A new way to study the brain's invisible secrets | Ed Boyden

Translator: Kelwalin Dhanasarnsombut Reviewer: Rawee Ma

Hello, everybody.

สวัสดีครับ ทุกท่าน

I brought with me today a baby diaper.

วันนี้ผมเอาผ้าอ้อมเด็กมาด้วยครับ

You'll see why in a second.

คุณจะเข้าใจในอีกสักครู่ครับว่าทำไม

Baby diapers have interesting properties.

ผ้าอ้อมเด็กมีคุณสมบัติที่น่าสนใจ

They can swell enormously when you add water to them,

พวกมันสามารถบวมพองขึ้นได้มาก เมื่อเติมน้ำลงไป

an experiment done by millions of kids every day.

มีการทำการทดลองนี้ทุกวัน โดยเด็ก ๆ หลายล้านคน

(Laughter)

(เสียงหัวเราะ)

But the reason why

แต่เหตุผลว่าทำไม

is that they're designed in a very clever way.

คือมันถึงถูกออกแบบมา ได้อย่างชาญฉลาดยิ่ง

They're made out of a thing called a swellable material.

พวกมันทำจากสิ่งที่เรียกว่า วัสดุที่บวมพองได้

It's a special kind of material that, when you add water,

มันเป็นวัสดุชนิดพิเศษ ที่เมื่อคุณเติมน้ำลงไป

it will swell up enormously,

มันจะบวมพองขึ้นมาอย่างมาก

maybe a thousand times in volume.

บางทีมากถึงพันเท่าโดยปริมาตร

And this is a very useful, industrial kind of polymer.

และมันมีประโยชน์มาก ในอุตสาหกรรมพอลิเมอร์

But what we're trying to do in my group at MIT

แต่ที่เราพยายามจะทำกัน ในกลุ่มวิจัยของผมที่ MIT ก็คือ

is to figure out if we can do something similar to the brain.

พยายามค้นหาว่าจะเป็นอย่างไร ถ้าเราสามารถทำอะไรคล้าย ๆ กันได้กับสมอง

Can we make it bigger,

เราจะทำให้มันใหญ่ขึ้นได้ไหม

big enough that you can peer inside

ใหญ่พอที่คุณจะแอบมองลงไป

and see all the tiny building blocks, the biomolecules,

และดูโครงสร้างเล็ก ๆ ทั้งหมด ซึ่งคือชีวโมเลกุล

how they're organized in three dimensions,

พวกมันถูกจัดเรียงตัวอย่างไร ในแบบสามมิติ

the structure, the ground truth structure of the brain, if you will?

โครงสร้าง โครงสร้างพื้นฐานจริง ๆ ของสมองของเรา

If we could get that,

ถ้าคุณทำได้ล่ะก็

maybe we could have a better understanding of how the brain is organized

บางทีเราอาจเข้าใจมากขึ้น ว่าสมองมีการจัดเรียงตัวอย่างไร

to yield thoughts and emotions

เพื่อที่จะได้มาซึ่งความคิด และอารมณ์

and actions and sensations.

และการกระทำ และความรู้สึก

Maybe we could try to pinpoint the exact changes in the brain

บางทีเราอาจลองพยายามกำหนด จุดการเปลี่ยนแปลงที่แน่นอนในสมอง

that result in diseases,

ที่จะทำให้เกิดโรค

diseases like Alzheimer's and epilepsy and Parkinson's,

โรคอย่างอัลไซเมอร์ และลมบ้าหมู และพาคิสัน

for which there are few treatments, much less cures,

เพราะว่ามันมีการบำบัดไม่กี่วิธี และการรักษาที่น้อยกว่าอีก

and for which, very often, we don't know the cause or the origins

เพราะว่า บ่อยครั้ง ที่เราไม่รู้ ว่าอะไรเป็นต้นกำเนิดของสาเหตุ

and what's really causing them to occur.

และอะไรกันแน่ที่ทำให้เกิดสิ่งเหล่านี้

Now, our group at MIT

ตอนนี้ กลุ่มของเราที่ MIT

is trying to take a different point of view

กำลังพยายามมองต่างมุม

from the way neuroscience has been done over the last hundred years.

จากแนวทางที่ประสาทวิทยาได้ทำกัน ตลอดหลายร้อยปีที่ผ่านมา

We're designers. We're inventors.

เราคือนักออกแบบ เราคือนักประดิษฐ์

We're trying to figure out how to build technologies

เรากำลังพยายามค้นหา ว่าจะสร้างเทคโนโลยีได้อย่างไร

that let us look at and repair the brain.

ที่จะทำให้เราจะได้เฝ้าสังเกต และซ่อมแซมสมอง

And the reason is,

และเหตุผลก็คือ

the brain is incredibly, incredibly complicated.

