Michael Dickinson: How a fly flies

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

Translator: Thuy Chau Vu Reviewer: Hoàng Hà

I grew up watching Star Trek. I love Star Trek.

Tôi lớn lên cùng với bộ phim Stat Trek. Tôi yêu Star Trek.

Star Trek made me want to see alien creatures,

Star Trek khiến tôi muốn nhìn thấy những sinh vật lạ

creatures from a far-distant world.

những sinh vật ngoài thế giới xa xôi kia.

But basically, I figured out that I could find

Nhưng về cơ bản, tôi nhận ra mình có thể tìm thấy

those alien creatures right on Earth.

những sinh vật ngoài hành tinh ngay trên Trái Đất.

And what I do is I study insects.

và điều mà tôi làm là nghiên cứu côn trùng.

I'm obsessed with insects, particularly insect flight.

tôi bị ám ảnh bởi côn trùng đặc biệt là loài biết bay

I think the evolution of insect flight is perhaps

tôi cho rằng sự tiến hoá của loài côn trùng bay có lẽ là

one of the most important events in the history of life.

một trong những sự kiện quan trọng nhất trong lịch sự của sự sống

Without insects, there'd be no flowering plants.

Không có côn trùng thì sẽ chẳng có cây nở hoa

Without flowering plants, there would be no

không có cây nở hoa thì

clever, fruit-eating primates giving TED Talks.

sẽ chẳng có những động vật linh trưởng ăn trái cây tài giỏi phát biểu tại TED

(Laughter)

(Cười)

Now,

David

David and Hidehiko and Ketaki

Hidehiko và Ketaki

gave a very compelling story about

đã mang tới một câu chuyện rất lôi cuốn về

the similarities between fruit flies and humans,

sự tương đồng giữa loài ruồi ăn trái cây và con người,

and there are many similarities,

có rất nhiều sự tương đồng

and so you might think that if humans are similar to fruit flies,

và bạn có thể nghĩ rằng nếu con người giống như loài ruồi hoa quả

the favorite behavior of a fruit fly might be this, for example --

thì hành vi ưa thích của chú ruồi ăn hoa quả này có lẽ giống thế này chẳng hạn

(Laughter)

( Cười)

but in my talk, I don't want to emphasize on the similarities

nhưng trong bài nói chuyện của mình, tôi không muốn nhấn mạnh vào những chỗ tương đồng

between humans and fruit flies, but rather the differences,

giữa người và loài ruồi ăn hoa quả, mà là vào sự khác biệt

and focus on the behaviors that I think fruit flies excel at doing.

và tập trung vào những hành vi mà tôi cho là loài ruồi thật thành thạo

And so I want to show you a high-speed video sequence

tôi muốn cho các bạn xem một đoạn phim tốc độ cao

of a fly shot at 7,000 frames per second in infrared lighting,

về một chú ruồi với 7000 khung ảnh một giây qua ánh sáng hồng ngoại

and to the right, off-screen, is an electronic looming predator

phía bên phải , không có trong khung hình, là bóng điện tử của kẻ săn mồi

that is going to go at the fly.

đang chuẩn bị tấn công con ruồi

The fly is going to sense this predator.

Con ruồi cảm nhận được kẻ săn mồi này.

It is going to extend its legs out.

nó sẽ trải chân dài ra

It's going to sashay away

và khệnh khạng bay đi

to live to fly another day.

sống sót và được bay thêm ngày nữa,

Now I have carefully cropped this sequence

Giờ tôi sẽ cẩn thận cắt chuỗi phim này

to be exactly the duration of a human eye blink,

thành một đoạn đúng bằng một cái chớp mắt của con người

so in the time that it would take you to blink your eye,

trong một cái chớp mắt của bạn

the fly has seen this looming predator,

con ruồi đó đã thấy kẻ săn mồi rình mò này

estimated its position, initiated a motor pattern to fly it away,

ước định vị trí kẻ săn mồi và khởi động hành vi vận động để bay đi

beating its wings at 220 times a second as it does so.

đập cánh 220 lấn/giây

I think this is a fascinating behavior

tôi cho rằng đây là một hành vi thật thú vị

that shows how fast the fly's brain can process information.

nó cho ta thấy não của con ruồi xử lý thông tin nhanh như thế nào

Now, flight -- what does it take to fly?

Vậy còn điều gì đã khiến cho những chuyến bay cất cánh?

