Electrical experiments with plants that count and communicate | Greg Gage

Translator: Ling Nguyen Reviewer: Jessie Nguyễn

I'm a neuroscientist,

Tôi là nhà thần kinh học,

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

và là đồng sáng lập Backyard Brains,

and our mission is to train the next generation of neuroscientists

sứ mệnh của chúng tôi là đào tạo thế hệ nhà khoa học thần kinh kế tiếp

by taking graduate-level neuroscience research equipment

bằng việc đưa thiết bị nghiên cứu thần kinh học ở cấp đại học

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

vào chương trình học của các cấp trung học cơ sở và trung học phổ thông.

And so when we go into the classroom,

Khi chúng tôi tới các lớp học này,

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

có một cách để khiến lũ trẻ nghĩ về não bộ, một bộ phận rất phức tạp,

is to ask them a very simple question about neuroscience,

là hỏi chúng một câu đơn giản về khoa học thần kinh:

and that is, "What has a brain?"

"Thứ gì thì có não?"

When we ask that,

Khi chúng tôi hỏi vậy,

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

học sinh sẽ ngay lập tức trả lời chó mèo của chúng có não,

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

và hầu hết sẽ nói chuột và thậm chí, côn trùng nhỏ có não,

but almost nobody says that a plant or a tree

nhưng hầu như không ai phát biểu rằng cây cối

or a shrub has a brain.

hay bụi cỏ có não cả.

And so when you push --

Và khi muốn gạn hỏi thêm

because this could actually help describe a little bit

để chúng có thể trình bày rõ hơn

how the brain actually functions --

về não bộ hoạt động như thế nào --

so you push and say,

bạn hỏi:

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

"Vậy điều gì quyết định sinh vật có não hay không?"

And often they'll come back with the classification

Thường thì, chúng sẽ nghĩ thêm qua việc phân loại

that things that move tend to have brains.

những sinh vật chuyển động được thì có não.

And that's absolutely correct.

Điều này hoàn toàn chính xác.

Our nervous system evolved because it is electrical.

Hệ thần kinh của ta tiến hoá bởi nó dẫn truyền điện.

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

Việc này diễn ra rất nhanh, nên ta có thể phản ứng rất nhanh

and move if we need to.

với các tác động bên ngoài và chuyển động khi cần.

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

Bạn có thể tiếp tục gạn hỏi một học sinh:

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

"Em vừa nói là thực vật không có não,

but plants do move."

nhưng thực vật có chuyển động"

Anyone who has grown a plant

Ai đã từng trồng cây

has noticed that the plant will move

đều nhận ra rằng cây chuyển động

and face the sun.

hướng về phía mặt trời.

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

Bọn trẻ sẽ bảo: "Đấy là chuyển động chậm.

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

Như vậy thì không tính. Đó có thể là một phản ứng hoá học."

But what about fast-moving plants?

Vậy còn thực vật chuyển động nhanh thì sao?

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

Năm 1760, Arthur Dobbs, thống đốc hoàng gia của bang Bắc Carolina,

made a pretty fascinating discovery.

đã có một khám phá khá thú vị.

In the swamps behind his house,

Ở khu đầm lầy sau nhà,

he found a plant that would spring shut

ông tìm thấy một loài cây có thể sập nhanh lại

every time a bug would fall in between it.

khi có một con bọ rơi vào giữa phiến lá.

He called this plant the flytrap,

Ông gọi nó là cây bắt ruồi,

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

và trong vòng một thập kỷ, loài này được lưu chuyển tới Châu Âu,

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

nơi mà sau đó ngài Charles Darwin lỗi lạc bắt đầu nghiên cứu về nó,

and this plant absolutely blew him away.

và nó đã làm ông thực sự kinh ngạc.

He called it the most wonderful plant in the world.

Ông gọi nó là loài cây tuyệt nhất thế giới,

This is a plant that was an evolutionary wonder.

kỳ quan của tiến hoá.

This is a plant that moves quickly,

Đây là loài cây chuyển động nhanh,

which is rare,

vốn rất hiếm gặp,

and it's carnivorous, which is also rare.

và là cây ăn thịt, cũng là hiếm thấy.

And this is in the same plant.

Tất cả trong một loài cây.

