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

Çeviri: Selda Yener Gözden geçirme: Figen Ergürbüz

I want to tell you guys something about neuroscience.

Sizlere sinirbilimden bahsedeceğim.

I'm a physicist by training.

Fizik eğitimi aldım.

About three years ago, I left physics

Yaklaşık üç yıl önce fiziği

to come and try to understand how the brain works.

beynin çalışma şeklini anlamak için bıraktım.

And this is what I found.

Şunu keşfettim:

Lots of people are working on depression.

Birçok insan depresyon üzerine çalışıyor.

And that's really good,

Harika bir olay,

depression is something that we really want to understand.

depresyon gerçekten de anlamak istediğimiz bir şey.

Here's how you do it:

Bunu şöyle yaparız:

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

Bir kavanoz alıp yarısına kadar su ile doldururuz.

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

Sonra bir fareyi alıp onu kavanozun içine atarız.

And the mouse swims around for a little while

Fare kısa bir süre yüzer,

and then at some point, the mouse gets tired

sonra yorulur

and decides to stop swimming.

ve yüzmeyi bırakmaya karar verir.

And when it stops swimming, that's depression.

İşte yüzmeyi bıraktığı an depresyondur.

OK?

Öyle değil mi?

And I'm from theoretical physics,

Teorik fizik okudum,

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

dolayısıyla fiziksel olayı net olarak tanımlamak için

to precisely describe physical phenomena,

karmaşık matematiksel modeller oluşturan insanlara alışığım,

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

bunun depresyon modeli olduğunu görünce

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

kendi kendime "Aman Tanrım! Yapılacak çok şey var." dedim.

(Laughter)

(Gülüşmeler)

But this is a kind of general problem in neuroscience.

Fakat bu sinirbilimin genel bir problemidir.

So for example, take emotion.

Örneğin, duyguyu ele alın.

Lots of people want to understand emotion.

Pek çok insan duyguyu anlamak ister.

But you can't study emotion in mice or monkeys

Ancak fareler ya da maymunlarla duyguyu inceleyemezsiniz,

because you can't ask them

çünkü ne hissettiklerini

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

veya deneyimlediğini onlara soramazsınız.

So instead, people who want to understand emotion,

Buna karşılık, duyguyu anlamak isteyenler sonunda

typically end up studying what's called motivated behavior,

güdülenmiş davranış denilen şeyi incelemeye başlar,

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

yani "peyniri gerçekten istediğinde fare ne yapar" kanunu.

OK, I could go on and on.

Ve saire ve saire.

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

NIH (Ulusal Sağlık Kurumu) sinirbilim araştırmalarına yıllık

on neuroscience research.

yaklaşık 5,5 milyar dolar harcıyor.

And yet there have been almost no significant improvements in outcomes

Ancak geçtiğimiz 40 yılda beyin rahatsızlığı geçirenler için

for patients with brain diseases in the past 40 years.

sonuçlarda neredeyse önemli bir gelişme hiç olmadı.

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

Bana göre, esasında

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

fareler kanser veya diyabet için iyi bir model olabilir

but the mouse brain is just not sophisticated enough

ancak fare beyni insan psikolojisi

to reproduce human psychology or human brain disease.

veya insan beyni rahatsızlıklarını üretebilecek kadar gelişmiş değil.

OK?

Değil mi?

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

Peki bu kadar kötü olmasına rağmen neden hâlâ fare modellerini kullanıyoruz?

Well, it basically boils down to this:

Esas nedeni şu:

the brain is made up of neurons

Beyin nöronlardan oluşur,

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

bunlar birbirine elektrik sinyalleri gönderen küçük hücrelerdir.

If you want to understand how the brain works,

Beynin çalışma şeklini anlamak için

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

bu nöronların elektriksel aktivitesini ölçebilmeniz gerekir.

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

Bunun içinse nöronların bir çeşit elektrikli kayıt cihazı

with some kind of electrical recording device or a microscope.

veya bir mikroskopla çok yakınına girmek gerekir.

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

Bunu farelerde yapabilirsiniz, maymunlarda da

because you can physically put things into their brain

çünkü fiziksel olarak onların beynine cihaz koyabiliriz

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

ama bazı nedenlerden dolayı bunu insanlara uygulayamayız.

So instead, we've invented all these proxies.

