Carl Schoonover: How to look inside the brain

번역: Woo Hwang 검토: han soo yeon

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

이 그림은 천년전에 뇌의 모양을 그린 그림입니다.

It's a diagram of the visual system.

이것은 시각계의 다이어그램 인데요.

And some things look very familiar today.

오늘날 봐도 비슷한 부분이 많죠.

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

밑에 두개의 안구가 있고, 시신경이 뒤로부터 흐르고 있죠.

There's a very large nose

매우 큰 코도 있는데요.

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

특별히 다른 어떤 것과도 연결되 보이지 않네요.

And if we compare this

우리가 이것을 최근에

to more recent representations of the visual system,

만들어진 시각계의 그림과 비교하면,

you'll see that things have gotten substantially more complicated

여러분은 뇌 구조가 상당히 복잡해진 것을 알 수 있습니다.

over the intervening thousand years.

그 사이 수천년 동안 말이죠.

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

그건 오늘날에 우리가 뇌의 내부를 볼 수 있기 때문입니다.

rather than just looking at its overall shape.

뇌의 그냥 전체적인 형태 말고도요.

Imagine you wanted to understand how a computer works

이제 여러분들이 컴퓨터의 작동원리를 알고 싶어한다고 상상해보죠,

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

그리고 볼 수 있는 것이라고는 키보드, 마우스, 스크린이라고 생각해봅시다.

You really would be kind of out of luck.

그럼 정말 운이 없는거죠.

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

여러분은 컴퓨터를 열어 볼수있기를 바라고,

look at the wiring inside.

내부의 전선들을 보고 싶어 합니다.

And up until a little more than a century ago,

한 세기 전까지만해도,

nobody was able to do that with the brain.

아무도 뇌를 그렇게 열어 볼 수 없었습니다.

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

아무도 뇌속의 신경들에 대해 알 수 없었습니다.

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

왜냐하면 아무리 두개골 밖으로 뇌를 꺼내서

and you cut a thin slice of it,

얇게 뇌를 자른 후,

put it under even a very powerful microscope,

고성능 현미경 밑에 올려봐도,

there's nothing there.

아무것도 안 보이기 때문이죠.

It's gray, formless.

그냥 회색에, 형태가 없죠.

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

어떤 구조도 안가지고 있어 배울게 없다는 말입니다.

And this all changed in the late 19th century.

그러다가 19세기말에 모든것이 바뀌었습니다.

Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed

갑자기 뇌조직을 볼 수 있는 화학 착색제가 개발된것이죠.

and they gave us our first glimpses at brain wiring.

그리고 뇌속의 신경들을 처음 볼 수 있게 해주었습니다.

The computer was cracked open.

컴퓨터 내부를 볼 수 있게 된거죠.

So what really launched modern neuroscience

그래서 현대 신경과학을 부흥시킨 것은

was a stain called the Golgi stain.

골지(Golgi) 착색제라고 불리우는 재료입니다.

And it works in a very particular way.

이 착색제는 특별한 방법으로 작용하게 되는데요.

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

조직내의 모든 세포에 착색하지 않고,

it somehow only stains about one percent of them.

약 1%정도에만 착색하게 됩니다.

It clears the forest, reveals the trees inside.

숲을 치워 버리고 그 안의 나무를 보이게 하는 것처럼 말이죠.

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

만약 모든 조직에 착색이 된다면, 아무것도 보지 못했을 겁니다.

So somehow it shows what's there.

그래서 이런 방법으로 조직내 신경들을 보여주기 시작한거죠.

Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,

스페인의 신경해부학자 산티아고 라모니 카할은

who's widely considered the father of modern neuroscience,

현대 신경과학의 아버지로 불리우는데요,

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

골지 착색제를 이용해서 이렇게 보이는 자료를 만들어냈습니다.

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

그리고 신경세포와 뉴런에 대한 현대적인 개념을 정립했습니다.

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

그래서 여러분들이 뇌를 컴퓨터에 비유한다면,

this is the transistor.

이건 트랜지스터가 되는거죠.

And very quickly Cajal realized

그리고 카할은 뉴런들은 혼자서

that neurons don't operate alone,

작동하지 않는다는 것을 금새 알게 되었습니다.

but rather make connections with others

대신에 컴퓨터안의 회로도 처럼

that form circuits just like in a computer.

서로 연결되어 작동한다는것을 알게 된 것이죠.

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

한세기가 지난 오늘날, 연구원들이 뉴런을 보고자 하면,

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

뉴런들을 어둡게 하지 않고 밝게해서 보게 됩니다.

And there's several ways of doing this.

이런거에는 여러가지 방법이 있는데요.

But one of the most popular ones

많이 쓰는 방법중 하나는

involves green fluorescent protein.

