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

146,282 views ・ 2016-08-29

TED


Dubbelklik op de Engelse ondertitels hieronder om de video af te spelen.

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Peter van de Ven
00:12
Hello, everybody.
0
12904
1405
Hallo iedereen.
00:14
I brought with me today a baby diaper.
1
14333
2643
Ik heb een babyluier bij me.
00:18
You'll see why in a second.
2
18793
1722
Je ziet dadelijk waarom.
00:20
Baby diapers have interesting properties.
3
20539
2010
Luiers hebben interessante eigenschappen.
00:22
They can swell enormously when you add water to them,
4
22573
2691
Ze kunnen enorm opzwellen als je er water aan toevoegt,
00:25
an experiment done by millions of kids every day.
5
25288
2984
een experiment dat miljoenen kinderen elke dag weer uitvoeren.
00:28
(Laughter)
6
28296
1150
(Gelach)
00:29
But the reason why
7
29470
1494
Ze zijn op een heel slimme manier ontworpen.
00:30
is that they're designed in a very clever way.
8
30988
2190
00:33
They're made out of a thing called a swellable material.
9
33202
2635
Ze bevatten 'opzwelbaar' materiaal.
00:35
It's a special kind of material that, when you add water,
10
35861
2737
Wanneer je er water aan toevoegt,
00:38
it will swell up enormously,
11
38622
1430
gaat het enorm zwellen,
00:40
maybe a thousand times in volume.
12
40076
2166
het volume kan misschien wel verduizendvoudigen.
00:42
And this is a very useful, industrial kind of polymer.
13
42266
3236
Dit is een zeer handig, industrieel soort polymeer.
00:45
But what we're trying to do in my group at MIT
14
45819
2526
Maar mijn groep aan het MIT
00:48
is to figure out if we can do something similar to the brain.
15
48369
3213
probeert erachter te komen of we dat ook met hersenen kunnen.
00:51
Can we make it bigger,
16
51606
1159
Kunnen we ze groter maken,
00:52
big enough that you can peer inside
17
52789
1678
naar binnen gluren
00:54
and see all the tiny building blocks, the biomolecules,
18
54481
2628
en de bouwstenen, de biomoleculen, bekijken?
Hoe zijn ze georganiseerd in de drie dimensies?
00:57
how they're organized in three dimensions,
19
57133
2151
00:59
the structure, the ground truth structure of the brain, if you will?
20
59308
3485
Hoe is hun structuur, de basisstructuur van de hersenen, als je wil?
01:02
If we could get that,
21
62817
1158
Als we dat voor elkaar kunnen krijgen,
01:03
maybe we could have a better understanding of how the brain is organized
22
63999
3509
gaan we beter weten hoe de hersenen zijn georganiseerd
01:07
to yield thoughts and emotions
23
67532
1659
om gedachten, emoties,
01:09
and actions and sensations.
24
69215
1719
acties en sensaties op te leveren.
01:10
Maybe we could try to pinpoint the exact changes in the brain
25
70958
3415
Misschien kunnen we de veranderingen in de hersenen lokaliseren
01:14
that result in diseases,
26
74397
1776
die leiden tot ziekten,
01:16
diseases like Alzheimer's and epilepsy and Parkinson's,
27
76197
3212
ziekten zoals Alzheimer, epilepsie en Parkinson,
01:19
for which there are few treatments, much less cures,
28
79433
2578
waarvoor er weinig behandelingen en nog minder geneesmiddelen bestaan,
01:22
and for which, very often, we don't know the cause or the origins
29
82035
3617
en waarvan we vaak niet eens de oorzaak of de oorsprong kennen
01:25
and what's really causing them to occur.
30
85676
2135
en wat ze echt veroorzaakt.
01:28
Now, our group at MIT
31
88613
1740
Onze groep aan het MIT
01:30
is trying to take a different point of view
32
90377
2686
probeert er op een andere manier naar te kijken
01:33
from the way neuroscience has been done over the last hundred years.
33
93087
3230
dan de neurowetenschappen in de afgelopen honderd jaar.
01:36
We're designers. We're inventors.
34
96341
1579
Wij zijn ontwerpers, uitvinders.
01:37
We're trying to figure out how to build technologies
35
97944
2544
We proberen technologieën te ontwerpen
01:40
that let us look at and repair the brain.
36
100512
2456
die ons toelaten de hersenen te bekijken en te repareren.
01:42
And the reason is,
37
102992
1151
01:44
the brain is incredibly, incredibly complicated.