สมองมีความซับซ้อนที่แสนจะน่าทึ่ง

So what we've learned over the first century of neuroscience

ฉะนั้น สิ่งที่เราได้เรียนรู้ ตลอดศตวรรษแรกของประสาทวิทยา

is that the brain is a very complicated network,

ก็คือสมองเป็นเครือข่ายที่ซับซ้อนมาก ๆ

made out of very specialized cells called neurons

ซึ่งทำมาจากเซลล์เฉพาะที่เรียกว่า เซลล์ประสาท

with very complex geometries,

ที่มีลักษณะรูปร่างแสนซับซ้อน

and electrical currents will flow through these complexly shaped neurons.

และกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่าน โครงสร้างเซลล์ประสาทที่ซับซ้อนเหล่านี้

Furthermore, neurons are connected in networks.

ยิ่งกว่านั้น เซลล์ประสาท ยังเชื่อมโยงกันในเครือข่าย

They're connected by little junctions called synapses that exchange chemicals

พวกมันเชื่อมต่อกันโดยจุดเชื่อมเล็ก ๆ ที่เรียกว่า ไซแนปส์ที่แลกเปลี่ยนสารเคมี

and allow the neurons to talk to each other.

และยอมให้เซลล์ประสาทคุยกัน

The density of the brain is incredible.

ความหนาแน่นของสมองนั้นน่าทึ่งมาก

In a cubic millimeter of your brain,

หนึ่งลูกบาศก์มิลลิเมตรของสมองของคุณ

there are about 100,000 of these neurons

มีเซลล์ประสาทอยู่ประมาณ 100,000 เซลล์

and maybe a billion of those connections.

และบางทีอาจมีการเชื่อมต่อที่ว่า อยู่เป็นพันล้านจุด

But it's worse.

แต่ที่แย่กว่านั้น

So, if you could zoom in to a neuron,

ถ้าเราสามารถมองลึกลงไปในเซลล์ประสาท

and, of course, this is just our artist's rendition of it.

และ แน่ล่ะครับ นี่เป็นแค่ภาพจำลองของมันโดยศิลปิน

What you would see are thousands and thousands of kinds of biomolecules,

ที่คุณเห็นคือชีวโมเลกุลมากมาย หลายพันชนิด

little nanoscale machines organized in complex, 3D patterns,

เครื่องกลขนาดนาโนที่ถูกจัดวาง อยู่ในความซับซ้อน ในรูปแบบสามมิติ

and together they mediate those electrical pulses,

และพวกมันนำสัญญาณไฟฟ้าเหล่านั้นด้วยกัน

those chemical exchanges that allow neurons to work together

การแลกเปลี่ยนสัญญาณเคมีเหล่านั้น ที่ทำให้พวกมันทำงานด้วยกันได้

to generate things like thoughts and feelings and so forth.

เพื่อสร้างสิ่งต่าง ๆ อย่างเช่น ความคิด ความรู้สึก และอื่น ๆ

Now, we don't know how the neurons in the brain are organized

ครับ เราไม่รู้ว่าเซลล์ประสาทในสมอง มีการจัดวางตัวอย่างไร

to form networks,

เพื่อสร้างเป็นเครือข่าย

and we don't know how the biomolecules are organized

และเราไม่รู้ว่าชีวโมเลกุลเหล่านี้ ถูกจัดวางอย่างไร

within neurons

ภายในเซลล์ประสาท

to form these complex, organized machines.

เพื่อเกิดเป็นจักรกลที่ซับซ้อน และมีระบบระเบียบ

If we really want to understand this,

ถ้าคุณอยากที่จะเข้าใจจริง ๆ แล้วล่ะก็

we're going to need new technologies.

เราต้องการเทคโนโลยีใหม่

But if we could get such maps,

แต่ถ้าคุณสามารถทำแผนที่อย่างว่าได้

if we could look at the organization of molecules and neurons

ถ้าคุณสามารถดูการจัดเรียง ของโมเลกุลและเซลล์ประสาท

and neurons and networks,

และเซลล์ประสาทและเครือข่ายได้

maybe we could really understand how the brain conducts information

บางที เราอาจเข้าใจได้จริง ๆ ว่าสมองกำกับข้อมูลต่าง ๆ ได้อย่างไร

from sensory regions,

จากบริเวณรับสัมผัส

mixes it with emotion and feeling,

ผสมมันเข้ากับอารมณ์และความรู้สึก

and generates our decisions and actions.

และสร้างการตัดสินใจ และการกระทำของเรา

Maybe we could pinpoint the exact set of molecular changes that occur

บางทีเราอาจสามารถปักหมุดได้อย่างแม่นยำ ถึงการเปลี่ยนแปลงของกลุ่มโมเลกุล

in a brain disorder.

