Return to Video

Ed Boyden: A fény mint kapcsoló az idegsejtekben

  • 0:00 - 0:02
    Gondolkodjon el egy másodperc erejéig a napjáról.
  • 0:02 - 0:05
    Felkelt, érzékelte a friss levegőt az arcán amint kisétált az ajtón,
  • 0:05 - 0:07
    találkozott új kollegákkal akikkel majd egy jót beszélgetett,
  • 0:07 - 0:09
    és csodálat töltötte el az új dolgok iránt.
  • 0:09 - 0:11
    De lefogadom van valami amiről nem gondolkodott el ma --
  • 0:11 - 0:13
    valami ami annyira alapvető,
  • 0:13 - 0:15
    hogy talán ezért nem is gondolkodik el rajta nagyon gyakran.
  • 0:15 - 0:17
    És ez az összes érzék, érzés,
  • 0:17 - 0:19
    döntés és cselekedet,
  • 0:19 - 0:21
    amit a fejében lévő, agynak nevezett,
  • 0:21 - 0:23
    számítógép hozott.
  • 0:23 - 0:25
    Namármost, az agy talán nem néz ki fontosnak kívülről --
  • 0:25 - 0:27
    néhány deka rózsaszínes-szürke hús,
  • 0:27 - 0:29
    amorf anyag --
  • 0:29 - 0:31
    de az utolsó néhány száz év idegtana megengedi,
  • 0:31 - 0:33
    hogy közelebbről is szemügyre vegyük az agyat,
  • 0:33 - 0:35
    és lássuk mi rejlik a bonyolultság mögött.
  • 0:35 - 0:37
    Azt mondták nekünk, hogy az agy
  • 0:37 - 0:39
    egy hihetetlenül komplikált rendszer
  • 0:39 - 0:43
    ami százmilliárdnyi sejtből áll, amiket neuronoknak hívunk.
  • 0:43 - 0:46
    Namármost, nem úgy mint egy ember-tervezte számítógép,
  • 0:46 - 0:48
    ami kevés számú különböző alkatrészből áll --
  • 0:48 - 0:51
    amikről tudjuk hogyan müküdnek, mert mi terveztük őket --
  • 0:51 - 0:54
    az agy több ezer különböző fajta sejtből áll,
  • 0:54 - 0:56
    talán több tízezer fajtából.
  • 0:56 - 0:58
    Mindegyik más alakú és különböző molekulákból állnak;
  • 0:58 - 1:01
    és közvetítenek, összekötnek más-más régiókat az agyban.
  • 1:01 - 1:04
    Továbbá, változnak is a különböző kórképeknek megfelelően.
  • 1:04 - 1:06
    Szögezzünk le valamit.
  • 1:06 - 1:08
    Van egy osztálya a sejteknek,
  • 1:08 - 1:11
    egy meglehetősen kicsi sejt, egy gátló sejt, ami csendesíti a szomszédait.
  • 1:11 - 1:15
    Azon sejtek közül való, amelyek elsorvadnak például a skizofrénia esetében.
  • 1:15 - 1:17
    Ezt hívják kosársejtnek.
  • 1:17 - 1:19
    Ez a sejt egy a több ezer féle sejt közül
  • 1:19 - 1:21
    amit tanulmányozunk most.
  • 1:21 - 1:23
    Minden nap új és új fajtákat fedeznek fel.
  • 1:23 - 1:25
    Csak egy másik példa:
  • 1:25 - 1:27
    a piramis sejtek, nagy sejtek,
  • 1:27 - 1:29
    amelyek képesek átfogni egy jelentős részét az agynak.
  • 1:29 - 1:31
    Ők serkentő idegsejtek.
  • 1:31 - 1:33
    Ezek közül valóak azok is
  • 1:33 - 1:36
    melyek talán túlreagálnak olyan rendellenességekben mint az epilepszia.
  • 1:36 - 1:38
    Minden egyes ilyen sejt
  • 1:38 - 1:41
    egy hihetetlen elektromos eszköz.
  • 1:41 - 1:43
    Fogadnak egy beérkező jelet a sok ezer partnertől
  • 1:43 - 1:46
    és kiszámolják a saját elektromos kibocsátásukat,
  • 1:46 - 1:48
    amely aztán, ha elér egy bizonyos küszöböt,
  • 1:48 - 1:50
    továbbhalad a többezer befogadó partner felé.
  • 1:50 - 1:53
    Ez a folyamat, ami a másodperc ezred részéig tart,
  • 1:53 - 1:55
    megtörténik több ezerszer percenként
  • 1:55 - 1:57
    mindegyikében a száz milliárd idegsejtből,
  • 1:57 - 1:59
    amíg csak él
  • 1:59 - 2:02
    és gondolkodik és érez.
  • 2:02 - 2:05
    Szóval hogyan is találhatnánk ki, hogy mit csinál ez az áramkör?
  • 2:05 - 2:07
    Ideálisan, mehetnénk akár ezen az áramkörön belül is
  • 2:07 - 2:10
    és ki-be kapcsolhatnánk a különböző sejteket
  • 2:10 - 2:12
    majd meglátnánk, hogy képesek vagyunk e rájönni
  • 2:12 - 2:14
    melyek működnek közre a bizonyos funkcióknál
  • 2:14 - 2:16
    és melyek működnek hibásan bizonyos patológiás eseteknél.
  • 2:16 - 2:19
    Ha képesek lennénk aktiválni ezeket a sejteket, megláthatnánk milyen energiákat szabályoznak,
  • 2:19 - 2:21
    és mit képesek elindítani vagy fenntartani.
