Allan Jones: A map of the brain

162,266 views ・ 2011-11-10

TED


Norėdami paleisti vaizdo įrašą, dukart spustelėkite žemiau esančius angliškus subtitrus.

Translator: Andrius Družinis-Vitkus Reviewer: Andrius Burnickas
00:15
Humans have long held a fascination
0
15260
2000
Žmonės ilgai buvo susižavėję
00:17
for the human brain.
1
17260
2000
žmogaus smegenimis.
00:19
We chart it, we've described it,
2
19260
3000
Mes braižėme jų schemas, mes jas aprašėme,
00:22
we've drawn it,
3
22260
2000
mes jas piešėme,
00:24
we've mapped it.
4
24260
3000
mes kūrėme jų žemėlapius.
00:27
Now just like the physical maps of our world
5
27260
3000
Taip pat kaip su fiziniais mūsų pasaulio žemėlapiais,
00:30
that have been highly influenced by technology --
6
30260
3000
jų kūrimą stipriai įtakojo technologijos --
00:33
think Google Maps,
7
33260
2000
pagalvokite apie Google Maps,
00:35
think GPS --
8
35260
2000
apie GPS --
00:37
the same thing is happening for brain mapping
9
37260
2000
tas pats vyksta su smegenų žemėlapių kūrimu
00:39
through transformation.
10
39260
2000
keičiantis technologijoms.
00:41
So let's take a look at the brain.
11
41260
2000
Tad žvilgtelėkime į smegenis.
00:43
Most people, when they first look at a fresh human brain,
12
43260
3000
Dauguma pirmąkart pamatę tikras žmogaus smegenis
00:46
they say, "It doesn't look what you're typically looking at
13
46260
3000
sako: "Tai neatrodo kaip tai, į ką paprastai žiūrėtum,
00:49
when someone shows you a brain."
14
49260
2000
kai kas nors tau parodo smegenis."
00:51
Typically, what you're looking at is a fixed brain. It's gray.
15
51260
3000
Į ką paprastai žiūrime yra stabilios smegenys. Jos pilkos.
00:54
And this outer layer, this is the vasculature,
16
54260
2000
Šis išorinis sluoksnis yra neįtikėtinas kraujagyslių
00:56
which is incredible, around a human brain.
17
56260
2000
tinklas, dengiantis žmogaus smegenis.
00:58
This is the blood vessels.
18
58260
2000
Tai kraujagyslės.
01:00
20 percent of the oxygen
19
60260
3000
20 procentų deguonies,
01:03
coming from your lungs,
20
63260
2000
ateinančio iš jūsų plaučių,
01:05
20 percent of the blood pumped from your heart,
21
65260
2000
20 procentų kraujo varomo iš jūsų širdies,
01:07
is servicing this one organ.
22
67260
2000
aprūpina būtent šį organą.
01:09
That's basically, if you hold two fists together,
23
69260
2000
Jei laikysite abu kumščius kartu,
01:11
it's just slightly larger than the two fists.
24
71260
2000
tai smegenys yra tik šiek tiek didesnės už šiuos du kumščius.
01:13
Scientists, sort of at the end of the 20th century,
25
73260
3000
Mokslininkai kažkur 20-tojo amžiaus pabaigoje
01:16
learned that they could track blood flow
26
76260
2000
išmoko sekti kraujo tekėjimą
01:18
to map non-invasively
27
78260
3000
ir nenaudojant invazinių procedūrų kurti
01:21
where activity was going on in the human brain.
28
81260
3000
smegenų aktyvumo žemėlapį.
01:24
So for example, they can see in the back part of the brain,
29
84260
3000
Jie, pavyzdžiui, gali matyti galinę smegenų dalį,
01:27
which is just turning around there.
30
87260
2000
kuri pasirodo štai čia.
01:29
There's the cerebellum; that's keeping you upright right now.
31
89260
2000
Čia smegenėlės; jos dabar išlaiko jus vertikalioje padėtyje.
01:31
It's keeping me standing. It's involved in coordinated movement.
32
91260
3000
Jos mane išlaiko stačią. Jos dalyvauja koordinuotame judėjime.
01:34
On the side here, this is temporal cortex.
33
94260
3000
Štai čia šone yra smilkininė žievė.
01:37
This is the area where primary auditory processing --
34
97260
3000
Čia vyksta pirminis klausos apdorojimas,
01:40
so you're hearing my words,
35
100260
2000
todėl jūs girdite, ką aš kalbu,
01:42
you're sending it up into higher language processing centers.
36
102260
2000
jūs siunčiate tai aukštesniesiems kalbos apdorojimo centrams.
01:44
Towards the front of the brain
37
104260
2000
Smegenų priekinėje dalyje
01:46
is the place in which all of the more complex thought, decision making --
38
106260
3000
yra vieta, kurioje vyksta visas sudėtingesnis mąstymas, sprendimų priėmimas --
01:49
it's the last to mature in late adulthood.
39
109260
4000
ji baigia vystytis vėlyvoje pilnametystėje.
01:53
This is where all your decision-making processes are going on.
40
113260
3000
Čia ta vieta, kur vyksta visi jūsų sprendimų priėmimo procesai.
01:56
It's the place where you're deciding right now
41
116260
2000
Joje priimate savo sprendimus šią akimirką;
01:58
you probably aren't going to order the steak for dinner.
42
118260
3000
jūs turbūt neužsisakysite kepsnio pietums.