ในสมองที่ผิดปกติ

And once we know how those molecules have changed,

และเมื่อเรารู้แล้วว่าโมเลกุลเหล่านั้น ได้เปลี่ยนแปลงไป

whether they've increased in number or changed in pattern,

ไม่ว่ามันจะมีจำนวนมากขึ้น หรือมีรูปแบบที่เปลี่ยนไป

we could use those as targets for new drugs,

เราสามารถใช้พวกมัน เป็นเป้าหมายสำหรับยาใหม่

for new ways of delivering energy into the brain

สำหรับวิธีการใหม่ในการส่งพลังงาน เข้าไปในสมอง

in order to repair the brain computations that are afflicted

เพื่อที่จะซ่อมการประมวลผลของสมอง ที่ได้รับผลกระทบ

in patients who suffer from brain disorders.

ในผู้ป่วยที่มีอาการจากโรคสมองผิดปกติ

We've all seen lots of different technologies over the last century

เราได้เห็นเทคโนโลยีต่าง ๆ มากมาย ตลอดศตวรรษที่ผ่านมา

to try to confront this.

ที่พยายามจะแก้ปัญหานี้

I think we've all seen brain scans

ผมคิดว่าเราทุกคนเคยเห็นภาพสแกนสมอง

taken using MRI machines.

ที่ถ่ายได้โดยใช้เครื่อง MRI

These, of course, have the great power that they are noninvasive,

ครับ แน่ล่ะว่า พวกมันมีประโยชน์มาก และไม่สร้างความเสียหาย

they can be used on living human subjects.

พวกมันสามารถใช้ได้กับผู้ที่ยังมีชีวิตอยู่

But also, they're spatially crude.

แต่ว่า พวกมันค่อนข้างที่จะให้ผลหยาบ ๆ

Each of these blobs that you see, or voxels, as they're called,

แต่ละกระเปาะที่คุณเห็น หรือที่พวกเขาเรียกว่า ปริมาณพิกเซล

can contain millions and millions of neurons.

สามารถบรรจุเซลล์ประสาท ได้เป็นล้าน ๆ

So it's not at the level of resolution

ฉะนั้น มันไม่ใช่ระดับความคมชัด

where it can pinpoint the molecular changes that occur

ที่เราจะสามารถปักหมุด การเปลี่ยนแปลงโมเลกุลที่เกิดขึ้น

or the changes in the wiring of these networks

หรือการเปลี่ยนแปลงในการเชื่อมต่อ ของเครือข่ายนี้

that contributes to our ability to be conscious and powerful beings.

ที่ส่งผลต่อความสามารถของเรา ในการใช้สติและเป็นสิ่งมีชีวิตที่ทรงอำนาจ

At the other extreme, you have microscopes.

ในอีกมุมหนึ่ง คุณมีกล้องจุลทรรศน์

Microscopes, of course, will use light to look at little tiny things.

แน่ล่ะว่า กล้องจุลทรรศน์ จะใช้แสดงเพื่อดูสิ่งเล็ก ๆ

For centuries, they've been used to look at things like bacteria.

เป็นเวลาหลายศตวรรษที่พวกเขาใช้มัน ในการมองสิ่งเล็ก ๆ อย่างเช่นแบคทีเรีย

For neuroscience,

สำหรับประสาทวิทยา

microscopes are actually how neurons were discovered in the first place,

กล้องจุลทรรศน์ทำให้เราค้นพบ เซลล์ประสาทเป็นครั้งแรก

about 130 years ago.

เมื่อประมาณ 130 ปีก่อน

But light is fundamentally limited.

แต่แสงมีข้อจำกัดพื้นฐาน

You can't see individual molecules with a regular old microscope.

คุณไม่อาจเห็นโมเลกุลแต่ละโมเลกุลได้ ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบเก่า

You can't look at these tiny connections.

คุณไม่สามารถมอง การเชื่อมต่อเล็ก ๆ เหล่านี้ได้

So if we want to make our ability to see the brain more powerful,

ฉะนั้น ถ้าเราต้องการที่จะทำให้เราสามารถ เห็นสมองได้ดีขึ้น

to get down to the ground truth structure,

ลงไปให้ลึกถึงโครงสร้างรากฐานจริง ๆ

we're going to need to have even better technologies.

เราต้องการเทคโนโลยีที่ดีกว่านี้

My group, a couple years ago, started thinking:

สองสามปีก่อน กลุ่มของผมเริ่มคิดว่า:

Why don't we do the opposite?

ทำไมเราไม่ทำตรงข้ามล่ะ

If it's so darn complicated to zoom in to the brain,

ถ้ามันซับซ้อนเกินไป ที่จะมองลึกลงไปในสมอง

why can't we make the brain bigger?

ทำไมเราไม่ทำให้สมองใหญ่ขึ้นเสียเลย

It initially started

มันเริ่มขึ้นจริง ๆ

with two grad students in my group, Fei Chen and Paul Tillberg.

