Carl Schoonover: How to look inside the brain

Translator: Andrius Družinis-Vitkus Reviewer: Monika Ciurlionyte

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

Čia 1000 metų senumo smegenų piešinys.

It's a diagram of the visual system.

Štai regos sistemos diagrama.

And some things look very familiar today.

Ir kai kas šiandien atrodo labai pažįstama.

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

Dvi akys apačioje, optinis nervas einantis iš nugaros.

There's a very large nose

Taip pat labai didelė nosis,

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

kuri, rodos, su niekuo nesujungta.

And if we compare this

Palyginus tai su naujesniais

to more recent representations of the visual system,

regos sistemos atvaizdavimais

you'll see that things have gotten substantially more complicated

pamatysite, kad viskas pasidarė daug labiau sudėtinga

over the intervening thousand years.

per pastarąjį tūkstantį metų.

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

Ir taip yra dėl to, kad šiandien galime pažvelgti į smegenų vidų,

rather than just looking at its overall shape.

vietoje to, kad tiesiog žiūrėtume į jų formą.

Imagine you wanted to understand how a computer works

Tarkime, kad norite suprasti, kaip veikia kompiuteris

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

ir galite matyti tik klaviatūrą, pelę, ekraną.

You really would be kind of out of luck.

Jums tikrai nelabai sektųsi.

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

Jūs norite jį atidaryti, pralaužti korpusą,

look at the wiring inside.

pažiūrėti, kas su kuo sujungta.

And up until a little more than a century ago,

Ir šiek tiek daugiau nei prieš šimtmetį,

nobody was able to do that with the brain.

niekas to negalėjo padaryti su smegenimis.

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

Niekas nebuvo pažvelgęs į smegenų jungtis.

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

Ir taip yra todėl, kad jei išėmus smegenis iš kaukolės

and you cut a thin slice of it,

paimtumėte mažytį pjūvį,

put it under even a very powerful microscope,

padėję net po itin galingu mikroskopu, pamatytume,

there's nothing there.

kad ten nieko nėra.

It's gray, formless.

Tai pilka, be formos.

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

Jokios struktūros. Tai nieko jums nepasakys.

And this all changed in the late 19th century.

Ir visa tai pasikeitė vėlyvame 19 amžiuje.

Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed

Buvo sukurti nauji cheminiai dažai smegenų audiniui

and they gave us our first glimpses at brain wiring.

ir jie pirmąkart leido pamatyti smegenų sujungimus.

The computer was cracked open.

Kompiuteris buvo atidarytas.

So what really launched modern neuroscience

Tai kas iš tiesų leido atsirasti moderniam neuromokslui

was a stain called the Golgi stain.

buvo dažas vadinamas Golgi dažu.

And it works in a very particular way.

Ir jis veikia tam tikru būdu.

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

Vietoje to, kad nudažytų visas audinio ląsteles,

it somehow only stains about one percent of them.

jis kažkaip nudažo tik apie 1 procentą ląstelių.

It clears the forest, reveals the trees inside.

Jis prasklaido mišką, leidžia pamatyti medžius.

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

Jei viskas būtų buvę pažymėta, nieko nesimatytų.

So somehow it shows what's there.

Jis kažkaip parodo, kas ten yra.

Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,

Ispanų neuroanatomas Santiago Ramon y Cajal,

who's widely considered the father of modern neuroscience,

kuris daugelio yra laikomas modernaus neuromokslo tėvu,

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

panaudojo Golgi dažą, ir gavo duomenis, kurie atrodo šitaip,

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

ir iš tikro mums davė modernią smegenų ląstelės, neurono, sąvoką.

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

Ir jei galvojate apie smegenis kaip apie kompiuterį,

this is the transistor.

tai yra tranzistorius.

And very quickly Cajal realized

Ir labai greitai Cajal suvokė,

that neurons don't operate alone,

kad neuronai nedirba po vieną,

but rather make connections with others

bet jungiasi su kitais

that form circuits just like in a computer.

ir suformuoja grandines visai kaip kompiuteryje.

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

Šiandien, kai tyrėjai nori atvaizduoti neuronus

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

jie įžiebia juos iš vidaus, o ne patamsina juos.

And there's several ways of doing this.

Ir tam yra keletas būdų.

But one of the most popular ones

Bet vienas populiariausių būdų

involves green fluorescent protein.

naudoja žalią fluorescentinį baltymą.

Now green fluorescent protein,

Žaliasis fluorescentinis baltymas,

which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,

kuris, kaip bebūtų keista, kilęs iš bioliuminescentinių medūzų,

is very useful.

yra labai naudingas.

