How we can use light to see deep inside our bodies and brains | Mary Lou Jepsen

Traducător: Dănuț Vornicu Corector: Mihaida Meila

People don't realize

Oamenii nu își dau seama

that red light and benign near-infrared light

că lumina roșie și o lumină caldă aproape de infraroșu

go right through your hand, just like this.

trec prin mâna voastră, exact așa.

This fact could enable better, faster and cheaper health care.

Asta ar putea permite îngrijiri medicale mai bune, mai rapide și mai ieftine.

Our translucence is key here.

Translucența noastră este esențială aici.

I'm going to show you how we use this key and a couple of other keys

Vă voi arăta cum folosim această cheie și altele două

to see deep inside our bodies and brains.

să vedem adânc în corpurile și creierele noastre.

OK, so first up ...

Bine, deci mai întâi...

You see this laser pointer and the spot it makes on my hand?

Vedeți acest indicator laser și punctul pe care îl face pe mâna mea?

The light goes right through my hand --

Lumina îmi trece direct prin mână,

if we could bring the lights down, please --

dacă am putea stinge luminile, vă rog,

as I've already shown.

așa cum am arătat deja.

But you can no longer see that laser spot.

Dar nu mai puteți vedea acel spot laser.

You see my hand glow.

Îmi vedeți mâna cum strălucește.

That's because the light spreads out, it scatters.

Asta pentru că lumina se răspândește, se împrăștie.

I need you to understand what scattering is,

Vreau să înțelegeți ce este împrăștierea,

so I can show you how we get rid of it

ca să vă pot arăta cum scăpăm de ea

and see deep inside our bodies and brains.

și să vedem adânc în corpurile și creierele noastre.

So, I've got a piece of chicken back here.

Deci, am aici o bucată de pui.

(Laughter)

(Râsete)

It's raw.

E crud.

Putting on some gloves.

Punem niște mănuși.

It's got the same optical properties as human flesh.

Are aceleași proprietăți optice ca și carnea umană.

So, here's the chicken ... putting it on the light.

Deci, iată puiul... punându-l la lumină.

Can you see, the light goes right through?

Puteți vedea cum trece lumina prin el?

I also implanted a tumor in that chicken.

Am implantat și o tumoră în puiul acesta.

Can you see it?

Puteți să o vedeți?

Audience: Yes.

Publicul: Da.

Mary Lou Jepsen: So this means, using red light and infrared light,

Mary Lou Jepsen: Deci aceasta înseamnă că folosind lumină roșie și infraroșie,

we can see tumors in human flesh.

putem vedea tumori în carnea umană.

But there's a catch.

Dar există un truc.

When I throw another piece of chicken on it,

Când arunc o altă bucată de pui pe ea,

the light still goes through,

lumina încă mai trece,

but you can no longer see the tumor.

dar nu mai puteți vedea tumora.

That's because the light scatters.

Asta pentru că lumina se împrăștie.

So we have to do something about the scatter

Deci trebuie să facem ceva cu împrăștierea

so we can see the tumor.

încât să putem vedea tumora.

We have to de-scatter the light.

Trebuie să focalizăm lumina.

So ...

Deci...

A technology I spent the early part of my career on

O tehnologie din prima parte a carierei mele

enables de-scattering.

permite focalizarea.

It's called holography.

Se numește holografie.

And it won the Nobel Prize in physics in the 70s,

Și a câștigat premiul Nobel pentru fizică în anii '70,

because of the fantastic things it enables you to do with light.

datorită lucrurilor fantastice pe care le puteți face cu lumina.

This is a hologram.

Aceasta este o hologramă.

It captures all of the light, all of the rays, all of the photons

Captează toată lumina, toate razele, toți fotonii

at all of the positions and all of the angles, simultaneously.

din toate pozițiile și din toate unghiurile, simultan.

It's amazing.

Este uimitor.

To see what we can do with holography ...

Pentru a vedea ce putem face cu holografia...

You see these marbles?

Vedeți aces joc cu bile?

Look at these marbles bouncing off of the barriers,

Uitați-vă la acest joc cu bile, căzând printre bariere,

as an analogy to light being scattered by our bodies.

ca o analogie a luminii împrăștiate de corpurile noastre.