38
104167
2801
Dat doen we omdat de hersenen ongelooflijk ingewikkeld zijn.
01:47
So what we've learned over the first century of neuroscience
39
107484
2887
De eerste 100 jaar neurowetenschappen hebben ons geleerd
01:50
is that the brain is a very complicated network,
40
110395
2303
dat de hersenen een zeer ingewikkeld netwerk zijn
01:52
made out of very specialized cells called neurons
41
112722
2480
van zeer gespecialiseerde cellen, neuronen genoemd,
01:55
with very complex geometries,
42
115226
1667
met zeer complexe geometrieën.
01:56
and electrical currents will flow through these complexly shaped neurons.
43
116917
4237
Er vloeien elektrische stromen door deze complex gevormde neuronen.
02:01
Furthermore, neurons are connected in networks.
44
121653
2784
Bovendien zijn neuronen in netwerken verbonden
door kleine koppelingen, synapsen genaamd,
02:04
They're connected by little junctions called synapses that exchange chemicals
45
124461
3835
die de stoffen uitwisselen
02:08
and allow the neurons to talk to each other.
46
128320
2218
waarmee de neuronen met elkaar praten.
02:10
The density of the brain is incredible.
47
130562
1940
De concentratie ervan in de hersenen is ongelooflijk.
02:12
In a cubic millimeter of your brain,
48
132526
2307
In één kubieke millimeter van je hersenen
02:14
there are about 100,000 of these neurons
49
134857
2457
vind je ongeveer 100.000 neuronen
02:17
and maybe a billion of those connections.
50
137338
2517
en misschien een miljard verbindingen.
02:20
But it's worse.
51
140887
1382
Maar het is nog erger.
02:22
So, if you could zoom in to a neuron,
52
142293
2305
Als je zou kunnen inzoomen op een neuron
02:24
and, of course, this is just our artist's rendition of it.
53
144622
2750
-- hier in een artistieke impressie --
02:27
What you would see are thousands and thousands of kinds of biomolecules,
54
147396
4207
zou je duizenden soorten biomoleculen zien,
02:31
little nanoscale machines organized in complex, 3D patterns,
55
151627
4400
kleine nanoschaal machines, georganiseerd in complexe 3D-patronen.
02:36
and together they mediate those electrical pulses,
56
156051
2628
Samen zorgen ze voor de elektrische pulsen,
02:38
those chemical exchanges that allow neurons to work together
57
158703
3937
de chemische uitwisselingen waardoor neuronen samenwerken
02:42
to generate things like thoughts and feelings and so forth.
58
162664
3669
om gedachten, gevoelens enzovoort te genereren.
02:46
Now, we don't know how the neurons in the brain are organized
59
166357
3764
We weten niet hoe de neuronen in de hersenen zijn georganiseerd,
02:50
to form networks,
60
170145
1174
hoe ze netwerken vormen,
02:51
and we don't know how the biomolecules are organized
61
171343
2500
of hoe de biomoleculen zijn georganiseerd
02:53
within neurons
62
173867
1174
binnen de neuronen
02:55
to form these complex, organized machines.
63
175065
2405
om die complexe, georganiseerde machines te vormen.
02:57
If we really want to understand this,
64
177918
1820
Als we dit echt willen begrijpen,
02:59
we're going to need new technologies.
65
179762
1817
hebben we nieuwe technologieën nodig.
03:01
But if we could get such maps,
66
181603
1784
Als we zulke plattegronden konden krijgen,
03:03
if we could look at the organization of molecules and neurons
67
183411
2943
als we konden kijken naar de organisatie van de moleculen,
03:06
and neurons and networks,
68
186378
1566
neuronen en netwerken,
03:07
maybe we could really understand how the brain conducts information
69
187968
3437
zouden we misschien begrijpen hoe de hersenen informatie overbrengen
03:11
from sensory regions,
70
191429
1167
van zintuiglijke gebieden,
03:12
mixes it with emotion and feeling,
71
192620
1736
ze mengen met emotie en gevoel,
03:14
and generates our decisions and actions.
72
194380
2394
en onze beslissingen en acties genereren.
03:17
Maybe we could pinpoint the exact set of molecular changes that occur
73
197131
3789
Misschien kunnen we dan de moleculaire veranderingen lokaliseren
03:20
in a brain disorder.
74
200944
1202
die optreden bij een hersenaandoening.