Well, in order to fly, just as in a human aircraft,

Để bay, giống như máy bay con người tạo ra

you need wings that can generate sufficient aerodynamic forces,

bạn cần có cánh có thể tạo ra đủ khí động lực

you need an engine sufficient to generate the power required for flight,

bạn cần một bộ máy tạo đủ năng lượng để bay

and you need a controller,

và bạn cần một bộ điều khiển

and in the first human aircraft, the controller was basically

trong chiếc máy bay đầu tiên của con người, bộ điều khiển đơn giản là

the brain of Orville and Wilbur sitting in the cockpit.

bộ não của Orville và Wilbur ngồi trong buồng lái

Now, how does this compare to a fly?

Vậy so sánh với con ruồi thì thế nào?

Well, I spent a lot of my early career trying to figure out

Tôi đã dành phần nhiều trong buổi đầu sự nghiệp của mình cố tìm ra

how insect wings generate enough force to keep the flies in the air.

làm thế nào mà cánh của côn trùng có thể tạo ra đủ lực để giữ con ruồi trên không

And you might have heard how engineers proved

bạn có lẽ từng nghe các nhà kĩ sư đã chứng minh

that bumblebees couldn't fly.

rằng ong nghệ không thể bay

Well, the problem was in thinking that the insect wings

Vấn đề là việc cho rằng cánh của côn trùng

function in the way that aircraft wings work. But they don't.

hoạt động theo cách mà máy bay hoạt động. Nhưng không phải

And we tackle this problem by building giant,

Chúng tôi khắc phục vấn đề này bằng cách tạo ra những

dynamically scaled model robot insects

mẫu robot côn trùng sống động với quy mô lớn

that would flap in giant pools of mineral oil

mà sẽ bay vào những hồ dầu khoáng

where we could study the aerodynamic forces.

nới chúng ta có thể nghiên cứu các lực khí động học.

And it turns out that the insects flap their wings

Hoá ra là côn trùng đập cánh

in a very clever way, at a very high angle of attack

khi bị dồn vào thế tấn công theo cách rất thông minh

that creates a structure at the leading edge of the wing,

khi đó sẽ tạo ra một cấu trúc ở đầu mép cánh chính

a little tornado-like structure called a leading edge vortex,

một cấu trúc có dạng lốc xoáy gọi là lốc xoáy đầu mép

and it's that vortex that actually enables the wings

chính lốc xoáy đó đã khiến cho cánh

to make enough force for the animal to stay in the air.

tạo ra đủ lực để giữ cho chúng bay trên không.

But the thing that's actually most -- so, what's fascinating

Nhưng điều thực sự thú vị hơn hết

is not so much that the wing has some interesting morphology.

không phải là hình thái học thú vị của cánh

What's clever is the way the fly flaps it,

mà là cách con ruồi đập cánh

which of course ultimately is controlled by the nervous system,

Điều mà hiển nhiên là được kiểm soát bởi hệ thống thần kinh

and this is what enables flies to perform

đây chính là điều khiến ruồi có thể thực hiện

these remarkable aerial maneuvers.

những sự vận động trên không đáng kinh ngạc này

Now, what about the engine?

Vậy cơ cấu của ruồi như thế nào?

The engine of the fly is absolutely fascinating.

Cơ cấu của nó rất thú vị

They have two types of flight muscle:

Chúng có hai loại hệ cơ để bay:

so-called power muscle, which is stretch-activated,

cái gọi là cơ lực có chức năng duỗi ra

which means that it activates itself and does not need to be controlled

có nghĩa là nó tự hoạt động mà không cần điều khiển

on a contraction-by-contraction basis by the nervous system.

dựa vào sự co thắt bởi hệ thần kinh

It's specialized to generate the enormous power required for flight,

Nó đựơc chuyên hóa để tạo ra lượng lực khổng lồ để bay

and it fills the middle portion of the fly,

và tập trung ở phần thân giữa của ruồi

so when a fly hits your windshield,

Vậy nên khi một con ruồi va vào kính xe của bạn

it's basically the power muscle that you're looking at.

cơ bản là bạn đang nhìn vào hệ cơ lực

But attached to the base of the wing

Nhưng tại phần gốc của cánh

is a set of little, tiny control muscles

có một loại cơ điều khiển nhỏ bé

that are not very powerful at all, but they're very fast,

không mạnh nhưng rất nhanh

and they're able to reconfigure the hinge of the wing

chúng có thể tái cấu trúc phần bản lề của cánh

on a stroke-by-stroke basis,

qua từng cú đập

and this is what enables the fly to change its wing

Đây là điều khiến cho ruồi có thể thay cách đập cánh

and generate the changes in aerodynamic forces

và tạo ra những thay đổi về khí động lực

which change its flight trajectory.

và giúp nó thay đổi quỹ đạo bay

And of course, the role of the nervous system is to control all this.

