to have a little handle
173
455910
2326
וכדי לעשות זאת, אנחנו צריכים ידית קטנה
07:38
that allows those polymers to bind to them
174
458260
2285
שתאפשר לפולימרים הללו להיקשר אליהן
07:40
and to exert their force.
175
460569
1542
ולהפעיל את כוחם.
07:43
Now, if you just take baby diaper polymer and dump it on the brain,
176
463278
3161
אבל אם סתם תקחו פולימר של חיתול ותזרקו אותו על המוח,
07:46
obviously, it's going to sit there on top.
177
466463
2037
הוא כמובן ישאר שם למעלה.
07:48
So we need to find a way to make the polymers inside.
178
468524
2528
אז אנחנו צריכים למצוא דרך להכניס את הפולימרים פנימה.
07:51
And this is where we're really lucky.
179
471076
1788
וכאן יש לנו הרבה מזל.
07:52
It turns out, you can get the building blocks,
180
472888
2188
מסתבר שאפשר לקחת את אבני הבניין,
07:55
monomers, as they're called,
181
475100
1372
מונומרים, כפי שקוראים להם,
07:56
and if you let them go into the brain
182
476496
1784
ואם נכניס אותם לתוך המוח
07:58
and then trigger the chemical reactions,
183
478304
2036
ונפעיל את התגובות הכימיות,
08:00
you can get them to form those long chains,
184
480364
2702
אפשר לגרום להם ליצור את השרשראות הארוכות הללו,
08:03
right there inside the brain tissue.
185
483090
1798
ממש בתוך רקמת המוח.
08:05
They're going to wind their way around biomolecules
186
485325
2397
הם יפתלו את דרכם סביב ביו-מולקולות
08:07
and between biomolecules,
187
487746
1221
ובין ביו-מולקולות,
08:08
forming those complex webs
188
488991
1625
וייצרו את הרשתות המורכבות הללו
08:10
that will allow you, eventually, to pull apart the molecules
189
490640
2862
שיאפשרו לנו, בסוף של דבר, למשוך ולהפריד בין המולקולות.
08:13
from each other.
190
493526
1175
08:14
And every time one of those little handles is around,
191
494725
3054
ובכל פעם שאחת הידיות הללו נמצאת באיזור,
08:17
the polymer will bind to the handle, and that's exactly what we need
192
497803
3350
הפולימר יתחבר לידית, וזה בדיוק מה שאנחנו צריכים
08:21
in order to pull the molecules apart from each other.
193
501177
2531
כדי להפריד בין המולקולות.
08:23
All right, the moment of truth.
194
503732
1693
אוקיי, רגע האמת.
08:25
We have to treat this specimen
195
505449
2148
אנחנו צריכים לטפל בדגימה הזו
08:27
with a chemical to kind of loosen up all the molecules from each other,
196
507621
3446
עם כימיקל שירפה את הקשרים בין המולקולות,
08:31
and then, when we add water,
197
511091
1836
ואז, כשנוסיף מים,
08:32
that swellable material is going to start absorbing the water,
198
512951
2953
החומר המתנפח יתחיל לספוג את המים,
08:35
the polymer chains will move apart,
199
515928
1703
שרשראות הפולימר יתחילו להיפרד,
08:37
but now, the biomolecules will come along for the ride.
200
517655
2722
אבל עכשיו הביו-מולקולות יתפסו טרמפ,
08:40
And much like drawing a picture on a balloon,
201
520401
2164
ובאופן דומה לציור על גבי בלון,
08:42
and then you blow up the balloon,
202
522589
1587
אחרי שמנפחים את הבלון,
08:44
the image is the same,
203
524200
1290
התמונה נראית אותו הדבר,
08:45
but the ink particles have moved away from each other.
204
525514
2548
אבל חלקיקי הדיו התרחקו זה מזה.
08:48
And that's what we've been able to do now, but in three dimensions.
205
528086
3467
וזה מה שאנו מסוגלים כעת לעשות, אבל בתלת-מימד.
08:51
There's one last trick.
206
531577
1999
יש עוד טריק אחד אחרון.
08:53
As you can see here,
207
533600
1218
כפי שניתן לראות כאן,
08:54
we've color-coded all the biomolecules brown.
208
534842
2109
צבענו את כל הביו-מולקולות בחום.
08:56
That's because they all kind of look the same.
209
536975
2170
כי הן נראות די דומה.