02:01
So if you take a deeper look at the brain,
43
121260
2000
Tad jei giliau pažvelgsite į smegenis,
02:03
one of the things, if you look at it in cross-section,
44
123260
2000
vienas iš dalykų, jei pažiūrėsite į jų skerspjūvį,
02:05
what you can see
45
125260
2000
ką jūs matote
02:07
is that you can't really see a whole lot of structure there.
46
127260
3000
yra tai, kad ten nematyti itin sudėtingos struktūros.
02:10
But there's actually a lot of structure there.
47
130260
2000
Bet iš tikrųjų ten labai paini struktūra.
02:12
It's cells and it's wires all wired together.
48
132260
2000
Tai ląstelės ir neuronai, visi sujungti kartu.
02:14
So about a hundred years ago,
49
134260
2000
Tad prieš maždaug šimtą metų
02:16
some scientists invented a stain that would stain cells.
50
136260
2000
keletas mokslininkų išrado medžiagą, kuri nudažytų ląsteles.
02:18
And that's shown here in the the very light blue.
51
138260
3000
Ir tai rodoma čia šviesiai mėlyna spalva.
02:21
You can see areas
52
141260
2000
Jūs matote vietas,
02:23
where neuronal cell bodies are being stained.
53
143260
2000
kur nudažomos neuronų ląstelės.
02:25
And what you can see is it's very non-uniform. You see a lot more structure there.
54
145260
3000
Ir jūs matote, kad spalva labai nevienoda. Čia daug daugiau struktūros.
02:28
So the outer part of that brain
55
148260
2000
O išorinė tų smegenų dalis
02:30
is the neocortex.
56
150260
2000
yra naujoji žievė.
02:32
It's one continuous processing unit, if you will.
57
152260
3000
Tai yra vientisas apdorojimo įrenginys, jei taip galima pasakyti.
02:35
But you can also see things underneath there as well.
58
155260
2000
Bet jūs taip pat galite pamatyti giliau.
02:37
And all of these blank areas
59
157260
2000
Visos šios nenuspalvintos sritys
02:39
are the areas in which the wires are running through.
60
159260
2000
yra tos, per kurias eina jungtys.
02:41
They're probably less cell dense.
61
161260
2000
Ten ląstelių tankumas greičiausiai mažesnis.
02:43
So there's about 86 billion neurons in our brain.
62
163260
4000
Jūsų smegenyse yra apie 86 milijardai neuronų.
02:47
And as you can see, they're very non-uniformly distributed.
63
167260
3000
Kaip matote, jie nevienodai pasiskirstę.
02:50
And how they're distributed really contributes
64
170260
2000
Ir jų pasiskirstymas labai svarbus
02:52
to their underlying function.
65
172260
2000
vykdomai funkcijai.
02:54
And of course, as I mentioned before,
66
174260
2000
Ir, aišku, kaip sakiau pradžioje,
02:56
since we can now start to map brain function,
67
176260
3000
dėl to, kad dabar galime piešti smegenų veikimo žemėlapį,
02:59
we can start to tie these into the individual cells.
68
179260
3000
galime funkcijas susieti su individualiomis ląstelėmis.
03:02
So let's take a deeper look.
69
182260
2000
Pažvelkime giliau.
03:04
Let's look at neurons.
70
184260
2000
Pažiūrėkime į neuronus.
03:06
So as I mentioned, there are 86 billion neurons.
71
186260
2000
Kaip minėjau, yra 86 milijardai neuronų.
03:08
There are also these smaller cells as you'll see.
72
188260
2000
Taip pat yra tos mažesnės ląstelės, kaip matysite.
03:10
These are support cells -- astrocytes glia.
73
190260
2000
Jos yra pagalbinės ląstelės -- astrocitai, gliocitai.
03:12
And the nerves themselves
74
192260
3000
O patys nervai
03:15
are the ones who are receiving input.
75
195260
2000
yra duomenis priimančios ląstelės.
03:17
They're storing it, they're processing it.
76
197260
2000
Jos juos laiko ir apdoroja.
03:19
Each neuron is connected via synapses
77
199260
4000
Kiekvienas neuronas yra sujungtas sinapsėmis
03:23
to up to 10,000 other neurons in your brain.
78
203260
3000
su iki 10 tūkstančių kitų neuronų jūsų smegenyse.
03:26
And each neuron itself
79
206260
2000
Ir kiekvienas tas neuronas
03:28
is largely unique.
80
208260
2000
yra gana unikalus.
03:30
The unique character of both individual neurons
81
210260
2000
Ir atskirų neuronų,
03:32
and neurons within a collection of the brain
82
212260
2000
ir neuronų rinkinių unikalumas
03:34
are driven by fundamental properties
83
214260
3000
pagrįstas pamatinėmis
03:37
of their underlying biochemistry.
84
217260
2000
jų biocheminės struktūros savybėmis.
03:39
These are proteins.
85
219260
2000
Čia baltymai.
03:41
They're proteins that are controlling things like ion channel movement.
86
221260
3000
Tai baltymai, kontroliuojantys tokius dalykus kaip jonų kanalų judėjimas.
03:44
They're controlling who nervous system cells partner up with.
87
224260
4000
Jie kontroliuoja, su kuo nervų sistemos ląstelės bendrauja.
03:48
And they're controlling
88
228260
2000
Ir jie kontroliuoja
03:50
basically everything that the nervous system has to do.