Tất nhiên,vai trò của hệ thần kinh là kiểm soát những điều này

So let's look at the controller.

Vậy hãy quan sát trung khu điều khiển

Now flies excel in the sorts of sensors

Ruồi cảm ứng rất giỏi theo cách nào đó

that they carry to this problem.

mà chúng tạo rắc rối này

They have antennae that sense odors and detect wind detection.

Chúng có những ăng ten cảm ứng mùi và dò hướng gío

They have a sophisticated eye which is

Chúng có con mắt tinh tế

the fastest visual system on the planet.

với năng lực quan sát chớp nhoáng nhất trên hành tinh

They have another set of eyes on the top of their head.

Chúng có một bộ mắt khác trên đỉnh đầu

We have no idea what they do.

Chúng ta không biết công dụng của bộ mắt này là gì

They have sensors on their wing.

Chúng có bộ cảm ứng trên cánh

Their wing is covered with sensors, including sensors

Cánh của chúng được bao phủ bởi hay có chứa các dây thần kinh cảm ứng

that sense deformation of the wing.

cảm nhận sự biến dạng của cánh

They can even taste with their wings.

Chúng có thể nếm bằng cánh

One of the most sophisticated sensors a fly has

Một trong những cảm ứng phức tạp nhất mà con ruồi có

is a structure called the halteres.

là một cấu trúc được gọi là các dây cương

The halteres are actually gyroscopes.

Những dây cương này thực sự là các con quay hồi chuyển

These devices beat back and forth about 200 hertz during flight,

Những thiết bị này đập về trước và sau khoảng 200 hec khi bay

and the animal can use them to sense its body rotation

và con ruồi có thể dùng chúng để cảm nhận chuyển động quay của cơ thể

and initiate very, very fast corrective maneuvers.

và khởi động nhanh chóng việc điều chỉnh chuyển động

But all of this sensory information has to be processed

Nhưng toàn bộ những thông tin cảm ứng này phải được xử lí

by a brain, and yes, indeed, flies have a brain,

bởi bộ não và ruồi thực sự có não

a brain of about 100,000 neurons.

một bộ não bao gồm 100,000 tế bào thần kinh

Now several people at this conference

Một vài người trong hội phòng này

have already suggested that fruit flies could serve neuroscience

đã cho rằng loài ruồi trái cây có thể phục vụ cho khoa học thần kinh

because they're a simple model of brain function.

chúng là một mô hình chức năng não đơn giản

And the basic punchline of my talk is,

Điểm cơ bản chính của bài nói chuyện của tôi là

I'd like to turn that over on its head.

quay trở lại nói về cái đầu của ruồi

I don't think they're a simple model of anything.

Tôi không nghĩ chúng là những mô hình đơn giản của bất cứ thứ gì

And I think that flies are a great model.

Tôi nghĩ rằng loài ruồi là những mô hình tuyệt vời

They're a great model for flies.

của chính chúng

(Laughter)

(Cười)

And let's explore this notion of simplicity.

Hãy khám phá khái niệm của sự đơn giản này

So I think, unfortunately, a lot of neuroscientists,

Tôi nghĩ rằng thật không may, rất nhiều nhà khoa học thần kinh

we're all somewhat narcissistic.

Chúng tôi đều theo cách nào đó quá yêu bản thân

When we think of brain, we of course imagine our own brain.

Khi chúng tôi nghĩ về não bộ, chúng tôi đều hiển nhiên nghĩ đến não bộ của chính mình

But remember that this kind of brain,

Nhưng hãy nhớ dạng não như thế này

which is much, much smaller

dạng nhỏ hơn rất nhiều

— instead of 100 billion neurons, it has 100,000 neurons —

thay vì có một trăm tỉ tế bào thần kinh, nó chỉ có một trăm ngàn thôi

but this is the most common form of brain on the planet

nhưng đây lại là dạng não phổ biến nhất trên hành tinh

and has been for 400 million years.

và đã tồn tại như thế qua 400 triệu năm

And is it fair to say that it's simple?