ด้วยนักเรียนปริญญาโทสองคนของผม เฟย เชน และพอล ทิลเบิร์ก

Now many others in my group are helping with this process.

ตอนนี้มีอีกหลายคนในกลุ่ม ที่กำลังช่วยอยู่ในกระบวนการ

We decided to try to figure out if we could take polymers,

เราตัดสินใจที่จะพยายามหา ว่าเราจะสามารถนำพอลิเมอร์

like the stuff in the baby diaper,

อย่างสิ่งนี้ที่อยู่ในผ้าอ้อมเด็ก

and install it physically within the brain.

และใส่สมองเข้าไปทางกายภาพได้หรือไม่

If we could do it just right, and you add water,

ถ้าเราสามารถทำมันได้อย่างเหมาะสม และเติมน้ำลงไป

you can potentially blow the brain up

คุณอาจสามารถเป่าสมองให้บวม

to where you could distinguish those tiny biomolecules from each other.

ถึงจุดที่คุณสามารถแยกแยะ โมเลกุลเล็ก ๆ ต่าง ๆ ออกจากกัน

You would see those connections and get maps of the brain.

คุณจะเห็นการเชื่อมต่อเหล่านั้น และสามารถทำแผนที่สมองได้

This could potentially be quite dramatic.

นี่คงจะเป็นอะไรที่ยิ่งใหญ่ทีเดียว

We brought a little demo here.

เราเอาตัวอย่างมาให้ชมด้วยครับ

We got some purified baby diaper material.

เรามีวัสดุจากผ้าอ้อมเด็ก ที่ทำความสะอาดแล้ว

It's much easier just to buy it off the Internet

มันง่ายกว่าที่จะซื้อมันจากทางอินเทอร์เน็ต

than to extract the few grains that actually occur in these diapers.

แทนที่จะสกัดพวกมันที่มีจำนวนไม่มาก ออกมาจากผ้าอ้อม

I'm going to put just one teaspoon here

ผมกำลังจะใช้หนึ่งช้อนชา

of this purified polymer.

ของพอลิเมอร์บริสุทธิ์นี้

And here we have some water.

และเราก็มีน้ำอยู่นิดหน่อย

What we're going to do

ที่เรากำลังจะทำก็คือ

is see if this teaspoon of the baby diaper material

ดูว่าหนึ่งช้อนชาของวัสดุผ้าอ้อมเด็ก

can increase in size.

จะเพิ่มขนาดหรือเปล่า

You're going to see it increase in volume by about a thousandfold

คุณจะเห็นว่ามันเพิ่มปริมาตรขึ้น ประมาณพันเท่า

before your very eyes.

ต่อหน้าต่อตาของคุณ

I could pour much more of this in there,

ผมจะเทมันลงไปอีกก็ได้ครับ

but I think you've got the idea

แต่ผมคิดว่าคุณคงมองออกแล้ว

that this is a very, very interesting molecule,

ว่านี่มันเป็นโมเลกุลที่น่าสนใจมาก ๆ

and if can use it in the right way,

และถ้ามันสามารถนำไปใช้ในทางที่ถูกต้องได้

we might be able to really zoom in on the brain

เราอาจสามารถมองลึกลงไปในสมองได้

in a way that you can't do with past technologies.

ในแบบที่คุณไม่อาจทำได้ ด้วยเทคโนโลยีในอดีต

OK. So a little bit of chemistry now.

ครับ พูดกันถึงเรื่องเคมีหน่อย

What's going on in the baby diaper polymer?

มันเกิดอะไรขึ้น ในพอลิเมอร์ผ้าอ้อมเด็กอย่างนั้นหรือ

If you could zoom in,

ถ้าหากมองลึกลงไป

it might look something like what you see on the screen.

มันอาจดุเหมือนอะไรบางอย่าง ที่คุณเห็นอยู่บนจอในตอนนี้

Polymers are chains of atoms arranged in long, thin lines.

พอลิเมอร์คือโซ่ของอะตอม ที่ถูกจัดเรียงในสายยาว ๆ บาง ๆ

The chains are very tiny,

โซ่นี้มีขนาดเล็กมาก

about the width of a biomolecule,

ประมาณความกว้างของชีวโมเลกุล

and these polymers are really dense.

และพอลิเมอร์เหล่านี้มีความหนาแน่นมาก

They're separated by distances

พวกมันถูกแยกโดยระยะห่าง

that are around the size of a biomolecule.

ที่มีขนาดประมาณชีวโมเลกุล

This is very good

นั่นมันดีมากครับ

because we could potentially move everything apart in the brain.

เพราะว่าเราอาจเคลื่อนทุกอย่าง ในสมองออกจากกัน

If we add water, what will happen is,

ถ้าเราเติมน้ำ สิ่งที่เกิดขึ้นก็คือ

this swellable material is going to absorb the water,

วัสดุที่บวมพองขึ้นได้นี้ก็จะดูดน้ำเข้าไป

the polymer chains will move apart from each other,

โซ่พอลิเมอร์จะเคลื่อนออกจากกันและกัน

and the entire material is going to become bigger.