08:59
Biomolecules are made out of the same atoms,
210
539169
2105
ביו-מולקולות בנויות מאותם אטומים,
09:01
but just in different orders.
211
541298
2240
רק בסדר שונה.
09:03
So we need one last thing
212
543562
1500
אז צריך עוד דבר אחד
09:05
in order to make them visible.
213
545086
1695
כדי שניתן יהיה להבחין בינהן.
09:06
We have to bring in little tags,
214
546805
1579
צריך להכניס תגיות קטנות,
09:08
with glowing dyes that will distinguish them.
215
548408
3019
עם צבעים זוהרים שיבחינו ביניהן.
09:11
So one kind of biomolecule might get a blue color.
216
551451
2673
אז ביו-מולקולה אחת יכולה להיצבע בכחול,
09:14
Another kind of biomolecule might get a red color.
217
554148
2351
ביו-מולקולה אחרת יכולה להיצבע באדום,
09:16
And so forth.
218
556523
1276
וכן הלאה.
09:17
And that's the final step.
219
557823
1552
וזה הצעד האחרון.
09:19
Now we can look at something like a brain
220
559399
2278
עכשיו, אנחנו יכולים להסתכל על משהו כמו מוח
09:21
and look at the individual molecules,
221
561701
1796
ולראות את המולקולות הבודדות,
09:23
because we've moved them far apart enough from each other
222
563521
2707
כי הרחקנו אותן מספיק זו מזו
09:26
that we can tell them apart.
223
566252
1698
כדי להבחין בינהן.
09:27
So the hope here is that we can make the invisible visible.
224
567974
2834
אז אנו מקווים שנוכל להפוך את הבלתי נראה לנראה.
09:30
We can turn things that might seem small and obscure
225
570832
2566
שנוכל לקחת דברים שנראים קטנים ומעורפלים,
09:33
and blow them up
226
573422
1151
לנפח ולהגדיל אותם
09:34
until they're like constellations of information about life.
227
574597
3177
עד שיהפכו למערך מידע על החיים.
09:37
Here's an actual video of what it might look like.
228
577798
2375
הנה סרטון אמיתי של איך זה יכול להיראות.
09:40
We have here a little brain in a dish --
229
580197
2371
יש לנו כאן מוח קטן בצלחת --
09:42
a little piece of a brain, actually.
230
582592
1747
חתיכת מוח, בעצם.
09:44
We've infused the polymer in,
231
584363
1596
החדרנו לתוכו את הפולימר,
09:45
and now we're adding water.
232
585983
1467
ועכשיו אנחנו מוסיפים מים.
09:47
What you'll see is that, right before your eyes --
233
587474
2358
מה שתראו הוא איך ממש מול עיניכם --
09:49
this video is sped up about sixtyfold --
234
589856
1923
הסרטון הואץ במהירות של פי 60 מהמציאות --
09:51
this little piece of brain tissue is going to grow.
235
591803
2725
פיסת רקמת המוח הקטנה תגדל.
09:54
It can increase by a hundredfold or even more in volume.
236
594552
3180
היא יכולה לגדול בנפחה פי 100 או יותר.
09:57
And the cool part is, because those polymers are so tiny,
237
597756
2949
והחלק היפה הוא שמשום שהפולימרים האלה כה זעירים,
10:00
we're separating biomolecules evenly from each other.
238
600729
2559
אנחנו מצליחים להפריד בין הביו-מולקולות באופן שווה.
10:03
It's a smooth expansion.
239
603312
1658
זו התרחבות אחידה.
10:04
We're not losing the configuration of the information.
240
604994
2687
אנחנו לא מאבדים את התצורה של המידע.
10:07
We're just making it easier to see.
241
607705
2700
אנחנו רק מקלים על הצפייה.
10:11
So now we can take actual brain circuitry --
242
611333
2176
אז ניתן לקחת מעגלים חשמליים מוחיים אמיתיים --
10:13
here's a piece of the brain involved with, for example, memory --
243
613533
3134
הנה פיסת מוח הקשורה למשל בזיכרון --
10:16
and we can zoom in.
244
616691
1263
ולעשות עליה זום.
10:17
We can start to actually look at how circuits are configured.
245
617978
2890
אנחנו יכולים ממש לראות איך המעגלים בנויים.
10:20
Maybe someday we could read out a memory.
246
620892
1968
יום אחד אולי נוכל לקרוא זיכרון.