As the marbles get to the bottom of the scattering maze,

Pe măsură ce bilele coboară spre baza labirintului,

they're chaotic, they're scattering and bouncing everywhere.

sunt haotice, se împrăștie și merg peste tot.

If we record a hologram at the bottom inside of the screen,

Dacă înregistrăm o hologramă în partea de jos în interiorul ecranului,

we can record the position and angle of each marble exiting the maze.

putem înregistra poziția și unghiul fiecărei bile care iese din labirint.

And then we can bring in marbles from below

Și atunci putem aduce bilele de jos

and have the hologram direct each marble to exactly the right position and angle,

ca holograma să direcționeze fiecare bilă spre poziția și unghiul corect,

such as they emerge in a line at the top of the scatter matrix.

așa cum apar ele în linie în vârful matricei de împrăștiere.

We're going to do that with this.

O vom face cu asta.

This is optically similar to human brain.

Acesta este optic similar cu creierul uman.

I'm going to switch to green light now,

Acum voi trece la lumina verde,

because green light is brighter to your eyes than red or infrared,

fiindcă lumina verde e mai strălucitoare pentru ochi decât roșu sau infraroșu,

and I really need you to see this.

și chiar am nevoie ca voi să vedeți asta.

So we're going to put a hologram in front of this brain

Deci vom pune o hologramă în fața acestui creier

and make a stream of light come out of it.

și facem ca un flux de lumină să iasă din ea.

Seems impossible but it isn't.

Pare imposibil, dar nu este.

This is the setup you're going to see.

Asta este configurația pe care o veți vedea.

Green light.

Lumina verde.

Hologram here, green light going in,

Holograma aici, lumina verde trece,

that's our brain.

acesta este creierul nostru.

And a stream of light comes out of it.

Și un flux de lumină iese din el.

We just made a brain lase of densely scattering tissue.

Tocmai am făcut un laser al creierului al împrăștierii țesutului dens.

Seems impossible, no one's done this before,

Pare imposibil, nimeni nu a făcut asta înainte,

you're the first public audience to ever see this.

sunteți primul public care vede asta.

(Applause)

(Aplauze)

What this means is that we can focus deep into tissue.

Asta înseamnă că putem focaliza adânc în țesut.

Our translucency is the first key.

Translucența noastră este prima cheie.

Holography enabling de-scattering is the second key

A doua cheie este holografia care permite focalizarea

to enable us to see deep inside of our bodies and brains.

pentru a ne permite să vedem adânc în corpul și creierul nostru.

You're probably thinking,

Probabil vă gândiți:

"Sounds good, but what about skull and bones?

„Sună bine, dar ce zici de craniu și oase?

How are you going to see through the brain without seeing through bone?"

Cum ai de gând să vezi prin creier fără să vezi prin os?”

Well, this is real human skull.

Ei bine, acesta este un craniu uman adevărat.

We ordered it at skullsunlimited.com.

L-am comandat pe skullsunlimited.com.

(Laughter)

(Râsete)

No kidding.

Nu glumesc.

But we treat this skull with great respect at our lab and here at TED.

Dar tratăm acest craniu cu mult respect la laboratorul nostru și aici la TED.

And as you can see,

Și după cum vedeți,

the red light goes right through it.

lumina roșie trece direct prin el.

Goes through our bones.

Trece prin oasele noastre.

So we can go through skull and bones and flesh with just red light.

Deci putem trece prin craniu, oase și carne, doar cu lumină roșie.

Gamma rays and X-rays do that, too, but they cause tumors.

Razele gamma și X fac asta de asemenea, dar acestea provoacă tumori.

Red light is all around us.

Lumina roșie este peste tot în jurul nostru.

So, using that, I'm going to come back here

Așa că, folosind asta, mă voi întoarce aici

and show you something more useful than making a brain lase.

să vă arăt ceva mai util decât o imagine laser a creierului.

We challenged ourselves to see how fine we could focus through brain tissue.

Ne-am provocat să vedem cât de bine putem focaliza prin țesutul creierului.