89
230260
2000
iš esmės viską, ką nervų sistema daro.
03:52
So if we zoom in to an even deeper level,
90
232260
3000
Jei padidinsime mastelį dar labiau,
03:55
all of those proteins
91
235260
2000
visi šie baltymai
03:57
are encoded by our genomes.
92
237260
2000
yra užkoduoti mūsų genomuose.
03:59
We each have 23 pairs of chromosomes.
93
239260
3000
Kiekvienas iš mūsų turime 23 chromosomų poras.
04:02
We get one from mom, one from dad.
94
242260
2000
Vieną gauname iš mamos, kitą iš tėčio.
04:04
And on these chromosomes
95
244260
2000
Ir šiose chromosomose
04:06
are roughly 25,000 genes.
96
246260
2000
yra apie 25 tūkstančius genų.
04:08
They're encoded in the DNA.
97
248260
2000
Jie užkoduoti DNR.
04:10
And the nature of a given cell
98
250260
3000
Ir konkrečios ląstelės prigimtis,
04:13
driving its underlying biochemistry
99
253260
2000
valdanti jos biocheminę struktūrą,
04:15
is dictated by which of these 25,000 genes
100
255260
3000
yra nulemta to, kurie iš šių 25 tūkstančių genų
04:18
are turned on
101
258260
2000
yra įjungti
04:20
and at what level they're turned on.
102
260260
2000
ir kokiame lygmenyje įjungti.
04:22
And so our project
103
262260
2000
Tad mūsų projekto esmė yra
04:24
is seeking to look at this readout,
104
264260
3000
pažvelgti į šiuos parodymus,
04:27
understanding which of these 25,000 genes is turned on.
105
267260
3000
siekiant suprasti, kuris iš šių 25 tūkstančių genų yra įjungtas.
04:30
So in order to undertake such a project,
106
270260
3000
Norint imtis tokio projekto,
04:33
we obviously need brains.
107
273260
3000
mums akivaizdžiai reikėjo smegenų.
04:36
So we sent our lab technician out.
108
276260
3000
Tad mes išsiuntėme tavo techninį darbuotoją.
04:39
We were seeking normal human brains.
109
279260
2000
Ieškojome normalių žmogaus smegenų.
04:41
What we actually start with
110
281260
2000
O iš tikrųjų pradėjome
04:43
is a medical examiner's office.
111
283260
2000
medicininio tyrėjo kabinete.
04:45
This a place where the dead are brought in.
112
285260
2000
Tai yra vieta, kur atgabenami mirusieji.
04:47
We are seeking normal human brains.
113
287260
2000
Mums reikia įprastų žmogaus smegenų.
04:49
There's a lot of criteria by which we're selecting these brains.
114
289260
3000
Yra daugybė kriterijų, pagal kuriuos renkamės tokias smegenis.
04:52
We want to make sure
115
292260
2000
Norime būti tikri,
04:54
that we have normal humans between the ages of 20 to 60,
116
294260
3000
kad turime normalias žmogaus smegenis tarp 20 ir 60 metų,
04:57
they died a somewhat natural death
117
297260
2000
kad jie mirė daugiau mažiau natūralia mirtimi
04:59
with no injury to the brain,
118
299260
2000
be smegenų pažeidimų,
05:01
no history of psychiatric disease,
119
301260
2000
nesirgdami psichine liga
05:03
no drugs on board --
120
303260
2000
ir nevartodami narkotikų --
05:05
we do a toxicology workup.
121
305260
2000
mes darome toksikologinį patikrinimą.
05:07
And we're very careful
122
307260
2000
Ir mes labai atsargūs,
05:09
about the brains that we do take.
123
309260
2000
kokias smegenis imame.
05:11
We're also selecting for brains
124
311260
2000
Mes taip pat pasirenkame tik tas smegenis,
05:13
in which we can get the tissue,
125
313260
2000
iš kurių galime paimti audinius,
05:15
we can get consent to take the tissue
126
315260
2000
galime gauti sutikimą paimti audinius
05:17
within 24 hours of time of death.
127
317260
2000
per 24 valandas po mirties.
05:19
Because what we're trying to measure, the RNA --
128
319260
3000
Nes tai, ką mes norime išmatuoti, RNA,
05:22
which is the readout from our genes --
129
322260
2000
talpinanti mūsų genų informaciją,
05:24
is very labile,
130
324260
2000
yra labai nepatvari
05:26
and so we have to move very quickly.
131
326260
2000
ir mes turime veikti labai greitai.
05:28
One side note on the collection of brains:
132
328260
3000
Iš smegenų rinkimo užrašų:
05:31
because of the way that we collect,
133
331260
2000
dėl to, kaip mes renkame smegenis,
05:33
and because we require consent,
134
333260
2000
ir dėl to, kad mums reikia turėti sutikimą,
05:35
we actually have a lot more male brains than female brains.
135
335260
3000
mes turime daug daugiau vyrų smegenų negu moterų.
05:38
Males are much more likely to die an accidental death in the prime of their life.
136
338260
3000
Vyrai daug dažniau žūsta būdami jauni.
05:41
And men are much more likely
137
341260
2000
Ir daug labiau tikėtina, kad vyrams
05:43
to have their significant other, spouse, give consent
138
343260
3000
jų sutuoktinės duos sutikimą,
05:46
than the other way around.
139
346260
2000
negu priešingai.