และวัสดุทั้งหมดจะมีขนาดใหญ่ขึ้น

And because these chains are so tiny

และเพราะว่าโซ่เหล่านี้เล็กมาก ๆ

and spaced by biomolecular distances,

และถูกขั้นระหว่างด้วยระยะชีวโมเลกุล

we could potentially blow up the brain

พวกมันอาจทำให้สมองบวมขึ้น

and make it big enough to see.

และทำให้มันใหญ่พอที่เราจะเห็นได้

Here's the mystery, then:

เอาล่ะ มาถึงปริศนาครับ

How do we actually make these polymer chains inside the brain

เราจะทำให้พอลิเมอร์เหล่านี้ เข้าไปอยู่ในสมองได้อย่างไร

so we can move all the biomolecules apart?

แล้วเราจะเคลื่อนชีวโมเลกุล ให้แยกออกจากกันได้อย่างไร

If we could do that,

ถ้าเราทำอย่างนั้นได้

maybe we could get ground truth maps of the brain.

บางที เราอาจได้แผนที่จริง ๆ ของสมอง

We could look at the wiring.

เราอาจมองไปที่การเชื่อมต่อได้

We can peer inside and see the molecules within.

เราสามารถมองลงไป และเห็นโมเลกุลที่อยู่ภายในได้

To explain this, we made some animations

เพื่อที่จะอธิบายถึงสิ่งนี้ เราได้ทำภาพเคลื่อนไหว

where we actually look at, in these artist renderings,

ที่เรามองลงไปจริง ๆ ในภาพสื่อโดยศิลปิน

what biomolecules might look like and how we might separate them.

ว่าโมเลกุลน่าจะมีหน้าตาอย่างไร และเราจะแยกพวกมันได้อย่างไร

Step one: what we'd have to do, first of all,

ขั้นแรกเลยนะครับ สิ่งที่เราต้องทำก็คือ

is attach every biomolecule, shown in brown here,

ติดทุก ๆ โมเลกุลที่เป็นสีน้ำตาลในที่นี้

to a little anchor, a little handle.

เข้ากับสมอเล็ก ๆ มือจับเล็ก ๆ

We need to pull the molecules of the brain apart from each other,

เราต้องดึงโมเลกุลของสมองเหล่านี้ ออกจากกันและกัน

and to do that, we need to have a little handle

และเพื่อที่จะทำอย่างนั้น เราต้องมีมือจับเล็ก ๆ

that allows those polymers to bind to them

ที่ทำให้พอลิเมอร์เหล่านี้จับกับพวกมัน

and to exert their force.

และเพื่อส่งแรงลงไป

Now, if you just take baby diaper polymer and dump it on the brain,

ทีนี้ ถ้าคุณเอาพอลิเมอร์ผ้าอ้อมเด็กมา และโยนมันลงในสมอง

obviously, it's going to sit there on top.

ชัดเลยว่า มันจะกองอยู่ทางด้านบนอย่างนั้น

So we need to find a way to make the polymers inside.

ฉะนั้น เราต้องหาทางที่จะทำให้ พอลิเมอร์เข้าไปข้างใน

And this is where we're really lucky.

และนี่เป็นจุดที่เราโชคดีเอามาก ๆ

It turns out, you can get the building blocks,

ปรากฎว่า คุณสามารถใช้โครงสร้างพื้นฐาน

monomers, as they're called,

หรือที่เรียกกันว่าโมโนเมอร์

and if you let them go into the brain

และถ้าคุณปล่อยให้พวกมันเข้าไปในสมอง

and then trigger the chemical reactions,

และกระตุ้นด้วยปฏิกิริยาเคมี

you can get them to form those long chains,

คุณสามารถทำให้พวกมันก่อตัวเป็นสายยาว

right there inside the brain tissue.

ตรงนั้นในเนื้อเยื่อสมอง

They're going to wind their way around biomolecules

พวกมันจะหาทางพันไปรอบชีวโมเลกุล

and between biomolecules,

และไปอยู่ระหว่างชีวโมเลกุล

forming those complex webs

เกิดเป็นใยซับซ้อนเหล่านั้น

that will allow you, eventually, to pull apart the molecules

ที่จะทำให้สุดท้ายแล้วคุณจะดึงโมเลกุล

from each other.

ออกจากกันและกันได้

And every time one of those little handles is around,

และทุกครับที่มีมือจับเล็ก ๆ นั่น

the polymer will bind to the handle, and that's exactly what we need

พอลิเมอร์จะจับกับมือจับ

in order to pull the molecules apart from each other.

เพื่อที่จะดึงโมเลกุลออกจากกัน

All right, the moment of truth.