Vậy có công bằng không khi nói rằng nó đơn giản

Well, it's simple in the sense that it has fewer neurons,

Nó đơn giản khi bị so sánh về số lượng tế bào thần kinh khiêm tốn

but is that a fair metric?

nhưng đó có phải là một hệ đo lường công bằng?

And I would propose it's not a fair metric.

Tôi cho rằng nó không phải là hệ đo công bằng

So let's sort of think about this. I think we have to compare --

Vậy nên hãy suy nghĩ chút ít về điều này. Tôi nghĩ chúng ta phải so sánh--

(Laughter) —

Cười

we have to compare the size of the brain

kích thước của não bộ

with what the brain can do.

với điều mà chúng có thể làm

So I propose we have a Trump number,

Vậy nên tôi lấy ví dụ so sánh là số hiệu của Ông Trump

and the Trump number is the ratio of this man's

và là tỉ lệ của danh mục hành vi

behavioral repertoire to the number of neurons in his brain.

của người đàn ông này so với con số tế bào thần kinh trong não của ông ấy

We'll calculate the Trump number for the fruit fly.

Chúng ta sẽ tính toán so sánh bằng hiệu số của ông Trump với loài ruồi ăn hoa quả

Now, how many people here think the Trump number

Bao nhiêu người trong số các bạn ở đây nghĩ rằng hiệu số của ông Trump

is higher for the fruit fly?

cao hơn loài ruồi hoa quả này

(Applause)

Vỗ tay

It's a very smart, smart audience.

Khán giả thông minh thật

Yes, the inequality goes in this direction, or I would posit it.

Vâng, sự không cân bằng xảy ra theo hướng này, hoặc là tôi đặt để nó như thế

Now I realize that it is a little bit absurd

Tôi nhận ra rằng có chút vô lí

to compare the behavioral repertoire of a human to a fly.

khi so sánh hiệu số danh mục hành vi của người với một con ruồi

But let's take another animal just as an example. Here's a mouse.

Hãy lấy một thí dụ từ con vật khác. Con chuột vậy

A mouse has about 1,000 times as many neurons as a fly.

MỘt con chuột có nhiều hơn gấp 1,000 lần các tế bào thần kinh so với con ruồi

I used to study mice. When I studied mice,

Tôi từng nghiên cứu về chuột. KHi tôi nghiên cứu chuột

I used to talk really slowly.

Tôi từng nói chậm.

And then something happened when I started to work on flies.

Sau đó thì có gì đó tự nhiên xảy ra khi tôi nghiên cứu ruồi

(Laughter)

Cười

And I think if you compare the natural history of flies and mice,

Tôi nghĩ nếu bạn so sánh lịch sử tự nhiên của giữa ruồi và chuột

it's really comparable. They have to forage for food.

điều này có thể sánh được. Chúng phải lùng sục tìm thức ăn

They have to engage in courtship.

Chúng phải tán tỉnh

They have sex. They hide from predators.

Giao phối. Lẩn trốn khỏi những kẻ săn mồi

They do a lot of the similar things.

Chúng làm rất nhiều thứ tương tự nhau

But I would argue that flies do more.

Nhưng tôi muốn lập lụân rằng ruồi làm nhiều hơn

So for example, I'm going to show you a sequence,

Ví dụ, tôi sẽ cho bạn xem một cảnh phim

and I have to say, some of my funding comes from the military,

nhưng tôi phải nói rằng, một trong những quỹ tài trợ của tôi có được từ quân đội

so I'm showing this classified sequence

Vậy nên tôi sẽ cho các bạn xem cảnh phim tuyệt mật này

and you cannot discuss it outside of this room. Okay?

và bạn đừng thảo luận nó ngoài khán phòng này nhé?

So I want you to look at the payload

Tôi múôn bạn quan sát phần lượng tải

at the tail of the fruit fly.

tại đuôi con ruồi hoa quả

Watch it very closely,

Quan sát kỹ

and you'll see why my six-year-old son

bạn sẽ thấy tại sao thằng con 6 tuổi của tôi

now wants to be a neuroscientist.

lại muốn thành nhà khoa học thần kinh.

Wait for it.

Chờ chút

Pshhew.

