Electrical experiments with plants that count and communicate | Greg Gage

Tradutor: Claudia Sander Revisor: Leonardo Silva

I'm a neuroscientist,

Sou neurocientista

and I'm the co-founder of Backyard Brains,

e cofundador da Backyard Brains,

and our mission is to train the next generation of neuroscientists

e nossa missão é treinar a próxima geração de neurocientistas,

by taking graduate-level neuroscience research equipment

disponibilizando equipamentos de pesquisa neurocientífica da universidade

and making it available for kids in middle schools and high schools.

para crianças no ensino médio e nos últimos anos do ensino fundamental.

And so when we go into the classroom,

Vamos às salas de aula,

one way to get them thinking about the brain, which is very complex,

e uma forma de fazê-los pensar sobre o cérebro, o que é muito complexo,

is to ask them a very simple question about neuroscience,

é fazer a eles uma simples pergunta sobre neurociência:

and that is, "What has a brain?"

"O que tem um cérebro?"

When we ask that,

Quando perguntamos isso,

students will instantly tell you that their cat or dog has a brain,

os estudantes imediatamente respondem que seu gato ou cachorro têm um cérebro,

and most will say that a mouse or even a small insect has a brain,

e a maioria vai dizer que um rato ou mesmo um pequeno inseto têm um cérebro,

but almost nobody says that a plant or a tree

mas quase ninguém diz que uma planta, uma árvore

or a shrub has a brain.

ou um arbusto têm um cérebro.

And so when you push --

Então você vai além,

because this could actually help describe a little bit

porque isso pode ajudar a descrever um pouco

how the brain actually functions --

como o cérebro realmente funciona, então você vai além e diz:

so you push and say,

"Well, what is it that makes living things have brains versus not?"

"Bem, o que faz com que coisas vivas tenham ou não um cérebro?"

And often they'll come back with the classification

Frequentemente eles vêm com a classificação

that things that move tend to have brains.

de que coisas que se movem tendem a ter cérebros.

And that's absolutely correct.

E isso está absolutamente correto.

Our nervous system evolved because it is electrical.

Nosso sistema nervoso evoluiu porque ele é elétrico, é rápido.

It's fast, so we can quickly respond to stimuli in the world

Então podemos reagir rapidamente aos estímulos e nos movermos,

and move if we need to.

se precisarmos.

But you can go back and push back on a student,

Mas você pode ir mais a fundo com um estudante e dizer:

and say, "Well, you know, you say that plants don't have brains,

"Bem, você diz que as plantas não têm cérebro, mas elas se movem".

but plants do move."

Anyone who has grown a plant

Qualquer um que tenha cultivado uma planta

has noticed that the plant will move

notou que a planta se move

and face the sun.

na direção do sol.

But they'll say, "But that's a slow movement.

Então eles dizem: "Mas esse é um movimento lento.

You know, that doesn't count. That could be a chemical process."

Isso não conta, deve ser um processo químico".

But what about fast-moving plants?

Mas e as plantas que se movem rapidamente?

Now, in 1760, Arthur Dobbs, the Royal Governor of North Carolina,

Em 1760, Arthur Dobbs, o governador real da Carolina do Norte,

made a pretty fascinating discovery.

fez uma descoberta fascinante.

In the swamps behind his house,

No pântano atrás da sua casa,

he found a plant that would spring shut

ele encontrou uma planta que se fechava subitamente

every time a bug would fall in between it.

cada vez que um inseto caísse no meio dela.

He called this plant the flytrap,

Ele chamou essa planta de Vênus papa-moscas,

and within a decade, it made its way over to Europe,

e dentro de uma década ela foi parar na Europa,

where eventually the great Charles Darwin got to study this plant,

onde por fim o grande Charles Darwin estudou-a.

and this plant absolutely blew him away.

E essa planta deixou-o de queixo caído.

He called it the most wonderful plant in the world.

Ele chamou-a de a planta mais maravilhosa do mundo.

This is a plant that was an evolutionary wonder.

Essa planta é uma maravilha da evolução.

This is a plant that moves quickly,

É uma planta que se move rapidamente,

which is rare,

o que é raro,

and it's carnivorous, which is also rare.

e é carnívora, o que também é raro.

And this is in the same plant.

As duas coisas na mesma planta.