Focusing through this brain,

Focalizarea prin acest creier

it was such a fine focus, we put a bare camera die in front of it.

a fost o focalizare foarte fină, am pus un cip fotografic în fața lui.

And the bare camera die ...

Iar cipul fotografic...

Could you turn down the spotlight?

Puteți închide reflectoarele?

OK, there it is.

Bine, asta este.

Do you see that?

Vedeți asta?

Each pixel is two-thousandths of a millimeter wide.

Fiecare pixel are două miimi de milimetru lățime.

Two microns.

Doi microni.

That means that spot focus -- full width half max --

Asta înseamnă că punctul de focalizare, lățime completă înălțime jumătate,

is six to eight microns.

este de șase până la opt microni.

To give you an idea of what that means:

Pentru a vă face o idee despre ce înseamnă asta:

that's the diameter of the smallest neuron in the human brain.

acesta este diametrul celui mai mic neuron din creierul uman.

So that means we can focus through skull and brain to a neuron.

Deci, înseamnă că putem focaliza prin craniu și creier către un neuron.

No one has seen this before, we're doing this for the first time here.

Nimeni nu a văzut asta înainte, facem asta pentru prima dată aici.

It's not impossible.

Nu este imposibil.

(Applause)

(Aplauze)

We made it work with our system, so we've made a breakthrough.

L-am făcut funcțional cu sistemul nostru, așa că am făcut o descoperire.

(Laughter)

(Râsete)

Just to give an idea -- like, that's not just 50 marbles.

Doar pentru a vă face o idee, nu este vorba doar de 50 de bile.

That's billions, trillion of photons,

Sunt miliarde, trilioane de fotoni,

all falling in line as directed by the hologram,

toți aliniați, direcționați de hologramă,

to ricochet through densely scattering brain,

să ricoșeze prin creierul dens împrăștiat,

and emerge as a focus.

și să apară ca fiind focalizați.

It's pretty cool.

E destul de tare.

We're excited about it.

Suntem încântați de asta.

This is an MRI machine.

Acesta este un aparat RMN.

It's a few million dollars, it fills a room,

E câteva milioane de dolari, umple o cameră,

many people have probably been in one.

mulți oameni au fost probabil într-unul.

I've spent a lot of time in one.

Am petrecut mult timp într-unul.

It has a focus of about a millimeter --

Are o rezoluție de aproximativ un milimetru,

kind of chunky, compared to what I just showed you.

un fel de glumă, comparativ cu ceea ce tocmai v-am arătat.

A system based on our technology could enable dramatically lower cost,

Un sistem bazat pe tehnologia noastră are un cost dramatic mai redus,

higher resolution

o rezoluție mai mare

and smaller medical imaging.

și un sistem imagistic medical mai mic.

So that's what we've started to do.

Deci, asta am început să facem.

My team and I have built a rig, a lab rig

Echipa mea și cu mine am construit o instalație de laborator

to scan out tissue.

pentru a scana țesutul.

And here it is in action.

Și aici este în acțiune.

We wanted to see how good we could do.

Am vrut să vedem cât de bine o putem face.

We've built this over the last year.

Am construit-o anul trecut.

And the result is,

Iar rezultatul

we're able to find tumors

este că am putut să găsim tumori

in this sample --

în acest eșantion -

70 millimeters deep, the light going in here,

la 70 de milimetri adâncime, lumina intrând pe aici,

half a millimeter resolution,

cu o rezoluție de jumătate de milimetru,

and that's the tumor it found.

și asta este tumora pe care a găsit-o.

You're probably looking at this,

Probabil că vă uitați la asta

like, "Sounds good, but that's kind of a big system.

gândind: „Sună bine, dar e tot un fel de sistem mare.

It's smaller than a honking-big MRI machine,

Este mai mică decât un RMN,

monster MRI machine,

decât un monstru de RMN,

but can you do something to shrink it down?"

dar poți face ceva pentru a o micșora?”

And the answer is:

Iar răspunsul este:

of course.

desigur.

We can replace each big element in that system

Putem înlocui fiecare element important din sistemul respectiv

with a smaller component --

cu o componentă mai mică,

a little integrated circuit,

un mic circuit integrat,

a display chip the size of a child's fingernail.

un cip de dimensiunea unghiei unui copil.