But I'm here today to tell you

Nhưng hôm nay tôi muốn nói

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

đấy không phải là điều hay ho nhất về cây này.

The coolest thing is that the plant can count.

Điều hay nhất về loài cây này là nó biết đếm.

Để chứng minh điều này,

So in order to show that,

we have to get some vocabulary out of the way.

ta sẽ phải chuẩn bị một vài thuật ngữ .

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

Tôi sẽ làm một số thao tác như vẫn làm ở các lớp học.

We're going to do an experiment on electrophysiology,

Ta sẽ tiến hành một thí nghiệm dựa trên vật lý điện học,

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

đó là ghi lại những tín hiệu điện của cơ thể cây,

either coming from neurons or from muscles.

đi từ các nơ ron thần kinh hoặc từ các cơ.

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

Giờ, tôi sẽ dán điện cực vào cổ tay.

As I hook them up,

Và khi tôi kết nối với máy,

we're going to be able to see a signal

chúng ta sẽ có thể thấy được tín hiệu

on the screen here.

trên màn hình này.

And this signal may be familiar to you.

Các bạn có thể biết loại tín hiệu này.

It's called the EKG, or the electrocardiogram.

Nó được gọi là EKG, hay Điện tâm đồ.

And this is coming from neurons in my heart

Tín hiệu phát ra từ các nơ-ron tim

that are firing what's called action potentials,

có dạng sóng, được gọi là các xung điện,

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

điện nghĩa là điện thế, còn xung là chuyển động nhanh lên xuống,

which causes my heart to fire,

tạo ra nhịp đập của tim,

which then causes the signal that you see here.

và sau đó, tạo ra các tín hiệu mà các bạn thấy ở đây.

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

Tôi muốn các bạn ghi nhớ dạng sóng mà ta đang thấy đây,

because this is going to be important.

vì điều này là quan trọng,

This is a way that the brain encodes information

Đây là cách não bộ giải mã thông tin

in the form of an action potential.

ở dạng xung điện.

So now let's turn to some plants.

Giờ hãy quay lại với một số thực vật.

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

Trước tiên, tôi sẽ giới thiệu với các bạn cây mắc cỡ (mimosa),

not the drink, but the Mimosa pudica,

không phải một loại cocktail, mà là loài mimosa pudica,

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

được tìm thấy ở Trung và Nam Mỹ,

and it has behaviors.

và nó có các hành vi.

And the first behavior I'm going to show you

Hành vi đầu tiên tôi muốn cho các bạn xem

is if I touch the leaves here,

đó là khi tôi chạm vào lá cây,

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

các bạn thấy đấy, lá cây cuộn lại.

And then the second behavior is,

Và đây là hành vi thứ hai,

if I tap the leaf,

Nếu như tôi gõ vào chiếc lá này,

the entire branch seems to fall down.

cả cành cây dường như rũ xuống.

So why does it do that?

Tại sao lại như vậy?

It's not really known to science.

Khoa học chưa giải thích được.

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

Một nguyên nhân có thể là cây khép lại để đuổi côn trùng

or it looks less appealing to herbivores.

hoặc ít thu hút hơn với động vật ăn cỏ.

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

Nhưng bằng cách nào? Thú vị đấy.

We can do an experiment to find out.

Chúng ta làm một thí nghiệm để tìm hiểu xem.

So what we're going to do now,

Cách ta sẽ làm là,

just like I recorded the electrical potential from my body,

cũng giống như cách tôi vừa ghi lại xung điện từ cơ thể mình,

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

ta sẽ ghi lại xung điện từ cây xấu hổ này.

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

Tôi sẽ quấn dây điện quanh thân cây,

and I've got the ground electrode where?

và gắn điện cực tiếp đất ở đâu?

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

Tất nhiên là ở đất rồi. Chỉ là một câu đùa về kỹ thuật điện thôi.

(Laughter)

(Tiếng cười)

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

Được rồi. Giờ tôi sẽ gõ vào lá cây,

and I want you to look at the electrical recording

Tôi muốn các bạn nhìn vào sóng điện từ

that we're going to see inside the plant.

trong cây được ghi lại.

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

Whoa. Lớn đấy. Tôi sẽ chỉnh lại màn hình hiển thị.

Alright. So what is that?

Vậy đó là gì?

