What we'll learn about the brain in the next century | Sam Rodriques

Traducător: Simona Pop Corector: Bianca-Ioanidia Mirea

I want to tell you guys something about neuroscience.

Vreau să vă spun ceva despre neuroștiințe.

I'm a physicist by training.

Sunt fizician de profesie.

About three years ago, I left physics

Acum aproximativ trei ani am renunțat la fizică

to come and try to understand how the brain works.

pentru a înțelege cum funcționează creierul.

And this is what I found.

Și uitați ce am aflat.

Lots of people are working on depression.

Mulți oameni lucrează pe tematici legate de depresie.

And that's really good,

Și asta e foarte bine,

depression is something that we really want to understand.

depresia este ceva ce vrem cu toții să înțelegem.

Here's how you do it:

Uitați cum se face:

you take a jar and you fill it up, about halfway, with water.

luați un borcan și apoi umpleți-l până la jumătate cu apă.

And then you take a mouse, and you put the mouse in the jar, OK?

Apoi luați un șoricel și aruncați șoricelul în borcan, da?

And the mouse swims around for a little while

Șoricelul va înota pentru puțină vreme

and then at some point, the mouse gets tired

și, la un moment dat, acesta obosește

and decides to stop swimming.

și decide să se oprească din înot.

And when it stops swimming, that's depression.

Și când se oprește din înotat, aia se numește depresie.

OK?

OK?

And I'm from theoretical physics,

Am studiat fizica teoretică,

so I'm used to people making very sophisticated mathematical models

deci sunt obișnuit să le prezint oamenilor modele matematice sofisticate

to precisely describe physical phenomena,

pentru a descrie cu precizie fenomenele fizice,

so when I saw that this is the model for depression,

iar când am văzut că acesta este modelul pentru depresie,

I though to myself, "Oh my God, we have a lot of work to do."

m-am gândit în sinea mea: „Doamne, mai avem multă treabă de făcut.”

(Laughter)

(Râsete)

But this is a kind of general problem in neuroscience.

Dar asta e o problemă generală în neuroștiințe.

So for example, take emotion.

Să luăm ca exemplu emoția.

Lots of people want to understand emotion.

Mulți oameni vor să înțeleagă emoția.

But you can't study emotion in mice or monkeys

Nu putem studia emoțiile la șoareci sau la maimuțe

because you can't ask them

deoarece nu-i poți întreba

how they're feeling or what they're experiencing.

cum se simt sau prin ce stări trec.

So instead, people who want to understand emotion,

În schimb, oamenii care vor să înțeleagă emoția,

typically end up studying what's called motivated behavior,

de obicei studiază ceea ce numim comportamentul motivat,

which is code for "what the mouse does when it really, really wants cheese."

sau pe înțelesul tuturor: „ce face șoricelul când vrea cașcavalul”.

OK, I could go on and on.

OK, aș putea continua până la nesfârșit.

I mean, the point is, the NIH spends about 5.5 billion dollars a year

Ideea este că INS cheltuie în jur de 5.5 miliarde dolari pe an

on neuroscience research.

în domeniul neuroștiinței.

And yet there have been almost no significant improvements in outcomes

Și aproape că încă nu avem rezultate semnificative sau îmbunătățiri

for patients with brain diseases in the past 40 years.

la pacienții cu boli cerebrale în ultimii 40 de ani.

And I think a lot of that is basically due to the fact

Cred că această problemă se datorează faptului

that mice might be OK as a model for cancer or diabetes,

că șoarecii ar putea fi un model potrivit pentru cancer sau diabet,

but the mouse brain is just not sophisticated enough

însă creierul șoarecilor nu e îndeajuns de sofisticat

to reproduce human psychology or human brain disease.

încât să reproducă psihologia umană sau bolile cerebrale umane.

OK?

OK?

So if the mouse models are so bad, why are we still using them?

Dacă modelul cu șoarecii este unul greșit, de ce-l mai folosim?