  • 2:21 - 2:23
    Ha le tudnánk őket kapcsolni,
  • 2:23 - 2:25
    akkor rájöhetnénk, hogy mihez is kellenek pontosan.
  • 2:25 - 2:28
    És ez az a történet amit most el fogok mondani önöknek ma.
  • 2:28 - 2:31
    Őszintén, ahova jutottunk az elmúlt 11 évben,
  • 2:31 - 2:33
    a próbálkozásokon, hogy megtaláljuk az utat ahhoz,
  • 2:33 - 2:35
    hogy képesek legyünk az áramköröket és sejteket és az agyban lévő pályákat
  • 2:35 - 2:37
    be- és kikapcsolni,
  • 2:37 - 2:39
    azért is, hogy megértsük tudományos szempontból,
  • 2:39 - 2:42
    és azért is, hogy küzdhessünk néhány problémával
  • 2:42 - 2:45
    amivel minden ember szembe kell hogy nézzen.
  • 2:45 - 2:48
    Most pedig, mielőtt elmondanám a technológiáját,
  • 2:48 - 2:51
    a rossz hírem az, hogy egy számottevő hányada az itt jelenlévőknek,
  • 2:51 - 2:53
    ha elég hosszú ideig fogunk élni,
  • 2:53 - 2:55
    fogunk talán találkozni egy agyi rendelleneséggel.
  • 2:55 - 2:57
    Már most egy milliárd embernek
  • 2:57 - 2:59
    volt valamilyen fajta ilyen rendellenesége
  • 2:59 - 3:01
    ami munkaképtelenné tette őket.
  • 3:01 - 3:03
    A számok nem is igazolják őket.
  • 3:03 - 3:05
    A rendelleneségek -- skizofrénia, Alzheimer kór,
  • 3:05 - 3:07
    depresszió, függőség --
  • 3:07 - 3:10
    nem csak az időnket rabolják ez az élettől, de megváltoztatnak minket;
  • 3:10 - 3:12
    elveszik az identitásunkat és megváltoztatják az érzelmeinket --
  • 3:12 - 3:15
    majd megváltoztatnak minket mint embereket.
  • 3:15 - 3:18
    Nos, a 20-ik században
  • 3:18 - 3:21
    volt némi remény az agyi problémák kezelésére
  • 3:21 - 3:24
    a gyógyszeripar fejlődése miatt,
  • 3:24 - 3:27
    és mivel sok orvosságot fejlesztettek ki
  • 3:27 - 3:29
    ami enyhítheti a problémák tüneteit,
  • 3:29 - 3:32
    alapvetően egyik sem mondható gyógyulásnak.
  • 3:32 - 3:35
    És ez részben azért van mert kemikáliával árasztjuk el az agyat.
  • 3:35 - 3:37
    Ez egy bonyolult áramkör
  • 3:37 - 3:39
    ami sok ezer különböző sejtből épül fel
  • 3:39 - 3:41
    és egy kémiai anyagban fürdetik.
  • 3:41 - 3:43
    Éppen ezért talán a legtöbb gyógyszer, de persze nem az összes, a piacon
  • 3:43 - 3:46
    okoz valamilyen komoly mellék hatást.
  • 3:46 - 3:49
    Néhány ember vigasztalódást nyert
  • 3:49 - 3:52
    az agyba beültetett elektromos stimulátoroktól.
  • 3:52 - 3:54
    A Parkinzon kórnál,
  • 3:54 - 3:56
    cochlea-implantátumoknál,
  • 3:56 - 3:58
    ezek csakugyan képesek voltak
  • 3:58 - 4:00
    némi orvoslást nyújtani az embereknek
  • 4:00 - 4:02
    bizonyos fajta rendelleneségek esetében.
  • 4:02 - 4:04
    Az elektromoság is halad minden irányban --
  • 4:04 - 4:06
    a legkisebb ellenállás irányába,
  • 4:06 - 4:08
    amiből az a mondás, legalábbis részben, jön.
  • 4:08 - 4:11
    Ez hatással lesz a normális áramkörökre is, és a nem normálisakra, amiket mi szeretnénk helyrehozni.
  • 4:11 - 4:13
    Szóval mégegyszer, vissza kerültünk az alapötlethez
  • 4:13 - 4:15
    ami egy ultra-precíz kontrol.
  • 4:15 - 4:18
    Képesek lennénk az információt pontosan oda irányítani ahova akarjuk ?
  • 4:19 - 4:23
    Amikor én 11 évvel ezelőtt elkezdtem foglalkozni idegtudománnyal,
  • 4:23 - 4:26
    én egy képzett elektromérnök és fizikus voltam,
  • 4:26 - 4:28
    és az első dolog amit gondoltam az az volt,
  • 4:28 - 4:30
    hogy ha ezek az idegsejtek elektromos eszközök,
  • 4:30 - 4:32
    akkor csupán meg kell találnunk a módját annak,
  • 4:32 - 4:34
    hogy messzebbre eljuttassuk azokat az elektromos változásokat.
  • 4:34 - 4:36
    Ha az elektromosságot be tudnánk kapcsolni egy sejtben,
  • 4:36 - 4:38
    a szomszédos sejteket kihagyva,
  • 4:38 - 4:41
    akkor lenne egy szerszámunk amivel be- és kikapcsolhatnánk ezeket a különböző sejteket,
  • 4:41 - 4:43
    kitalálva mit is csinálnak pontosan és hogy működnek közre
  • 4:43 - 4:45
    a hálózatban amiben helyet foglalnak.