03:22
And once we know how those molecules have changed,
75
202170
2822
Als we weten hoe die moleculen zijn veranderd,
03:25
whether they've increased in number or changed in pattern,
76
205016
2780
of ze in aantal toenamen of in patroon wijzigden,
03:27
we could use those as targets for new drugs,
77
207820
2939
kunnen we ze gebruiken als doelen voor nieuwe medicijnen,
03:30
for new ways of delivering energy into the brain
78
210783
2271
voor nieuwe manieren om energie aan de hersenen te leveren
03:33
in order to repair the brain computations that are afflicted
79
213078
3880
die de breinwerking moeten repareren
03:36
in patients who suffer from brain disorders.
80
216982
2299
bij patiënten met hersenaandoeningen.
03:39
We've all seen lots of different technologies over the last century
81
219793
3243
We hebben in de afgelopen eeuw allerlei technologieën gezien
die hier iets aan probeerden te doen.
03:43
to try to confront this.
82
223060
1166
03:44
I think we've all seen brain scans
83
224250
1880
We kennen allemaal wel hersenscans door MRI-machines.
03:46
taken using MRI machines.
84
226154
2034
03:48
These, of course, have the great power that they are noninvasive,
85
228212
3347
Belangrijk is natuurlijk dat die non-invasief zijn,
03:51
they can be used on living human subjects.
86
231583
2355
ze kunnen worden gebruikt op levende menselijke proefpersonen.
03:54
But also, they're spatially crude.
87
234407
2231
Maar ze zijn ook ruimtelijk niet precies.
03:56
Each of these blobs that you see, or voxels, as they're called,
88
236662
2990
Elk van deze vlekken, of 'voxels',
03:59
can contain millions and millions of neurons.
89
239676
2689
kan miljoenen neuronen bevatten.
Het is dus niet het niveau van resolutie
04:02
So it's not at the level of resolution
90
242389
1850
04:04
where it can pinpoint the molecular changes that occur
91
244263
2538
om moleculaire veranderingen te kunnen lokaliseren
04:06
or the changes in the wiring of these networks
92
246825
2286
of veranderingen in de bedrading van deze netwerken
04:09
that contributes to our ability to be conscious and powerful beings.
93
249135
3946
die ervoor zorgen dat we bewuste en machtige wezens zijn.
04:13
At the other extreme, you have microscopes.
94
253797
3181
Aan de andere zijde heb je microscopen.
04:17
Microscopes, of course, will use light to look at little tiny things.
95
257002
3295
Microscopen gebruiken licht om naar hele kleine dingen te kijken.
04:20
For centuries, they've been used to look at things like bacteria.
96
260321
3075
Eeuwenlang dienden ze om te kijken naar dingen als bacteriën.
04:23
For neuroscience,
97
263420
1151
Door microscopen hebben we zo'n 130 jaar geleden de neuronen ontdekt.
04:24
microscopes are actually how neurons were discovered in the first place,
98
264595
3412
04:28
about 130 years ago.
99
268031
1292
04:29
But light is fundamentally limited.
100
269347
2318
Maar licht is fundamenteel beperkt.
04:31
You can't see individual molecules with a regular old microscope.
101
271689
3298
Je kunt geen individuele moleculen zien met een gewone oude microscoop.
Je kunt er deze kleine verbindingen niet mee zien.
04:35
You can't look at these tiny connections.
102
275011
2152
04:37
So if we want to make our ability to see the brain more powerful,
103
277187
3942
Als we een betere manier willen om naar de hersenen te kijken,
04:41
to get down to the ground truth structure,
104
281153
2168
om hun basisstructuur te zien,
04:43
we're going to need to have even better technologies.
105
283345
3280
hebben we betere technologieën nodig.
04:47
My group, a couple years ago, started thinking:
106
287611
2224
Een paar jaar geleden bedacht mijn groep
04:49
Why don't we do the opposite?
107
289859
1412
dat we net het omgekeerde moesten doen.
04:51
If it's so darn complicated to zoom in to the brain,
108
291295
2461
Als het zo moeilijk is om in te zoomen op de hersenen,
04:53
why can't we make the brain bigger?
109
293780
1943
waarom de hersenen dan niet groter maken?
04:56
It initially started
110
296166
1155
Het begon aanvankelijk
04:57
with two grad students in my group, Fei Chen and Paul Tillberg.
111
297345
2996
met twee studenten in mijn groep, Fei Chen en Paul Tillberg.
05:00
Now many others in my group are helping with this process.
112
300365
2720
Nu helpen vele anderen in mijn groep met dit proces.