Bùm

So at least you'll admit that if fruit flies are not as clever as mice,

Vậy nếu chỉ ít bạn thừa nhận rằng loài ruồi hoa quả không thông minh bằng loài chuột

they're at least as clever as pigeons. (Laughter)

thì chúng chỉ ít cũng thông minh bằng chim bồ câu. Cười

Now, I want to get across that it's not just a matter of numbers

Giờ đây tôi muốn ám chỉ rằng ở đây không chỉ là vấn đề về số lượng

but also the challenge for a fly to compute

mà còn là thách thức cho một con ruồi phải tính toán mọi thứ

everything its brain has to compute with such tiny neurons.

bộ não của chúng phải tính toán bằng những tế bào thần kinh bé tí tẹo

So this is a beautiful image of a visual interneuron from a mouse

Đây là một hình ảnh tuyệt đẹp về một tế bào thần kinh thị giác trung gian của một con chuột

that came from Jeff Lichtman's lab,

lấy từ phòng thí nghiệm của Jeff Lichtman

and you can see the wonderful images of brains

bạn có thể thấy những hình ảnh tuyệt đẹp của các bộ não

that he showed in his talk.

mà ông ấy đã chiếu trong bài nói chuyện của mình

But up in the corner, in the right corner, you'll see,

Nhưng quan sát đến phần góc phải phía trên bạn sẽ thấy

at the same scale, a visual interneuron from a fly.

với cùng một quy mô, một tế bào thị giác trung gian của con ruồi

And I'll expand this up.

Tôi sẽ phóng rộng phần này lên

And it's a beautifully complex neuron.

Đây là một khu phức hợp tế bào thần kinh tuyệt đẹp

It's just very, very tiny, and there's lots of biophysical challenges

Nó rất nhỏ bé, và chứa rất nhiều những thách thức về vật lí sinh học

with trying to compute information with tiny, tiny neurons.

trong việc cố gắng tính toán xử lí thông tin với những tế bào thần kinh nhỏ bé

How small can neurons get? Well, look at this interesting insect.

Những tế bào này có thể thu nhỏ đến mức nào? Quan sát con côn trùng nhỉ bé thú vị này

It looks sort of like a fly. It has wings, it has eyes,

Trông nó giống một con ruồi. Nó có cánh, mắt

it has antennae, its legs, complicated life history,

ăng ten, chân, và lịch sử cuộc đời phức tạp

it's a parasite, it has to fly around and find caterpillars

nó là một dạng kí sinh, nó phải bay tứ tung tìm kiếm sâu bướm

to parasatize,

để kí sinh trên chúng

but not only is its brain the size of a salt grain,

Nhưng không chỉ có não của chúng là nhỏ như hạt muối

which is comparable for a fruit fly,

bằng với loài ruồi hoa quả

it is the size of a salt grain.

cũng chỉ nhỏ như hạt múôi

So here's some other organisms at the similar scale.

Đây là một vài cơ quan khác với tỉ lệ kích thước tương tự

This animal is the size of a paramecium and an amoeba,

Loài này chỉ bằng kích thước một con trùng đế giầy và một trùng amip

and it has a brain of 7,000 neurons that's so small --

bộ não chúng chỉ chứa 7,000 tế bào thần kinh. rất nhỏ thôi

you know these things called cell bodies you've been hearing about,

bạn đã nghe biết những thứ gọi là thân tế bào này

where the nucleus of the neuron is?

Vậy nhân tế bào của tế bào thần kinh ở đâu?

This animal gets rid of them because they take up too much space.

Loài sinh vật này tự loại bỏ nhân tế bào vì nó chiếm nhiều diện tích quá

So this is a session on frontiers in neuroscience.

Đây là một sự giao thoa giữa những biên giới của khoa học thần kinh

I would posit that one frontier in neuroscience is to figure out how the brain of that thing works.

TÔi muốn đặt để rằng nó là một biên giới trong lĩnh vực khoa học thần kinh tìm hiểu bộ não hoạt động như thế nào.

But let's think about this. How can you make a small number of neurons do a lot?

Nhưng hãy nghĩ về điều này. bạn làm thế nào để khiến một lượng nhỏ tế bào thần kinh làm được nhiều việc?