10:22
Maybe we could actually look at how circuits are configured
247
622884
2779
אולי נוכל ממש לראות איך המעגלים פועלים,
10:25
to process emotions,
248
625687
1152
לעיבוד רגשות,
10:26
how the actual wiring of our brain is organized
249
626863
2922
איך מאורגן החיווט המוחי שלנו
10:29
in order to make us who we are.
250
629809
2567
שהופך אותנו למי שאנחנו.
10:32
And of course, we can pinpoint, hopefully,
251
632400
2047
וכמובן, יש תקוה שנוכל לזהות במדוייק
10:34
the actual problems in the brain at a molecular level.
252
634471
3159
בעיות אמיתיות במוח, ברמה המולקולרית.
10:37
What if we could actually look into cells in the brain
253
637654
2569
מה היה קורה אילו יכולנו להסתכל על תאים בתוך המוח
10:40
and figure out, wow, here are the 17 molecules that have altered
254
640247
3083
ולגלות -- וואו! הנה 17 המולקולות שעברו שינוי
10:43
in this brain tissue that has been undergoing epilepsy
255
643354
3455
ברקמת המוח הזו שחווה התקפי אפילפסיה,
10:46
or changing in Parkinson's disease
256
646833
1650
או שינויים שקורים במחלת הפרקינסון,
10:48
or otherwise being altered?
257
648507
1517
או שינויים אחרים.
10:50
If we get that systematic list of things that are going wrong,
258
650048
3043
אם היינו יכולים להשיג רשימה מסודרת של כל הדברים שמשתבשים,
10:53
those become our therapeutic targets.
259
653115
2199
הם היו הופכים למטרות הטיפוליות שלנו.
10:55
We can build drugs that bind those.
260
655338
1677
היינו יכולים לייצר תרופות שמונעות אותם.
10:57
We can maybe aim energy at different parts of the brain
261
657039
2627
היינו יכולים אולי לכוון אנרגיה לחלקים שונים במוח,
10:59
in order to help people with Parkinson's or epilepsy
262
659690
2687
על מנת לסייע לאנשים עם פרקינסון או אפילפסיה,
11:02
or other conditions that affect over a billion people
263
662401
2551
או הפרעות אחרות המשפיעות על מעל מיליארד איש
11:04
around the world.
264
664976
1213
ברחבי העולם.
11:07
Now, something interesting has been happening.
265
667246
2206
ובכן, משהו מעניין קורה.
11:09
It turns out that throughout biomedicine,
266
669476
2705
מתברר שבכל תחומי הביו-רפואה,
11:12
there are other problems that expansion might help with.
267
672205
2666
ישנן בעיות נוספות שההגדלה יכולה לסייע בפתרונן.
11:14
This is an actual biopsy from a human breast cancer patient.
268
674895
3234
זו ביופסיה אמיתית מפציינטית עם סרטן השד.
11:18
It turns out that if you look at cancers,
269
678505
2188
מתברר שאם מסתכלים על מחלות סרטניות,
11:20
if you look at the immune system,
270
680717
1611
אם מסתכלים על מערכת החיסון,
11:22
if you look at aging, if you look at development --
271
682352
2513
אם מסתכלים על הזדקנות, אם מסתכלים על התפתחות --
11:24
all these processes are involving large-scale biological systems.
272
684889
4497
כל התהליכים הללו מערבים מערכות ביולוגיות בקנה מידה גדול.
11:29
But of course, the problems begin with those little nanoscale molecules,
273
689410
4024
אבל כמובן שהבעיות מתחילות ברמה של הננו-מולקולות,
11:33
the machines that make the cells and the organs in our body tick.
274
693458
3869
אותן מכונות שגורמות לתאים ולאיברים בגופנו לפעול.
11:37
So what we're trying to do now is to figure out
275
697351
2222
אז מה שאנחנו מנסים לעשות כעת זה לגלות
11:39
if we can actually use this technology to map the building blocks of life
276
699597
3466
אם אפשר להשתמש בטכנולוגיה הזו כדי למפות את אבני הבניין של החיים,
11:43
in a wide variety of diseases.
277
703087
1745
במגוון רחב של מחלות.
11:44
Can we actually pinpoint the molecular changes in a tumor
278
704856
2896
האם נוכל להצביע במדוייק על השינויים המולקולריים החלים בגידול,
11:47
so that we can actually go after it in a smart way
279
707776
2369
כך שנוכל להילחם בו בדרך חכמה,
11:50
and deliver drugs that might wipe out exactly the cells that we want to?