05:03
We decided to try to figure out if we could take polymers,
113
303109
2762
We besloten te proberen erachter te komen of we polymeren,
05:05
like the stuff in the baby diaper,
114
305895
1629
dat materiaal in babyluiers,
05:07
and install it physically within the brain.
115
307548
2006
fysiek in de hersenen konden inbouwen.
05:09
If we could do it just right, and you add water,
116
309578
2241
Doen we dat goed en we voegen water toe,
05:11
you can potentially blow the brain up
117
311843
1835
zou je de hersenen kunnen laten opzwellen
05:13
to where you could distinguish those tiny biomolecules from each other.
118
313702
3377
zodat je die kleine biomoleculen van elkaar zou kunnen onderscheiden.
05:17
You would see those connections and get maps of the brain.
119
317103
2870
Je kon dan de verbindingen zien en hersenkaarten maken.
05:19
This could potentially be quite dramatic.
120
319997
1988
Dit zou heel dramatisch kunnen zijn.
05:22
We brought a little demo here.
121
322009
3008
Hier zie je een kleine demo.
05:25
We got some purified baby diaper material.
122
325538
2575
We hebben hier wat gezuiverd babyluiermateriaal.
05:28
It's much easier just to buy it off the Internet
123
328137
2274
Je kan het makkelijker op het internet kopen
05:30
than to extract the few grains that actually occur in these diapers.
124
330435
3475
dan het uit de luiers halen.
05:33
I'm going to put just one teaspoon here
125
333934
2225
Ik doe hier een theelepel
05:36
of this purified polymer.
126
336706
1794
van het gezuiverde polymeer in.
05:39
And here we have some water.
127
339270
2152
En dan wat water.
05:41
What we're going to do
128
341446
1162
We gaan bekijken
05:42
is see if this teaspoon of the baby diaper material
129
342632
3011
of deze theelepel luiermateriaal
05:45
can increase in size.
130
345667
1709
in omvang kan toenemen.
05:48
You're going to see it increase in volume by about a thousandfold
131
348687
3696
Je ziet dat het volume ongeveer duizend keer groter wordt.
05:52
before your very eyes.
132
352407
1286
06:01
I could pour much more of this in there,
133
361597
1972
Ik kon er nog veel meer bij gieten,
06:03
but I think you've got the idea
134
363593
1558
maar je snapt het idee.
06:05
that this is a very, very interesting molecule,
135
365175
2502
Dit is een zeer interessante molecule,
06:07
and if can use it in the right way,
136
367701
1912
en als we ze op de juiste manier gebruiken,
06:09
we might be able to really zoom in on the brain
137
369637
2321
kunnen we misschien inzoomen op de hersenen
06:11
in a way that you can't do with past technologies.
138
371982
2594
op een manier die met de vroegere technologieën niet mogelijk was.
06:15
OK. So a little bit of chemistry now.
139
375227
2054
Oké. Nu een beetje chemie.
06:17
What's going on in the baby diaper polymer?
140
377305
2442
Wat gebeurt er in het luierpolymeer?
06:19
If you could zoom in,
141
379771
1676
Als je kon inzoomen,
06:21
it might look something like what you see on the screen.
142
381471
2673
zou het er misschien als iets op het scherm uitzien.
06:24
Polymers are chains of atoms arranged in long, thin lines.
143
384168
4492
Polymeren zijn ketens van atomen in lange, dunne lijnen gerangschikt.
06:28
The chains are very tiny,
144
388684
1367
Die ketens zijn erg klein,
06:30
about the width of a biomolecule,
145
390075
1864
de breedte van één biomolecuul,
06:31
and these polymers are really dense.
146
391963
1747
en die polymeren zitten echt dicht op elkaar.
06:33
They're separated by distances
147
393734
1500
Ze liggen op ongeveer de grootte van een biomolecuul van elkaar.
06:35
that are around the size of a biomolecule.
148
395258
2252
06:37
This is very good
149
397534
1165
Dit komt goed uit.
06:38
because we could potentially move everything apart in the brain.
150
398723
3041
We kunnen daardoor bijna alles
in de hersenen uit elkaar kunnen halen.
06:41
If we add water, what will happen is,
151
401788
1848
Als we water toevoegen,
06:43
this swellable material is going to absorb the water,
152
403660
2515
gaat dit zwelbaar materiaal water opnemen,
06:46
the polymer chains will move apart from each other,
153
406199
2400
de polymeerketens gaan uit elkaar
06:48
and the entire material is going to become bigger.
154
408623
2634
en het gehele materiaal zal uitzetten.