Well, it basically boils down to this:

Treaba se reduce, efectiv, la două chestii:

the brain is made up of neurons

creierul e format din neuroni

which are these little cells that send electrical signals to each other.

care sunt acele celule mici care trimit semnale electrice unul altuia.

If you want to understand how the brain works,

Dacă vreți să știți cum funcționează creierul,

you have to be able to measure the electrical activity of these neurons.

trebuie să știți cum să măsurați activitatea electrică a acestor neuroni.

But to do that, you have to get really close to the neurons

Pentru asta, trebuie să vă apropiați foarte tare de neuroni

with some kind of electrical recording device or a microscope.

cu un dispozitiv de înregistrare electrică sau microscop.

And so you can do that in mice and you can do it in monkeys,

Și chestia asta o puteți face la șoareci sau la maimuțe,

because you can physically put things into their brain

deoarece puteți să băgați chestii în creierul lor,

but for some reason we still can't do that in humans, OK?

dar din anumite motive nu putem face asta și la oameni.

So instead, we've invented all these proxies.

În schimb, noi am inventat toate aceste aparate.

So the most popular one is probably this,

Cel mai popular este probabil acesta,

functional MRI, fMRI,

RMN-ul funcțional, sau RMNf,

which allows you to make these pretty pictures like this,

care vă permite să faceți acele fotografii drăguțe,

that show which parts of your brain light up

vă arată ce parte a creierului se activează

when you're engaged in different activities.

când sunteți implicat în diverse activități.

But this is a proxy.

Dar acesta este un aparat.

You're not actually measuring neural activity here.

Cu asta nu măsurați, efectiv, activitatea neuronală,

What you're doing is you're measuring, essentially,

ci veți măsura, efectiv, chestii

like, blood flow in the brain.

precum circulația sangvină în creier.

Where there's more blood.

Unde este mai mult sânge.

It's actually where there's more oxygen, but you get the idea, OK?

Acolo unde este și mai mult oxigen, dar ați prins ideea, OK?

The other thing that you can do is you can do this --

Celălalt lucru pe care-l putem face,

electroencephalography -- you can put these electrodes on your head, OK?

electro-encefalografia, putem să vă punem acești electrozi pe cap, OK?

And then you can measure your brain waves.

Și, astfel, măsurăm undele cerebrale.

And here, you're actually measuring electrical activity.

Efectiv, măsurăm activitatea electrică.

But you're not measuring the activity of neurons.

Însă nu măsurăm activitatea neuronilor.

You're measuring these electrical currents,

Măsurăm curentul electric

sloshing back and forth in your brain.

care se revarsă înainte și înapoi în creier.

So the point is just that these technologies that we have

Ideea este că toate aceste tehnologii de care dispunem

are really measuring the wrong thing.

măsoară lucrurile care nu ne interesează.

Because, for most of the diseases that we want to understand --

Deoarece în majoritatea bolilor, ce trebuie să înțelegem...

like, Parkinson's is the classic example.

la boli precum Parkinson, să luăm exemplul clasic,

In Parkinson's, there's one particular kind of neuron deep in your brain

La Parkinson, există un anumit tip de neuron, adânc în creier

that is responsible for the disease,

care este responsabil pentru boală,

and these technologies just don't have the resolution that you need

iar aceste tehnologii nu au, efectiv, rezoluția de care avem nevoie

to get at that.

să ajungem la el.

And so that's why we're still stuck with the animals.

Deci tot la studiul animalelor am rămas.

Not that anyone wants to be studying depression

Nu toată lumea vrea să studieze depresia

by putting mice into jars, right?

prin a arunca șoricei în borcane, nu-i așa?

It's just that there's this pervasive sense that it's not possible

Asta din cauza faptului că nu este posibil

to look at the activity of neurons in healthy humans.

să analizăm activitatea neuronilor la oameni sănătoși.

So here's what I want to do.

Uitați ce vreau să fac.

I want to take you into the future.

Vreau să vă transport în viitor.

To have a look at one way in which I think it could potentially be possible.

Să aruncăm o privire la un mod care cred că ar putea fi posibil.