  • 4:45 - 4:47
    Továbbá lenne egy ultra-precíz vezérlésünk ahhoz,
  • 4:47 - 4:50
    hogy helyrehozzunk a számításokat amelyek
  • 4:50 - 4:52
    valahogy félresiklottak.
  • 4:52 - 4:54
    Namost, hogyan is csináljuk mindezt?
  • 4:54 - 4:56
    Hát van egy csomó a természetben létező molekula,
  • 4:56 - 4:59
    amely át tudja a fényt változtatni elektromossággá.
  • 4:59 - 5:01
    Úgy is gondolhatunk rájuk mint kis fehérjékre
  • 5:01 - 5:03
    amik olyanok mint a napelemek.
  • 5:03 - 5:06
    Ha installálni tudnánk ezeket a molekulákat az idegsejtekbe valahogy,
  • 5:06 - 5:09
    akkor ezek az idegsejtek fénnyel is stimulálhatók lennének.
  • 5:09 - 5:12
    A molekula nélküli szomszédok pedig nem.
  • 5:12 - 5:14
    És van itt egy másik trükk is amit végre kell hajtanunk,
  • 5:14 - 5:17
    és az lenne a fénynek az agyba juttatása.
  • 5:17 - 5:20
    Mivel az agy nem érez fájdalmat, ezért használhatunk --
  • 5:20 - 5:22
    kihasználva mindazt az erőfeszitést
  • 5:22 - 5:24
    ami az internetbe és a kommunikációba ment --
  • 5:24 - 5:26
    lézerhez csatlakoztatott optikai szálakat,
  • 5:26 - 5:28
    amit az idegsejtek aktiválásra használnánk,
  • 5:28 - 5:30
    mint az állatokkal végzett előklinikai kísérletekben,
  • 5:30 - 5:32
    hogy meglássuk mit is csinálnak az idegsejtek.
  • 5:32 - 5:34
    Hogyan is menne ez végbe?
  • 5:34 - 5:36
    2004 körül,
  • 5:36 - 5:38
    Gerhard Nagel és Karl Deisseroth közös munkájának köszönhetően,
  • 5:38 - 5:40
    ez az elképzelés kezdett valóra válni.
  • 5:40 - 5:43
    Létezik egy fajta alga ami szabadon úszik,
  • 5:43 - 5:45
    és a fény felé kell navigálnia,
  • 5:45 - 5:47
    hogy optimálissá tegye a fotoszintézisét.
  • 5:47 - 5:49
    A fényt egy kis szemecskével érzékeli,
  • 5:49 - 5:52
    amely nem úgy működik mint a mi szemünk.
  • 5:52 - 5:54
    A membránjában vagy a külső felületén,
  • 5:54 - 5:57
    egy kevés proteint tartalmaz
  • 5:57 - 6:00
    mely valóban képes fényt elektromossággá konvertálni.
  • 6:00 - 6:03
    Ezeket a bizonyos molekulákat csatorna-rodopszinnak nevezik.
  • 6:03 - 6:06
    Az összes ilyen protein úgy viselkedik mint egy napelem amiről az előbb beszéltem.
  • 6:06 - 6:09
    Amikor kék fény esik rá, akkor kinyit egy kis lyukat
  • 6:09 - 6:11
    mely beengedi a töltött részecskéket a szemecskébe,
  • 6:11 - 6:13
    majd ettől lesz ennek a szemecskének egy elektronikus jele,
  • 6:13 - 6:16
    pontosan úgy mintha egy napelem töltene fel egy elemet.
  • 6:16 - 6:18
    Ezért annyit kell tennünk, hogy ezeket a molekulákat
  • 6:18 - 6:20
    az idegsejtekbe installáljuk.
  • 6:20 - 6:22
    És mivel egy fehérjéről beszélünk,
  • 6:22 - 6:25
    ennek az organizmusnak a DNS-be van bekódolva.
  • 6:25 - 6:27
    Ezért annyit kell csupán tennünk, hogy vesszük azt a DNS-t,
  • 6:27 - 6:30
    és belehelyezzük egy génterápiás virális vektorba,
  • 6:30 - 6:33
    és az idegsejtbe juttatjuk.
  • 6:33 - 6:36
    Amint kiderült, ez egy nagyon produktív időszak volt a génterápiában,
  • 6:36 - 6:38
    és sok vírust fejlesztettek ki .
  • 6:38 - 6:40
    Tehát ezt nagyon egyszerűen végre lehetett hajtani.
  • 6:40 - 6:43
    2004 nyarának egyik napján, kora reggel,
  • 6:43 - 6:45
    megpróbáltuk, és működött elsőre.
  • 6:45 - 6:48
    Vesszük ezt a DNS-t és belehelyezzük az idegsejtbe.
  • 6:48 - 6:51
    Az idegsejt használja saját fehérje előállító mechanizmusát,
  • 6:51 - 6:53
    hogy létrehozza ezeket a kis fényérzékeny fehérjéket
  • 6:53 - 6:55
    és installálja őket mindenfelé a sejtben,
  • 6:55 - 6:57
    mint ahogy napelem-paneleket szerelünk a tetőre.
  • 6:57 - 6:59
    A következő lépést már tudják,
  • 6:59 - 7:01
    kapunk egy idegsejtet ami fénnyel aktiválható.