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

Đó là xung điện phát ra trong cây.

Why was it happening?

Tại sao ư?

Because it wanted to move. Right?

Vì nó muốn chuyển động. Đúng chứ?

And so when I hit the touch receptors,

Vậy là khi tôi chạm vào bộ phận cảm ứng,

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

nó đã truyền một luồng điện chạy dọc thân cây,

which caused it to move.

tạo nên sự chuyển động.

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

Như cánh tay, ta chuyển động cơ bắp,

but the plant doesn't have muscles.

nhưng cây không có các cơ.

What it has is water inside the cells

Mà chỉ có nước trong các tế bào

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

và khi có điện thế kích hoạt, cây sẽ mở ra, giải phóng nước,

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

thay đổi hình dạng của các tế bào, và lá rũ xuống.

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

Vậy là, ta thấy xung điện chứ thông tin giúp tạo chuyển động.

Nhưng nó có thể làm được hơn thế không?

But can it do more?

So let's go to find out.

Hãy cùng tìm hiểu.

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

Ta sẽ gặp một người bạn mới, là cây bắt ruồi Venus này.

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

và xem điều gì xảy ra trong lá cây

when a fly lands on here.

khi có một con ruồi đậu vào.

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

Tôi sẽ giả vờ là một con ruồi.

And now here's my Venus flytrap,

Và đây là cây bắt ruồi Venus,

and inside the leaf, you're going to notice

trong phiến lá này, các bạn để ý

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

có ba sợi lông nhỏ ở đây, đây là sợi lông kích hoạt.

And so when a fly lands --

Khi có một con ruồi bay vào-

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

tôi sẽ chạm vào một trong ba sợi lông này.

Ready? One, two, three.

Sẵn sàng chưa? Một, hai, ba.

Ta có gì? Một xung điện thật đẹp.

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

However, the flytrap doesn't close.

Nhưng, cái bẫy không sập lại.

And to understand why that is,

Và để hiểu tại sao,

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

ta cần biết một chút về hành vi của cây bắt ruồi.

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

Thứ nhất, nó mất một thời gian để có thể mở lại bẫy -

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

khoảng 24 đến 48 giờ nếu không có ruồi trong đó.

And so it takes a lot of energy.

Như vậy, cây mất nhiều năng lượng.

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

Thứ hai, cây không cần ăn thật nhiều ruồi quanh năm.

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

Chỉ một lượng nhỏ. Năng lượng chủ yếu là từ mặt trời.

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

Cây chỉ cố gắng thay thế nguồn dinh dưỡng từ đất bằng ruồi.

And the third thing is,

Và hành vi thứ ba là,

it only opens then closes the traps a handful of times

cây chỉ mở đóng cái bẫy với một số lần nhất định

until that trap dies.

cho tới khi cái bẫy chết.

So therefore, it wants to make really darn sure

Cho nên, nó phải thực sự chắc chắn

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

có một bữa ăn trong bẫy trước khi đóng lại.

So how does it do that?

Vậy nó phải làm thế nào?

It counts the number of seconds

Cây sẽ đếm số giây

between successive touching of those hairs.

giữa các lần chạm liên tiếp vào sợi lông.

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

Và ý tưởng là, nếu có ruồi trong bẫy,

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

khả năng cao là các sợi lông sẽ bị kích hoạt liên tiếp,

and so when it gets the first action potential,

và như vậy, khi nhận được xung điện đầu tiên,

it starts counting, one, two,

nó sẽ bắt đầu đếm, một, hai,

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

và nếu đến 20, mà không có thêm xung điện nữa,

then it's not going to close,

bẫy sẽ không đóng lại,

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

nhưng nếu có xung điện trong khoảng đó, bẫy sẽ đóng.

So we're going to go back now.

Quay trở lại nào.

I'm going to touch the Venus flytrap again.

Tôi sẽ lại chạm vào cây lần nữa.

I've been talking for more than 20 seconds.

Tôi vừa nói quá 20 giây rồi.

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

Ta sẽ xem chuyện gì xảy ra khi tôi chạm vào nó lần hai.

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

Ta có gì? Ta có xung điện thứ hai,

but again, the leaf doesn't close.

một lần nữa, chiếc lá không đóng.