06:51
And because these chains are so tiny
155
411615
1814
Omdat deze ketens zo klein zijn
06:53
and spaced by biomolecular distances,
156
413453
2205
en op biomoleculaire afstanden van elkaar liggen,
06:55
we could potentially blow up the brain
157
415682
2039
zouden we de hersenen kunnen opblazen
06:57
and make it big enough to see.
158
417745
1633
en groot genoeg maken om ze te bekijken.
07:00
Here's the mystery, then:
159
420020
1240
Hier is het vraagstuk:
07:01
How do we actually make these polymer chains inside the brain
160
421284
3610
hoe kunnen we deze polymeerketens in de hersenen aanmaken
07:04
so we can move all the biomolecules apart?
161
424918
2239
om de biomoleculen uit elkaar te laten bewegen?
07:07
If we could do that,
162
427181
1151
Als we dat zouden kunnen,
07:08
maybe we could get ground truth maps of the brain.
163
428356
2397
kunnen we hersenkaarten maken.
07:10
We could look at the wiring.
164
430777
1389
We zouden de bedrading zien,
07:12
We can peer inside and see the molecules within.
165
432190
3157
naar binnen turen en de moleculen bekijken.
07:15
To explain this, we made some animations
166
435925
2481
Met wat animaties leggen we dit uit.
07:18
where we actually look at, in these artist renderings,
167
438430
2603
We kijken aan de hand van artistieke impressies
07:21
what biomolecules might look like and how we might separate them.
168
441057
3541
hoe de biomoleculen eruit zien en hoe we ze kunnen scheiden.
07:24
Step one: what we'd have to do, first of all,
169
444622
2549
Stap één: wat we in de eerste plaats zouden moeten doen,
07:27
is attach every biomolecule, shown in brown here,
170
447195
3389
is aan elk biomolecuul, hier getoond in het bruin,
07:30
to a little anchor, a little handle.
171
450608
2159
een klein anker, een hendeltje, hechten.
07:32
We need to pull the molecules of the brain apart from each other,
172
452791
3095
We moeten de moleculen van de hersenen uit elkaar trekken.
07:35
and to do that, we need to have a little handle
173
455910
2326
Daarvoor moeten we een handvat hebben
07:38
that allows those polymers to bind to them
174
458260
2285
waarmee die polymeren ze kunnen binden
07:40
and to exert their force.
175
460569
1542
en kracht uitoefenen.
Als je alleen maar polymeer zou nemen en het op de hersenen zou gooien,
07:43
Now, if you just take baby diaper polymer and dump it on the brain,
176
463278
3161
07:46
obviously, it's going to sit there on top.
177
466463
2037
zal het er natuurlijk bovenop blijven liggen.
07:48
So we need to find a way to make the polymers inside.
178
468524
2528
We moeten de polymeren echt in de hersenen kunnen plaatsen.
07:51
And this is where we're really lucky.
179
471076
1788
En daar hebben we echt geluk.
07:52
It turns out, you can get the building blocks,
180
472888
2188
Ja kan de bouwstenen of monomeren, zoals ze heten,
07:55
monomers, as they're called,
181
475100
1372
07:56
and if you let them go into the brain
182
476496
1784
in de hersenen brengen
07:58
and then trigger the chemical reactions,
183
478304
2036
en de chemische reacties inleiden,
08:00
you can get them to form those long chains,
184
480364
2702
waardoor ze die lange ketens gaan vormen
08:03
right there inside the brain tissue.
185
483090
1798
in het hersenweefsel.
08:05
They're going to wind their way around biomolecules
186
485325
2397
Ze winden zich rond de biomoleculen
08:07
and between biomolecules,
187
487746
1221
en tussen de biomoleculen,
08:08
forming those complex webs
188
488991
1625
vormen complexe webben
08:10
that will allow you, eventually, to pull apart the molecules
189
490640
2862
waarmee je uiteindelijk de moleculen uit elkaar kan trekken.
08:13
from each other.
190
493526
1175
Telkens als een van die kleine handvatten in de buurt is,
08:14
And every time one of those little handles is around,
191
494725
3054
08:17
the polymer will bind to the handle, and that's exactly what we need
192
497803
3350
zal het polymeer zich eraan binden en dat is precies wat we nodig hebben
08:21
in order to pull the molecules apart from each other.
193
501177
2531
om de moleculen uit elkaar te trekken.
08:23
All right, the moment of truth.
194
503732
1693
Oké, het moment van de waarheid.