And I think, from an engineering perspective,

Trên quan điểm của một kỹ sư tôi nghĩ rằng

you think of multiplexing.

bạn nghĩ đó là sự đa hợp

You can take a hardware and have that hardware

Bạn có thể lấy một phần cứng và khiến nó

do different things at different times,

làm nhiều việc khác nhau tại những thời điểm khác nhau,

or have different parts of the hardware doing different things.

hay sử dụng những phần khác nhau của phần cứng đó thực hiện những công việc khác nhau

And these are the two concepts I'd like to explore.

Đây là hai khái niệm tôi múôn khám phá

And they're not concepts that I've come up with,

hai khái niệm này không phải tôi nghĩ ra

but concepts that have been proposed by others in the past.

nhưng được đưa ra bởi những người trong quá khứ

And one idea comes from lessons from chewing crabs.

Một trong những ý tưởng đó được đề xuất qua bài học về hành động nhai của con cua

And I don't mean chewing the crabs.

Tôi không có ý định nhai những con cua này

I grew up in Baltimore, and I chew crabs very, very well.

Tôi lớn lên tại Baltimore. Tôi nhai cua rất giỏi nhé

But I'm talking about the crabs actually doing the chewing.

Nhưng tôi múôn nói tới con cua đang nhai

Crab chewing is actually really fascinating.

Cua đang nhai thực sự rất thú vị

Crabs have this complicated structure under their carapace

Cua có một cấu trúc phức tạp dưới mai

called the gastric mill

gọi là dạ giày nghiền thức ăn

that grinds their food in a variety of different ways.

giúp nghiền thức ăn theo nhiều cách khác nhau

And here's an endoscopic movie of this structure.

đây là một đoạn phim nội soi của cấu trúc này

The amazing thing about this is that it's controlled

Điều đáng kinh ngạc về bộ phận này là nó được điều khiển bởi

by a really tiny set of neurons, about two dozen neurons

một bộ các tế bào thần kinh rất nhỏ, khoảng 24 tế bào thần kinh

that can produce a vast variety of different motor patterns,

thứ có thể sản sinh ra những kiểu mẫu vận động đa dạng khác nhau

and the reason it can do this is that this little tiny ganglion

và lí do mà chúng có thể làm được điều này là do cái hạch nhỏ này

in the crab is actually inundated by many, many neuromodulators.

trong con cua nó thực sự tràn ngập các tác nhân điều biến

You heard about neuromodulators earlier.

bạn đã nghe đến tác nhân điều biến trứơc đây

There are more neuromodulators

Còn rất nhiều các tác nhân điều biến

that alter, that innervate this structure than actually neurons in the structure,

mà thay đổi, kích thích cấu trúc này hơn là bản thân các tế bào thần kinh

and they're able to generate a complicated set of patterns.

chúng có thể tạo ra một bộ những mô hình phức tạp

And this is the work by Eve Marder and her many colleagues

Đây là công trình của Eve Marder và đồng nghiệp của cô ấy

who've been studying this fascinating system

những người đã đang nghiên cứu cái hệ thống thú vị này

that show how a smaller cluster of neurons

cái cho ta thấy làm thế nào một chụm nhỏ các tế bào thần kinh

can do many, many, many things

lại có thể làm nhiều thứ như vậy

because of neuromodulation that can take place on a moment-by-moment basis.

bời vì sự điều biến tế bào thần kinh chỉ xảy ra trong phút chốc,

So this is basically multiplexing in time.

Vậy đây cơ bản là sự đa hợp theo thời gian

Imagine a network of neurons with one neuromodulator.

Hãy tưởng tượng một mạng lưới tế bào thần kinh với một tác nhân điều biến thần kinh

You select one set of cells to perform one sort of behavior,

bạn chọn một bộ tế bào để thực hiện một hành vi

another neuromodulator, another set of cells,

tác nhân điều biến tế bào thần kinh khác, một bộ tế bào khác,

a different pattern, and you can imagine

với kiểu mẫu khác, hãy tưởng tượng

you could extrapolate to a very, very complicated system.

bạn có thể loại suy nó thành hệ thống rất phức tạp

Is there any evidence that flies do this?

Có chứng cứ nào chứng minh ruồi làm đựơc thế này không?

Well, for many years in my laboratory and other laboratories around the world,

Qua nhiều năm trong phòng thí nghiệm của mình và những phòng thí nghiệm khác trên thế giới

we've been studying fly behaviors in little flight simulators.