So now if I go back in there

Giờ nếu tôi quay lại,

and if I'm a fly moving around,

và nếu là con ruồi đang bay,

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

tôi sẽ chạm vào cái lá vài lần.

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

Tôi sẽ tới và chạm vào nó vài lần xem sao.

And immediately,

Và ngày lập tức,

the flytrap closes.

bẫy đóng.

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

Như vậy, có thể thấy cây bắt ruồi thực sự có làm phép tính.

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

Nó xác định nếu trong cái bẫy có ruồi.

and then it closes.

thì sẽ đóng lại.

So let's go back to our original question.

Giờ, hãy quay lại với câu hỏi ban đầu.

Do plants have brains?

Thực vật có não không?

Well, the answer is no.

Câu trả lời là không.

There's no brains in here.

Chẳng có bộ não nào ở đây.

There's no axons, no neurons.

Không có sợi trục hay nơ-ron thần kinh nào.

It doesn't get depressed.

Cây cũng không bị trầm cảm.

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

Nó cũng không muốn biết Tigers ghi bao nhiêu điểm.

It doesn't have self-actualization problems.

Nó không có nhu cầu thể hiện bản thân.

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

Nhưng cây có vài điều giống với chúng ta,

which is the ability to communicate using electricity.

đó là khả năng giao tiếp bằng dòng điện.

It just uses slightly different ions than we do,

Chỉ là i-on chúng sử dụng hơi khác với ta,

but it's actually doing the same thing.

nhưng đều để thực hiện cùng một công việc.

So just to show you

Để cho các bạn thấy,

the ubiquitous nature of these action potentials,

bản chất của xung điện có mặt ở khắp nơi,

we saw it in the Venus flytrap,

ta vừa thấy nó ở cây bắt ruồi Venus,

we've seen an action potential in the mimosa.

ta thấy xung điện ở cây xấu hổ,

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

Ta thấy xung điện ở con người,

Now, this is the euro of the brain.

Đó chính là mấu chốt.

It's the way that all information is passed.

Đó là cách mọi thông tin được truyền đi.

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

Như vậy, điều ta có thể làm là sử dụng xung điện

to pass information

để truyền thông tin

between species of plants.

giữa các loài thực vật khác nhau.

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

Cơ quan giao tiếp xuyên loài,

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

và ta sẽ làm một thí nghiệm hoàn toàn mới

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

bằng cách ghi lại xung điện từ cây bắt ruồi Venus,

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

và truyền sang cây xẩu hổ nhạy cảm này.

So I want you to recall what happens

Tôi muốn các bạn nhớ lại điều xảy ra

when we touch the leaves of the mimosa.

khi ta chạm vào lá cây xấu hổ.

It has touch receptors that are sending that information

Cây có bộ phận cảm ứng sẽ truyền thông tin

back down in the form of an action potential.

tới các nhánh dưới dạng xung điện.

And so what would happen

Vậy, điều sẽ xảy ra,

if we took the action potential from the Venus flytrap

nếu ta truyền xung điện từ cây bắt ruồi Venus

and sent it into all the stems of the mimosa?

sang các nhánh cây xấu hổ?

We should be able to create the behavior of the mimosas

Chúng ta có thể sẽ tạo ra hành vi cho cây xấu hổ

without actually touching it ourselves.

mà không cần phải chạm vào nó.

And so if you'll allow me,

Vậy nếu các bạn cho phép,

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

tôi sẽ tới và kích hoạt cây xấu hổ

by touching on the hairs of the Venus flytrap.

bằng cách chạm vào sợi lông của cây bắt ruồi Venus.

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

Như vậy, ta sẽ truyền thông tin bằng tiếp xúc từ cây này sang cây kia.

So there you see it.

Các bạn thấy rồi đó.

So --

Như vậy --

(Applause)

(Vỗ tay)

Tôi hi vọng, hôm nay, các bạn sẽ biết thêm một chút gì đó về thực vật,

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

and not only that.

và không chỉ vậy, các bạn còn biết

You learned that plants could be used to help teach neuroscience

chúng được dùng trong giảng dạy khoa học thần kinh

and bring along the neurorevolution.

và sự tiến hoá của hệ thần kinh.

Thank you.

Xin cảm ơn.

(Applause)

(Vỗ tay)