Carl Schoonover: How to look inside the brain

Carl Schoonover: Cách nhìn vào phía trong bộ não

Translator: Trang Tran-Do Reviewer: Duc Nguyen

This is a thousand-year-old drawing of the brain.

Đây là hình vẽ của bộ não 1000 năm tuổi

It's a diagram of the visual system.

Đây là sơ đồ của hệ thống thị giác.

And some things look very familiar today.

Và có những điều trông rất quen thuộc so với ngày nay.

Two eyes at the bottom, optic nerve flowing out from the back.

Hai mắt ở phía dưới, thần kinh giác mạc tủa ra từ phía sau.

There's a very large nose

Có một cái mũi rất lớn

that doesn't seem to be connected to anything in particular.

có vẻ như không được liên hệ với bộ phận nào cụ thể.

And if we compare this

Và nếu chúng ta so sánh bức hình này

to more recent representations of the visual system,

với những hình ảnh mới gần đây diễn tả hệ thống thị giác,

you'll see that things have gotten substantially more complicated

bạn sẽ thấy rằng mọi thứ đã trở nên phức tạp hơn rất nhiều

over the intervening thousand years.

so với những gì được vẽ hàng ngàn năm trước.

And that's because today we can see what's inside of the brain,

Và đó là vì ngày nay chúng ta có thể thấy có gì trong bộ não,

rather than just looking at its overall shape.

hơn là chỉ nhìn vào dáng vẻ tổng quan của nó.

Imagine you wanted to understand how a computer works

Tưởng tượng rằng bạn muốn hiểu làm thế nào một cái máy tính hoạt động được

and all you could see was a keyboard, a mouse, a screen.

và tất cả mọi thứ bạn có thể nhìn thấy là bàn phím, con chuột, màn hình.

You really would be kind of out of luck.

Bạn thực sự đã không gặp may mắn.

You want to be able to open it up, crack it open,

Bạn muốn có khả năng mở nó ra, tháo tung ra,

look at the wiring inside.

để nhìn vào đống dây bên trong.

And up until a little more than a century ago,

Và cho đến hơn một thế kỉ trước một chút,

nobody was able to do that with the brain.

không ai có thể có thể làm điều đó với bộ não.

Nobody had had a glimpse of the brain's wiring.

Không ai được từng nhìn thoáng qua sợi dây thần kinh của bộ não

And that's because if you take a brain out of the skull

Và lý do là vì nếu bạn bỏ bộ não ra khỏi sọ

and you cut a thin slice of it,

và bạn cắt một lát mỏng của nó,

put it under even a very powerful microscope,

ngay cả bỏ nó vào một kính hiển vi cực ký hiện đại,

there's nothing there.

bạn cũng không thể thấy gì hết.

It's gray, formless.

Nó màu xám và không có hình dạng.

There's no structure. It won't tell you anything.

Cũng không có cấu trúc. Nó chẳng giúp bạn hiểu thêm được điều gì.

And this all changed in the late 19th century.

Và tất cả điều này thay đổi vào cuối thế kỉ 19.

Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed

Bất ngờ, những hóa chất nhuộm mới cho mô não đã được phát triển

and they gave us our first glimpses at brain wiring.

và chúng cho chúng ta những cái nhìn thoáng qua về dây thần kinh.

The computer was cracked open.

Máy tính đã được mở bung ra.

So what really launched modern neuroscience

Như vậy thứ thực sự khởi động ngành khoa học thần kinh hiện đại

was a stain called the Golgi stain.

là một thuốc nhuộm gọi là thuốc nhuộm Golgi.

And it works in a very particular way.

Và nó cũng hoạt động theo một cách riêng biệt.

Instead of staining all of the cells inside of a tissue,

Thay vì nhuộm tất cả các tế bào trong mô,

it somehow only stains about one percent of them.

theo cách nào đó nó chỉ đánh dấu một phần trăm tế bào.

It clears the forest, reveals the trees inside.

Nó dọn đám rừng, tiết lộ các cây bên trong

If everything had been labeled, nothing would have been visible.

Nếu mọi thứ đều đã được dán nhãn, kết quả ta sẽ không thấy được gì.

So somehow it shows what's there.

Vì vậy bằng cách nào đó, nó chỉ ra rằng cái gì trong đó (bộ não)

Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal,

Nhà não đồ học người Tây Ban Nha Santiago Ramon y Cajal,

who's widely considered the father of modern neuroscience,

người được coi là cha đẻ của ngành khoa học thần kinh hiện đại,

applied this Golgi stain, which yields data which looks like this,

đã ứng dụng (phương pháp) nhuộm Golgi này, đã cho ra những dữ liệu như thế này,

and really gave us the modern notion of the nerve cell, the neuron.

và thực sự đã giúp chúng ta khái niệm hiện đại về tế bào thần kinh, hay còn gọi là nơ-ron.

And if you're thinking of the brain as a computer,

Và nếu bạn đang nghĩ bộ não như là một chiếc máy vi tính,

this is the transistor.

thì đây là bộ bán dẫn (tran-si-tơ).

And very quickly Cajal realized

Và rất nhanh chóng Cajal nhận ra

that neurons don't operate alone,

rằng các nơ-ron không hoạt động một mình,

but rather make connections with others

nhưng chúng sẽ bắt kết nối với những nơ-ron khác,

that form circuits just like in a computer.

từ đó tạo thành mạch điện giống như máy vi tính.

Today, a century later, when researchers want to visualize neurons,

Ngày nay, một thế kỉ sau, khi các nhà khoa học muốn nhìn thấy nơ-tron,

they light them up from the inside rather than darkening them.

họ làm chúng sáng lên từ bên trong hơn là làm chúng tối đi

And there's several ways of doing this.

Và có rất nhiều cách làm điều này.