280
710169
3944
ולהמציא תרופות שיכולות לחסל בדיוק את התאים הרצויים?
11:54
You know, a lot of medicine is very high risk.
281
714137
2335
אתם יודעים, חלק גדול מהרפואה מסתמך על לקיחת סיכונים
11:56
Sometimes, it's even guesswork.
282
716496
1782
לפעמים זה אפילו ברמה של ניחוש.
11:58
My hope is we can actually turn what might be a high-risk moon shot
283
718626
3875
אני מקוה שנוכל להפוך משהו בעל סיכון גבוה כמו שיגור חללית לירח,
12:02
into something that's more reliable.
284
722525
1769
לדבר יותר מהימן.
12:04
If you think about the original moon shot,
285
724318
2055
אם תחשבו על השיגור הראשון לירח,
12:06
where they actually landed on the moon,
286
726397
1898
כשהם ממש נחתו על הירח,
12:08
it was based on solid science.
287
728319
1444
זה היה מבוסס על מדע איתן.
12:09
We understood gravity;
288
729787
1603
הבנו את כוח הכבידה,
12:11
we understood aerodynamics.
289
731414
1341
הבנו את האוירודינמיקה,
12:12
We knew how to build rockets.
290
732779
1395
ידענו איך לבנות טילי שיגור.
12:14
The science risk was under control.
291
734198
2468
רמת הסיכון במדע היתה תחת שליטה.
12:16
It was still a great, great feat of engineering.
292
736690
2753
אבל עדיין זה היה הישג הנדסי אדיר.
12:19
But in medicine, we don't necessarily have all the laws.
293
739467
2645
אבל ברפואה, אין לנו בהכרח את כל החוקים.
12:22
Do we have all the laws that are analogous to gravity,
294
742136
3109
האם יש בידינו את כל החוקים המקבילים לכוח הכבידה?
12:25
that are analogous to aerodynamics?
295
745269
2344
המקבילים לאוירודינמיקה?
12:27
I would argue that with technologies
296
747637
1730
אני טוען שבעזרת הטכנולוגיות עליהן אני מדבר היום,
12:29
like the kinds I'm talking about today,
297
749391
1872
12:31
maybe we can actually derive those.
298
751287
1693
אולי נוכל להסיק אותם.
12:33
We can map the patterns that occur in living systems,
299
753004
2857
נוכל למפות את הדפוסים הקיימים במערכות חיות
12:35
and figure out how to overcome the diseases that plague us.
300
755885
4558
ולהבין איך לגבור על מחלות הטורדות אותנו.
12:41
You know, my wife and I have two young kids,
301
761499
2079
אתם יודעים, לאשתי ולי יש שני ילדים קטנים,
12:43
and one of my hopes as a bioengineer is to make life better for them
302
763602
3234
ואחת התקוות שלי כביו-מהנדס היא ליצור עבורם חיים טובים יותר מאלה שיש לנו כיום.
12:46
than it currently is for us.
303
766860
1729
12:48
And my hope is, if we can turn biology and medicine
304
768613
3730
והתקווה שלי היא שאם נהפוך את הביולוגיה והרפואה
12:52
from these high-risk endeavors that are governed by chance and luck,
305
772367
4357
מניסיונות בסיכון גבוה, הנשלטים על-ידי מזל ומקריות,
12:56
and make them things that we win by skill and hard work,
306
776748
3927
לדברים שמצליחים בהם בזכות כישורים ועבודה קשה,
13:00
then that would be a great advance.
307
780699
1898
זאת תהיה התקדמות אדירה.
13:02
Thank you very much.
308
782621
1206
תודה רבה.
13:03
(Applause)
309
783851
10383
(מחיאות כפיים)
על אתר זה

אתר זה יציג בפניכם סרטוני YouTube המועילים ללימוד אנגלית. תוכלו לראות שיעורי אנגלית המועברים על ידי מורים מהשורה הראשונה מרחבי העולם. לחץ פעמיים על הכתוביות באנגלית המוצגות בכל דף וידאו כדי להפעיל את הסרטון משם. הכתוביות גוללות בסנכרון עם הפעלת הווידאו. אם יש לך הערות או בקשות, אנא צור איתנו קשר באמצעות טופס יצירת קשר זה.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7