Electrical experiments with plants that count and communicate | Greg Gage

Översättare: Cecilia Melldén Granskare: Annika Bidner

I'm a neuroscientist,

Jag är hjärnforskare,

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

och har varit med och startat Backyard Brains,

and our mission is to train the next generation of neuroscientists

och vårt mål är att få fram nästa generation av hjärnforskare

by taking graduate-level neuroscience research equipment

genom att ta forskarutrustning, avsedd för grundnivå,

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

och göra den tillgängliga för barn och ungdomar på lägre stadier.

And so when we go into the classroom,

Och när vi går in i klassrummet

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

så finns det ett väldigt bra sätt att få dem att tänka på hjärnan,

is to ask them a very simple question about neuroscience,

och det är att ställa en enkel fråga om hjärnforskning,

and that is, "What has a brain?"

och det är, "Vad har en hjärna?"

When we ask that,

När vi frågar det,

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

kommer de genast att säga att deras katt eller hund har en hjärna,

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

och de flesta kommer att säga att en mus eller till och med en insekt har hjärna,

but almost nobody says that a plant or a tree

men nästan ingen säger att växter och träd

or a shrub has a brain.

eller buske har en hjärna.

And so when you push --

Och när du pressar -

because this could actually help describe a little bit

eftersom det kan hjälpa till att beskriva

how the brain actually functions --

hur en hjärna faktiskt fungerar -

so you push and say,

så man pressar och säger,

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

"Jaha, vad är det som gör

att vissa organismer har en hjärna och andra inte?"

And often they'll come back with the classification

Och ofta kommer de tillbaka med klassifikationen

that things that move tend to have brains.

att de som rör på sig, verkar ha hjärna.

And that's absolutely correct.

Och det är helt korrekt.

Nervsystemet har utvecklats för att det är elektriskt.

Our nervous system evolved because it is electrical.

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

Det är snabbt, så att vi snabbt kan reagera på stimuli från omvärlden

and move if we need to.

och flytta oss ifall det behövs.

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

Men du kan pressa studenterna ytterligare,

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

och säga, "Du säger att växter inte har en hjärna,

but plants do move."

med växter rör sig."

Anyone who has grown a plant

Alla som har odlat växter

has noticed that the plant will move

har märkt att växten rör sig

and face the sun.

och vänder sig mot solen.

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

Men de säger, "Men det är en långsam rörelse.

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

Det räknas inte. Det skulle kunna vara en kemisk process."

But what about fast-moving plants?

Men hur är det med växter som rör sig snabbt?

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

1760 gjorde Arthur Dobbs, den kungliga guvernören i North Carolina,

made a pretty fascinating discovery.

en rätt fantastisk upptäckt.

In the swamps behind his house,

I våtmarken bakom hans hus,

he found a plant that would spring shut

hittade han en växt som stängde sig snabbt

every time a bug would fall in between it.

varje gång en insekt kom in i den.

He called this plant the flytrap,

Han kallade växten för flugfällan,

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

och inom tio år spred den sig över till Europa,

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

där slutligen den store Charles Darwin fick studera den här växten,

and this plant absolutely blew him away.

och den tog honom med storm.

He called it the most wonderful plant in the world.

Han kallade den

den mest fantastiska växten i världen.

This is a plant that was an evolutionary wonder.

Detta är en växt som är ett evolutionärt under.

This is a plant that moves quickly,

Detta är en växt som rör sig snabbt,

which is rare,

vilket är ovanligt,

and it's carnivorous, which is also rare.

den är köttätande, vilket är ovanligt.

And this is in the same plant.

Och detta í samma växt.

But I'm here today to tell you

Men jag ska tala om för er

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

att det inte ens är det häftigaste med denna växt.

The coolest thing is that the plant can count.

Det häftigaste är att växten kan räkna.

So in order to show that,

Så för att kunna visa detta,

we have to get some vocabulary out of the way.

så måste vi reda ut vokabulären.

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

Så jag ska göra på samma sätt som vi gör med studenter.

We're going to do an experiment on electrophysiology,

Vi ska göra ett försök i elektrofysiologi,

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

vilket innebär att man spelar in kroppens elektriska signaler,

either coming from neurons or from muscles.

antingen från nervceller eller från muskler.

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

Och jag sätter några elektroder på mina handleder.

As I hook them up,

När jag kopplar upp dem,

we're going to be able to see a signal

kommer vi att kunna se en signal

on the screen here.

på skärmen här.

And this signal may be familiar to you.

Och den här signalen är välbekant.

It's called the EKG, or the electrocardiogram.

Den kallas EKG, eller elektrokardiogram.