But one of the most popular ones

Nhưng một trong những cách thông dụng nhất

involves green fluorescent protein.

liên quan đến các protein huỳnh quang lục.

Now green fluorescent protein,

Bây giờ nói về protein huỳnh quang lục,

which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish,

kỳ lạ là nó có nguồn gốc từ con sứa phát quang sinh học.

is very useful.

và nó rất hữu dụng.

Because if you can get the gene for green fluorescent protein

Bởi vì nếu bạn lấy gen tổng hợp protein huỳnh quang lục

and deliver it to a cell,

và cấy nó vào một tế bào,

that cell will glow green --

thì tế bào đó sẽ phát sáng màu xanh lục --

or any of the many variants now of green fluorescent protein,

hoặc (với) rất nhiều các biến thể khác của protein huỳnh quang lục

you get a cell to glow many different colors.

bạn có thể làm một tế bào phát sáng với nhiều màu khác nhau.

And so coming back to the brain,

Và như vậy quay trở về với bộ não,

this is from a genetically engineered mouse called "Brainbow."

đây là từ con chuột được cấy gien gọi là "não cầu vồng"

And it's so called, of course,

Và nó được gọi tên như thế, tất nhiên,

because all of these neurons are glowing different colors.

vì tất cả các nơ-ron này đều phát sáng với những màu sắc khác nhau.

Now sometimes neuroscientists need to identify

Đôi khi các nhà khoa học thần kinh cần phải xác định xem

individual molecular components of neurons, molecules,

từng thành phần phân tử riêng biệt của nơ-ron, phân tử,

rather than the entire cell.

hơn là toàn bộ tế bào não.

And there's several ways of doing this,

Và có rất nhiều cách để làm điều này,

but one of the most popular ones

nhưng một trong những cách phổ biến nhất

involves using antibodies.

bao gồm sử dụng kháng thể.

And you're familiar, of course,

Và nếu như bạn quen với, tất nhiên,

with antibodies as the henchmen of the immune system.

rằng kháng thể là tay sai của hệ thống miễn dịch.

But it turns out that they're so useful to the immune system

Nhưng nó hóa ra rằng chúng cũng có ích cho hệ thống miễn dịch

because they can recognize specific molecules,

vì chúng có thể nhận diện từng phân tử đặc trưng,

like, for example, the coat protein

giống như là, ví dụ, protein mã hóa

of a virus that's invading the body.

của một vi-rút đang xâm chiếm cơ thể.

And researchers have used this fact

Và các nhà khoa học đã đang sử dụng cơ sở này

in order to recognize specific molecules inside of the brain,

để nhận diện ra các phân tử đặc trưng trong bộ não,

recognize specific substructures of the cell

nhận diện tiểu cấu trúc đặc trưng của tế bào

and identify them individually.

và nhận diện chúng một cách riêng biệt.

And a lot of the images I've been showing you here are very beautiful,

Và rất nhiều hình ảnh tôi đã cho các bạn xem ở đây rất đẹp,

but they're also very powerful.

nhưng chúng cũng có ý nghĩa cực kỳ to lớn.

They have great explanatory power.

Chúng có sức mạnh giảng giải lớn lao.

This, for example, is an antibody staining

Đây, ví dụ, là một kháng thể nhuộm

against serotonin transporters in a slice of mouse brain.

chống lại vận chuyển serotonin trong một lát cắt não chuột.

And you've heard of serotonin, of course,

Và bạn đã nghe đến serotonin, tất nhiên,

in the context of diseases like depression and anxiety.

trong các loại bệnh như căng thẳng và lo âu.

You've heard of SSRIs,

Bạn đã nghe đến SSRIs,

which are drugs that are used to treat these diseases.

chúng là thuốc dùng để chữa các loại bệnh này.

And in order to understand how serotonin works,

Và để hiểu serotonin hoạt động như thế nào,

it's critical to understand where the serontonin machinery is.

điều quan trọng là hiểu bộ máy serontonin ở đâu.

And antibody stainings like this one

Và những kháng thể nhuộm giống như cái này

can be used to understand that sort of question.

có thể dùng để trả lời dạng câu hỏi như vậy.

I'd like to leave you with the following thought:

Tôi muốn chia tay các bạn với suy nghĩ sau đây:

Green fluorescent protein and antibodies

Protein huỳnh quanh xanh và kháng thể

are both totally natural products at the get-go.

Cả hai đều là sản phẩm tự nhiên ở lúc ban đầu.

They were evolved by nature

Chúng đều được phát triển bởi tự nhiên

in order to get a jellyfish to glow green for whatever reason,

để làm cho một con sứa phát sáng xanh vì bất kì lý do gì,

or in order to detect the coat protein of an invading virus, for example.

hoặc để phát hiện protein mã hóa của một virus xâm nhập, ví dụ vây.

And only much later did scientists come onto the scene

Và chỉ sau một khoảng thời gian rất dài các nhà khoa học mới dẫn đến được bối cảnh này

and say, "Hey, these are tools,

và nói "Này, đây là các công cụ,

these are functions that we could use

đây là các công năng mà chúng ta có thể dùng

in our own research tool palette."

trong bảng công cụ nghiên cứu của riêng chúng ta".

And instead of applying feeble human minds

Và thay vì ứng dụng các trí não yếu ớt của con người

to designing these tools from scratch,

để thiết kế các công cụ này từ con số không,

there were these ready-made solutions right out there in nature

ngay trong tự nhiên đã có sẵn giải pháp cho chúng ta,

developed and refined steadily for millions of years

đã được phát triển và sàng lọc ổn định qua hàng triệu năm

by the greatest engineer of all.

bởi người kĩ sư vĩ đại nhất của nhân loại.

Thank you.

Cảm ơn.

(Applause)

(Vỗ tay)