08:25
We have to treat this specimen
195
505449
2148
We moeten dit exemplaar met een chemische stof behandelen
08:27
with a chemical to kind of loosen up all the molecules from each other,
196
507621
3446
om de moleculen wat uit elkaar te halen.
08:31
and then, when we add water,
197
511091
1836
Als we dan water toevoegen,
08:32
that swellable material is going to start absorbing the water,
198
512951
2953
gaat dat zwelbaar materiaal het water absorberen,
08:35
the polymer chains will move apart,
199
515928
1703
de polymeerketens gaan uit elkaar,
08:37
but now, the biomolecules will come along for the ride.
200
517655
2722
maar nu gaan de biomoleculen meebewegen.
08:40
And much like drawing a picture on a balloon,
201
520401
2164
Net alsof je een tekening maakt op een ballon
08:42
and then you blow up the balloon,
202
522589
1587
en dan de ballon opblaast,
08:44
the image is the same,
203
524200
1290
blijft het beeld hetzelfde,
08:45
but the ink particles have moved away from each other.
204
525514
2548
maar bewegen de inktdeeltjes uit elkaar.
08:48
And that's what we've been able to do now, but in three dimensions.
205
528086
3467
Dat konden we nu doen, maar in drie dimensies.
08:51
There's one last trick.
206
531577
1999
Er is nog een laatste truc.
08:53
As you can see here,
207
533600
1218
Je kunt zien dat de biomoleculen bruin zijn weergegeven.
08:54
we've color-coded all the biomolecules brown.
208
534842
2109
08:56
That's because they all kind of look the same.
209
536975
2170
Dat komt omdat ze er allemaal hetzelfde uitzien.
08:59
Biomolecules are made out of the same atoms,
210
539169
2105
Biomoleculen zijn gemaakt van dezelfde atomen,
09:01
but just in different orders.
211
541298
2240
alleen wel anders verbonden.
09:03
So we need one last thing
212
543562
1500
Daarom nog een laatste ding
09:05
in order to make them visible.
213
545086
1695
om ze zichtbaar te maken.
09:06
We have to bring in little tags,
214
546805
1579
We brengen kleine markeringen aan
09:08
with glowing dyes that will distinguish them.
215
548408
3019
met oplichtende kleurstoffen die hen onderscheiden.
09:11
So one kind of biomolecule might get a blue color.
216
551451
2673
Zo krijgt de ene soort biomolecuul een blauwe kleur
09:14
Another kind of biomolecule might get a red color.
217
554148
2351
en een andere soort een rode.
09:16
And so forth.
218
556523
1276
Enzovoorts.
09:17
And that's the final step.
219
557823
1552
Dat is de laatste stap.
09:19
Now we can look at something like a brain
220
559399
2278
Nu kunnen we naar iets als een brein kijken
09:21
and look at the individual molecules,
221
561701
1796
en de individuele moleculen zien,
09:23
because we've moved them far apart enough from each other
222
563521
2707
omdat we ze ver genoeg uit elkaar hebben gehaald
09:26
that we can tell them apart.
223
566252
1698
om ze te kunnen onderscheiden.
09:27
So the hope here is that we can make the invisible visible.
224
567974
2834
We hopen zo het onzichtbare zichtbaar te maken.
09:30
We can turn things that might seem small and obscure
225
570832
2566
We kunnen dingen die klein en obscuur lijken,
09:33
and blow them up
226
573422
1151
opblazen tot constellaties van informatie over het leven.
09:34
until they're like constellations of information about life.
227
574597
3177
09:37
Here's an actual video of what it might look like.
228
577798
2375
Deze video toont hoe het eruit zou kunnen zien.
09:40
We have here a little brain in a dish --
229
580197
2371
We hebben hier een beetje hersenen in een schotel --
09:42
a little piece of a brain, actually.
230
582592
1747
een klein stukje.
09:44
We've infused the polymer in,
231
584363
1596
We hebben het polymeer erin gevormd
09:45
and now we're adding water.
232
585983
1467
en voegen water toe.
09:47
What you'll see is that, right before your eyes --
233
587474
2358
Je ziet dat --
09:49
this video is sped up about sixtyfold --
234
589856
1923
deze video is 60 maal versneld --
09:51
this little piece of brain tissue is going to grow.
235
591803
2725
dit kleine stukje hersenweefsel is gaan groeien.
09:54
It can increase by a hundredfold or even more in volume.
236
594552
3180
Het volume kan meer dan honderdmaal groter worden.