ครับ วินาทีแห่งความจริงครับ

We have to treat this specimen

เราต้องปฏิบัติกับตัวอย่างนี้

with a chemical to kind of loosen up all the molecules from each other,

ด้วยสารเคมีเพื่อทำให้โมเลกุลทั้งหมด คลายตัวออกจากกันและกัน

and then, when we add water,

และจากนั้น เมื่อเราเติมน้ำ

that swellable material is going to start absorbing the water,

วัสดุที่บวมพองได้ก็จะเริ่มดูดน้ำเข้าไป

the polymer chains will move apart,

สายพอลิเมอร์จะเคลื่อนออกจากกัน

but now, the biomolecules will come along for the ride.

แต่ตอนนี้ ชีวโมเลกุลจะเข้ามาร่วมด้วย

And much like drawing a picture on a balloon,

และเหมือนกับภาพเขียนบนลูกโป่ง

and then you blow up the balloon,

เมื่อคุณเป่าลูกโป่ง

the image is the same,

ภาพนั้นจะเหมือนเดิม

but the ink particles have moved away from each other.

แต่อนุภาคหมึกจะเคลื่อนออกจากกันและกัน

And that's what we've been able to do now, but in three dimensions.

และนั่นเป็นสิ่งที่เราสามารถทำได้ในตอนนี้ แต่ในแบบสามมิติ

There's one last trick.

ยังมีอีกหนึ่งที่ลูกเล่นครับ

As you can see here,

อย่างที่คุณเห็นตรงนี้

we've color-coded all the biomolecules brown.

เรามีการให้รหัสสีกับชีวโมเลกุลทั้งหมด เป็นสีน้ำตาล

That's because they all kind of look the same.

นั่นเป็นเพราะว่าพวกมันดูเหมือน ๆ กันไปหมด

Biomolecules are made out of the same atoms,

ชีวโมเลกุลทำมาจากอะตอมเหมือน ๆ กัน

but just in different orders.

แค่ต่างกันที่ลำดับเท่านั้น

So we need one last thing

ฉะนั้น เราต้องการสิ่งสุดท้าย

in order to make them visible.

เพื่อที่จะทำให้มันมองเห็นได้

We have to bring in little tags,

เราต้องนำฉลากเล็ก ๆ เข้ามา

with glowing dyes that will distinguish them.

ซึ่งมันมีสีย้อมเรืองแสง ที่จะทำให้พวกมันเด่นแตกต่างกัน

So one kind of biomolecule might get a blue color.

ฉะนั้น ชีวโมเลกุลชนิดหนึ่งเป็นสีฟ้า

Another kind of biomolecule might get a red color.

ชีวโมเลกุลอีกชนิดเป็นสีแดง

And so forth.

อะไรแบบนั้น

And that's the final step.

และนั่นก็เป็นขั้นตอนสุดท้าย

Now we can look at something like a brain

ตอนนี้ เราสามารถมองเห็นอะไรบางอย่าง ที่เหมือนกับสมอง

and look at the individual molecules,

และดูโมเลกุลแต่ละตัวได้

because we've moved them far apart enough from each other

เพราะเราเคลื่อนพวกมันออกจากกันและกัน

that we can tell them apart.

จนเราสามารถแยกความแตกต่าง ของพวกมันได้

So the hope here is that we can make the invisible visible.

ฉะนั้น ความหวังตรงนี้ก็คือ เราสามารถ ทำให้สิ่งที่มองไม่เห็นเป็นสิ่งที่เห็นได้

We can turn things that might seem small and obscure

เราเปลี่ยนสิ่งที่อาจเหมือนเล็กและถูกซ่อนเร้น

and blow them up

ให้ขยายใหญ่ขึ้นมา

until they're like constellations of information about life.

จนกระทั่งมันเหมือนกับกลุ่มดาว แห่งข้อมูลเกี่ยวกับชีวิต

Here's an actual video of what it might look like.

นี่คือวีดีโอจริง ๆ ของสิ่งที่น่าจะเป็น

We have here a little brain in a dish --

เรามีสมองเล็ก ๆ อยู่ในจาน --

a little piece of a brain, actually.

ชิ้นส่วนเล็ก ๆ ของสมองน่ะครับ

We've infused the polymer in,

เราฉีดพอลิเมอร์เข้าไปในนั้น

and now we're adding water.

และตอนนี้ก็เติมเน้ำ

What you'll see is that, right before your eyes --

ที่คุณจะเห็น -- ต่อหน้าต่อตาของคุณ --

this video is sped up about sixtyfold --

เนื่องจากวีดีโอนี้ถูกเร่งความเร็วขึ้นหกสิบเท่า --

this little piece of brain tissue is going to grow.

ชิ้นส่วนเล็ก ๆ ของเนื้อเยื่อสมองนี้จะโตขึ้น

It can increase by a hundredfold or even more in volume.