And this is coming from neurons in my heart

Och detta kommer från nervcellerna i mitt hjärta

that are firing what's called action potentials,

Som fyrar av det som kallas aktionspotentialer,

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

Potential innebär spänning och aktion att den rör sig snabbt upp och ner,

which causes my heart to fire,

så att mitt hjärta slår,

which then causes the signal that you see here.

som i sin tur orsakar signalen ni ser här.

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

Jag vill att ni ska komma ihåg formen på det som vi ska titta på här,

because this is going to be important.

eftersom det kommer att vara viktigt.

This is a way that the brain encodes information

Det är så här som hjärnan kodar information

in the form of an action potential.

i form av en aktionspotential.

So now let's turn to some plants.

Nu ska vi titta på några växter.

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

Först ska jag presentera er för mimosan,

not the drink, but the Mimosa pudica,

inte drinken, utan Mimosa pudica,

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

och detta är en växt som finns i Centralamerika och Sydamerika,

and it has behaviors.

och den har vissa beteenden.

And the first behavior I'm going to show you

Och det första beteendet jag ska visa er

is if I touch the leaves here,

är om jag vidrör bladen här,

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

ni ser att bladen tenderar att rulla upp sig.

And then the second behavior is,

Och det andra beteendet är,

if I tap the leaf,

att om jag knackar på bladet

the entire branch seems to fall down.

kommer hela grenen att falla ner.

So why does it do that?

Varför gör den så?

It's not really known to science.

Det vet forskarna inte riktigt.

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

En orsak skulle kunna vara att skrämma bort insekter

or it looks less appealing to herbivores.

eller att se mindre smaklig ut för herbivorer.

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

Men hur gör den det? Ja, det är intressant.

We can do an experiment to find out.

Vi gör ett försök för att ta reda på det.

So what we're going to do now,

Det vi ska göra nu,

just like I recorded the electrical potential from my body,

precis som jag visade den elektriska potentialen från min kropp,

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

ska vi visa den elektriska potentialen från den här växten, den här mimosan.

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

och vi ska göra så här, jag har virat en sladd runt stjälken,

and I've got the ground electrode where?

och jag har jordningen, vart då?

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

I jorden.

Det är ett skämt för elingenjörer.

(Laughter)

(Skratt)

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

Okej. Så jag fortsätter med att peta på bladet här,

and I want you to look at the electrical recording

och titta på den elektriska signalen

that we're going to see inside the plant.

som vi kommer att se inne i växten.

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

Wow, den är så stor att jag får skala ner den.

Alright. So what is that?

Okej, vad var det?

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

Detta är en aktionspotential som sker inne i växten.

Why was it happening?

Varför hände det?

Because it wanted to move. Right?

Eftersom den ville röra sig.

And so when I hit the touch receptors,

Och när jag rör känselreceptorerna,

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

skickar den en ström hela vägen ner till slutet av stjälken,

which caused it to move.

vilket gör att den rör sig.

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

I våra armar, hade vi rört våra muskler,

but the plant doesn't have muscles.

men växter har inga muskler.

What it has is water inside the cells

Det som den har, är vatten inuti cellerna

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

och när strömmen slår till, öppnas de och frisläpper vattnet,

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

ändrar formen på cellerna, och bladet faller.

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

Här ser vi en aktionspotential med informationen att röra sig. Okej?

But can it do more?

Men kan den göra mer?

So let's go to find out.

Så låt oss ta reda på det.

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

Vi vänder oss till vår gode vän, Venus flugfällan,

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

och vi ska ta en titt på vad som händer på insidan av bladet

when a fly lands on here.

när en fluga landar på det här.

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

Så jag ska nu låtsas vara en fluga.

And now here's my Venus flytrap,

Och här är min Venus flugfälla,

and inside the leaf, you're going to notice

och på insidan av bladet kommer ni att se

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

att det finns tre små hår, och det är utlösarhår.

And so when a fly lands --

Så när en fluga landar ...

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

Jag ska vidröra ett av håren här nu.

Ready? One, two, three.

Beredda? Ett, två tre.

Vad får vi?

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

Vi får en vacker aktionspotential.

However, the flytrap doesn't close.

Men flugfällan stänger sig inte.

And to understand why that is,

Och för att förstå varför,

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

måste vi veta lite mer om Venus flugfällas beteende.

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

För det första, verkar det ta lång tid att öppna fällan igen -

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

ungefär 24 till 48 timmar ifall det inte är en fluga inuti den.

And so it takes a lot of energy.

Så det kostar mycket energi.

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

För det andra, den behöver inte äta så många flugor under året.

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

Endast en handfull. Den mesta energin kommer från solen.

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

Den försöker ersätta vissa näringsämnen från marken med flugor.

And the third thing is,

Och för det tredje,

it only opens then closes the traps a handful of times

den öppnar och stänger sin fälla bara några få gånger

until that trap dies.

innan fällan dör.