05:48
(Laughter)
140
348260
4000
(Juokas)
05:52
So the first thing that we do at the site of collection
141
352260
2000
Pirmiausia, ką darome gavę smegenis,
05:54
is we collect what's called an MR.
142
354260
2000
tai atliekame MR.
05:56
This is magnetic resonance imaging -- MRI.
143
356260
2000
Tai magnetinio rezonanso tomografija.
05:58
It's a standard template by which we're going to hang the rest of this data.
144
358260
3000
Tai standartinis pagrindas, ant kurio mes sudėliosime likusius duomenis.
06:01
So we collect this MR.
145
361260
2000
Taigi, mes sukuriame MR atvaizdą.
06:03
And you can think of this as our satellite view for our map.
146
363260
2000
Jūs galite tai įsivaizduoti kaip mūsų žemėlapio satelitinį atvaizdą.
06:05
The next thing we do
147
365260
2000
Toliau
06:07
is we collect what's called a diffusion tensor imaging.
148
367260
3000
mes atliekame vadinamąjį difuzinį tenzorinį atvaizdavimą.
06:10
This maps the large cabling in the brain.
149
370260
2000
Taip registruojame smegenyse esančias jungtis.
06:12
And again, you can think of this
150
372260
2000
Vėlgi, galite tai įsivaizduoti beveik kaip
06:14
as almost mapping our interstate highways, if you will.
151
374260
2000
mūsų greitkelių tinklo braižymą.
06:16
The brain is removed from the skull,
152
376260
2000
Smegenys išimamos iš kaukolės
06:18
and then it's sliced into one-centimeter slices.
153
378260
3000
ir supjaustomos į vieno centimetro storio riekes.
06:21
And those are frozen solid,
154
381260
2000
Jos visiškai sušaldomos
06:23
and they're shipped to Seattle.
155
383260
2000
ir išvežamos į Sietlą.
06:25
And in Seattle, we take these --
156
385260
2000
Sietle mes jas paimame --
06:27
this is a whole human hemisphere --
157
387260
2000
tai yra visas žmogaus smegenų pusrutulis --
06:29
and we put them into what's basically a glorified meat slicer.
158
389260
2000
ir įdedame jas į tai, kas paprastai kalbant yra mėsos pjaustyklė.
06:31
There's a blade here that's going to cut across
159
391260
2000
Ten yra ašmenys, kurios pjaus per
06:33
a section of the tissue
160
393260
2000
audinio dalį
06:35
and transfer it to a microscope slide.
161
395260
2000
ir pavers ją mikroskopiniu preparatu.
06:37
We're going to then apply one of those stains to it,
162
397260
2000
Jį nudažysime vienu iš šių dažų
06:39
and we scan it.
163
399260
2000
ir skenuosime.
06:41
And then what we get is our first mapping.
164
401260
3000
Tai atlikę gauname savo pirmąjį žemėlapį.
06:44
So this is where experts come in
165
404260
2000
Štai dabar pasikviečiame ekspertus
06:46
and they make basic anatomic assignments.
166
406260
2000
ir jie padaro standartinį anatominį suskirstymą.
06:48
You could consider this state boundaries, if you will,
167
408260
3000
Galite tai palyginti su valstijų ribomis,
06:51
those pretty broad outlines.
168
411260
2000
tie gražūs platūs kontūrai.
06:53
From this, we're able to then fragment that brain into further pieces,
169
413260
4000
Tai padarę galime smegenis fragmentuoti toliau,
06:57
which then we can put on a smaller cryostat.
170
417260
2000
jas galime dėti ant mažesnio kriostato.
06:59
And this is just showing this here --
171
419260
2000
Ir būtent tai dabar matote --
07:01
this frozen tissue, and it's being cut.
172
421260
2000
čia sušaldytas audinys ir jis yra pjaustomas.
07:03
This is 20 microns thin, so this is about a baby hair's width.
173
423260
3000
Čia 20 mikronų storis, taigi tai maždaug vaiko plauko plotis.
07:06
And remember, it's frozen.
174
426260
2000
Ir prisiminkite, audinys sušaldytas.
07:08
And so you can see here,
175
428260
2000
O čia jūs matote
07:10
old-fashioned technology of the paintbrush being applied.
176
430260
2000
senamadiškosios teptuko technologijos taikymą.
07:12
We take a microscope slide.
177
432260
2000
Paimame mikroskopinį audinio preparatą.
07:14
Then we very carefully melt onto the slide.
178
434260
3000
Tada atsargiai jį užtirpdome ant stiklelio.
07:17
This will then go onto a robot
179
437260
2000
Tai paskui keliauja ant roboto,
07:19
that's going to apply one of those stains to it.
180
439260
3000
kuris nudažys jį vienu iš tų dažų.
07:26
And our anatomists are going to go in and take a deeper look at this.
181
446260
3000
Tada ateis mūsų anatomai ir pažiūrės įdėmiau.
07:29
So again this is what they can see under the microscope.
182
449260
2000
Vėlgi, tai yra ką jie mato per mikroskopą.
07:31
You can see collections and configurations
183
451260
2000
Jūs matote didelių ir mažų ląstelių
07:33
of large and small cells
184
453260
2000
rinkinius ir konfigūracijas
07:35
in clusters and various places.
185
455260
2000
spiečiuose ir įvairiose vietose.
07:37
And from there it's routine. They understand where to make these assignments.
186
457260
2000
Ir nuo čia viskas yra tiesiog rutina. Jie supranta, kur atlikti šiuos priskyrimus.