Bunun yerine, alternatif şeyler icat ettik.

So the most popular one is probably this,

Muhtemelen en yaygın olanı

functional MRI, fMRI,

işlevsel MRI, yani fMRI,

which allows you to make these pretty pictures like this,

bunlar, siz farklı aktvitelerle meşgulken

that show which parts of your brain light up

beyninizin hangi kısmının aydınlandığını gösteren

when you're engaged in different activities.

bu küçük resimleri yapmanızı sağlar.

But this is a proxy.

Bu temsili bir şey.

You're not actually measuring neural activity here.

Burada aslında nöral aktiviteyi ölçmüyorsunuz.

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

Yaptığınız şey aslında

like, blood flow in the brain.

beyindeki kan akışını ölçmektir.

Where there's more blood.

Daha çok kanın olduğu yeri.

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

Yani daha çok oksijenin olduğu yer, tahmin etmişsinizdir.

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

Yapılabilecek diğer şeyse elektroensefalografidir,

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

bu elektrotları kafanıza yerleştirirsiniz.

And then you can measure your brain waves.

Sonra da beyin dalgalarını ölçersiniz.

And here, you're actually measuring electrical activity.

Burada da aslında elektriksel aktiviteyi ölçersiniz.

But you're not measuring the activity of neurons.

Nöronların aktivitesini değil.

You're measuring these electrical currents,

Beyninizde bir ileri bir geri sıçratarak

sloshing back and forth in your brain.

bu elektrik akımlarını ölçüyorsunuz.

So the point is just that these technologies that we have

Asıl mesele elimizdeki bu teknolojilerin

are really measuring the wrong thing.

aslında yanlış şeyi ölçüyor olması.

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

Çünkü, anlamak istediğimiz birçok hastalıkta mesela

like, Parkinson's is the classic example.

-klasik örneğimiz parkinson- da olduğu gibi.

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

Parkinsonda beynin derinliklerinde hastalığa sebep olan

that is responsible for the disease,

belirli bir nöron türü vardır

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

ve bu teknolojiler de ulaşmaya çalıştığınız sonuca götürmüyor.

to get at that.

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

İşte hâlâ hayvanlara takılıp kalmamızın nedeni bu.

Not that anyone wants to be studying depression

Kimse kavanozlara fare koyarak

by putting mice into jars, right?

depresyonu incelemek istemez, değil mi?

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

Sağlıklı bireylerde nöronların hareketlerini

to look at the activity of neurons in healthy humans.

incelemenin mümkün olmadığına dair yaygın bir görüş var.

So here's what I want to do.

Yapmak istediğim şey şu:

I want to take you into the future.

Sizi geleceğe götürmek istiyorum.

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

Muhtemelen gerçekleşeceğini düşündüğüm bir açıdan bakmaya.

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

Bunu tüm detayları bilmediğimi söyleyerek başlamak isterim.

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

Size sadece ana hatları vereceğim.

But we're going to go the year 2100.

Önce 2100 yılına gideceğiz.

Now what does the year 2100 look like?

2100 yılı nasıl görünüyor?

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

İlk olarak iklimle başlayalım; alışık olduğunuzdan biraz sıcak olur.

(Laughter)

(Gülüşmeler)

And that robotic vacuum cleaner that you know and love

Bildiğiniz ve sevdiğiniz elektrikli temizlik robotu

went through a few generations,

birkaç jenerasyon geçmesine rağmen

and the improvements were not always so good.

pek de gelişmemiş, gelişmeler hep de iyi olacak değil.

(Laughter)

(Gülüşmeler)

It was not always for the better.

Her zaman da iyi olacak değil.

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

Aslında 2100 yılına dair pek çok şey bildiğimiz türden.

It's just the brain is totally different.

Farklı olan sadece beyin.

For example, in the year 2100,

Örneğin, 2100 yılında

we understand the root causes of Alzheimer's.

Alzheimer'a sebep olan şeyi anlayacağız.

So we can deliver targeted genetic therapies or drugs

Bozulma sürecini başlamadan önce durdurmak için

to stop the degenerative process before it begins.

hedefe yönelik terapi veya ilaçlar geliştirebiliriz.

So how did we do it?

Peki bunu nasıl yaptık?

Well, there were essentially three steps.

Temel olarak üç aşama vardı.