But I'm here today to tell you

Mas hoje estou aqui para dizer que essa não é a coisa mais legal dessa planta.

that's not even the coolest thing about this plant.

The coolest thing is that the plant can count.

O mais legal é que ela pode contar.

So in order to show that,

Para mostrar isso,

we have to get some vocabulary out of the way.

precisamos esclarecer algumas coisas.

So I'm going to do what we do in the classroom with students.

Então vou fazer o que faço com os alunos na sala de aula.

We're going to do an experiment on electrophysiology,

Vamos fazer um experimento de eletrofisiologia,

which is the recording of the body's electrical signal,

que grava o sinal elétrico do corpo,

either coming from neurons or from muscles.

vindo dos neurônios ou dos músculos.

And I'm putting some electrodes here on my wrists.

Estou colocando alguns eletrodos nos meus pulsos.

As I hook them up,

Quando estiverem presos, poderemos ver um sinal aqui na tela.

we're going to be able to see a signal

on the screen here.

And this signal may be familiar to you.

Esse sinal pode ser familiar para vocês.

It's called the EKG, or the electrocardiogram.

Ele é chamado ECG, ou eletrocardiograma.

And this is coming from neurons in my heart

Isso vêm dos neurônios do meu coração,

that are firing what's called action potentials,

que disparam o que se chama de potencial de ação;

potential meaning voltage and action meaning it moves quickly up and down,

potencial indica voltagem, ação indica que oscila rapidamente pra cima e pra baixo,

which causes my heart to fire,

o que faz meu coração bater, e isso causa o sinal que vocês veem aqui.

which then causes the signal that you see here.

And so I want you to remember the shape of what we'll be looking at right here,

Quero que vocês se lembrem do formato do que estamos vendo aqui,

because this is going to be important.

isso vai ser importante.

Essa é uma forma de o cérebro codificar a informação

This is a way that the brain encodes information

in the form of an action potential.

na forma de potencial de ação.

So now let's turn to some plants.

Agora vamos voltar às plantas.

So I'm going to first introduce you to the mimosa,

Primeiro, vou apresentar para vocês a mimosa,

not the drink, but the Mimosa pudica,

não a bebida, a Mimosa pudica.

and this is a plant that's found in Central America and South America,

É uma planta encontrada na América Central e na América do Sul,

and it has behaviors.

e ela tem comportamentos.

And the first behavior I'm going to show you

O primeiro comportamento que vou mostrar a vocês

is if I touch the leaves here,

é que, se tocarmos as suas folhas,

you get to see that the leaves tend to curl up.

elas tendem a se fechar.

And then the second behavior is,

E o segundo comportamento é o seguinte:

if I tap the leaf,

se dermos uma batidinha na folha,

the entire branch seems to fall down.

todo o ramo aparenta murchar.

So why does it do that?

Por que ela faz isso?

It's not really known to science.

A ciência não sabe.

One of the reasons why could be that it scares away insects

Uma das razões poderia ser para afugentar os insetos

or it looks less appealing to herbivores.

ou parecer menos atraente para os herbívoros.

But how does it do that? Now, that's interesting.

Mas como ela faz isso? Isso que é interessante.

We can do an experiment to find out.

Podemos fazer um experimento e descobrir.

So what we're going to do now,

O que vamos fazer agora,

just like I recorded the electrical potential from my body,

assim como eu gravei o potencial elétrico do meu corpo,

we're going to record the electrical potential from this plant, this mimosa.

é gravar o potencial elétrico desta planta, desta dormideira.

And so what we're going to do is I've got a wire wrapped around the stem,

Eu enrolei um fio ao redor do caule,

and I've got the ground electrode where?

e onde coloquei o eletrodo terra?

In the ground. It's an electrical engineering joke. Alright.

Na terra. É uma piada de engenharia eletrônica. Tudo bem.

(Laughter)

(Risos)

Alright. So I'm going to go ahead and tap the leaf here,

Tudo bem. Agora vou dar uma batidinha na folha,

e quero que vocês olhem o registro eletrônico

and I want you to look at the electrical recording

that we're going to see inside the plant.

que vamos ter dentro da planta.

Whoa. It is so big, I've got to scale it down.

Uau. É tão grande, que vou ter que reduzir a imagem.

Alright. So what is that?

Cero. Então, o que é isso?

That is an action potential that is happening inside the plant.

Isso é um potencial de ação ocorrendo dentro da planta.