A bit about my background:

Puțin despre pregătirea mea:

I've spent the last two decades inventing, prototype-developing

am petrecut ultimele două decenii inventând, dezvoltând prototipuri

and then shipping billions of dollars of consumer electronics --

și apoi expediind electronice de consum de miliarde de dolari -

with full custom chips --

cu cipuri complet personalizate -

on the hairy edge of optical physics.

la limita fizicii optice.

So my team and I built the big lab rig

Așadar, echipa mea și cu mine am construit instalația de laborator

to perfect our architecture and test the corner cases

pentru a ne perfecționa arhitectura și a testa cazurile limită

and really fine-tune our chip designs,

și să reglăm cu adevărat designul cipurilor,

before spending the millions of dollars to fabricate each chip.

înainte de a cheltui milioane de dolari pentru fabricarea fiecărui cip.

Our new chip inventions slim down the system, speed it up

Noile cipuri inventate de noi reduc sistemul, îl accelerează

and enable rapid scanning and de-scattering of light

și permit scanarea rapidă și focalizarea luminii

to see deep into our bodies.

pentru a vedea adânc în corpurile noastre.

This is the third key to enable better, faster and cheaper health care.

Asta este a treia cheie pentru a permite

o îngrijire medicală mai bună, mai rapidă și mai ieftină.

This is a mock-up of something that can replace the functionality

Acesta este modelul a ceva care poate înlocui funcționalitatea

of a multimillion-dollar MRI machine

unui aparat RMN de multe milioane de dolari,

into a consumer electronics price point,

cu prețul unor electronice de consum,

that you could wear as a bandage, line a ski hat, put inside a pillow.

pe care le-ați putea purta ca un bandaj, ca un fes de schi, așezate într-o pernă.

That's what we're building.

Asta este ceea ce construim noi.

(Applause)

(Aplauze)

Oh, thanks!

O, mulțumesc.

(Applause)

(Aplauze)

So you're probably thinking,

Deci, probabil vă gândiți:

"I get the light going through our bodies.

„Am reușit să fac lumina să treacă prin corpurile noastre.

I even get the holography de-scattering the light.

Am reușit chiar ca holografia să focalizeze lumina.

But how do we use these new chip inventions, exactly,

Dar cum folosim aceste noi invenții mai exact,

to do the scanning?"

pentru a face scanarea?”

Well, we have a sound approach.

Ei bine, noi avem o abordare sonică.

No, literally -- we use sound.

Nu, literal - folosim sunetul.

Here, these three discs represent the integrated circuits

Aici, aceste trei discuri reprezintă circuitele integrate

that we've designed,

pe care noi le-am realizat,

that massively reduce the size of our current bulky system.

și care reduc masiv dimensiunea sistemului nostru voluminos actual.

One of the spots, one of the chips, emits a sonic ping,

Unul dintre discuri, unul dintre cipuri, emite un semnal sonic,

and it focuses down,

pe care îl focalizează,

and then we turn red light on.

și apoi aprinde lumina roșie.

And the red light that goes through that sonic spot

Și lumina roșie ce trece prin acel punct sonic

changes color slightly,

își schimbă ușor culoarea,

much like the pitch of the police car siren changes

cum își schimbă tonul sirena poliției

as it speeds past you.

când trece în viteză pe lângă voi.

So.

Deci.

There's this other thing about holography I haven't told you yet,

Există încă un lucru despre holografie pe care nu vi l-am spus încă,

that you need to know.

pe care trebuie să-l știți.

Only two beams of exactly the same color can make a hologram.

Doar două fascicule cu aceeași culoare pot face o hologramă.

So, that's the orange light that's coming off of the sonic spot,

Deci, asta este lumina portocalie care iese din punctul sonic,

that's changed color slightly,

care și-a schimbat ușor culoarea,

and we create a glowing disc of orange light

și creăm un disc strălucitor de lumină portocalie

underneath a neighboring chip

sub un cip învecinat

and then record a hologram on the camera chip.

apoi înregistrăm o hologramă pe cipul camerei.

Like so.

