에드 보이든: 뉴런을 위한 빛 스위치
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0:00 - 0:02잠시동안 하루일과를 생각해보세요.
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0:02 - 0:05일어나고, 문을 걸어나오며 얼굴에 상쾌한 공기를 느끼고,
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0:05 - 0:07새로운 동료들을 만나 토론을 하고,
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0:07 - 0:09새로운 것을 알게 되었을 때 경외감을 느끼죠.
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0:09 - 0:11그러나 오늘 생각하지 않았던 것이 있었을거라 확신합니다.
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0:11 - 0:13집에서 너무 가까운 것이라
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0:13 - 0:15자주 생각조차 하지 않을 수도 있는 것이죠.
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0:15 - 0:17모든 감각, 느낌, 결정과 행동은
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0:17 - 0:19당신의 머리속에 있는
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0:19 - 0:21뇌라는 컴퓨터에 의해
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0:21 - 0:23조정된다는 것 말입니다.
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0:23 - 0:25뇌는 겉으로 보이는 것과는 다를 수도 있습니다—
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0:25 - 0:27회분홍색의, 형태가 없는 1, 2 파운드의
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0:27 - 0:29모습이죠.
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0:29 - 0:31지난 몇백년의 신경 과학은
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0:31 - 0:33우리들이 이런 뇌를 확대해,
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0:33 - 0:35안에 무엇이 있는지의 복잡함을 볼 수 있도록 했습니다.
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0:35 - 0:37그리고 뇌는 뉴런이라 불리는
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0:37 - 0:39수억, 수백가지의 세포로 만들어진
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0:39 - 0:43믿을 수 없게 복잡한 회로라는 것을 알려주었습니다.
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0:43 - 0:46적은 숫자의 여러 부분으로 만들어진,
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0:46 - 0:48사람이 만든 컴퓨터와는 다르게—
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0:48 - 0:51사람이 디자인했기 때문에, 작동원리를 잘 알고있죠 –
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0:51 - 0:54뇌는 수천가지의 다른 종류의 세포들로 만들어져 있습니다.
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0:54 - 0:56어쩌면 수만가지일 수도 있겠군요.
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0:56 - 0:58세포들은 각기 다른 모양으로 생겼습니다. 모두 다른 분자들로 이루어져 있구요.
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0:58 - 1:01또한, 각각 뇌의 다른 부분에 계획되어 연결합니다.
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1:01 - 1:04여러 질병 상태에 따라 다른 방법으로 바꾸기도 합니다.
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1:04 - 1:06더 명확하게 설명하자면
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1:06 - 1:08뇌 안에는 한 부류의,
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1:08 - 1:11작고, 주변 세포를 진정시키는 억제 세포가 있습니다.
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1:11 - 1:15정신 분열증에서 처럼 위축되어 보이는 세포 중 하나이죠.
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1:15 - 1:17바구니세포라고 불립니다.
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1:17 - 1:19이 세포는 우리가 배우고 있는
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1:19 - 1:21수천가지의 세포 중 하나입니다.
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1:21 - 1:23매일 새로운 종류의 세포가 발견되고 있습니다.
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1:23 - 1:25두번째 예처럼요.
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1:25 - 1:27이 피라미드의, 거대한 세포들은,
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1:27 - 1:29뇌의 중요한 부분에 자리잡고 있습니다.
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1:29 - 1:31흥분성 세포입니다.
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1:31 - 1:33또한 이 세포들은 간질 같은 병에선
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1:33 - 1:36지나치게 활동적일 때도 있습니다.
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1:36 - 1:38이런 세포들 모두
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1:38 - 1:41놀라운 전기 장치인 셈이죠.
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1:41 - 1:43그것들은 위에 있는 수천개의 세포들로부터 입력을 받아서
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1:43 - 1:46그들 스스로의 전기 결과물을 산출해내,
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1:46 - 1:48특정 경계선을 넘게 된다면, 밑에 있는
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1:48 - 1:50다른 수천개의 세포들에게 전달할 것입니다.
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1:50 - 1:53100분의 1초정도 소요되는 이 과정은,
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1:53 - 1:55당신이 살아있고, 생각하고,
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1:55 - 1:57느끼는 한, 몸 속의
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1:57 - 1:591000억개의 모든 세포에서
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1:59 - 2:021분동안 수천번 일어납니다.
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2:02 - 2:05그렇다면 우리는 이 회로가 무엇을 하는지 어떻게 알까요?
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2:05 - 2:07이상적으로는, 이 회로에 개입해
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2:07 - 2:10다른 종류의 세포들을 켜거나 꺼서
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2:10 - 2:12어떤 세포가 특정 기능을 하고,
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2:12 - 2:14특정 병에선 어떤 것이
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2:14 - 2:16잘못되어 있는지 알아낼 수 있을겁니다.
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2:16 - 2:19만약 세포들을 활성화시킬 수 있다면, 어떤 힘으로 촉진시키거나,
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2:19 - 2:21무엇이 세포를 시작하고 지속하는지 알 수 있을겁니다.
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2:21 - 2:23만약 세포들을 차단시킨다면,
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2:23 - 2:25그것들이 무엇에 필요한 지를 알 수 있을겁니다.
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2:25 - 2:28이것이 제가 오늘 말하려는 이야기 입니다.
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2:28 - 2:31솔직히, 지난 11년동안은,
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2:31 - 2:33뇌의 회로, 세포,
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2:33 - 2:35각종 부분과 경로들을 활성화, 또는 비활성화 시키는
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2:35 - 2:37방법을 찾기위한
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2:37 - 2:39시도들을 통해, 과학을 이해하고,
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2:39 - 2:42전 인류가 대면하는 몇가지 이슈들을
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2:42 - 2:45직면하기 위해서였습니다.