มันจะเพิ่มขนาดเป็นร้อย ๆ เท่าหรือมากกว่านั้น

And the cool part is, because those polymers are so tiny,

และที่เจ๋งที่สุดก็คือ เพราะว่าพอลิเมอร์เหล่านี้เล็ก ๆ มาก ๆ

we're separating biomolecules evenly from each other.

เรากำลังแยกชีวโมเลกุล ให้ออกห่างจากกันอย่างเท่า ๆ กัน

It's a smooth expansion.

มันเป็นการขยายออกที่ราบรื่น

We're not losing the configuration of the information.

เราไม่ได้เสียโครงสร้างของข้อมูลไป

We're just making it easier to see.

เราแค่ทำให้มันเห็นได้ง่ายขึ้น

So now we can take actual brain circuitry --

ฉะนั้น ตอนนี้เราสามารถ นำเอาวงจรจริง ๆ ของสมอง --

here's a piece of the brain involved with, for example, memory --

นี่คือชิ้นส่วนของสมองที่เกี่ยวข้องกับ ยกตัวอย่างเช่น ความทรงจำ --

and we can zoom in.

และเรามองลึกลงไป

We can start to actually look at how circuits are configured.

เราสามารถมองไปที่ว่า วงจรถูกวางโครงสร้างอย่างไร

Maybe someday we could read out a memory.

บางที สักวันหนึ่ง เราอาจสามารถอ่านความคิดได้

Maybe we could actually look at how circuits are configured

บางที เราอาจมองดูว่า วงจรนี้ถูกวางโครงสร้างอย่างไร

to process emotions,

เพื่อจัดการกับอารมณ์

how the actual wiring of our brain is organized

การเชื่อมต่อจริง ๆ ของสมองของเรา ถูกจัดวางอย่างไร

in order to make us who we are.

เพื่อที่จะทำให้เราเป็นอย่างที่เราเป็น

And of course, we can pinpoint, hopefully,

และแน่นอน หวังว่า เราสามารถปักหมุดได้

the actual problems in the brain at a molecular level.

ว่าปัญหาที่แท้จริงในสมองของเรา ในระดับโมเลกุลคืออะไร

What if we could actually look into cells in the brain

ถ้าหากเราสามารถมองเข้าไปในเซลล์ ของสมองได้จริง ๆ

and figure out, wow, here are the 17 molecules that have altered

และค้นหาว่า ว้าว นี่คือ 17 โมเลกุล ที่ถูกเปลี่ยนแปลงไป

in this brain tissue that has been undergoing epilepsy

ในเนื้อเยื่อสมองที่เป็นลมบ้าหมู

or changing in Parkinson's disease

หรือมีการเปลี่ยนแปลงในคนที่เป็นโรคพาคินสัน

or otherwise being altered?

หรือถูกเปลี่ยนไปในสมองปกติ

If we get that systematic list of things that are going wrong,

ถ้าหากเราได้รายการของสิ่งที่ผิดปกตินั้น มาอย่างเป็นระบบ

those become our therapeutic targets.

พวกมันจะเป็นเป้าหมายการรักษาของเรา

We can build drugs that bind those.

เราจะสร้างยาที่จับกับสิ่งเหล่านั้น

We can maybe aim energy at different parts of the brain

เราอาจเล็งพลังงานจากสมองส่วนอื่น ๆ

in order to help people with Parkinson's or epilepsy

เพื่อที่จะช่วยคนที่เป็นโรคพาคินสัน หรือลมบ้าหมู

or other conditions that affect over a billion people

หรือโรคอื่น ๆ ที่ส่งผลต่อคนนับพันล้าน

around the world.

ทั่วโลก

Now, something interesting has been happening.

ตอนนี้ สิ่งอัศจรรย์บางอย่างได้เกิดขึ้นแล้ว

It turns out that throughout biomedicine,

ปรากฏว่าทั้งวงการชีวการแพทย์

there are other problems that expansion might help with.

ยังมีปัญหาอื่น ๆ ที่การขยายนี้อาจช่วยได้

This is an actual biopsy from a human breast cancer patient.

นี่คือการชันสูตรจริง ๆ จากผู้ป่วยที่เป็นมะเร็งเต้านม

It turns out that if you look at cancers,

ปรากฏว่าถ้าคุณมองลึกลงไปในมะเร็ง

if you look at the immune system,

ถ้าคุณดูที่ระบบภูมิคุ้มกัน

if you look at aging, if you look at development --

ถ้าคุณดูที่การแก่ชรา ถ้าคุณดูที่การพัฒนาเติบโต --

all these processes are involving large-scale biological systems.

กระบวนการทั้งหมดนี้ เกี่ยวข้องกับระบบชีวภาพขนาดใหญ่

But of course, the problems begin with those little nanoscale molecules,

แต่แน่นอน ปัญหานี้เริ่มต้นในระดับนาโน

the machines that make the cells and the organs in our body tick.