Why was it happening?

Por que ele ocorre?

Porque ela queria se mover, certo?

Because it wanted to move. Right?

And so when I hit the touch receptors,

Então, quando eu aciono os receptores de toque,

it sent a voltage all the way down to the end of the stem,

eles enviam uma voltagem por todo o caule, que faz com que ela se mova.

which caused it to move.

And now, in our arms, we would move our muscles,

Em nossos braços, isso moveria nossos músculos,

but the plant doesn't have muscles.

mas a planta não tem músculos.

What it has is water inside the cells

Ela tem água dentro das células

and when the voltage hits it, it opens up, releases the water,

e quando a voltagem as atinge, elas se abrem, liberam a água,

changes the shape of the cells, and the leaf falls.

mudam a forma das células, e as folhas murcham.

OK. So here we see an action potential encoding information to move. Alright?

Certo. Então vimos um potencial de ação codificando informação para se mover.

But can it do more?

Mas ele pode fazer mais?

So let's go to find out.

Vamos descobrir.

We're going to go to our good friend, the Venus flytrap here,

Vamos voltar para nossa amiga Vênus papa-moscas,

and we're going to take a look at what happens inside the leaf

e vamos dar uma olhada no que acontece dentro da folha

when a fly lands on here.

quando uma mosca pousa nela.

So I'm going to pretend to be a fly right now.

Vou fingir que sou uma mosca.

And now here's my Venus flytrap,

Aqui está minha Vênus papa-moscas,

and inside the leaf, you're going to notice

e dentro da folha vocês podem ver

that there are three little hairs here, and those are trigger hairs.

três pequenos pelos, são os pelos de disparo.

And so when a fly lands --

Então, quando uma mosca pousa...

I'm going to touch one of the hairs right now.

Vou tocar um dos pelos agora.

Ready? One, two, three.

Prontos? Um, dois, três.

What do we get? We get a beautiful action potential.

O que temos? Temos um lindo potencial de ação.

However, the flytrap doesn't close.

Mas a papa-moscas não se fecha.

And to understand why that is,

E para entender por quê,

we need to know a little bit more about the behavior of the flytrap.

precisamos saber um pouco mais sobre o comportamento da papa-moscas.

Number one is that it takes a long time to open the traps back up --

Primeiro, leva muito tempo para reabrir a armadilha,

you know, about 24 to 48 hours if there's no fly inside of it.

de 24 a 48 horas, se não tiver uma mosca dentro dela.

And so it takes a lot of energy.

E isso usa muita energia.

And two, it doesn't need to eat that many flies throughout the year.

Segundo, ela não precisa comer tantas moscas ao longo do ano.

Only a handful. It gets most of its energy from the sun.

Só algumas. Ela tira do sol a maior parte da energia.

It's just trying to replace some nutrients in the ground with flies.

Ela só tenta repor alguns nutrientes do solo com as moscas.

And the third thing is,

E terceiro, ela só abre e fecha a armadilha algumas vezes

it only opens then closes the traps a handful of times

until that trap dies.

até a armadilha morrer.

So therefore, it wants to make really darn sure

Então ela quer realmente garantir

that there's a meal inside of it before the flytrap snaps shut.

que há uma refeição dentro dela antes que a armadilha se feche.

So how does it do that?

E como ela faz isso?

It counts the number of seconds

Ela conta o número de segundos

between successive touching of those hairs.

entre sucessivos toques nos pelos.

And so the idea is that there's a high probability,

A ideia é que há uma grande probabilidade,

if there's a fly inside of there, they're going to be quick together,

se houver uma mosca dentro, de eles serem ativados juntos,

então, ao receber o primeiro potencial de ação,

and so when it gets the first action potential,

ela começa a contar: um, dois... e, se chegar a 20 sem disparar de novo,

it starts counting, one, two,

and if it gets to 20 and it doesn't fire again,

ela não vai se fechar,

then it's not going to close,

but if it does it within there, then the flytrap will close.

mas, se ocorrer dentro desse tempo, então a armadilha se fecha.

Então vamos começar de novo.

So we're going to go back now.

I'm going to touch the Venus flytrap again.

Vou tocar de novo na Vênus papa-moscas.

I've been talking for more than 20 seconds.

Estive falando por mais de 20 segundos,

So we can see what happens when I touch the hair a second time.

então podemos ver o que acontece quando toco o pelo uma segunda vez.