Chúng tôi đã nghiên cứu hành vi của ruồi trong những thiết bị mô phỏng bay nhỏ bé

You can tether a fly to a little stick.

bạn có thể gắn một con ruồi vào một cái que nhỏ

You can measure the aerodynamic forces it's creating.

bạn có thể đo lực khí động học mà nó tạo ra

You can let the fly play a little video game

bạn có thể để cho con ruồi chơi một chút trò chơi điện tử

by letting it fly around in a visual display.

bằng cách để nó bay xung quanh một màn hình

So let me show you a little tiny sequence of this.

Đề tôi cho bạn xem một đoạn phim nhỏ về điều này

Here's a fly

Đây là con ruồi

and a large infrared view of the fly in the flight simulator,

và một hình ảnh quan sát rộng lớn qua ánh sáng hồng ngoại trong thiết bị mô phỏng bay

and this is a game the flies love to play.

đây là trò chơi con ruồi khoái chơi

You allow them to steer towards the little stripe,

Bạn để chúng bay về phía giải hình nhỏ kia

and they'll just steer towards that stripe forever.

và chúng sẽ chỉ lái về hướng giải hình đó luôn mãi

It's part of their visual guidance system.

Nó là một phần trong hệ thống hướng dẫn thị giác

But very, very recently, it's been possible

Những gần đây, chúng ta đã có thể

to modify these sorts of behavioral arenas for physiologies.

sửa đổi những dạng phạm vi hành vi này phục vụ cho sinh lý học

So this is the preparation that one of my former post-docs,

Đây là một sự chuẩn bị mà một trong những vị nghiên cứu sinh tiến sĩ trước đây của tôi

Gaby Maimon, who's now at Rockefeller, developed,

Gaby Maimon, người hiện tại đang làm việc cho tập đoàn Rockefeller phát triển

and it's basically a flight simulator

Nó cơ bản là một mô hình mô phỏng bay

but under conditions where you actually can stick an electrode

có những điều kiện mà bạn có thể gắn một điện cực

in the brain of the fly and record

vào não của con ruồi để ghi dữ liệu

from a genetically identified neuron in the fly's brain.

từ một tế bào thần kinh với dạng gien xác định

And this is what one of these experiments looks like.

Đây là hình ảnh của một trong những thí nghiệm đó

It was a sequence taken from another post-doc in the lab,

Một đoạn phim được chụp từ một vị nghiên cứu sinh tiến sĩ khác trong phòng thí nghiệm

Bettina Schnell.

Bettina Schnell.

The green trace at the bottom is the membrane potential

Phần màu xanh lá cây ở dưới là lớp hiệu thế màng

of a neuron in the fly's brain,

của một tế bào thần kinh trong não ruồi

and you'll see the fly start to fly, and the fly is actually

và bạn sẽ thấy con ruồi bắt đầu bay, và chính con ruồi thực sự

controlling the rotation of that visual pattern itself

đang kiểm soát giao động quay của mẫu thị giác

by its own wing motion,

bằng chuyển động của cánh

and you can see this visual interneuron

Bạn có thể thấy những tế bào thần kinh thị giác trung gian

respond to the pattern of wing motion as the fly flies.

đáp ứng lại với kiểu chuyển động của cánh khi ruồi bay

So for the first time we've actually been able to record

Đây là lần đầu tiên chúng tôi đã có thể ghi dữ liệu

from neurons in the fly's brain while the fly

từ những tế bào thần kinh trong não ruồi khi chúng

is performing sophisticated behaviors such as flight.

thực hiện những hành vi phức tạp như khi bay chẳng hạn

And one of the lessons we've been learning

MỘt trong những bài học mà chúng tôi đang tìm hiểu

is that the physiology of cells that we've been studying

đó là các tế bào sinh lý học mà chúng tôi đang nghiên cứu

for many years in quiescent flies

trong nhiều năm trên ruồi khi chúng ở trạng thái tĩnh

is not the same as the physiology of those cells

khác với tế bào sinh lý khi

when the flies actually engage in active behaviors

chúng đang thực hiện những hành vi hành động

like flying and walking and so forth.

như bay hay di chuyển..vv...

And why is the physiology different?

Vây tại sao sinh lí học lại khác nhau

Well it turns out it's these neuromodulators,

Hoá ra là do những tác nhân thần kinh điều biến này

just like the neuromodulators in that little tiny ganglion in the crabs.

giống như tác nhân thần kinh điều biến có trong những con cua bé nhỏ.

So here's a picture of the octopamine system.