The first step was that we had to figure out

İlk aşamada kafatası üzerinden

some way to get electrical connections through the skull

elektrik bağlantılarını çözmek zorundaydık,

so we could measure the electrical activity of neurons.

böylece nöronların elektriksel aktivitelerini ölçebilecektik.

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

Sadece bu değil, kolay ve risksiz olmalıydı.

Something that basically anyone would be OK with,

Herkesin tamam diyebileceği bir şey,

like getting a piercing.

mesela piercing taktırmak gibi.

Because back in 2017,

2017 yılında kafatası içine ulaşmanın

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

tek yolu bu deliklerden çeyrekler boyutunda

was to drill these holes the size of quarters.

bu delikleri açmaktı.

You would never let someone do that to you.

Kimsenin size bunu yapmasına izin vermezdiniz.

So in the 2020s,

2020'lerde

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

bu dev delikleri açmaktansa bir saç kılından daha kalın olmayan

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

bu mikroskobik delikleri denemeye başladılar.

And the idea here was really for diagnosis --

Bu sadece teşhis amaçlı yapılıyordu,

there are lots of times in the diagnosis of brain disorders

beyin rahatsızlıklarını teşhis ederken

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

kafatası altındaki sinirsel aktiviteleri görmek istenirse çoğu kez yapılırdı.

and being able to drill these microscopic holes

Mikroskobik delikler açmak da

would make that much easier for the patient.

bunu daha kolay hale getirecekti.

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

Sonuçta bu vurulmak gibiydi.

You just go in and you sit down

Gidip oturuyorsunuz,

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

başınıza doğru bir şey gelir,

and a momentary sting and then it's done,

bir anda yapışır ve iş biter,

and you can go back about your day.

siz de gününüze devam edersiniz.

So we're eventually able to do it

En nihayetinde bu delikleri

using lasers to drill the holes.

lazerle açabilir hale geldik.

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

Lazerle hızlı ve son derece güvenliydi,

you couldn't even tell the holes were there,

deliklerin var olduğunu söyleyemezdiniz bile,

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

hatta bir telden fazla saçınızın gittiğini de.

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

Lazeri kafatasınızda delik açmak için kullanmak çılgın gelebilir biliyorum,

but back in 2017,

ama 2017 yılına dönersek

people were OK with surgeons shooting lasers into their eyes

insanlar düzeltici ameliyatlarda cerrahların lazerle gözlerini delmesine

for corrective surgery

izin veriyordu.

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

Yani zaten bu noktadayken pek de önemli bir adım değil.

OK?

Öyle değil mi?

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

Sonraki aşama ise, 2030 yıllarında ortaya çıkan

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

kafatasının içine girmek değildi.

To measure the activity of neurons,

Sinirlerin etkinliğini ölçmek için

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

bunu beyin dokusunun tam içinde yapmak zorundaydınız.

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

Riski ise, beyin dokusu içine bir şey koymanızın

is essentially that of stroke.

inme etkisi yapmasıdır.

That you would hit a blood vessel and burst it,

Bir kan damarına vurup onu patlatırsanız

and that causes a stroke.

bu da inmeye sebep olur.

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

2030'ların ortalarında bu esnek sondaları icat ettik,

that were capable of going around blood vessels,

kan damarlarının içinden geçmektense

rather than through them.

etrafında dolaşabileceklerdi.

And thus, we could put huge batteries of these probes

Böylelikle bu devasa büyüklükte sondaları

hastaların beynine yerleştirebiliyor

into the brains of patients

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

ve hiçbir risk olmaksızın binlerce sinirden kayıt alabiliyorduk.

And what we discovered, sort of to our surprise,

Keşfettiğimiz şey biraz şaşırtıcıydı,

is that the neurons that we could identify

keşfettiğimiz bu nöronlar

were not responding to things like ideas or emotion,

düşünce veya his gibi şeylere cevap vermiyordu;

which was what we had expected.

bu tahmin ettiğimiz şeydi.

They were mostly responding to things like Jennifer Aniston

Jennifer Aniston veya Halle Berry gibi şeylere çoğunlukla

or Halle Berry

cevap veriyordu,

or Justin Trudeau.

veya justin Trudeau'ya.

I mean --

Yani--

(Laughter)

(Kahkahalar)

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

Tecrübeyle sabit, pek de şaşırmamalıydık.