กลไกลที่ทำให้เซลล์และอวัยวะอื่น ๆ ในร่างกายของคุณถูกลวง

So what we're trying to do now is to figure out

ฉะนั้น สิ่งที่เราพยายามทำอยู่ในตอนนี้ ก็เพื่อที่จะค้นหาว่า

if we can actually use this technology to map the building blocks of life

ถ้าเราสามารถใช้เทคโนโลยีนี้ได้จริง ในการสร้างแผนที่โครงสร้างพื้นฐานชีวิต

in a wide variety of diseases.

ในโรคต่าง ๆ

Can we actually pinpoint the molecular changes in a tumor

เราจะสามารถปักหมุดการเปลี่ยนแปลง โมเลกุลในเนื้องอกได้จริง ๆ ไหม

so that we can actually go after it in a smart way

เพื่อที่เราจะไล่ล่ามันได้ในทางที่ฉลาด

and deliver drugs that might wipe out exactly the cells that we want to?

และส่งยาที่อาจกำจัดเซลล์ที่เราต้องการ ได้อย่างแม่นยำ

You know, a lot of medicine is very high risk.

ครับ ยาและการบำบัดมากมายมีความเสี่ยง

Sometimes, it's even guesswork.

บางครั้ง มันก็เหมือนเป็นการเดาสุ่ม

My hope is we can actually turn what might be a high-risk moon shot

ผมหวังว่า เราจะสามารถเปลี่ยน การเล็งไกลที่มีความเสี่ยงมาก

into something that's more reliable.

เป็นอะไรบางอย่างที่เชื่อถือได้มากกว่า

If you think about the original moon shot,

ถ้าคุณคิดถึงการไปดวงจันทร์ในตอนแรก ๆ

where they actually landed on the moon,

ที่พวกเขาไปลงจอดบนดวงจันทร์กันจริง ๆ

it was based on solid science.

ว่ามันเป็นการกระทำ ที่พึ่งพาวิทยาศาสตร์ล้วน ๆ

We understood gravity;

เราเข้าใจเรื่องแรงดึงดูด

we understood aerodynamics.

เราเข้าใจเรื่องอากาศพลศาสตร์

We knew how to build rockets.

เรารู้แล้วว่าจะสร้างจรวดได้อย่างไร

The science risk was under control.

ความเสี่ยงของนักวิทยาศาสตร์ สามารถถูกควบคุมเอาไว้ได้

It was still a great, great feat of engineering.

มันยังพึ่งพาวิศวกรรมอย่างมากอีกด้วย

But in medicine, we don't necessarily have all the laws.

แต่ในทางการแพทย์ เราไม่จำเป็นจะต้องมีกฏสำหรับทุกอย่าง

Do we have all the laws that are analogous to gravity,

เรามีกฏสำหรับทุกอย่างหรือเปล่า ที่คล้ายกันกับแรงดึงดูด

that are analogous to aerodynamics?

ที่คล้ายกันกับอากาศพลศาสตร์

I would argue that with technologies

ผมขอเถียงว่าด้วยเทคโนโลยี

like the kinds I'm talking about today,

เช่นเดียวกับที่ผมพูดถึงในวันนี้

maybe we can actually derive those.

บางทีเราอาจเปลี่ยนแปลงกฎเหล่านั้นได้

We can map the patterns that occur in living systems,

เราสามารถสร้างแผนที่รูปแบบ ที่เกิดขึ้นในระบบสิ่งมีชีวิต

and figure out how to overcome the diseases that plague us.

และค้นหาว่าจะเอาชนะโรคต่าง ๆ ที่คุมคามเราได้อย่างไร

You know, my wife and I have two young kids,

ครับ ภรรยาของผมและผมมีลูกสองคน

and one of my hopes as a bioengineer is to make life better for them

และหนึ่งในความหวังของผมในฐานะชีววิศวกร ก็คือการทำให้ชีวิตของพวกเขา

than it currently is for us.

ดีกว่าที่พวกเรามีอยู่ในตอนนี้

And my hope is, if we can turn biology and medicine

และผมหวังว่า ถ้าเราสามารถเปลี่ยน ชีววิทยาและการแพทย์

from these high-risk endeavors that are governed by chance and luck,

จากสิ่งที่ได้มาด้วยความยากลำบาก ที่ถูกครอบงำด้วยดวงและความเสี่ยง

and make them things that we win by skill and hard work,

และทำให้มันกลายเป็นสิ่งที่เราเอาชนะได้ ด้วยทักษะและความทุ่มเท

then that would be a great advance.

เช่นนั้นแล้ว นั่นคงจะเป็นความก้าวหน้า ที่ยิ่งใหญ่ทีเดียว

Thank you very much.

ขอบคุณมากครับ

(Applause)

(เสียงปรบมือ)