09:57
And the cool part is, because those polymers are so tiny,
237
597756
2949
Het leuke is dat deze polymeren zo klein zijn,
10:00
we're separating biomolecules evenly from each other.
238
600729
2559
dat we de biomoleculen gelijkmatig van elkaar scheiden.
10:03
It's a smooth expansion.
239
603312
1658
Het is een gelijkmatige uitzetting.
10:04
We're not losing the configuration of the information.
240
604994
2687
De configuratie van de informatie gaat niet verloren.
10:07
We're just making it easier to see.
241
607705
2700
We maken ze gewoon makkelijker te zien.
10:11
So now we can take actual brain circuitry --
242
611333
2176
Nu kunnen we hersenencircuits nemen --
10:13
here's a piece of the brain involved with, for example, memory --
243
613533
3134
hier zoomen we in op een stukje brein dat zich bezig houdt met geheugen.
10:16
and we can zoom in.
244
616691
1263
10:17
We can start to actually look at how circuits are configured.
245
617978
2890
We kunnen nu kijken naar hoe circuits zijn geconfigureerd.
10:20
Maybe someday we could read out a memory.
246
620892
1968
Misschien kunnen we ooit een herinnering uitlezen.
10:22
Maybe we could actually look at how circuits are configured
247
622884
2779
Of kijken hoe circuits zijn geconfigureerd
10:25
to process emotions,
248
625687
1152
om emoties te verwerken,
10:26
how the actual wiring of our brain is organized
249
626863
2922
hoe de werkelijke bedrading van onze hersenen is georganiseerd
10:29
in order to make us who we are.
250
629809
2567
om ons maken tot wie we zijn.
10:32
And of course, we can pinpoint, hopefully,
251
632400
2047
En hopelijk kunnen we de werkelijke problemen in de hersenen
10:34
the actual problems in the brain at a molecular level.
252
634471
3159
ooit lokaliseren op moleculair niveau.
10:37
What if we could actually look into cells in the brain
253
637654
2569
Wat als we in de cellen van de hersenen konden kijken
10:40
and figure out, wow, here are the 17 molecules that have altered
254
640247
3083
en vaststellen dat er, wow, 17 moleculen zijn veranderd
10:43
in this brain tissue that has been undergoing epilepsy
255
643354
3455
bij hersenweefsel van iemand met epilepsie
of met de ziekte van Parkinson
10:46
or changing in Parkinson's disease
256
646833
1650
of op enige andere wijze?
10:48
or otherwise being altered?
257
648507
1517
10:50
If we get that systematic list of things that are going wrong,
258
650048
3043
Als we een systematische lijst van fouten kunnen aanleggen,
10:53
those become our therapeutic targets.
259
653115
2199
worden dat onze therapeutische doelen.
Nieuwe geneesmiddelen kunnen zich eraan binden.
10:55
We can build drugs that bind those.
260
655338
1677
10:57
We can maybe aim energy at different parts of the brain
261
657039
2627
Of energie richten op delen van de hersenen
10:59
in order to help people with Parkinson's or epilepsy
262
659690
2687
om mensen met Parkinson of epilepsie te helpen,
of voor andere ziektes waar meer dan een miljard mensen
11:02
or other conditions that affect over a billion people
263
662401
2551
11:04
around the world.
264
664976
1213
over heel de wereld aan lijden.
11:07
Now, something interesting has been happening.
265
667246
2206
Nu is er iets interessants gebeurd.
11:09
It turns out that throughout biomedicine,
266
669476
2705
Het blijkt dat er in de gehele medische biologie
11:12
there are other problems that expansion might help with.
267
672205
2666
nog andere problemen zijn waar dat opzwellen kan helpen.
11:14
This is an actual biopsy from a human breast cancer patient.
268
674895
3234
Dit is een biopsie van een menselijke borstkankerpatiënt.
11:18
It turns out that if you look at cancers,
269
678505
2188
Kanker,
11:20
if you look at the immune system,
270
680717
1611
het immuunsysteem,
11:22
if you look at aging, if you look at development --
271
682352
2513
het verouderen, de ontwikkeling --
11:24
all these processes are involving large-scale biological systems.
272
684889
4497
al deze processen hebben te maken met grootschalige biologische systemen.
11:29
But of course, the problems begin with those little nanoscale molecules,
273
689410
4024
Maar de problemen beginnen natuurlijk op nanoschaal, bij die kleine moleculen,
11:33
the machines that make the cells and the organs in our body tick.
