Carl Schoonover: How to look inside the brain

カール・シューノーヴァー: 脳の中身を見る方法

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2012-05-17 ・ TED


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Carl Schoonover: How to look inside the brain

カール・シューノーヴァー: 脳の中身を見る方法

74,204 views ・ 2012-05-17

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下の英語字幕をダブルクリックすると動画を再生できます。

翻訳: Mizuki Anzai 校正: Akiko Hicks
00:15
This is a thousand-year-old drawing of the brain.
0
15619
3996
これは千年前の脳のスケッチです
00:19
It's a diagram of the visual system.
1
19615
1912
視覚系を表す図で
00:21
And some things look very familiar today.
2
21527
2750
現代では見慣れたものも いくつかあります
00:24
Two eyes at the bottom, optic nerve flowing out from the back.
3
24277
4367
眼球があって 後部から視神経が伸びています
00:28
There's a very large nose
4
28644
2120
大きな鼻がありますが
00:30
that doesn't seem to be connected to anything in particular.
5
30764
3317
特に何ともつながっていません
00:34
And if we compare this
6
34081
1700
この図を最近の
00:35
to more recent representations of the visual system,
7
35781
2074
視覚系の解説図と比べると
00:37
you'll see that things have gotten substantially more complicated
8
37855
2957
千年を経て物事が非常に
00:40
over the intervening thousand years.
9
40812
1573
複雑になったと分かります
00:42
And that's because today we can see what's inside of the brain,
10
42385
2965
脳の内側を見る事が
00:45
rather than just looking at its overall shape.
11
45350
2481
可能になったためです
00:47
Imagine you wanted to understand how a computer works
12
47831
3979
PCの仕組みを知りたいのに
00:51
and all you could see was a keyboard, a mouse, a screen.
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51810
3179
見えるのはキーボード・マウス・画面だけ
00:54
You really would be kind of out of luck.
14
54989
2396
これではどうにもなりません
00:57
You want to be able to open it up, crack it open,
15
57385
2042
ふたを開けて
00:59
look at the wiring inside.
16
59427
1844
配線を見られたらいいのに
01:01
And up until a little more than a century ago,
17
61271
1864
百年ほど前までは
01:03
nobody was able to do that with the brain.
18
63135
2000
ふたを開けて 脳の
01:05
Nobody had had a glimpse of the brain's wiring.
19
65135
1880
配線を見るなんて不可能でした
01:07
And that's because if you take a brain out of the skull
20
67015
2952
脳を頭蓋骨から取り出し
01:09
and you cut a thin slice of it,
21
69967
1689
薄く切って
01:11
put it under even a very powerful microscope,
22
71656
2498
強力な顕微鏡で見ても
01:14
there's nothing there.
23
74154
1181
何も見えないのです
01:15
It's gray, formless.
24
75335
1613
灰色の混沌
01:16
There's no structure. It won't tell you anything.
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76948
2604
構造が無く 何も分かりません
01:19
And this all changed in the late 19th century.
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79552
2854
しかし19世紀末に変化が起こります
01:22
Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed
27
82406
3875
脳組織用の化学染色が開発され
01:26
and they gave us our first glimpses at brain wiring.
28
86281
2812
脳の配線が見られるようになりました
01:29
The computer was cracked open.
29
89093
2013
PCのふたが開いたのです
01:31
So what really launched modern neuroscience
30
91106
2856
現代神経科学の夜明けは
01:33
was a stain called the Golgi stain.
31
93962
1965
ゴルジ染料がもたらしました
01:35
And it works in a very particular way.
32
95927
1881
その原理はと言うと
01:37
Instead of staining all of the cells inside of a tissue,
33
97808
3110
組織内の全細胞でなく
01:40
it somehow only stains about one percent of them.
34
100918
3032
1%だけを染色します
01:43
It clears the forest, reveals the trees inside.
35
103950
3342
すると 森が消え 中から木が姿を現します
01:47
If everything had been labeled, nothing would have been visible.
36
107292
2672
全部が染色されたら 何も見えません
01:49
So somehow it shows what's there.
37
109964
2046
特定の染色で 何かが見えてくるのです
01:52
Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,
38
112010
2667
現代神経科学の祖として名高い
01:54
who's widely considered the father of modern neuroscience,
39
114677
2845
神経解剖学者 ラモン・イ・カハールは
01:57
applied this Golgi stain, which yields data which looks like this,
40
117522
3897
ゴルジ染色を使い このようなデータを得て
02:01
and really gave us the modern notion of the nerve cell, the neuron.
41
121419
3758
神経細胞(ニューロン)の解明に寄与しました
02:05
And if you're thinking of the brain as a computer,
42
125177
2614
脳をコンピュータに例えると
02:07
this is the transistor.
43
127791
2011
これはトランジスタです
02:09
And very quickly Cajal realized
44
129802
2075
カハールはすぐに気がつきました
02:11
that neurons don't operate alone,
45
131877
2337
ニューロンは単体では機能せず
02:14
but rather make connections with others
46
134214
1838
他のニューロンとつながって
02:16
that form circuits just like in a computer.
47
136052
2506
コンピュータ内の回路の様なものを 形成するのだと
02:18
Today, a century later, when researchers want to visualize neurons,
48
138558
3391
百年後の今 ニューロンの可視化には
02:21
they light them up from the inside rather than darkening them.
49
141949
2767
染色よりも発光が使われます
02:24
And there's several ways of doing this.
50
144716
1150
複数の手法がありますが
02:25
But one of the most popular ones