And I want to preface this by saying, I don't have all the details.

Vă spun dinainte că deocamdată nu dispun de toate detaliile.

So I'm just going to provide you with a kind of outline.

Deci, acum, doar vă furnizez un fel de schiță.

But we're going to go the year 2100.

Dar urmează să pășim în anul 2100.

Now what does the year 2100 look like?

Cum va arăta anul 2100?

Well, to start with, the climate is a bit warmer that what you're used to.

Pentru început, climatul va fi un pic mai cald decât suntem obișnuiți.

(Laughter)

(Râsete)

And that robotic vacuum cleaner that you know and love

Iar aspiratoarele robot pe care le cunoașteți deja și le iubiți,

went through a few generations,

trecute prin multe generații

and the improvements were not always so good.

cu îmbunătățiri aduse, nu vor fi chiar atât de bune.

(Laughter)

(Râsete)

It was not always for the better.

Nu a fost întotdeauna mai bine.

But actually, in the year 2100 most things are surprisingly recognizable.

În anul 2100, majoritatea lucrurilor vor fi surprinzător de identice.

It's just the brain is totally different.

Doar percepția asupra creierului va fi total diferită.

For example, in the year 2100,

De exemplu, în anul 2100,

we understand the root causes of Alzheimer's.

vom înțelege cauzele bolii Alzheimer.

So we can deliver targeted genetic therapies or drugs

Asta pentru a putea oferi terapii genetice specifice sau medicamente

to stop the degenerative process before it begins.

pentru a stopa procesul degenerativ încă înainte de a debuta.

So how did we do it?

Cum vom face asta?

Well, there were essentially three steps.

Sunt, esențialmente, trei pași.

The first step was that we had to figure out

Primul pas va fi că ne vom da seama

some way to get electrical connections through the skull

de noi metode pentru a obține conexiuni electrice care trec prin craniu

so we could measure the electrical activity of neurons.

pentru a putea măsura activitatea electrică a neuronilor.

And not only that, it had to be easy and risk-free.

În plus, va fi și ușor, și chiar lipsit de riscuri.

Something that basically anyone would be OK with,

Ceva cu care toți vor fi de acord,

like getting a piercing.

cum ar fi efectuarea unui piercing.

Because back in 2017,

Deoarece dacă ne întoarcem în 2017,

the only way that we knew of to get through the skull

singura modalitate cunoscută de a penetra prin craniu,

was to drill these holes the size of quarters.

era de a face acele găuri de mărimea unor monede.

You would never let someone do that to you.

Nu ați mai permite nimănui să vă facă asta.

So in the 2020s,

Deci, în anii 2020,

people began to experiment -- rather than drilling these gigantic holes,

oamenii vor începe să experimenteze, în loc să foreze acele găuri mari,

drilling microscopic holes, no thicker than a piece of hair.

vor face niște găuri microscopice, mai mici decât grosimea unui fir de păr.

And the idea here was really for diagnosis --

Ideea e că ceea ce contează este diagnosticul,

there are lots of times in the diagnosis of brain disorders

au fost multe cazuri în diagnosticarea bolilor cerebrale

when you would like to be able to look at the neural activity beneath the skull

când am fi vrut să ne putem uita la activitatea neuronală de sub craniu

and being able to drill these microscopic holes

și să putem fora acele găuri microscopice,

would make that much easier for the patient.

asta ar fi fost mult mai ușor pentru pacient.

In the end, it would be like getting a shot.

În final, ar fi ca și cum ai primi o împușcătură.

You just go in and you sit down

Doar intri în cabinet și te așezi

and there's a thing that comes down on your head,

și o chestie îți e pusă pe cap,

and a momentary sting and then it's done,

doar o înțepătură de moment și ai terminat,

and you can go back about your day.

poți să mergi acasă să-ți vezi de treaba ta.

So we're eventually able to do it

Vom putea face asta

using lasers to drill the holes.

folosind lasere pentru a fora acele găuri.