녹색의 형광 단백질을 착색하는겁니다.

Now green fluorescent protein,

생체 발광 해파리로 부터

which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,

많이 얻을 수 있는 녹색 형광 단백질은

is very useful.

매우 유용합니다.

Because if you can get the gene for green fluorescent protein

왜냐하면 녹색 형광 단백질에서 유전자를 채취해

and deliver it to a cell,

세포에 주입하면,

that cell will glow green --

그 세포는 녹색으로 발광하게 됩니다. --

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

또는 녹색 형광 단백질의 다양한 변종으로 되거나요.

you get a cell to glow many different colors.

그래서 다양한 색깔로 빛나는 세포를 얻을 수 있기 때문에 유용합니다.

And so coming back to the brain,

다시 뇌 이야기로 돌아와서요,

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

이 사진은 "Brainbow"라고 불리는 유전자 조작된 쥐에서 나온 것입니다.

And it's so called, of course,

이름에서 말하듯이

because all of these neurons are glowing different colors.

이 뉴런들이 서로 다른 색깔로 발광하게 됩니다.

Now sometimes neuroscientists need to identify

신경과학자들은 때로는 전체 세포보다는

individual molecular components of neurons, molecules,

뉴런의 각각의 분자 성분을

rather than the entire cell.

확인하고 싶을때가 있습니다.

And there's several ways of doing this,

몇가지 방법으로 확인 할 수 있는데요,

but one of the most popular ones

가장 보편적인 방법중에 하나는

involves using antibodies.

항체를 이용하는 것입니다.

And you're familiar, of course,

물론 면역체계에서

with antibodies as the henchmen of the immune system.

중요한 역할을 하는걸로 친숙하죠.

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

항체는 면역체계에 아주 유용한걸로 알려졌는데요,

because they can recognize specific molecules,

특별한 분자를 인지 할 수 있기 때문입니다.

like, for example, the coat protein

예를들어, 인체에 침투하는

of a virus that's invading the body.

바이러스의 단백질 코드 같은 것 말이죠.

And researchers have used this fact

그래서 연구원들이 뇌속의 특별한 분자를

in order to recognize specific molecules inside of the brain,

찾아내기 위해 이런 사실을 이용하게 된 것입니다.

recognize specific substructures of the cell

그리고 세포의 하부 구조들 각각을

and identify them individually.

구분하는데 이용하기도 합니다.

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

오늘 여러분들에게 보여드린 많은 사진들은 정말 아름답기도 하지만,

but they're also very powerful.

매우 강력한 의미를 가지고 있습니다.

They have great explanatory power.

굉장히 설득력있는 이미지들입니다.

This, for example, is an antibody staining

예들들어, 이것은 쥐의 뇌조직에서 세로틴에

against serotonin transporters in a slice of mouse brain.

반응하는 항체 착색 사진입니다.

And you've heard of serotonin, of course,

물론 여러분들은 우울증과 불안과 관련된

in the context of diseases like depression and anxiety.

세로틴에 대해서 많이 들어 보셨을 겁니다.

You've heard of SSRIs,

이런 병들을 치료하는

which are drugs that are used to treat these diseases.

우울증치료제(SSRI)도 들어 보셨을 겁니다.

And in order to understand how serotonin works,

세로틴이 어떻게 작용하는지 알기 위해서,

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

세로틴이 분비되는 곳이 어딘지를 아는것은 매우 중요합니다.

And antibody stainings like this one

그래서 이와 같은 항체 착색은

can be used to understand that sort of question.

이런 질문에 대한 답을 얻는데 이용 될 수 있습니다.

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

저는 여러분들이 이런 생각들을 해주셨으면 합니다 :

Green fluorescent protein and antibodies

녹색 형광 단백질과 항체 착색은

are both totally natural products at the get-go.

원래부터 천연 물질입니다.

They were evolved by nature

그것들은 자연적으로 진화했는데,

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

뭐 예를 들면, 해파리가 초록색으로 보이게 하거나,

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

침투한 바이러스의 단백질 코드를 탐지하기 위해서 말입니다.

And only much later did scientists come onto the scene

그리고 한참후에 과학자들이 나타나서 말하죠.

and say, "Hey, these are tools,

"이야~ 여기 좋은 도구들이 있네!!

these are functions that we could use

이 도구의 기능들은 우리의

in our own research tool palette."

연구에 사용해도 됬었을 텐데.."

And instead of applying feeble human minds

보잘것 없는 인간의 생각을 활용하기 보다는

to designing these tools from scratch,

이런 도구들을 만들어 내기 위해,

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

위대한 기술자(자연)에 의해서

developed and refined steadily for millions of years

수백만년동안 잘 개발되고 다듬어진

by the greatest engineer of all.

자연적인 도구들이 존재한다는 것이죠.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)