Așa

From that hologram, we can extract information just about that sonic spot,

Din acea hologramă, putem extrage informații despre acel punct sonic,

because we filter out all of the red light.

pentru că filtrăm toată lumina roșie.

Then, we can optionally focus the light back down into the brain

Apoi, opțional, putem concentra lumina înapoi în creier

to stimulate a neuron or part of the brain.

pentru a stimula un neuron sau o parte a creierului.

And then we move on to shift the sonic focus to another spot.

Și apoi mutăm focalizarea sonică într-un alt punct.

And that way, spot by spot, we scan out the brain.

Și în acest fel, punct cu punct, scanăm creierul.

Our chips decode holograms

Cipurile noastre decodează hologramele

a bit like Rosalind Franklin decoded this iconic image of X-ray diffraction

cum și Rosalind Franklin a decodat această imagine iconică a difracției de raze X

to reveal the structure of DNA for the first time.

pentru a dezvălui structura ADN-ului pentru prima dată.

We're doing that electronically with our chips,

Facem asta electronic cu cipurile noastre,

recording the image and decoding the information,

înregistrând imaginea și decodând informațiile,

in a millionth of a second.

într-o milionime de secundă.

We scan fast.

Scanăm repede.

Our system may be extraordinary at finding blood.

Sistemul nostru poate fi extraordinar la găsirea de sânge.

And that's because blood absorbs red light and infrared light.

Și asta pentru că sângele absoarbe lumina roșie și lumina infraroșie.

Blood is red.

Sângele este roșu.

Here's a beaker of blood.

Iată un pahar cu sânge.

I'm going to show you.

Am să vă arăt.

And here's our laser, going right through it.

Și iată laserul nostru, trecând prin el.

It really is a laser, you can see it on the -- there it is.

Este cu adevărat un laser, îl puteți vedea - iată-l.

In comparison to my pound of flesh,

În comparație cu bucata mea de carne,

where you can see the light goes everywhere.

unde puteți vedea că lumina merge peste tot.

So let's see that again, blood.

Deci, să vedem asta din nou, sângele.

This is really key: blood absorbs light,

Asta este cu adevărat esențial: sângele absoarbe lumina,

flesh scatters light.

carnea împrăștie lumina.

This is significant,

Asta este important,

because every tumor bigger than a cubic millimeter or two

pentru că fiecare tumoră mai mare de unul sau doi milimetri cubi

has five times the amount of blood as normal flesh.

are de cinci ori cantitatea de sânge față de carnea normală.

So with our system, you can imagine detecting cancers early,

Deci cu sistemul nostru vă puteți imagina detectarea timpurie a cancerului,

when intervention is easy,

când intervenția este ușoară,

or tracking the size of your tumor as it grows or shrinks.

sau urmărirea dimensiunii tumorii pe măsură ce crește sau se micșorează.

Our system also should be extraordinary at finding out where blood isn't,

Sistemul nostru ar trebui să fie extraordinar la aflarea lipsei sângelui,

like a clogged artery,

cum este o arteră înfundată,

or the color change in blood

sau schimbarea culorii sângelui

as it carries oxygen versus not carrying oxygen,

dacă transportă oxigen sau nu transportă oxigen,

which is a way to measure neural activity.

care este un mod de a măsura activitatea neuronală.

There's a saying that "sunlight" is the best disinfectant.

Există o vorbă, că „lumina soarelui” este cel mai bun dezinfectant.

It's literally true.

Este practic adevărat.

Researchers are killing pneumonia in lungs by shining light deep inside of lungs.

Cercetătorii ucid pneumonia din plămâni luminând adânc în interiorul acestora.

Our system could enable this noninvasively.

Sistemul nostru ar putea face asta neinvaziv.

Let me give you three more examples of what this technology can do.

Permiteți-mi să vă ofer încă trei exemple despre ce poate face această tehnologie.

One: stroke.

Unu: accident vascular cerebral.

There's two major kinds of stroke:

Există două tipuri majore de atacuri cerebrale:

the one caused by clogs

cel provocat de înfundări

and another caused by rupture.

și altul realizat de ruptură.