07:39
And they can make basically what's a reference atlas.
187
459260
3000
Ir jie gali pagaminti iš esmės nuorodų atlasą.
07:42
This is a more detailed map.
188
462260
2000
Tai yra detalesnis žemėlapis.
07:44
Our scientists then use this
189
464260
2000
Mūsų mokslininkai juo naudojasi
07:46
to go back to another piece of that tissue
190
466260
3000
grįždami prie kitos audinio dalies
07:49
and do what's called laser scanning microdissection.
191
469260
2000
ir daro vadinamąją lazerio skenavimo disekciją.
07:51
So the technician takes the instructions.
192
471260
3000
Technikas priima instrukcijas.
07:54
They scribe along a place there.
193
474260
2000
Jie pažymi vietas.
07:56
And then the laser actually cuts.
194
476260
2000
Ir tada lazeris iš tikrųjų pjauna.
07:58
You can see that blue dot there cutting. And that tissue falls off.
195
478260
3000
Jūs matote tą mėlyną tašką, kuris pjauna. Ir tas audinys nukrenta.
08:01
You can see on the microscope slide here,
196
481260
2000
Ant šio mikroskopinio preparato galite matyti,
08:03
that's what's happening in real time.
197
483260
2000
kaip tai vyksta realiu laiku.
08:05
There's a container underneath that's collecting that tissue.
198
485260
3000
Apačioje yra talpykla, renkanti audinį.
08:08
We take that tissue,
199
488260
2000
Mes paimame audinį,
08:10
we purify the RNA out of it
200
490260
2000
išgryniname iš jo RNA,
08:12
using some basic technology,
201
492260
2000
naudodamiesi paprastais metodais,
08:14
and then we put a florescent tag on it.
202
494260
2000
ir tada uždedame fluorescencinę žymę.
08:16
We take that tagged material
203
496260
2000
Mes paimame šiuos sužymėtus audinius
08:18
and we put it on to something called a microarray.
204
498260
3000
ir uždedame ant vadinamojo mikromasyvo.
08:21
Now this may look like a bunch of dots to you,
205
501260
2000
Tai jums gali atrodyti kaip taškų krūva,
08:23
but each one of these individual dots
206
503260
2000
bet kiekvienas iš šių taškų
08:25
is actually a unique piece of the human genome
207
505260
2000
iš tikrųjų yra unikali žmogaus genomo dalis,
08:27
that we spotted down on glass.
208
507260
2000
kurią mes padėjome ant stiklo.
08:29
This has roughly 60,000 elements on it,
209
509260
3000
Ji turi apie 60 tūkstančių elementų,
08:32
so we repeatedly measure various genes
210
512260
3000
todėl mes pakartotinai matuojame įvairius genus
08:35
of the 25,000 genes in the genome.
211
515260
2000
iš 25 tūkstančių genų žmogaus genome.
08:37
And when we take a sample and we hybridize it to it,
212
517260
3000
Ir kai mes paimame mėginį ir jį hibridizuojame pagal genus,
08:40
we get a unique fingerprint, if you will,
213
520260
2000
mes gauname kažką panašaus į unikalų atvaizdą,
08:42
quantitatively of what genes are turned on in that sample.
214
522260
3000
rodantį, kokie genai yra įjungti tame mėginyje.
08:45
Now we do this over and over again,
215
525260
2000
Bet kurioms smegenims šį procesą
08:47
this process for any given brain.
216
527260
3000
kartojame vėl ir vėl.
08:50
We're taking over a thousand samples for each brain.
217
530260
3000
Kiekvienoms smegenims imame virš tūkstančio mėginių.
08:53
This area shown here is an area called the hippocampus.
218
533260
3000
Ši vieta yra vadinama hipokampu.
08:56
It's involved in learning and memory.
219
536260
2000
Ji susijusi su mokymusi ir atmintimi.
08:58
And it contributes to about 70 samples
220
538260
3000
Ji naudojama maždaug 70-yje mėginių
09:01
of those thousand samples.
221
541260
2000
iš to tūkstančio.
09:03
So each sample gets us about 50,000 data points
222
543260
4000
Kiekvienas mėginys atneša apie 50 tūkstančių duomenų punktų,
09:07
with repeat measurements, a thousand samples.
223
547260
3000
su pakartotinais matavimais, tūkstantis mėginių.
09:10
So roughly, we have 50 million data points
224
550260
2000
Tad skaičiuojant apytiksliai, mes turime 50 milijonų duomenų taškų
09:12
for a given human brain.
225
552260
2000
vienoms žmogaus smegenims.
09:14
We've done right now
226
554260
2000
Mes surinkome
09:16
two human brains-worth of data.
227
556260
2000
dviejų žmogaus smegenų duomenis.
09:18
We've put all of that together
228
558260
2000
Viską sudėjome kartu
09:20
into one thing,
229
560260
2000
į vieną vietą
09:22
and I'll show you what that synthesis looks like.
230
562260
2000
ir dabar parodysiu jums, kaip ši sintezė atrodo.
09:24
It's basically a large data set of information
231
564260
3000
Tai iš esmės yra didelis duomenų masyvas,
09:27
that's all freely available to any scientist around the world.
232
567260
3000
kuris laisvai prieinamas bet kuriam pasaulio mokslininkui.
09:30
They don't even have to log in to come use this tool,
233
570260
3000
Jiems net nereikia prisijungti, norint naudotis šiuo įrankiu,
09:33
mine this data, find interesting things out with this.