274
693458
3869
de machines die de cellen en organen in het lichaam doen tikken.
11:37
So what we're trying to do now is to figure out
275
697351
2222
We zouden deze technologie willen gebruiken
11:39
if we can actually use this technology to map the building blocks of life
276
699597
3466
om de bouwstenen van het leven in kaart te brengen
11:43
in a wide variety of diseases.
277
703087
1745
voor een groot aantal ziekten.
11:44
Can we actually pinpoint the molecular changes in a tumor
278
704856
2896
Als we de moleculaire veranderingen in een tumor kennen,
11:47
so that we can actually go after it in a smart way
279
707776
2369
kunnen we hem wellicht op een slimme manier aanpakken
11:50
and deliver drugs that might wipe out exactly the cells that we want to?
280
710169
3944
en geneesmiddelen leveren die de juiste cellen vernietigen.
11:54
You know, a lot of medicine is very high risk.
281
714137
2335
Je weet dat veel geneeskunde een zeer hoog risico inhoudt.
11:56
Sometimes, it's even guesswork.
282
716496
1782
Soms is het zelfs giswerk.
11:58
My hope is we can actually turn what might be a high-risk moon shot
283
718626
3875
Mijn hoop is dat we van een sprong in het duister met een hoog risico,
12:02
into something that's more reliable.
284
722525
1769
iets kunnen maken dat betrouwbaarder is.
12:04
If you think about the original moon shot,
285
724318
2055
De eerste echte sprong in het duister,
12:06
where they actually landed on the moon,
286
726397
1898
toen ze landden op de maan,
12:08
it was based on solid science.
287
728319
1444
was gebaseerd op solide wetenschap.
12:09
We understood gravity;
288
729787
1603
We begrepen de zwaartekracht,
12:11
we understood aerodynamics.
289
731414
1341
de aerodynamica.
12:12
We knew how to build rockets.
290
732779
1395
We wisten hoe raketten te bouwen.
12:14
The science risk was under control.
291
734198
2468
Het wetenschappelijk risico was onder controle.
12:16
It was still a great, great feat of engineering.
292
736690
2753
Toch was het een geweldig staaltje techniek.
12:19
But in medicine, we don't necessarily have all the laws.
293
739467
2645
Maar in de geneeskunde kennen we alle wetten niet.
12:22
Do we have all the laws that are analogous to gravity,
294
742136
3109
Kennen we alle wetten analoog aan de zwaartekracht
12:25
that are analogous to aerodynamics?
295
745269
2344
of aan de aerodynamica?
12:27
I would argue that with technologies
296
747637
1730
Met de technologieën
12:29
like the kinds I'm talking about today,
297
749391
1872
waarover ik het vandaag heb,
12:31
maybe we can actually derive those.
298
751287
1693
gaan we ze misschien vinden.
12:33
We can map the patterns that occur in living systems,
299
753004
2857
We kunnen de patronen in levende systemen in kaart brengen
12:35
and figure out how to overcome the diseases that plague us.
300
755885
4558
om de ziekten die ons teisteren te kunnen overwinnen.
12:41
You know, my wife and I have two young kids,
301
761499
2079
Mijn vrouw en ik hebben twee kinderen
12:43
and one of my hopes as a bioengineer is to make life better for them
302
763602
3234
en ik hoop als bio-ingenieur om hun leven beter te maken
12:46
than it currently is for us.
303
766860
1729
dan het nu is voor ons.
12:48
And my hope is, if we can turn biology and medicine
304
768613
3730
Als we de biologie en de geneeskunde kunnen veranderen
12:52
from these high-risk endeavors that are governed by chance and luck,
305
772367
4357
van hoog-risico ondernemingen die worden geregeerd door toeval en geluk,
12:56
and make them things that we win by skill and hard work,
306
776748
3927
tot dingen die we kunnen winnen door vaardigheid en hard werken,
13:00
then that would be a great advance.
307
780699
1898
dan zou dat een grote stap vooruit zijn.
13:02
Thank you very much.
308
782621
1206
Veel dank.
13:03
(Applause)
309
783851
10383
(Applaus)
Over deze website

Deze site laat u kennismaken met YouTube-video's die nuttig zijn om Engels te leren. U ziet Engelse lessen gegeven door topdocenten uit de hele wereld. Dubbelklik op de Engelse ondertitels op elke videopagina om de video af te spelen. De ondertitels scrollen synchroon met het afspelen van de video. Heeft u opmerkingen of verzoeken, neem dan contact met ons op via dit contactformulier.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7