If you can determine the type of stroke within an hour or two,

Dacă puteți determina tipul de atac cerebral într-o oră sau două,

you can give medication to massively reduce the damage to the brain.

puteți da medicamente pentru a reduce masiv deteriorarea creierului.

Get the drug wrong,

Dați medicamentul greșit,

and the patient dies.

iar pacientul moare.

Today, that means access to an MRI scanner within an hour or two of a stroke.

Azi, asta înseamnă acces la un scaner RMN în decurs de o oră sau două de la atac.

Tomorrow, with compact, portable, inexpensive imaging,

Mâine, cu imagini compacte, portabile, ieftine,

every ambulance and every clinic can decode the type of stroke

fiecare ambulanță și fiecare clinică poate decodifica tipul de atac cerebral,

and get the right therapy on time.

oferind terapia potrivită la timp.

(Applause)

(Aplauze)

Thanks.

Mulțumesc.

Two:

Doi:

two-thirds of humanity lacks access to medical imaging.

două treimi din umanitate nu au acces la imagistică medicală.

Compact, portable, inexpensive medical imaging can save countless lives.

Imagistica medicală compactă, portabilă și ieftină poate salva nenumărate vieți.

And three:

Și trei:

brain-computer communication.

comunicare creier-computer.

I've shown here onstage our system focusing through skull and brain

Am arătat aici pe scenă sistemul nostru focalizând prin craniu și creier

to the diameter of the smallest neuron.

până la diametrul celui mai mic neuron.

Using light and sound, you can activate or inhibit neurons,

Folosind lumină și sunet, puteți activa sau inhiba neuronii,

and simultaneously, we can match spec by spec

și simultan, putem realiza bucată cu bucată,

the resolution of an fMRI scanner,

rezoluția unui scaner RMN,

which measures oxygen use in the brain.

care măsoară consumul de oxigen în creier.

We do that by looking at the color change in the blood,

Facem asta analizând schimbarea culorii sângelui,

rather than using a two-ton magnet.

în loc să folosim un magnet de două tone.

So you can imagine that with fMRI scanners today,

Așadar, vă puteți imagina, cu scanerele RMN de astăzi,

we can decode the imagined words, images and dreams of those being scanned.

putem decoda cuvintele, imaginile și visele imaginate ale celor scanați.

We're working on a system that puts all three of these capabilities

Lucrăm la un sistem care pune toate aceste trei capacități

into the same system --

în același sistem,

neural read and write with light and sound,

citirea și scrierea neurală cu lumină și sunet,

while simultaneously mapping oxygen use in the brain --

în timp ce simultan mapează consumul de oxigen în creier,

all together in a noninvasive portable

toate împreună într-un aparat portabil neinvaziv

that can enable brain-computer communication,

care poate permite comunicarea creier-computer,

no implants, no surgery, no optional brain surgery required.

fără implanturi, fără operație, fără operație cerebrală opțională.

This can do enormous good

Asta poate fi enorm de bine

for the two billion people that suffer globally with brain disease.

pentru cele două miliarde de persoane din lume care suferă de boli cerebrale.

(Applause)

(Aplauze)

People ask me how deep we can go.

Oamenii mă întreabă cât de adânc putem ajunge.

And the answer is: the whole body's in reach.

Iar răspunsul este: întregul corp ne este accesibil.

But here's another way to look at it.

Dar iată un alt mod de a-l privi.

(Laughter)

(Râsete)

My whole head just lit up, you want to see it again?

Tot capul meu s-a luminat, vreți să-l vedeți din nou?

Audience: Yes!

Publicul: Da!

(Laughter)

(Râsete)

MLJ: This looks scary, but it's not.

MLJ: Arată înfricoșător, dar nu este.

What's truly scary is not knowing about our bodies,

Ce e într-adevăr înfricoșător e să nu ne cunoaștem corpurile,

our brains and our diseases

creierul și bolile noastre

so we can effectively treat them.

astfel încât să le putem trata eficient.

This technology can help.

Această tehnologie vă poate ajuta.

Thank you.

Vă mulțumesc!

(Applause)

(Aplauze)

Thank you.

Mulțumesc.

(Applause)

(Aplauze)