234
573260
4000
tyrinėti šiuos duomenis, rasti įdomių dalykų.
09:37
So here's the modalities that we put together.
235
577260
3000
Štai ką mes padarėme.
09:40
You'll start to recognize these things from what we've collected before.
236
580260
3000
Turbūt atpažinsite tai iš to, ką surinkome anksčiau.
09:43
Here's the MR. It provides the framework.
237
583260
2000
Čia MR atvaizdas. Jis suteikia struktūrą.
09:45
There's an operator side on the right that allows you to turn,
238
585260
3000
Dešinėje yra valdymo pultas, kuris leidžia pasukti,
09:48
it allows you to zoom in,
239
588260
2000
leidžia priartinti,
09:50
it allows you to highlight individual structures.
240
590260
3000
ir leidžia paryškinti atskiras struktūras.
09:53
But most importantly,
241
593260
2000
Bet svarbiausia, kad
09:55
we're now mapping into this anatomic framework,
242
595260
3000
mes kuriame žemėlapį iš šių anatominių struktūrų,
09:58
which is a common framework for people to understand where genes are turned on.
243
598260
3000
kuris padeda suprasti, kuriose vietose yra įjungti atskiri genai.
10:01
So the red levels
244
601260
2000
Raudonos sritys
10:03
are where a gene is turned on to a great degree.
245
603260
2000
rodo, kur genai įjungti labai stipriai.
10:05
Green is the sort of cool areas where it's not turned on.
246
605260
3000
Žalios yra neaktyvios sritys, kur genai nėra įjungti.
10:08
And each gene gives us a fingerprint.
247
608260
2000
Ir kiekvienas genas duoda mums atspaudą.
10:10
And remember that we've assayed all the 25,000 genes in the genome
248
610260
5000
Ir atminkite, kad mes išanalizavome visus 25000 genų žmogaus genome
10:15
and have all of that data available.
249
615260
4000
ir visi duomenys yra laisvai prieinami.
10:19
So what can scientists learn about this data?
250
619260
2000
Tad ką gali mokslininkai gauti iš šių duomenų?
10:21
We're just starting to look at this data ourselves.
251
621260
3000
Mes ir patys tik pradedame juos nagrinėti.
10:24
There's some basic things that you would want to understand.
252
624260
3000
Yra keletas paprastų dalykų, kuriuos norėtume suprasti.
10:27
Two great examples are drugs,
253
627260
2000
Du puikūs pavyzdžiai yra vaistai,
10:29
Prozac and Wellbutrin.
254
629260
2000
Prozac ir Wellbutrin.
10:31
These are commonly prescribed antidepressants.
255
631260
3000
Tai yra dažnai išrašomi antidepresantai.
10:34
Now remember, we're assaying genes.
256
634260
2000
Neužmirškite, kad mes analizuojame genus.
10:36
Genes send the instructions to make proteins.
257
636260
3000
Genai siunčia nurodymus baltymų gamybai.
10:39
Proteins are targets for drugs.
258
639260
2000
Baltymai yra vaistų taikinys.
10:41
So drugs bind to proteins
259
641260
2000
Vaistai jungiasi prie baltymų
10:43
and either turn them off, etc.
260
643260
2000
ir juos išjungia ar panašiai.
10:45
So if you want to understand the action of drugs,
261
645260
2000
Tad jei norite suprasti vaistų veikimą,
10:47
you want to understand how they're acting in the ways you want them to,
262
647260
3000
norite suprasti, ar jie veikia būtent taip, kaip norite,
10:50
and also in the ways you don't want them to.
263
650260
2000
ir ar jie veikia kaip nors, kaip jūs nenorite.
10:52
In the side effect profile, etc.,
264
652260
2000
Dėl šalutinių efektų ir t.t.
10:54
you want to see where those genes are turned on.
265
654260
2000
norite matyti, kur genai yra įjungti.
10:56
And for the first time, we can actually do that.
266
656260
2000
Ir pirmąkart tai iš tikro galite padaryti.
10:58
We can do that in multiple individuals that we've assayed too.
267
658260
3000
Mes tai galime padaryti ir keletui individų, kuriuos ištyrėme.
11:01
So now we can look throughout the brain.
268
661260
3000
Tad dabar mes galime žvalgytis po visas smegenis.
11:04
We can see this unique fingerprint.
269
664260
2000
Galime matyti šį unikalų genų antspaudą.
11:06
And we get confirmation.
270
666260
2000
Ir gauti patvirtinimą.
11:08
We get confirmation that, indeed, the gene is turned on --
271
668260
3000
Patvirtinimą, kad išties tas genas yra įjungtas --
11:11
for something like Prozac,
272
671260
2000
kažkam, kaip Prozac,
11:13
in serotonergic structures, things that are already known be affected --
273
673260
3000
serotonerginėse struktūrose, kurios žinojome, kad yra veikiamos,
11:16
but we also get to see the whole thing.
274
676260
2000
bet taip pat mes matome pilną vaizdą.
11:18
We also get to see areas that no one has ever looked at before,
275
678260
2000
Taip galime pamatyti vietas, į kurias niekas iki šiol nėra atkreipęs dėmesio
11:20
and we see these genes turned on there.
276
680260
2000
ir ten matome įjungtus šiuos genus.
11:22
It's as interesting a side effect as it could be.
277
682260
3000
Joks šalutinis efektas negalėtų būti įdomesnis.