And with the lasers, it was fast and extremely reliable,

Și cu laserele e extrem de rapid și de sigur,

you couldn't even tell the holes were there,

nici nu ai putea spune că găurile sunt acolo,

any more than you could tell that one of your hairs was missing.

nici măcar faptul că îți lipsește un fir de păr.

And I know it might sound crazy, using lasers to drill holes in your skull,

Știu că sună aiurea folosirea laserelor pentru a fora găuri în craniu,

but back in 2017,

dar în 2017,

people were OK with surgeons shooting lasers into their eyes

oamenii erau de acord când chirurgii foloseau laserul în ochi

for corrective surgery

pentru operații corective.

So when you're already here, it's not that big of a step.

Când faci deja asta, nu mai e cale lungă.

OK?

OK?

So the next step, that happened in the 2030s,

Următorul pas, în 2030,

was that it's not just about getting through the skull.

va fi că nu doar vom putea penetra craniul.

To measure the activity of neurons,

Pentru a măsura activitatea neuronală,

you have to actually make it into the brain tissue itself.

trebuie, efectiv, să treci chiar prin țesutul cerebral.

And the risk, whenever you put something into the brain tissue,

Riscul care apare de fiecare dată când atingi țesutul cerebral

is essentially that of stroke.

este acela de atac cerebral.

That you would hit a blood vessel and burst it,

Poți să lovești un vas de sânge și să-l spargi,

and that causes a stroke.

iar asta duce imediat la atac cerebral.

So, by the mid 2030s, we had invented these flexible probes

Până pe la mijlocul lui 2030, se vor inventa sondele flexibile

that were capable of going around blood vessels,

care se vor putea învârti în jurul vaselor sangvine,

rather than through them.

și nu direct prin acestea.

And thus, we could put huge batteries of these probes

Astfel, vom putea pune bateriile uriașe ale acestor sonde

into the brains of patients

în creierul pacienților

and record from thousands of their neurons without any risk to them.

și să documentăm sute de neuroni fără niciun risc.

And what we discovered, sort of to our surprise,

Și ceea ce am descoperit, spre surpriza noastră,

is that the neurons that we could identify

este că neuronii pe care i-am identificat

were not responding to things like ideas or emotion,

nu răspund la lucruri precum idei sau emoții,

which was what we had expected.

așa cum ne așteptam.

They were mostly responding to things like Jennifer Aniston

Acestea răspund, în mare parte, la chestii precum Jennifer Aniston

or Halle Berry

sau Halle Berry

or Justin Trudeau.

sau Justin Trudeau.

I mean --

Adică...

(Laughter)

(Râsete)

In hindsight, we shouldn't have been that surprised.

În retrospectivă, nu ar trebui să fim așa surprinși.

I mean, what do your neurons spend most of their time thinking about?

La ce se gândesc majoritatea timpului neuronii noștri?

(Laughter)

(Râsete)

But really, the point is that

Ideea este că

this technology enabled us to begin studying neuroscience in individuals.

această tehnologie ne permite să studiem neuroștiințele la nivel individual.

So much like the transition to genetics, at the single cell level,

Precum tranziția la genetică, la nivel unicelular,

we started to study neuroscience, at the single human level.

am început să studiem neuroștiințele la nivel uman unic.

But we weren't quite there yet.

Dar nu am ajuns încă la final.

Because these technologies

Pentru că aceste tehnologii

were still restricted to medical applications,

erau încă limitate la aplicații medicale,

which meant that we were studying sick brains, not healthy brains.

adică noi studiam creierele bolnave în loc de cele sănătoase.

Because no matter how safe your technology is,

Pentru că nu contează cât de sigură este o tehnologie,

you can't stick something into someone's brain

nu poți, efectiv, să introduci ceva în creierul cuiva

for research purposes.

doar în scopuri de cercetare.

They have to want it.

Trebuie să vrea și ei asta.

And why would they want it?

Și de ce și-ar dori asta?

Because as soon as you have an electrical connection to the brain,

De îndată ce ai o conexiune electrică la creier,

you can use it to hook the brain up to a computer.

poți s-o folosești să o atașezi la un calculator.