  • 7:01 - 7:03
    Ez egy hatalmas dolog.
  • 7:03 - 7:05
    Egy szükséges trükk: ki kell találnunk,
  • 7:05 - 7:07
    hogy milyen módon szállíthatjuk ezeket a géneket a kívánt sejtekhez,
  • 7:07 - 7:09
    nem pedig a többi szomszédhoz.
  • 7:09 - 7:11
    Ezt meg lehet tenni: betudjuk állítani ezeket a vírusokat úgy,
  • 7:11 - 7:13
    hogy csak egyes sejteket támadjanak meg, ne másokat.
  • 7:13 - 7:15
    És van egy másik genetikai trükk amivel játszhatunk
  • 7:15 - 7:18
    azért hogy ilyen fényérzékeny sejteket kapjunk.
  • 7:18 - 7:22
    Ezt a területet most úgy ismerik, hogy optogenetika.
  • 7:22 - 7:24
    És csak egy példa arra, hogy mit lehet elérni,
  • 7:24 - 7:26
    mondjuk vesszük az egész bonyolult hálózatot,
  • 7:26 - 7:28
    használunk egy ilyen vírust ami elszállítja a gént
  • 7:28 - 7:31
    csak az egyik fajta sejthez ebben a sűrű hálóban.
  • 7:31 - 7:33
    Majd amikor megvilágítjuk az egész hálózatot,
  • 7:33 - 7:35
    csak az a bizonyos típusú sejt aktiválódik.
  • 7:35 - 7:38
    Például, vegyük a kosár sejtet amiről már korábban beszéltünk --
  • 7:38 - 7:40
    az amelyik elsorvad a skizofrénia esetében
  • 7:40 - 7:42
    és ugyebár ez egy gátló fajta.
  • 7:42 - 7:44
    Ha eljuttatnánk ezeket a géneket ezekhez a sejtekhez --
  • 7:44 - 7:47
    és nem fognak módosulni a gének hatására, természetesen --
  • 7:47 - 7:50
    majd kék fényt bocsájtunk az egész hálózatra,
  • 7:50 - 7:52
    akkor csak ezek a sejtek fognak működésbe lépni.
  • 7:52 - 7:54
    Majd mikor a fény kialszik, a sejtek újra normálisan működnek,
  • 7:54 - 7:57
    szóval nem tűnik úgy mintha idegenkednének.
  • 7:57 - 7:59
    Ez a módszer nem csak a sejtek működésének tanulmányozására használható,
  • 7:59 - 8:01
    vagyis mi a szerepük az agyműködésben,
  • 8:01 - 8:03
    de arra is használható a módszer, hogy kitaláljuk --
  • 8:03 - 8:05
    sőt talán helyre is hozhatjuk ezen sejtek aktivitását,
  • 8:05 - 8:07
    ha valóban elsorvadtak.
  • 8:07 - 8:09
    Szeretnék elmondani egy pár rövid történetet
  • 8:09 - 8:11
    arról, hogy miként használjuk ezt,
  • 8:11 - 8:14
    mind a tudományos, a klinikai és a elő-klinikai szinten.
  • 8:14 - 8:16
    Egy kérdés amivel szembe kellett néznünk:
  • 8:16 - 8:19
    milyen jelek segítik elő a jutalom érzését az agyban?
  • 8:19 - 8:21
    Mert ha mi megtaláljuk azokat,
  • 8:21 - 8:23
    akkor azok lennének a jelek amelyek a tanuláshoz vezetnek.
  • 8:23 - 8:25
    Az agy többet is csinál abból amiért jutalmat kap.
  • 8:25 - 8:28
    Ezek azok a jelek amelyek félre mennek bizonyos esetekben, mint például a függőség.
  • 8:28 - 8:30
    Szóval ha rájönnénk melyek ezek a sejtek,
  • 8:30 - 8:32
    akkor talán új célokat találhatnánk
  • 8:32 - 8:34
    amikhez gyógyszereket fejlesztenénk ki,
  • 8:34 - 8:36
    vagy talán helyeket ahová elektródák helyezhetők
  • 8:36 - 8:39
    azon emberek számára akik súlyos rendellenességekkel küzdenek.
  • 8:39 - 8:41
    Ehhez egy nagyon egyszerű paradigmával álltunk elő
  • 8:41 - 8:43
    együttműködésben a Fiorella csoporttal,
  • 8:43 - 8:45
    ahol egy kis doboz egyik oldalán,
  • 8:45 - 8:47
    ha az állat arra megy, egy fény villanás éri
  • 8:47 - 8:49
    azért, hogy különböző sejteket fényérzékennyé tegyen az agyban.
  • 8:49 - 8:51
    Ha ezek a sejtek elősegítik a jutalmat,
  • 8:51 - 8:53
    az állat egyre többször fog arra menni.
  • 8:53 - 8:55
    És pontosan ez történik.
  • 8:55 - 8:57
    Az állat megy a jobb oldalra és az orrával bökdösi azt,
  • 8:57 - 8:59
    és akkor kap egy adag kék fényt minden egyes alkalommal.
  • 8:59 - 9:01
    Majd ő ezt ismételgeti több százszor.
  • 9:01 - 9:03
    Ezek a dopamin neuronjai,
  • 9:03 - 9:05
    amelyekről talán hallottak már, az agy örömkeltő központjaiban vannak.
  • 9:05 - 9:07
    Megmutattuk, hogy ezeknek egy rövid aktiválása
  • 9:07 - 9:09
    elég, hogy segítse a tanulást.