11:25
One other thing you can do with such a thing
278
685260
2000
Dar vienas dalykas, kuriam galime pritaikyti šį metodą,
11:27
is you can, because it's a pattern matching exercise,
279
687260
3000
nes tai yra struktūrų atpažinimo užduotis,
11:30
because there's unique fingerprint,
280
690260
2000
ir todėl, kad tai unikalus antspaudas,
11:32
we can actually scan through the entire genome
281
692260
2000
yra tai, kad mes galime nuskenuoti ištisą genomą
11:34
and find other proteins
282
694260
2000
ir rasti kitus baltymus,
11:36
that show a similar fingerprint.
283
696260
2000
kurie turi panašų antspaudą.
11:38
So if you're in drug discovery, for example,
284
698260
3000
Todėl jei dirbate vaistų kūrime,
11:41
you can go through
285
701260
2000
galite praeiti
11:43
an entire listing of what the genome has on offer
286
703260
2000
per visą sąrašą dalykų, kuriuos gali pasiūlyti genomas
11:45
to find perhaps better drug targets and optimize.
287
705260
4000
ir galbūt rasti geresnius taikinius vaistui ir pagerinti jo veikimą.
11:49
Most of you are probably familiar
288
709260
2000
Dauguma jūsų tikriausiai susipažinę
11:51
with genome-wide association studies
289
711260
2000
su viso genomo asociacijų tyrimais,
11:53
in the form of people covering in the news
290
713260
3000
kai žmonės kalba per žinias
11:56
saying, "Scientists have recently discovered the gene or genes
291
716260
3000
ir sako "Mokslininkai neseniai atrado geną ar genus,
11:59
which affect X."
292
719260
2000
kurie turi poveikį X."
12:01
And so these kinds of studies
293
721260
2000
Šio tipo tyrimus
12:03
are routinely published by scientists
294
723260
2000
mokslininkai nuolatos publikuoja
12:05
and they're great. They analyze large populations.
295
725260
2000
ir jie yra puikūs. Analizuoja dideles populiacijas.
12:07
They look at their entire genomes,
296
727260
2000
Nagrinėjami ištisi genomai
12:09
and they try to find hot spots of activity
297
729260
2000
ir bandoma rasti aktyviausias sritis,
12:11
that are linked causally to genes.
298
731260
3000
kurios priežastiniais ryšiais susijusios su genais.
12:14
But what you get out of such an exercise
299
734260
2000
Bet tai ką gauname iš tokių tyrimų
12:16
is simply a list of genes.
300
736260
2000
yra tiesiog genų sąrašas.
12:18
It tells you the what, but it doesn't tell you the where.
301
738260
3000
Jis pasako, kas, bet nepasako kur.
12:21
And so it's very important for those researchers
302
741260
3000
Ir todėl šiems mokslininkams yra labai svarbu,
12:24
that we've created this resource.
303
744260
2000
kad mes sukūrėme šį šaltinį.
12:26
Now they can come in
304
746260
2000
Mokslininkai gali jį naudoti
12:28
and they can start to get clues about activity.
305
748260
2000
ir gauti užuominų apie veiklą.
12:30
They can start to look at common pathways --
306
750260
2000
Jie gali pradėti matyti būdus -
12:32
other things that they simply haven't been able to do before.
307
752260
3000
kitus metodus, kurių anksčiau tiesiog negalėjo pritaikyti.
12:36
So I think this audience in particular
308
756260
3000
Todėl manau, kad būtent ši auditorija
12:39
can understand the importance of individuality.
309
759260
3000
gali suprasti individualumo svarbą.
12:42
And I think every human,
310
762260
2000
Ir manau, kad kiekvienas žmogus,
12:44
we all have different genetic backgrounds,
311
764260
4000
mes visi turime skirtingą genetinę kilmę,
12:48
we all have lived separate lives.
312
768260
2000
mes visi gyvename atskirus gyvenimus.
12:50
But the fact is
313
770260
2000
Bet iš tikrųjų
12:52
our genomes are greater than 99 percent similar.
314
772260
3000
mūsų genomai bent 99-iais procentais panašūs.
12:55
We're similar at the genetic level.
315
775260
3000
Esame panašūs genetiniame lygmenyje.
12:58
And what we're finding
316
778260
2000
Ir dabar atrandame, kad
13:00
is actually, even at the brain biochemical level,
317
780260
2000
iš tikrųjų net smegenų biocheminiame lygmenyje
13:02
we are quite similar.
318
782260
2000
esame gana panašūs.
13:04
And so this shows it's not 99 percent,
319
784260
2000
Tai parodo ne 99 procentų panašumą,
13:06
but it's roughly 90 percent correspondence
320
786260
2000
bet apytiksliai 90 procentų atitikimą
13:08
at a reasonable cutoff,
321
788260
3000
priimtinu tikslumu,
13:11
so everything in the cloud is roughly correlated.
322
791260
2000
todėl viskas tame debesyje daugiau mažiau koreliuoja.
13:13
And then we find some outliers,
323
793260
2000
Tada atrandame išskirtinumų,
13:15
some things that lie beyond the cloud.
324
795260
3000
kažką, kas yra už debesies ribų.
13:18
And those genes are interesting,
325
798260
2000
Ir tie genai yra įdomūs,
13:20
but they're very subtle.
326
800260
2000
bet labai subtilūs.