Oh, well, you know, the general public was very skeptical at first.

O, da, știu... publicul este foarte sceptic la început.

I mean, who wants to hook their brain up to their computers?

Adică, cine ar vrea să-și atașeze creierul la un computer?

Well just imagine being able to send an email with a thought.

Imaginați-vă doar, cum ar fi să putem trimite un e-mail cu gândul doar.

(Laughter)

(Râsete)

Imagine being able to take a picture with your eyes, OK?

Imaginați-vă că faceți o poză cu ochii, OK?

(Laughter)

(Râsete)

Imagine never forgetting anything anymore,

Imaginați-vă că nu veți mai uita niciodată nimic,

because anything that you choose to remember

pentru că orice doriți să vă amintiți

will be stored permanently on a hard drive somewhere,

va fi stocat undeva pe un drive

able to be recalled at will.

și va putea fi accesat la nevoie.

(Laughter)

(Râsete)

The line here between crazy and visionary

Linia dintre nebunesc și vizionar

was never quite clear.

nu a fost niciodată destul de clară.

But the systems were safe.

Dar sistemele erau sigure.

So when the FDA decided to deregulate these laser-drilling systems, in 2043,

Când ADF a decis să dereglementeze aceste sisteme de forare cu laser, în 2043

commercial demand just exploded.

cererile comerciale au explodat.

People started signing their emails,

Oamenii au început să semneze mesajele cu:

"Please excuse any typos.

„Scuzați greșelile de ortografie.

Sent from my brain."

E-mail trimis din creier.”

(Laughter)

Commercial systems popped up left and right,

(Râsete)

Sistemele comerciale au apărut peste tot,

offering the latest and greatest in neural interfacing technology.

cu cele mai noi și bune oferte în interfața creier-calculator.

There were 100 electrodes.

Au fost 100 de electrozi.

A thousand electrodes.

1000 de electrozi.

High bandwidth for only 99.99 a month.

Lățime mare de bandă pentru doar 99,99$ pe lună.

(Laughter)

(Râsete)

Soon, everyone had them.

În curând, cu toții le aveau.

And that was the key.

Și asta a fost cheia.

Because, in the 2050s, if you were a neuroscientist,

Deoarece în 2050, dacă ești cercetător în neuroștiințe,

you could have someone come into your lab essentially from off the street.

s-ar putea ca cineva să intre, din stradă, în laboratorul tău.

And you could have them engaged in some emotional task

Și l-ai putea implica într-o sarcină emoțională

or social behavior or abstract reasoning,

sau comportament social sau raționament abstract,

things you could never study in mice.

chestii pe care niciodată nu le poți studia la șoareci.

And you could record the activity of their neurons

Și ai putea să înregistrezi activitatea neuronilor

using the interfaces that they already had.

folosindu-te de interfețele pe care acesta deja le are.

And then you could also ask them about what they were experiencing.

Și l-ai întreba, după aceea, ce anume a simțit.

So this link between psychology and neuroscience

Deci... această legătură dintre psihologie și neuroștiințe,

that you could never make in the animals, was suddenly there.

pe care nu o poți experimenta la animale, e dintr-o dată aici.

So perhaps the classic example of this

Deci, poate că exemplul clasic

was the discovery of the neural basis for insight.

a fost descoperirea bazei neuronale.

That "Aha!" moment, the moment it all comes together, it clicks.

Acel moment „Aha!”, momentul în care toate se îmbină, revelația.

And this was discovered by two scientists in 2055,

A fost descoperit de doi oameni de știință, în 2055,

Barry and Late,

Barry și Late,

who observed, in the dorsal prefrontal cortex,

care au observat, în cortexul prefrontal dorsolateral,

how in the brain of someone trying to understand an idea,

cum în creierul cuiva care încearcă să înțeleagă o idee,

how different populations of neurons would reorganize themselves --

diferite populații de neuroni se reorganizează:

you're looking at neural activity here in orange --

acum vedeți activitatea neuronală marcată cu portocaliu,

until finally their activity aligns in a way that leads to positive feedback.

iar în final, activitatea lor se aliniază într-un mod ce duce la un feedback pozitiv

Right there.