So what do we get? We get a second action potential,

Então temos outro potencial de ação,

but again, the leaf doesn't close.

mas, de novo, ela não se fecha.

So now if I go back in there

Mas se eu voltar,

and if I'm a fly moving around,

se eu for uma mosca voando por aí,

I'm going to be touching the leaf a few times.

vou tocar a folha algumas vezes.

Vou tocá-la algumas vezes.

I'm going to go and brush it a few times.

And immediately,

E imediatamente,

the flytrap closes.

a papa-moscas se fecha.

So here we are seeing the flytrap actually doing a computation.

Então estamos vendo a papa-moscas fazer um cálculo.

It's determining if there's a fly inside the trap,

Ela está decidindo se tem uma mosca na armadilha,

and then it closes.

e então ela se fecha.

So let's go back to our original question.

Vamos voltar à nossa questão original.

Do plants have brains?

As plantas têm cérebro?

Well, the answer is no.

Bem, a resposta é não.

There's no brains in here.

Não há um cérebro aqui.

There's no axons, no neurons.

Não há axiomas nem neurônios.

It doesn't get depressed.

Ela não fica deprimida.

It doesn't want to know what the Tigers' score is.

Ela não quer saber o resultado do jogo.

Ela não tem problemas de autorrealização.

It doesn't have self-actualization problems.

But what it does have is something that's very similar to us,

Mas ela tem algo muito similar ao que nós temos,

which is the ability to communicate using electricity.

que é a capacidade de se comunicar usando a eletricidade.

It just uses slightly different ions than we do,

Ela usa íons um pouco diferentes dos que usamos,

but it's actually doing the same thing.

mas na verdade ela faz a mesma coisa.

So just to show you

Então, só pra mostrar a vocês

the ubiquitous nature of these action potentials,

a natureza ubíqua desses potenciais de ação,

we saw it in the Venus flytrap,

nós os vimos na Vênus papa-moscas,

we've seen an action potential in the mimosa.

vimos um potencial de ação na mimosa,

We've even seen an action potential in a human.

e vimos até em um humano.

Now, this is the euro of the brain.

Essa é a linguagem única do cérebro.

It's the way that all information is passed.

É a forma como toda informação é passada.

And so what we can do is we can use those action potentials

Então o que podemos fazer é usar esses potenciais de ação

to pass information

para passar informação

between species of plants.

entre espécies de plantas.

And so this is our interspecies plant-to-plant communicator,

Então este é nosso comunicador interespécies planta a planta,

and what we've done is we've created a brand new experiment

e criamos um novo experimento

where we're going to record the action potential from a Venus flytrap,

no qual vamos gravar o potencial de ação de uma Vênus papa-moscas,

and we're going to send it into the sensitive mimosa.

e enviá-lo para a dormideira.

So I want you to recall what happens

Quero que se lembrem do que acontece

when we touch the leaves of the mimosa.

quando tocamos as folhas da dormideira.

It has touch receptors that are sending that information

Ela tem receptores de toque que enviam essa informação

back down in the form of an action potential.

ao longo do caule como potencial de ação.

And so what would happen

Então o que acontece

if we took the action potential from the Venus flytrap

se pegarmos o potencial de ação da Vênus papa-moscas

and sent it into all the stems of the mimosa?

e o enviarmos para todas as hastes da dormideira?

We should be able to create the behavior of the mimosas

Nós deveríamos conseguir criar o comportamento da dormideira

without actually touching it ourselves.

sem tocá-la realmente.

And so if you'll allow me,

Então, se me permitem,

I'm going to go ahead and trigger this mimosa right now

vou prosseguir e acionar essa dormideira agora,

by touching on the hairs of the Venus flytrap.

tocando os pelos da papa-moscas.

So we're going to send information about touch from one plant to another.

Então vamos enviar informação sobre toque de uma planta a outra.

So there you see it.

Aí está.

So --

Então...

(Applause)

(Aplausos)

So I hope you learned a little bit, something about plants today,

Espero que vocês tenham aprendido um pouco sobre plantas hoje,

and not only that.

e não só isso.

You learned that plants could be used to help teach neuroscience

Aprenderam que plantas podem ser usadas para ensinar neurociência

and bring along the neurorevolution.

e alavancar a neurorrevolução.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)