  • 9:09 - 9:11
    Általánosíthatjuk az ötletet.
  • 9:11 - 9:13
    Az agy egy bizonyos pontja helyett,
  • 9:13 - 9:15
    tervezhetünk eszközöket melyek átfogják az agyat,
  • 9:15 - 9:17
    és képesek három dimenzióban fényt közvetíteni --
  • 9:17 - 9:19
    a tömbbe rendezett optikai szálak,
  • 9:19 - 9:21
    mindegyik a saját miniatűr fényforrásával.
  • 9:21 - 9:23
    Megpróbálhatunk olyan dolgokat élőben
  • 9:23 - 9:26
    amiket eddig csakis csészében tudtunk --
  • 9:26 - 9:28
    mint egy mélyreható átvilágitása az egész agynak,
  • 9:28 - 9:30
    olyan jelek után amik bizonyos dolgokat okoznak.
  • 9:30 - 9:32
    Vagy lehetnének jó klinikai célpontok is
  • 9:32 - 9:34
    az agyi rendellenességek kezelésénél.
  • 9:34 - 9:36
    Egy történet amit szeretnék elmondani arról,
  • 9:36 - 9:39
    hogy hogyan találhatnánk meg a módját a poszttraumatikus stressz szindróma kezelésének --
  • 9:39 - 9:42
    ami egy nem kontrollált idegesség és félelem forma.
  • 9:42 - 9:44
    És egy dolog amit megtettünk az az volt,
  • 9:44 - 9:47
    hogy egy nagyon klasszikus félelem-modelt használtunk.
  • 9:47 - 9:50
    Ez visszanyúlik a Pavlovi időkbe.
  • 9:50 - 9:52
    Úgy hívják, hogy Pavlovi félelem kondicionálás --
  • 9:52 - 9:54
    ahol a hangot egy rövid elektrosokk követ.
  • 9:54 - 9:56
    Az elektrosokk nem fájdalmas, inkább csak idegesítő.
  • 9:56 - 9:58
    Majd később -- ebben az esetben az egér,
  • 9:58 - 10:00
    amely nagyon jó állat-modell, gyakran használt ilyen kísérletekben --
  • 10:00 - 10:02
    az állat megtanul félni a hangtól.
  • 10:02 - 10:04
    Az állat megdermed a hangtól,
  • 10:04 - 10:06
    ahogy a szarvas a fényszórótól.
  • 10:06 - 10:09
    A kérdés az, hogy miféle célpontot találhatunk az agyban
  • 10:09 - 10:11
    ami segít leküzdeni ezt a félelmet?
  • 10:11 - 10:13
    Tehát lejátszuk azt a hangot megint
  • 10:13 - 10:15
    miután az asszociálódott a félelemmel.
  • 10:15 - 10:17
    Ugyanakkor aktiváljuk a különféle célterületeket az agyban,
  • 10:17 - 10:20
    használva a tömbbe rendezett optikai szálakat,
  • 10:20 - 10:22
    azért, hogy megtudjuk melyik célterület
  • 10:22 - 10:25
    okozhatja az agyban a félelem emlékének legyőzését.
  • 10:25 - 10:27
    Ez a rövid videó megmutatja
  • 10:27 - 10:29
    az egyik ilyen célterületet amin éppen dolgozunk.
  • 10:29 - 10:31
    Ez a terület a prefrontális agykéregben van,
  • 10:31 - 10:34
    ahol az ismeretet használva próbáljuk legyőzni az ellenséges érzelmi állapotokat.
  • 10:34 - 10:36
    Az állat hallani fogja a hangot -- majd ott felvillant a fény.
  • 10:36 - 10:38
    Itt most nem lesz hang, de láthatják, hogy az állat megdermed.
  • 10:38 - 10:40
    Ez a hang rosszat szokott jelenteni.
  • 10:40 - 10:42
    És van egy kicsi óra az bal alsó sarokban,
  • 10:42 - 10:45
    és láthatják, hogy az állat két perce van így.
  • 10:45 - 10:47
    Most pedig itt van a következő klipp,
  • 10:47 - 10:49
    csak nyolc perccel később.
  • 10:49 - 10:52
    Ugyanaz a hang fog szólni most is, és a fény is fel fog villanni.
  • 10:52 - 10:55
    Rendben, most indul. Éppen most.
  • 10:55 - 10:58
    És láthatják is, csak tíz perce megy a kísérlet,
  • 10:58 - 11:01
    ahol a fénnyel való aktiválás folyik az agynak eme területén,
  • 11:01 - 11:03
    hogy legyőzzük a a félelem
  • 11:03 - 11:05
    emlékének kifejeződését.
  • 11:05 - 11:08
    Az elmúlt néhány évben visszatértünk az élet fájához,
  • 11:08 - 11:11
    mert kerestünk módokat az agyi áramkörök kikapcsolására.
  • 11:11 - 11:14
    Ha ezt meg tudnánk tenni, akkor ez hatalmas dolog lenne.
  • 11:14 - 11:17
    Ha tudnánk sejteket kikapcsolni , akár néhány ezredmásodpercre vagy másodpercre,
  • 11:17 - 11:19
    akkor rájöhetnénk, hogy milyen szerepet játszanak
  • 11:19 - 11:21
    az áramkörökben, ahova be vannak épülve.
  • 11:21 - 11:23
    És most már felmértük az organizmusokat az egész életfáról --
  • 11:23 - 11:26
    és az élet minden területét egy kicsit másként látjuk, kivéve az állatokét.