So therefore, it wants to make really darn sure

Så därför vill den vara riktigt jäkla säker på

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

att det finns en måltid i den, innan den slår igen.

So how does it do that?

Så, hur gör den det?

It counts the number of seconds

Den räknar antalet sekunder

between successive touching of those hairs.

mellan beröringen av de där håren.

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

Så tanken är att det är en hög sannolikhet,

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

om det är en fluga därinne, att de kommer tätt ihop,

så när den får den första aktionspotentialen

and so when it gets the first action potential,

börjar den räkna, ett, två,

it starts counting, one, two,

och ifall den kommer till 20 och inget händer,

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

så stängs den inte,

then it's not going to close,

men om det händer inom den tiden, så kommer den att stängas.

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

Så vi ska gå tillbaka nu.

So we're going to go back now.

I'm going to touch the Venus flytrap again.

Jag ska vidröra Venus flugfälla igen.

Jag har pratat i mer än 20 sekunder.

I've been talking for more than 20 seconds.

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

Så vi kan se vad som händer om jag rör vid håret en andra gång.

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

Så vad händer? Vi får en andra aktionspotential,

but again, the leaf doesn't close.

men åter igen, bladet stänger sig inte.

So now if I go back in there

Så om jag nu återvänder

and if I'm a fly moving around,

och jag är en fluga som rör sig runt,

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

så kommer jag att vidröra bladet några gånger.

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

Jag kommer att stryka det några gånger.

And immediately,

Och flugfällan stänger sig genast.

the flytrap closes.

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

Så här ser vi att flugfällan faktiskt gör en beräkning.

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

Den avgör ifall det finns en fluga inuti fällan,

and then it closes.

och sedan stänger den sig.

So let's go back to our original question.

Låt oss gå tillbaka till vår ursprungliga fråga.

Do plants have brains?

Har växter hjärnor?

Well, the answer is no.

Svaret är nej.

There's no brains in here.

Det finns ingen hjärna där inne.

There's no axons, no neurons.

Där finns inga axoner, eller neuroner.

It doesn't get depressed.

Den blir inte deprimerad.

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

De vill inte veta aktuella sportresultat.

Den har inget behov av att självförverkligas.

It doesn't have self-actualization problems.

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

Men det den har, är något som är väldigt likt oss,

which is the ability to communicate using electricity.

vilket är förmågan att kommunicera med elektricitet.

It just uses slightly different ions than we do,

Den använder bara andra joner än vi gör,

but it's actually doing the same thing.

men den gör faktiskt samma sak.

So just to show you

Så bara för att visa er

the ubiquitous nature of these action potentials,

att dessa aktionspotentialer finns överallt,

we saw it in the Venus flytrap,

vi såg den i Venus flugfälla,

we've seen an action potential in the mimosa.

vi har sett en aktionspotential i mimosan.

Vi har också sett aktionspotentialen i en människa.

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

Now, this is the euro of the brain.

Detta är hjärnans valuta.

It's the way that all information is passed.

Det är sättet som all information skickas.

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

Det vi kan göra, är att använda aktionspotentialerna

to pass information

för att skicka information

between species of plants.

mellan växtarter.

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

Så detta är en mellanart, en växt-till-växt-kommunikatör,

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

och det vi har gjort är att skapa ett helt nytt experiment

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

där vi ska registrera aktionspotentialen hos en Venus flugfälla,

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

och vi ska skicka in den i den känsliga mimosan.

So I want you to recall what happens

Så om ni minns vad som hände

when we touch the leaves of the mimosa.

när vi vidrörde bladen på mimosan,

It has touch receptors that are sending that information

Den har beröringsreceptorer som skickar informationen

back down in the form of an action potential.

tillbaka i form av en aktionspotential.

And so what would happen

Så vad skulle hända

if we took the action potential from the Venus flytrap

ifall vi tog aktionspotentialen från Venus flugfälla

and sent it into all the stems of the mimosa?

och skickade in den i mimosans stjälkar?

We should be able to create the behavior of the mimosas

Vi borde kunna återskapa mimosans beteende

without actually touching it ourselves.

utan att faktiskt röra vid den.

And so if you'll allow me,

Så om ni tillåter,

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

så ska jag sätta igång och stimulera mimosan på en gång

by touching on the hairs of the Venus flytrap.

genom att vidröra håren på Venus flugfälla.

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

Så vi ska skicka informationen om beröring från en växt till en annan.

So there you see it.

Där ser ni det.

So --

Och ...

(Applause)

(Applåder)

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

Jag hoppas at ni har lärt er något om växter idag,

and not only that.

och inte bara det.

You learned that plants could be used to help teach neuroscience

Att växter kan användas vid undervisning om neurovetenskap

and bring along the neurorevolution.

och föra neuroevolutionen framåt.

Thank you.

Tack.

(Applause)

(Applåder)