Carl Schoonover: How to look inside the brain

Карл Шуновер: Как заглянуть внутрь мозга

Переводчик: Oleg Polonsky Редактор: Aliaksandr Autayeu

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

Вот схема мозга человека, которой тысяча лет.

It's a diagram of the visual system.

Это диаграмма зрительной системы.

And some things look very familiar today.

И сегодня некоторые детали хорошо узнаваемы.

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

Два глаза в нижней части, оптический нерв, выходящий сзади.

There's a very large nose

Очень большой нос, который, судя по всему,

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

ни с чем особенно не связан.

And if we compare this

И если мы сравним это

to more recent representations of the visual system,

с современными представлениями о зрительной системе,

you'll see that things have gotten substantially more complicated

то увидим, что всё стало намного сложнее

over the intervening thousand years.

за прошедшую тысячу лет.

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

И это потому, что сегодня мы способны заглянуть внутрь мозга,

rather than just looking at its overall shape.

а не просто наблюдать его извне.

Imagine you wanted to understand how a computer works

Представьте себе, что вы бы попытались разобраться, как работает компьютер,

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

получив возможность рассмотреть только клавиатуру, мышку и дисплей.

You really would be kind of out of luck.

У вас бы ничего не получилось.

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

Вы бы захотели открыть его, разобрать,

look at the wiring inside.

чтобы увидеть всю эту проводку внутри.

And up until a little more than a century ago,

И ещё чуть более чем сто лет назад,

nobody was able to do that with the brain.

никто не мог сделать это с мозгом.

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

Никому не удавалось увидеть «проводку» внутри мозга.

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

И это потому, что если извлечь мозг из черепа,

and you cut a thin slice of it,

препарировать тончайший срез

put it under even a very powerful microscope,

и поместить его даже под очень мощный микроскоп,

there's nothing there.

вы ничего не увидите.

It's gray, formless.

Просто серую, бесформенную массу.

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

Никакой структуры, по которой можно что-то понять.

And this all changed in the late 19th century.

И эта ситуация изменилась в конце 19-го века.

Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed

Внезапно были разработаны новые методы окрашивания нервной ткани,

and they gave us our first glimpses at brain wiring.

которые позволили нам взглянуть внутрь мозга.

The computer was cracked open.

Компьютер был взломан.

So what really launched modern neuroscience

To, что в действительности положило начало современной нейробиологии —

was a stain called the Golgi stain.

это окрашивание по методу Голджи.

And it works in a very particular way.

Его механизм очень специфичен.

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

Вместо окраски всех клеток ткани

it somehow only stains about one percent of them.

он каким-то образом окрашивает около одного процента.

It clears the forest, reveals the trees inside.

Он расчищает лес, позволяя разглядеть отдельные деревья.

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

Если окрасить все, то ничего не было бы видно.

So somehow it shows what's there.

А так можно увидеть, что внутри.

Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,

Испанский нейроанатом Сантьяго Рамон-и-Кахаль,

who's widely considered the father of modern neuroscience,

который считается отцом современной нейробиологии,

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

использовал окрашивание Гольджи и получил вот такие результаты,

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

введя современное понятие о клетке нервной ткани — нейроне.

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

И если представить, что мозг это компьютер,

this is the transistor.

то это транзистор.

And very quickly Cajal realized

И вскоре Кахаль понял,

that neurons don't operate alone,

что нейроны не работают поодиночке,

but rather make connections with others

а связываются с другими нейронами,

that form circuits just like in a computer.

формируя электроцепи, совсем как в компьютерах.

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

В наши дни, сто лет спустя, чтобы увидеть нейроны,

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

исследователи вместо окрашивания подсвечивают их изнутри.

And there's several ways of doing this.

И для этого есть несколько способов.

But one of the most popular ones

Один из самых популярных

involves green fluorescent protein.

использует флуоресцентный белок.

Now green fluorescent protein,

Зелёный флуоресцентный белок,

which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,

который добывают из биолюминесцентных медуз,

is very useful.