13:22
So I think it's an important message
327
802260
3000
Todėl manau, kad labai svarbi idėja,
13:25
to take home today
328
805260
2000
kurią turėtumėte atsiminti:
13:27
that even though we celebrate all of our differences,
329
807260
3000
nepaisant to, kad itin vertiname savo išskirtinumą,
13:30
we are quite similar
330
810260
2000
mes esame gana panašūs
13:32
even at the brain level.
331
812260
2000
net smegenų lygyje.
13:34
Now what do those differences look like?
332
814260
2000
O kaip tie skirtumai atrodo?
13:36
This is an example of a study that we did
333
816260
2000
Čia studijos, kurią atlikome, pavyzdys
13:38
to follow up and see what exactly those differences were --
334
818260
2000
tęsti tyrimą ir tiksliai pamatyti, kokie yra tie skirtumai,
13:40
and they're quite subtle.
335
820260
2000
ir jie yra gan subtilūs.
13:42
These are things where genes are turned on in an individual cell type.
336
822260
4000
Tai yra, kokie genai yra įjungti atskiruose ląstelių tipuose.
13:46
These are two genes that we found as good examples.
337
826260
3000
Štai du genai, kuriuos atrinkome kaip gerus pavyzdžius.
13:49
One is called RELN -- it's involved in early developmental cues.
338
829260
3000
Vienas vadinamas RELN -- jis susijęs su ankstyvaisiais vystymosi signalais.
13:52
DISC1 is a gene
339
832260
2000
DISC1 yra genas,
13:54
that's deleted in schizophrenia.
340
834260
2000
kuris šizofrenijos atveju neaktyvus.
13:56
These aren't schizophrenic individuals,
341
836260
2000
Šie individai nėra šizofrenikai,
13:58
but they do show some population variation.
342
838260
3000
bet jiems būdinga tam tikra variacija populiacijoje.
14:01
And so what you're looking at here
343
841260
2000
O štai čia,
14:03
in donor one and donor four,
344
843260
2000
pas pirmą ir ketvirtą donorą,
14:05
which are the exceptions to the other two,
345
845260
2000
matote išimtis lyginant su kitais dviem.
14:07
that genes are being turned on
346
847260
2000
Genai yra įjungti
14:09
in a very specific subset of cells.
347
849260
2000
labai specifinėje ląstelių grupėje.
14:11
It's this dark purple precipitate within the cell
348
851260
3000
Šios tamsiai violetinėse nuosėdos šioje ląstelėje
14:14
that's telling us a gene is turned on there.
349
854260
3000
mums rodo, kad genas čia yra įjungtas.
14:17
Whether or not that's due
350
857260
2000
Ar tai dėl individo genetinės prigimties,
14:19
to an individual's genetic background or their experiences,
351
859260
2000
ar dėl individo genetinės kilmės, ar patirties,
14:21
we don't know.
352
861260
2000
pasakyti negalime.
14:23
Those kinds of studies require much larger populations.
353
863260
3000
Tokie tyrimai reikalauja daug didesnių imčių.
14:28
So I'm going to leave you with a final note
354
868260
2000
Todėl paliksiu jus su paskutiniu teiginiu
14:30
about the complexity of the brain
355
870260
3000
apie smegenų sudėtingumą
14:33
and how much more we have to go.
356
873260
2000
ir kiek mums dar reikia atrasti.
14:35
I think these resources are incredibly valuable.
357
875260
2000
Manau, kad šie duomenų šaltiniai yra neįtikėtinai vertingi.
14:37
They give researchers a handle
358
877260
2000
Jie tyrinėtojams nurodo,
14:39
on where to go.
359
879260
2000
kur toliau judėti.
14:41
But we only looked at a handful of individuals at this point.
360
881260
3000
Bet iki šiol mes pažvelgėme tik į saujelę individų.
14:44
We're certainly going to be looking at more.
361
884260
2000
Mes neabejotinai tirsime daugiau.
14:46
I'll just close by saying
362
886260
2000
Pabaigsiu sakydamas,
14:48
that the tools are there,
363
888260
2000
kad įrankiai yra,
14:50
and this is truly an unexplored, undiscovered continent.
364
890260
4000
ir tai tikrai yra neištyrinėtas ir neatrastas žemynas.
14:54
This is the new frontier, if you will.
365
894260
4000
Tai yra "nauja riba", jei taip galima pasakyti.
14:58
And so for those who are undaunted,
366
898260
2000
Ir tiems, kurių nebaugina smegenų sudėtingumas,
15:00
but humbled by the complexity of the brain,
367
900260
2000
bet verčia kukliai žavėtis,
15:02
the future awaits.
368
902260
2000
jūsų laukia ateitis.
15:04
Thanks.
369
904260
2000
Ačiū.
15:06
(Applause)
370
906260
9000
(Plojimai)

Original video on YouTube.com
Apie šią svetainę

Šioje svetainėje rasite "YouTube" vaizdo įrašų, naudingų mokantis anglų kalbos. Pamatysite anglų kalbos pamokas, kurias veda aukščiausio lygio mokytojai iš viso pasaulio. Dukart spustelėkite angliškus subtitrus, rodomus kiekvieno vaizdo įrašo puslapyje, kad iš ten paleistumėte vaizdo įrašą. Subtitrai slenka sinchroniškai su vaizdo įrašo atkūrimu. Jei turite pastabų ar pageidavimų, susisiekite su mumis naudodami šią kontaktinę formą.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7