51
145866
1727
最もよく使われるのは
02:27
involves green fluorescent protein.
52
147593
2092
緑色蛍光タンパク質(GFP)です
02:29
Now green fluorescent protein,
53
149685
1659
このGFPという物質は
02:31
which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,
54
151344
3145
なんと発光クラゲから採取でき
02:34
is very useful.
55
154489
1238
至極便利です
02:35
Because if you can get the gene for green fluorescent protein
56
155727
2638
GFPの遺伝子を準備し
02:38
and deliver it to a cell,
57
158365
1675
細胞に注入すると
02:40
that cell will glow green --
58
160040
1747
その細胞は緑色に発光します
02:41
or any of the many variants now of green fluorescent protein,
59
161787
3746
GFPには様々な種類があり
02:45
you get a cell to glow many different colors.
60
165533
1664
細胞を色分けし発光させることが出来ます
02:47
And so coming back to the brain,
61
167197
1521
脳の話に戻りましょう
02:48
this is from a genetically engineered mouse called "Brainbow."
62
168718
3800
これは「ブレインボー」という 遺伝子操作したマウスのものです
02:52
And it's so called, of course,
63
172518
1550
そう呼ばれるのは
02:54
because all of these neurons are glowing different colors.
64
174068
3612
ニューロンが虹のように見えるからです
02:57
Now sometimes neuroscientists need to identify
65
177680
3451
神経科学者は時に
03:01
individual molecular components of neurons, molecules,
66
181131
3044
細胞全体ではなく ニューロンの分子成分を
03:04
rather than the entire cell.
67
184175
1798
特定せねばなりません
03:05
And there's several ways of doing this,
68
185973
1706
複数の手法がありますが
03:07
but one of the most popular ones
69
187679
1469
最もよく使われるのは
03:09
involves using antibodies.
70
189148
2195
抗体を使うものです
03:11
And you're familiar, of course,
71
191343
1337
ご存知の通り抗体は
03:12
with antibodies as the henchmen of the immune system.
72
192680
2951
免疫システムの忠実な下僕ですが
03:15
But it turns out that they're so useful to the immune system
73
195631
2418
他にも便利な事が分かりました
03:18
because they can recognize specific molecules,
74
198049
2550
特定の分子を認識できるのです
03:20
like, for example, the coat protein
75
200599
2119
体内に侵入するウイルスの
03:22
of a virus that's invading the body.
76
202718
2388
コート蛋白質などです
03:25
And researchers have used this fact
77
205106
2045
研究者はこれを
03:27
in order to recognize specific molecules inside of the brain,
78
207151
4325
脳内の特定分子の認識に使います
03:31
recognize specific substructures of the cell
79
211476
2640
細胞内の特異的微細構造を認識し
03:34
and identify them individually.
80
214116
2244
個別に特定するのです
03:36
And a lot of the images I've been showing you here are very beautiful,
81
216360
3025
ここでお見せしている写真はどれも美しく
03:39
but they're also very powerful.
82
219385
1906
同時に非常に力強く
03:41
They have great explanatory power.
83
221291
1636
説明力があります
03:42
This, for example, is an antibody staining
84
222927
2090
例えばこれはマウスの脳の
03:45
against serotonin transporters in a slice of mouse brain.
85
225017
3520
セロトニン輸送体を抗体染色したものです
03:48
And you've heard of serotonin, of course,
86
228537
1681
セロトニンは
03:50
in the context of diseases like depression and anxiety.
87
230218
2827
鬱や不安神経症の解説に使われます
03:53
You've heard of SSRIs,
88
233045
1408
SSRI は
03:54
which are drugs that are used to treat these diseases.
89
234453
2897
これらの病気のための薬で
03:57
And in order to understand how serotonin works,
90
237350
2890
セロトニンがどう作用するのかは
04:00
it's critical to understand where the serontonin machinery is.
91
240240
3076
その作用場所を突き止めねばならず
04:03
And antibody stainings like this one
92
243316
1596
こういった抗体染色は
04:04
can be used to understand that sort of question.
93
244912
3546
この質問を理解するのに役立ちます
04:08
I'd like to leave you with the following thought:
94
248458
2558
最後にお話ししたいのが
04:11
Green fluorescent protein and antibodies
95
251016
2610
GFPと抗体は どちらも
04:13
are both totally natural products at the get-go.
96
253626
3007
全くの天然物質です
04:16
They were evolved by nature
97
256633
2779
自然がこれらを進化させた目的は
04:19
in order to get a jellyfish to glow green for whatever reason,
98
259412
2567
クラゲを緑に発光させたり
04:21
or in order to detect the coat protein of an invading virus, for example.
99
261979
4383
侵入ウィルスのコート蛋白質を 検出するためでした
04:26
And only much later did scientists come onto the scene
100
266362
3017
ずっと後になって やっと科学者が現れ
04:29
and say, "Hey, these are tools,
101
269379
2023
「おい これは使えるぞ」
04:31
these are functions that we could use
102
271402
2113
「この機能は俺たちの研究にぴったりだ」
04:33
in our own research tool palette."
103
273515
2008
と言うのです
04:35
And instead of applying feeble human minds
104
275523
3628
貧弱な人類の頭で
04:39
to designing these tools from scratch,
105
279151
1884
ゼロから ツールを作り出す代わりに
04:41
there were these ready-made solutions right out there in nature
106
281035
2904
何百万年もの年月をかけ着々と
04:43
developed and refined steadily for millions of years
107
283939
3236
解決策を用意してくれていたのは
04:47
by the greatest engineer of all.
108
287175
1700
自然という偉大な技術者なのです
04:48
Thank you.
109
288875
1262
ありがとうございました
04:50
(Applause)
110
290137
2538
(拍手)
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