оказался очень полезным.

Because if you can get the gene for green fluorescent protein

Если выделить ген зелёного флуоресцентного белка

and deliver it to a cell,

и ввести его в клетку,

that cell will glow green --

она начинает светиться зелёным светом;

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

сегодня есть множество вариантов флуоресцентного протеина,

you get a cell to glow many different colors.

так, что можно получить свечение разных цветов.

And so coming back to the brain,

Вернёмся к мозгу — вот генетически модифицированный

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

мозг мыши под названием «нейрорадуга».

And it's so called, of course,

Конечно же, его название обусловлено тем,

because all of these neurons are glowing different colors.

что нейроны светятся разными цветами.

Now sometimes neuroscientists need to identify

Иногда нейробиологам требуется распознать

individual molecular components of neurons, molecules,

отдельные молекулы внутри нейронов, молекулы,

rather than the entire cell.

а не всю клетку.

And there's several ways of doing this,

Для этого существует несколько способов,

but one of the most popular ones

из которых самый популярный

involves using antibodies.

использует антитела.

And you're familiar, of course,

Вы, конечно же, знакомы

with antibodies as the henchmen of the immune system.

с антителами, как с оруженосцами иммунной системы.

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

Механизм их защитного действия заключается

because they can recognize specific molecules,

в способности распознавать определённые молекулы,

like, for example, the coat protein

такие, к примеру, как белковый код вируса,

of a virus that's invading the body.

поражающего организм.

And researchers have used this fact

Исследователи использовали этот факт

in order to recognize specific molecules inside of the brain,

для распознавания отдельных молекул внутри мозга,

recognize specific substructures of the cell

чтобы распознать определённые подсистемы клеток

and identify them individually.

и идентифицировать их по отдельности.

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

Это изображения, которые я вам показал, поражающе красивы

but they're also very powerful.

и в то же время очень важны́.

They have great explanatory power.

Они обладают огромной пояснительной силой.

This, for example, is an antibody staining

Вот, к примеру, окрашенные антителами

against serotonin transporters in a slice of mouse brain.

нейротрансмиттеры серотонина в срезе мозга мыши.

And you've heard of serotonin, of course,

Вы, конечно же, слышали о серотонине

in the context of diseases like depression and anxiety.

в контексте таких болезней, как депрессии и неврозы.

You've heard of SSRIs,

Вы слышали об антидепрессантах — лекарствах,

which are drugs that are used to treat these diseases.

используемых для лечения этих болезней.

And in order to understand how serotonin works,

И для того, чтобы понять механизмы действия серотонина,

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

критически важно знать местонахождение этих механизмов.

And antibody stainings like this one

И вот такое окрашивание антителами, как это,

can be used to understand that sort of question.

может быть использовано для ответа на подобные вопросы.

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

Я бы хотел закончить, оставив вам такую информацию к размышлению:

Green fluorescent protein and antibodies

Зелёный флуоресцентный белок и антитела

are both totally natural products at the get-go.

с самого начала были полностью натуральными продуктами.

They were evolved by nature

Их использовала природа, для того, чтобы медузы

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

светились зелёным светом, не важно по каким причинам,

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

или для того, чтобы распознавать белковый код вирусной инфекции.

And only much later did scientists come onto the scene

И только много позже появились учёные,

and say, "Hey, these are tools,

и сказали: «Ага, вот эти инструменты,

these are functions that we could use

эти механизмы, которыми мы могли бы воспользоваться

in our own research tool palette."

в нашем исследовательском инструментарии».

And instead of applying feeble human minds

Вместо того чтобы с помощью ограниченных возможностей человека

to designing these tools from scratch,

разрабатывать эти инструменты с нуля,

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

были использованы готовые решения, созданные природой,

developed and refined steadily for millions of years

улучшенные и отшлифованные в течение миллионов лет

by the greatest engineer of all.

этим самым великим инженером всех времён.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)