  • 11:26 - 11:29
    És találtunk mindenféle molekulát, halorhodopsinokat vagy archaerhodopsinokat,
  • 11:29 - 11:31
    amik a zöld és sárga fényre reagálnak.
  • 11:31 - 11:33
    Pontosan az ellenkezőjét csinálják mint az előbb említett molekula,
  • 11:33 - 11:36
    a kék fény aktiválására képes csatorna-rodopszin.
  • 11:37 - 11:40
    Nézzünk meg egy példát arra, hogy ez az egész merre tarthat.
  • 11:40 - 11:43
    Vegyünk például egy állapotot mint az epilepszia,
  • 11:43 - 11:45
    amikor az agy túlzottan tevékeny.
  • 11:45 - 11:47
    Ha a gyógyszer nem hat az epilepszia kezelése során,
  • 11:47 - 11:49
    egy stratégia lehet az agy egy részének eltávolítása.
  • 11:49 - 11:51
    Ez természetesen egy visszafordíthatatlan folyamat, és lehetnek mellékhatásai.
  • 11:51 - 11:54
    Mi lenne, ha ki tudnánk kapcsolni az agy azon részét egy rövid időre,
  • 11:54 - 11:57
    amíg a roham meg nem szűnik,
  • 11:57 - 12:00
    és az agy vissza állítódna az eredeti állapotába --
  • 12:00 - 12:03
    mint egyfajta dinamikus rendszer ami visszakerülne a stabil állapotába.
  • 12:03 - 12:06
    Ez az animáció megpróbálja elmagyarázni ezt a koncepciót,
  • 12:06 - 12:08
    amiben ezeket a sejteket fényérzékennyé tettük,
  • 12:08 - 12:10
    majd fényt irányítottunk rá,
  • 12:10 - 12:12
    csak arra az időre amíg a roham megszűnik,
  • 12:12 - 12:14
    reméljük, hogy ki tudnánk kapcsolni őket.
  • 12:14 - 12:16
    Sajnos nincsen adatunk amit itt most meg tudnánk mutatni,
  • 12:16 - 12:18
    de már nagyon izgatottak vagyunk ez ügyben.
  • 12:18 - 12:20
    Most szeretném lezárni az egyik történetet,
  • 12:20 - 12:22
    ami szerintünk egy másik lehetőség --
  • 12:22 - 12:24
    ahol ezek a molekulák, ha képesek vagyunk az ultra-precíz kontrollra,
  • 12:24 - 12:26
    használhatóak lennének magában az agyban,
  • 12:26 - 12:29
    mint egy új fajta protézis, egy optikai protézis.
  • 12:29 - 12:32
    Már mondtam, hogy az elektromos stimulálás egyáltalán nem ritka.
  • 12:32 - 12:35
    75,000 Parkinson kóros embernek van mélyagyi stimulátor beultetve.
  • 12:35 - 12:37
    Talán 100,000 embernek van Cochlear implantátuma,
  • 12:37 - 12:39
    ami lehetővé teszi, hogy halljanak.
  • 12:39 - 12:42
    És van egy másik haszna annak, hogy ezeket a géneket bejuttatjuk a sejtekbe.
  • 12:42 - 12:45
    És kifejlődött egy új remény a gén terápiában
  • 12:45 - 12:47
    mert olyan vírusokat mint például az adeno-asszociált vírus --
  • 12:47 - 12:49
    ami talán többségünknek megvan itt a teremben,
  • 12:49 - 12:51
    és nincs semmi tünete --
  • 12:51 - 12:53
    több száz páciensnél használtak már,
  • 12:53 - 12:55
    hogy géneket jutassanak az agyba vagy a testbe.
  • 12:55 - 12:57
    Ezidáig, nem volt semmilyen súlyos ellenhatás
  • 12:57 - 12:59
    ezzel a vírussal kapcsolatosan.
  • 12:59 - 13:02
    Van egy utolsó nyilvánvaló igazság: maguk a fehérjék,
  • 13:02 - 13:04
    amik algákból és baktériumokból és gombákból származnak,
  • 13:04 - 13:06
    meg mindenhonnan az életfáról.
  • 13:06 - 13:08
    A többségünknek nincs gomba vagy alga az agyában,
  • 13:08 - 13:10
    vajon mit fog csinálni az agyunk ha ilyeneket teszünk bele?
  • 13:10 - 13:12
    Fogják-e a sejtek tolerálni? Fog-e az immunrendszer reagálni?
  • 13:12 - 13:14
    A kezdeti szakaszban -- ez még nem lett végrehajtva embereken --
  • 13:14 - 13:16
    de különböző tanulmányokon dolgozunk,
  • 13:16 - 13:18
    hogy megvizsgálhassuk ezt.
  • 13:18 - 13:21
    Mostanáig nem láttunk semmi komolyabb nyilvánvaló reakciót
  • 13:21 - 13:23
    ezen molekulák ellen
  • 13:23 - 13:26
    vagy az agy megvilágítása ellen.
  • 13:26 - 13:29
    Még korai, hogy végleges véleményt mondjunk, de nagyon izgatottak vagyunk miatta.
  • 13:29 - 13:31
    Egy történettel akartam befejezni,
  • 13:31 - 13:33
    ami szerintünk lehetne egy
  • 13:33 - 13:35
    klinikai jellegű felhasználás.
  • 13:35 - 13:37
    Sokféle vakság létezik
  • 13:37 - 13:39
    ahol a fényérzékelők
  • 13:39 - 13:42
    amik a szemünkben vannak hátul, elhalnak.