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

Yani, sinirleriniz çoğu zamanını neyi düşünerek geçiriyordu?

(Laughter)

(Kahkahalar)

But really, the point is that

Hakikaten de

this technology enabled us to begin studying neuroscience in individuals.

bu teknoloji bireylerde sinirbilimi incelememizi sağlamıştı.

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

Tek hücre düzeyinde genetiğe geçiş gibi,

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

tek insan düzeyinde sinirbilim çalışmaya başladık.

But we weren't quite there yet.

Ancak tam olarak değil.

Because these technologies

Çünkü bu teknolojiler hâlâ daha

were still restricted to medical applications,

tıbbi uygulamalarla sınırlıydı;

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

yani sağlıklı değil hasta beyinleri inceliyorduk.

Because no matter how safe your technology is,

Sahip olduğunuz teknoloji ne kadar güvenli olsa da

you can't stick something into someone's brain

araştırma amacıyla kimsenin beynine

for research purposes.

bir şey yapıştıramazsınız.

They have to want it.

Bunu istemeleri gerekiyor.

And why would they want it?

Niye istesinler ki?

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

Çünkü beyne herhangi bir elektrik bağlantısı olduğunda

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

bunu beyni bilgisayara bağlamak için kullanabilirsiniz.

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

Tabii genel kanı ilk başta çok şüpheciydi.

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

Yani kim beynini bilgisayara bağlamak ister ki?

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

Bir düşünmeyle e-posta gönderebildiğinizi hayal edin.

(Laughter)

(Kahkahalar)

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

Gözlerinizle resim çekebildiğinizi düşünün.

(Laughter)

(Kahkahalar)

Imagine never forgetting anything anymore,

Artık hiçbir şeyi unutmadığınızı düşünün,

because anything that you choose to remember

çünkü istediğinizde hatırlamak üzere

will be stored permanently on a hard drive somewhere,

her şey bir sabit diskte depolanacak.

able to be recalled at will.

(Laughter)

(Kahkahalar)

The line here between crazy and visionary

Buradaki çılgınlık ve önsezi arasındaki çizgi

was never quite clear.

pek belirgin değildi.

But the systems were safe.

Ancak sistemler güvenliydi.

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

2043'te FDA lazerli delme sistemlerinde kısıtlamaları kaldırmaya kara verdiğinde

commercial demand just exploded.

ticari talep patlayacaktı.

People started signing their emails,

İnsanlar e-postalarını şöyle imzalayacaktı:

"Please excuse any typos.

"Lütfen yazım hatalarını bağışlayın.

Sent from my brain."

(Laughter)

Beynimden gönderildi."

Commercial systems popped up left and right,

(Kahkahalar)

Ticari sistemler sağa sola açılacak,

offering the latest and greatest in neural interfacing technology.

en yeni ve muhteşem sinirsel arayüz teknolojisini sunacaktı.

There were 100 electrodes.

100 elektrot vardı.

A thousand electrodes.

Binlerce elektrot.

High bandwidth for only 99.99 a month.

Aylık 99,99 yüksek bant genişliğinde.

(Laughter)

(Kahkahalar)

Soon, everyone had them.

Kısa zamanda herkes buna sahip olacaktı.

And that was the key.

Kilit nokta buydu.

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

Çünkü 2050'lerde sinirbilimci iseniz

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

laboratuvarınıza caddeden geçen birini alabilirsiniz.

And you could have them engaged in some emotional task

Onları bazı duygusal görevler

or social behavior or abstract reasoning,

veya sosyal davranış ya da soyut akıl yürütme gibi

things you could never study in mice.

farelerle çalışamadığınız şeylerle meşgul edebilirsiniz.

And you could record the activity of their neurons

zaten sahip oldukları arayüzleri kullanarak

using the interfaces that they already had.

sinirlerinin etkinliğini kaydedebilirsiniz.

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

Sonra da onlara neler hissettiklerini sorabilirsiniz.

So this link between psychology and neuroscience

Böylece hayvanlarda asla yapamayacağınız

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

psikoloji ve sinirbilim arasındaki bu bağ birden ortaya çıkar.

So perhaps the classic example of this

Belki de bunun en klasik örneği

was the discovery of the neural basis for insight.

"sezgi"nin sinirsel temelinin keşfiydi.