Chiar acolo.

That is understanding.

Aceea e înțelegerea.

So finally, we were able to get at the things that make us human.

În final, putem ajunge la lucrurile care ne fac umani.

And that's what really opened the way to major insights from medicine.

Și asta a deschis calea spre informațiile importante din medicină.

Because, starting in the 2060s,

Deoarece, începând cu anul 2060,

with the ability to record the neural activity

cu abilitatea de a înregistra activitatea neuronală

in the brains of patients with these different mental diseases,

în creierele pacienților cu aceste boli mintale diferite,

rather than defining the diseases on the basis of their symptoms,

decât să diagnosticăm aceste boli pe baza simptomelor lor,

as we had at the beginning of the century,

cum se întâmpla la începutul secolului,

we started to define them

începem să le definim

on the basis of the actual pathology that we observed at the neural level.

pe baza patologiei actuale pe care le observăm la nivel neuronal.

So for example, in the case of ADHD,

Deci, ca exemplu, în cazul ADHD,

we discovered that there are dozens of different diseases,

am descoperit că există o mulțime de boli diferite,

all of which had been called ADHD at the start of the century,

care, toate, au fost numite ADHD la începutul secolului,

that actually had nothing to do with each other,

care nu aveau nimic de-a face una cu cealaltă.

except that they had similar symptoms.

doar că prezentau simptome similare.

And they needed to be treated in different ways.

Și era nevoie să fie tratate în mod diferit.

So it was kind of incredible, in retrospect,

Era destul de incredibil, privind retrospectiv,

that at the beginning of the century,

faptul că la începutul secolului,

we had been treating all those different diseases

noi am tratat toate acele boli diferite

with the same drug,

cu același medicament,

just by giving people amphetamine, basically is what we were doing.

dându-le oamenilor amfetamină, asta am făcut, efectiv...

And schizophrenia and depression are the same way.

La fel se întâmplă și cu schizofrenia și depresia.

So rather than prescribing drugs to people essentially at random,

Decât să prescriem medicamentele oamenilor, la întâmplare,

as we had,

cum am făcut până atunci

we learned how to predict which drugs would be most effective

am învățat care medicamente sunt mai eficiente

in which patients,

la care tip de pacient,

and that just led to this huge improvement in outcomes.

și asta a dus la o îmbunătățire uriașă.

OK, I want to bring you back now to the year 2017.

OK, vreau să vă readuc în 2017.

Some of this may sound satirical or even far fetched.

Unele ar putea suna satiric sau exagerat.

And some of it is.

Și unele chiar așa sunt.

I mean, I can't actually see into the future.

Adică, nu pot vedea, efectiv, în viitor.

I don't actually know

Nu știu

if we're going to be drilling hundreds or thousands of microscopic holes

dacă vom fora sute de găuri microscopice

in our heads in 30 years.

în craniile noastre în următorii 30 de ani.

But what I can tell you

Dar ceea ce pot să vă spun

is that we're not going to make any progress

este că nu vom înregistra niciun progres

towards understanding the human brain or human diseases

în a înțelege creierul sau bolile umane

until we figure out how to get at the electrical activity of neurons

până nu ne vom da seama cum să urmărim activitatea electrică neuronală

in healthy humans.

la oamenii sănătoși.

And almost no one is working on figuring out how to do that today.

Și aproape nimeni nu încearcă să facă asta în zilele noastre.

That is the future of neuroscience.

Acesta este viitorul neuroștiinței.

And I think it's time for neuroscientists to put down the mouse brain

Cred că a sosit timpul ca neurologii să renunțe la creierul șoarecelui

and to dedicate the thought and investment necessary

și să-și dedice gândirea și investițiile necesare

to understand the human brain and human disease.

pentru a înțelege creierul și bolile umane.

Thank you.

Mulțumesc!

(Applause)

(Aplauze)