  • 13:42 - 13:44
    És a retina, természetesen, egy bonyolult struktúra.
  • 13:44 - 13:46
    Most közelítsünk rá, hogy részletesebben is lássuk.
  • 13:46 - 13:49
    A fényérzékelő sejtek itt vannak felül,
  • 13:49 - 13:51
    majd a fényérzékelők által észlelt jeleket
  • 13:51 - 13:53
    változatos számításokkal átváltoztatják,
  • 13:53 - 13:56
    amíg végül az az alsó sejtréteg, a ganglion sejtek,
  • 13:56 - 13:58
    közvetítik az információt az agynak,
  • 13:58 - 14:00
    ahol mi érzékeljuk azt.
  • 14:00 - 14:03
    Sokféle vakság esetében, mint például a retinitis pigmentosa,
  • 14:03 - 14:05
    vagy a sárgafolt elfajulás,
  • 14:05 - 14:08
    a fényérzékelő sejtek sorvadnak vagy pusztulnak el.
  • 14:08 - 14:10
    Hogyan lehetne megjavítani ezeket?
  • 14:10 - 14:13
    Még az sem világos hogy egy gyógyszer képes lenne-e helyrehozni,
  • 14:13 - 14:15
    mert nincs semmi amihez a gyógyszer kötődni tudna.
  • 14:15 - 14:17
    Másrészről, a fény még képes bejutni a szembe.
  • 14:17 - 14:20
    A szem még mindig átlátszó és így a fény behatolhat.
  • 14:20 - 14:23
    Mi történne, ha fognánk ezeket a csatorna-rodopszinokat és más molekulákat
  • 14:23 - 14:25
    és elhelyeznénk őket ezekbe a megmaradt sejtekbe
  • 14:25 - 14:27
    és átalakítanánk őket kicsi fényképezőgépekké.
  • 14:27 - 14:29
    És mert olyan sok van belőlük a szemben,
  • 14:29 - 14:32
    elvileg alkothatnának akár egy magas felbontású fényképezőgépet.
  • 14:32 - 14:34
    Szóval ilyenfajta dolgokon munkálkodunk.
  • 14:34 - 14:36
    Egy munkatársunk vezeti mindezt,
  • 14:36 - 14:38
    Alan Horsager az USC-nél,
  • 14:38 - 14:41
    és kereskedelmi forgalomba hozná majd egy induló cég, az Eos Neuroscience,
  • 14:41 - 14:43
    amit a NIH támogat.
  • 14:43 - 14:45
    Itt egy egér megpróbál megoldani egy labirintus-problémát.
  • 14:45 - 14:47
    Ez egy hat ágú labirintus. És van egy kis víz is ebben a labirintusban,
  • 14:47 - 14:49
    hogy az egeret motíválja valami, különben csak ülne ott.
  • 14:49 - 14:51
    A célja ennek a labirintusnak, természetesen,
  • 14:51 - 14:53
    az hogy kikerüljön a vízből a szárazra,
  • 14:53 - 14:55
    ami a fény alatti rész.
  • 14:55 - 14:58
    Nos, az egerek okosak, ezért ő megoldja a labirintust végül,
  • 14:58 - 15:00
    de végig próbálva az összes lehetőséget.
  • 15:00 - 15:03
    Leúszik mindegyik ágon amíg meg nem találja a száraz alapzatot.
  • 15:03 - 15:05
    Szóval nem használja a látását ehhez.
  • 15:05 - 15:07
    Ezek a különböző egerek különböző mutációk,
  • 15:07 - 15:10
    amik különböző fajta, az embereket is érintő, vakságtól szenvednek.
  • 15:10 - 15:13
    Tehát óvatosak próbálunk lenni amikor nézegetjük ezeket a különböző modelleket,
  • 15:13 - 15:15
    és végül találtunk egy általános megközelítést.
  • 15:15 - 15:17
    Hogyan is fogjuk megoldani ezt?
  • 15:17 - 15:19
    Pontosan azt csináljuk amit vázoltunk az előző képen.
  • 15:19 - 15:21
    Fogjuk ezeket a kék fény érzékelőket
  • 15:21 - 15:23
    és telepítjük őket egy sejtrétegbe
  • 15:23 - 15:26
    a retina középen, a szem belsejében
  • 15:26 - 15:28
    és fényképezőgéppé változtatjuk őket.
  • 15:28 - 15:30
    Pont úgy mintha napelemeket telepítenénk mindenfele az idegsejtekben,
  • 15:30 - 15:32
    hogy fényérzékenyekké váljanak.
  • 15:32 - 15:34
    A fény elektromossággá alakul bennük.
  • 15:34 - 15:37
    Szóval ez az egér vak volt néhány héttel a kísérlet előtt
  • 15:37 - 15:40
    és kapott egy dózis fényérzékeny molekulákat tartalmazó vírust.
  • 15:40 - 15:42
    És most már látható, hogy az állat képes elkerülni a falakat
  • 15:42 - 15:44
    és megy egyenesen a száraz területre
  • 15:44 - 15:47
    és kognitiv módon használja újra a szemét.
  • 15:47 - 15:49
    És a módszer ereje abban van,
  • 15:49 - 15:51
    hogy ezek az állatok képesek a platformra jutni
  • 15:51 - 15:53
    éppoly gyorsan mint az állatok akik egész életükben láttak.