Because if you can get the gene for green fluorescent protein

Nes išgavę žalio fluorescentinio baltymo geną

and deliver it to a cell,

ir įdėję jį į ląstelę,

that cell will glow green --

gausime žalsvai švytinčią ląstelę --

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

arba su vienu iš daugelio žalio fluorescentinio baltymo variantų,

you get a cell to glow many different colors.

gausime ląstelę, šviečiančią daugybe spalvų.

And so coming back to the brain,

Taigi grįžtant prie smegenų,

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

Tai yra iš genetinės inžinerijos būdu gautos pelės vardu "Smegenų vaivorykštė" (angl.: "Brainbow")

And it's so called, of course,

O šis vardas, aišku, todėl,

because all of these neurons are glowing different colors.

kad visi šie neuronai švyti skirtingomis spalvomis.

Now sometimes neuroscientists need to identify

Kartais neuromokslininkams reikia identifikuoti

individual molecular components of neurons, molecules,

atskirus molekulinius neuronų komponentus,

rather than the entire cell.

molekules, o ne visą ląstelę.

And there's several ways of doing this,

Ir tam yra keletas būdų,

but one of the most popular ones

bet vienas populiariausių

involves using antibodies.

susijęs su antikūnais.

And you're familiar, of course,

Ir jūs, aišku, pamenate,

with antibodies as the henchmen of the immune system.

kad antikūnai yra imuminės sistemos kovotojai.

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

Bet pasirodo, kad jie tokie naudingi imuninei sistemai

because they can recognize specific molecules,

dėl to, kad jis gali atpažinti tam tikras molekules,

like, for example, the coat protein

kaip, pavyzdžiui, viruso, puolančio

of a virus that's invading the body.

kūną, baltymo kodą.

And researchers have used this fact

Ir mokslininkai pasinaudojo šiuo faktu,

in order to recognize specific molecules inside of the brain,

kad atpažintų tam tikras molekules smegenyse,

recognize specific substructures of the cell

atpažinti tam tikras substruktūras ląstelėje,

and identify them individually.

ir atpažinti juos atskirai.

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

Ir daug šių vaizdų, kuriuos jums rodžiau, yra labai gražūs,

but they're also very powerful.

bet jie taip pat ir labai galingi.

They have great explanatory power.

Jie turi didžiulę aiškinamąją galią.

This, for example, is an antibody staining

Tai, pavyzdžiui, yra seratonino antikūnų

against serotonin transporters in a slice of mouse brain.

dažymas antikūnais pelės smegenų pjūvyje.

And you've heard of serotonin, of course,

Ir jūs, aišku, girdėjote apie serotoniną,

in the context of diseases like depression and anxiety.

ligų kaip depresija ar nerimas kontekste.

You've heard of SSRIs,

Jūs girdėjote apie SSRI -

which are drugs that are used to treat these diseases.

vaistus, naudojamus šioms ligoms gydyti.

And in order to understand how serotonin works,

Kad suprastume kaip veikia serotoninas,

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

itin svarbu suprasti kur yra jo veikimo centrai.

And antibody stainings like this one

Ir toks dažymas antikūnais

can be used to understand that sort of question.

tinka atsakyti būtent tokiems klausimams.

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

Norėčiau palikti jus su viena mintimi:

Green fluorescent protein and antibodies

Žalias fluorescentinis baltymas ir antikūnai

are both totally natural products at the get-go.

yra visiškai natūralūs produktai.

They were evolved by nature

Jie sukurti gamtos,

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

kad medūzos galėtų švytėti žaliai dėl kažkokios priežasties,

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

ar ką galėtų aptikti įsibrovusio baltymo kodą, pavyzdžiui.

And only much later did scientists come onto the scene

Ir tik daug vėliau pasirodė mokslininkai

and say, "Hey, these are tools,

ir pasakė: "Ei, tai įrankiai

these are functions that we could use

ir funkcijos, kuriuos galime panaudoti

in our own research tool palette."

savo tyrimų paletėje."

And instead of applying feeble human minds

Ir vietoje to, kad vargani žmonių protai

to designing these tools from scratch,

nuo nulio kurtų šiuos įrankius,

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

šie jau paruošti sprendimai buvo čia pat, gamtoje,

developed and refined steadily for millions of years

kurti ir rafinuoti milijonus metų

by the greatest engineer of all.

geriausio iš visų inžinieriaus.

Thank you.

Ačiū.

(Applause)

(Aplodismentai)