Đây là hình ảnh về hệ thống phân tử truyền dẫn thần kinh

Octopamine is a neuromodulator

Nó là một tác nhân thần kinh điều biến

that seems to play an important role in flight and other behaviors.

Có vẻ như nó đóng vai trò quan trọng trong khi bay và trong những hành vi khác

But this is just one of many neuromodulators

Nhưng đây chỉ là một trong số rất nhiều tác nhân thần kinh điều biến

that's in the fly's brain.

trong não ruồi

So I really think that, as we learn more,

Vậy nên tôi thực sự nghĩ rằng, khi chúng ta tìm hiểu nhiều hơn

it's going to turn out that the whole fly brain

hoá ra toàn bộ bộ não ruồi

is just like a large version of this stomatogastric ganglion,

cũng giống như một dạng phóng to của hạch dạ giày này

and that's one of the reasons why it can do so much with so few neurons.

Đó là một trong những lí so tại sao nó có thể làm nhiều điều chỉ với rất ít các tế bào thần kinh

Now, another idea, another way of multiplexing

MỘt ý tưởng khác đó là, đa hợp theo cách khác

is multiplexing in space,

như đa hợp về không gian

having different parts of a neuron

sử dụng những phần khác của tế bào thần kinh

do different things at the same time.

làm những việc khác nhau tại cùng thời điểm

So here's two sort of canonical neurons

Đây là hai dạng mẫu kinh điển của tế bào thần kinh

from a vertebrate and an invertebrate,

từ một loài vật có xương sống và không xương sống

a human pyramidal neuron from Ramon y Cajal,

một tế bào hình chóp của người từ Ramon y Cajal,

and another cell to the right, a non-spiking interneuron,

và tế bào khác bên phải, một tế bào thần kinh trung gian không thẳng đứng

and this is the work of Alan Watson and Malcolm Burrows many years ago,

đây là công trình của Alan Watson và Malcolm Burrows từ nhiều năm trước

and Malcolm Burrows came up with a pretty interesting idea

Malcolm Burrows nảy ra ý tưởng rất thú vị

based on the fact that this neuron from a locust

dựa trên thực tế từ tế bào thần kinh của một con châu chấu

does not fire action potentials.

là nó không tạo ra được những tiềm năng hành động

It's a non-spiking cell.

Vì nó là một tế bào không thẳng đứng

So a typical cell, like the neurons in our brain,

Vậy một tế bào điển hình giống như những tế bào thần kinh trong não chúng ta

has a region called the dendrites that receives input,

có một vùng gọi là những nhánh sợi nhận tín hiệu cung cấp

and that input sums together

những tín hiệu cung cấp này gộp lại

and will produce action potentials

và sản sinh ra những tiềm năng hành động

that run down the axon and then activate

chạy xuống từ sợi trục thần kinh và kích hoạt

all the output regions of the neuron.

những vùng thông tin kết quả của tế bào thần kinh

But non-spiking neurons are actually quite complicated

Nhưng những tế bào thần kinh không thẳng đứng thực sự rất phức tạp

because they can have input synapses and output synapses

vì chúng có thể chứa những khớp thần kinh tiếp nhận và khớp thần kinh kết quả

all interdigitated, and there's no single action potential

tât cả được hợp ngón và không có một tiềm năng hoạt động nào

that drives all the outputs at the same time.

sai khiến mọi kết quả trong cùng một thời điểm

So there's a possibility that you have computational compartments

Vậy nên có khả năng bạn có những ngăn tính toán

that allow the different parts of the neuron

cho phép những phần khác nhau của tế bào thần kinh

to do different things at the same time.

làm những việc khác nhau tại cùng thời điểm

So these basic concepts of multitasking in time

Và những khái niệm cơ bản về đa khả năng trong thời gian

and multitasking in space,

và không gian

I think these are things that are true in our brains as well,

Tôi nghĩ những điều này cũng có thật trong não của chúng ta

but I think the insects are the true masters of this.

Nhưng tôi nghĩ côn trùng thật sự là bậc thầy về điều này

So I hope you think of insects a little bit differently next time,

Vậy nên tôi hy vọng bạn sẽ nghĩ về côn trùng chút ít khác biệt hơn từ nay

and as I say up here, please think before you swat.

Và khi tôi nói trên này, xin hãy suy nghĩ trứơc khi đập chúng

(Applause)

Vỗ tay