  • 15:53 - 15:55
    Szerintem ezek az elő-klinikai tanulmány
  • 15:55 - 15:57
    reményt jósolhat azoknak a dolgoknak
  • 15:57 - 15:59
    amiket remélünk, hogy végre tudunk hajtani a jövőben.
  • 15:59 - 16:02
    Végül, szeretném kiemelni, hogy szintén próbálunk találni
  • 16:02 - 16:04
    új üzleti modelleket ehhez az új neurotechnológiai területhez.
  • 16:04 - 16:06
    Fejlesztjük ezeket a módszereket,
  • 16:06 - 16:08
    de megosztjuk őket szabadon több száz csapattal mindenfelé a világon,
  • 16:08 - 16:10
    így az emberek kipróbálhatják a különböző gyógymódokat a rendelleneségekre.
  • 16:10 - 16:13
    Reményünk az, hogy megértvén az agyunkban lévő áramköröket
  • 16:13 - 16:16
    egy elvont szinten ami lehetővé teszi számunkra, hogy megjavítsuk és tervezzük őket,
  • 16:16 - 16:19
    és vehetjük ezeket a konok betegségeket amikről beszéltünk már korábban,
  • 16:19 - 16:21
    melyek gyakorlatilag gyógyíthatatlanok,
  • 16:21 - 16:23
    és a 21-ik században múlttá tegyük őket.
  • 16:23 - 16:25
    Köszönöm.
  • 16:25 - 16:38
    (Taps)
  • 16:38 - 16:41
    Juan Enriquesz: Szóval néhány dolog elég sűrű volt.
  • 16:41 - 16:43
    (Nevetés)
  • 16:43 - 16:45
    De a jelentősége
  • 16:45 - 16:48
    a képességnek, hogy a szélütés vagy az epilepszia kontrollálható lenne
  • 16:48 - 16:50
    gyógyszerek helyett fény által,
  • 16:50 - 16:53
    és képessé válni arra, hogy ezeket specifikusan megcélozhassuk,
  • 16:53 - 16:55
    az egy első lépés.
  • 16:55 - 16:57
    A második dolog amit gondolom mondtál,
  • 16:57 - 17:00
    hogy az agy kontrolálható két fény által,
  • 17:00 - 17:02
    mint egy ki/be kapcsoló.
  • 17:02 - 17:04
    Ed Boyden: Így van.
  • 17:04 - 17:07
    JE: Ami minden minden agyi impulzust bináris kóddá tesz.
  • 17:07 - 17:09
    EB: Pontosan.
  • 17:09 - 17:12
    Szóval a kék fénnyel, információt vezetünk, ami az egyes formája.
  • 17:12 - 17:14
    A kikapcsolásával pedig többé-kevésbé zéró.
  • 17:14 - 17:16
    Reményünk szerint végül is építenénk egy kisegítő agy-processzort
  • 17:16 - 17:18
    ami az aggyal együtt dolgozna,
  • 17:18 - 17:21
    szóval így tudnánk fokozni a funkciókat a rokkantakban.
  • 17:21 - 17:23
    JE: És elméletben ez azt jelenti,
  • 17:23 - 17:25
    hogy amit egy egér érez, szagol,
  • 17:25 - 17:27
    hall, tapogat,
  • 17:27 - 17:30
    lemodellezhetjük mint egyesek és zérók sorozata.
  • 17:30 - 17:32
    EB: Úgy van. Reméljük, hogy ezt használva kiderítjük
  • 17:32 - 17:34
    melyik idegi kódok vezérelnek bizonyos viselkedéseket
  • 17:34 - 17:36
    és bizonyos gondolatokat és bizonyos érzéseket,
  • 17:36 - 17:39
    és ezt arra használni hogy jobban megértsük az agy müködését.
  • 17:39 - 17:42
    JE: Ez jelentheti-e vajon azt, hogy egy nap le tudnánk tölteni az emlékeket
  • 17:42 - 17:44
    és talán feltölteni is?
  • 17:44 - 17:46
    EB: Hát ezen nagyon keményen kezdtünk el dolgozni.
  • 17:46 - 17:48
    Most éppen dolgozunk valamin
  • 17:48 - 17:50
    ahol megpróbáljuk beburkolni az agyat felvevő egységekkel is.
  • 17:50 - 17:53
    Így rögzíthetjük az információt majd vissza közvetítenénk azt --
  • 17:53 - 17:55
    mintegy kiszámolva mire van szüksége az agynak,
  • 17:55 - 17:57
    azért, hogy javítsuk az információ feldolgozó képességét.
  • 17:57 - 18:00
    JE: Hát, ez lehet hogy néhány dolgot meg fog változtatni. Köszönöm. (EB: Köszönöm.)
  • 18:00 - 18:03
    (Taps)
Title:
Ed Boyden: A fény mint kapcsoló az idegsejtekben
Speaker:
Ed Boyden
Description:

Ed Boyden megmutatja, hogy fényérzékeny proteinekért felelős gének beültetésével, képes szelektíven aktiválni vagy de-aktiválni speciális neuronokat fényvezetők beültetésével. Ezzel a példátlan szintű kontrollal képes volt kigyógyítani egy egeret a PTSD -ből (Post Traumatic Stress Disorder - Poszttraumatikus Stressz Szindróma) és egy bizonyos vakságból. A horizonton: az idegprotézis. Az előadás házigazdája Juan Enriquez feltesz egy pár kérdést a beszéd után.

more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
18:04
Zsolt Kertai added a translation

Hungarian subtitles

Revisions