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

"Hah!" dediğiniz her şeyin anlaşıldığı o an, jeton düşer.

And this was discovered by two scientists in 2055,

Bu, 2055 yılında iki bilim adamı tarafından keşfedildi,

Barry and Late,

Barry ve Late,

who observed, in the dorsal prefrontal cortex,

arka alın korteksinde

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

bir kişinin bir fikri anlamaya çalışma şeklini,

farklı yoğunluktaki sinirlerin kendilerini nasıl organize ettiklerini inceledi,

how different populations of neurons would reorganize themselves --

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

-turuncu alanda sinirsel etkinliği görüyorsunuz-

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

ta ki etkinlikleri pozitif geri bildirime benzer bir düzene girene kadar.

Right there.

Tam şurası.

That is understanding.

Anlama noktası.

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

Sonunda, bizi insan yapan şeylere ulaşabilmiştik.

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

Bu, tıpla ilgili önemli şeyleri anlamaya yol açmıştı.

Because, starting in the 2060s,

2060'larda,

with the ability to record the neural activity

farklı zihinsel hastalıkları olan

in the brains of patients with these different mental diseases,

hastaların beyinlerindeki sinirsel aktiviteleri kaydedebilme yetisiyle

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

hastalıklarını semptomlarına göre tanımlamaktansa

as we had at the beginning of the century,

yüzyılın başlarında

we started to define them

bunları sinirsel düzeyde

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

gözlemlediğimiz gerçek patoloji üzerinden tanımlamaya başladık.

So for example, in the case of ADHD,

Örneğin ADHD (dikkat eksikliği hiperaktivite bozukluğu) vakasında,

we discovered that there are dozens of different diseases,

bir düzine farklı hastalık olduğunu,

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

yüzyılın başında hepsinin ADHD olarak adlandırıldığını,

that actually had nothing to do with each other,

aslında bunların benzer semptomlar dışında

except that they had similar symptoms.

birbiriyle alakası olmadığını keşfettik.

And they needed to be treated in different ways.

Bunlara farklı tedavi yolları uygulanmalıydı.

So it was kind of incredible, in retrospect,

Yüzyılın başlarına geri dönüp bakıldığında

that at the beginning of the century,

bu inanılmazdı,

we had been treating all those different diseases

tüm bu farklı hastalıkları aynı ilaçla

with the same drug,

tedavi ediyorduk,

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

yaptığımız şey insanlara sadece amfetamin vermekti.

And schizophrenia and depression are the same way.

Aynı şekilde şizofreni ve depresyona da.

So rather than prescribing drugs to people essentially at random,

İnsanlara rastgele ilaç yazmaktansa,

as we had,

ilerledikçe

we learned how to predict which drugs would be most effective

hangi hastalarda hangi ilaçların daha etkili olacağını

in which patients,

öngörmeyi öğrendik

and that just led to this huge improvement in outcomes.

ve bu harika gelişmenin sonuçlarına yön verdik.

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

Pekala, şimdi sizi 2017'ye geri getirmek istiyorum.

Some of this may sound satirical or even far fetched.

Bazı kısımlar alaycı hatta ihtimal dışı gelebilir.

And some of it is.

Olabilir.

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

Geleceği tam olarak göremem.

I don't actually know

30 yıl içinde

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

beynimize binlerce mikroskobik delik açabilir miyiz

in our heads in 30 years.

gerçekten bilmiyorum.

But what I can tell you

Ancak size şunu söyleyebilirim;

is that we're not going to make any progress

insan beynini veya hastalıklarını

towards understanding the human brain or human diseases

anlamaya yönelik çalışmalar yapmayacağız,

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

ta ki sağlıklı insanlarda nöronların elektriksel aktivitelerine

in healthy humans.

nasıl ulaşabileceğimizi çözene kadar.

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

Bugün kimse bunun nasıl yapılacağı üzerine çalışmıyor.

That is the future of neuroscience.

Sinirbilimin geleceği bu.

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

Bence bu, sinirbilimciler için artık fare beynini bırakıp

and to dedicate the thought and investment necessary

gereken fikir ve yatırımı insan beynini ve hastalıklarını

to understand the human brain and human disease.

anlamaya adama zamanı.

Thank you.

Teşekkürler.

(Applause)

(Alkışlar)