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2:45 - 2:48이제 제가 기술에 대해 언급하기 전에,
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2:48 - 2:51이 방에 계신 분들 중 중요한 일부는,
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2:51 - 2:53만약 오래 살 수 있다면,
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2:53 - 2:55뇌 질환을 갖게될지도 모릅니다.
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2:55 - 2:57이미, 10억명의 사람들은
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2:57 - 2:59특정 종류의 뇌 질환을 앓아
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2:59 - 3:01정상적인 생활이 불가능합니다.
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3:01 - 3:03그 숫자는 공평하지 않습니다.
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3:03 - 3:05이런 질환들 – 정신 분열증, 알츠하이머,
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3:05 - 3:07우울증, 중독 –
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3:07 - 3:10이것들은 우리의 생명만 앗아갈 뿐만 아니라, 우리의 존재조차도 바꿔버립니다.
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3:10 - 3:12우리의 정체성을 가져가 감정을 바꾸고,
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3:12 - 3:15우리를 바꿔놓습니다.
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3:15 - 3:1820세기에는,
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3:18 - 3:21뇌질환들을 치료하기 위한
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3:21 - 3:24약의 발달로 인해 생긴 희망이 있었습니다.
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3:24 - 3:27뇌질환 증상들을 완화시키는 많은 약들이
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3:27 - 3:29발전되는 동안에도, 실질적으로 어떠한 약도
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3:29 - 3:32완전히 치료를 하게 하지는 않습니다.
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3:32 - 3:35부분적인 이유로는, 우리가 뇌를 화학물에 세척하기 때문입니다.
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3:35 - 3:37이 수천가지의
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3:37 - 3:39다른 세포로 이루어진 정교한 회로는
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3:39 - 3:41화학 물질에 세척되고 있습니다.
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3:41 - 3:43아마도 이것이, 시중의 대부분의 약물이 몇가지
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3:43 - 3:46심각한 부작용을 동반하는지의 이유일수도 있습니다.
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3:46 - 3:49몇 사람들은 뇌에 심어진
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3:49 - 3:52전자 자극장치로부터 위안을 얻기도 합니다.
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3:52 - 3:54파킨슨 병에선,
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3:54 - 3:56달팽이관 이식은
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3:56 - 3:58이 병을 가진 사람들에게
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3:58 - 4:00몇가지 종류의 해결책을
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4:00 - 4:02가져다주게 되었습니다.
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4:02 - 4:04그러나 전기는 모든 방향으로 작용해,
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4:04 - 4:06자기가 왔던,
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4:06 - 4:08가장 적은 저항의 길로 가게 됩니다.
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4:08 - 4:11이것은 정상 회로에 영향을 주고 우리가 고치고자 하는 비정상적인 것도 영향을 줍니다.
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4:11 - 4:13또다시, 우리는 초정밀 조종의 문제로
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4:13 - 4:15오게 되었습니다.
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4:15 - 4:18우리가 보내고 싶어하는 곳으로 정확히 정보를 보낼 수 있을까요?
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4:19 - 4:23제가 11년 전에 신경 과학을 시작했을 때,
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4:23 - 4:26전기 공학자와 물리학자로서 훈련 받은 뒤,
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4:26 - 4:28첫번째로 생각한 것은
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4:28 - 4:30만약 뉴런들이 전기 기기들이라면,
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4:30 - 4:32우리가 해야할 것은 거리를 두고
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4:32 - 4:34전기 변화들을 이용하는 방법을 찾아야 한다는 것이었습니다.
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4:34 - 4:36만약 주변은 제외하고, 세포 하나에만
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4:36 - 4:38전기를 켤 수 있다면,
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4:38 - 4:41각기 다른 세포들을 활성, 또는 비활성화 시키기 위해 필요한 기능을 얻게 되,
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4:41 - 4:43각 세포가 하는 일과 그것들이 속해 있는 네트워크에
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4:43 - 4:45어떻게 영향을 주는지를 알게 될겁니다.
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4:45 - 4:47또한 초정밀 조종을 가능하게 해 그동안 빗나갔던
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4:47 - 4:50회로 계산을 바로잡을 수 있게
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4:50 - 4:52할 것입니다.
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4:52 - 4:54어떻게 이걸 할 수 있을까요?
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4:54 - 4:56자연에는 많은 종류의 분자가 존재하고,
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4:56 - 4:59그것들은 빛을 전기로 바꿀 수 있습니다.
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4:59 - 5:01태양 전지같은 작은 단백질이라
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5:01 - 5:03생각할 수 있죠.
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5:03 - 5:06만약 이런 분자들을 뉴런에 주입할 수 있다면,
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5:06 - 5:09이 뉴런들을 빛을 이용해 전기로 사용할 수 있을겁니다.
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5:09 - 5:12이런 분자가 없는 주변 세포들은 그렇지 못하겠죠.
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5:12 - 5:14이런 것이 일어나기 위해선 다른 비결이 필요한데,
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5:14 - 5:17뇌 안으로 빛을 비추게 하는 능력입니다.
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5:17 - 5:20이것을 위해선, 뇌는 고통을 느끼지 못하므로,
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5:20 - 5:22인터넷과 통신같은 것으로 투여된
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5:22 - 5:24노력의 장점을 이용해, 뉴런을 활성시킬 수 있는
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5:24 - 5:26레이저가 연결된 광섬유를 넣으면,
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5:26 - 5:28예를 들어 임상 연구 전에 동물 모델에 말입니다,
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5:28 - 5:30뉴런이 무엇을 하는지
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5:30 - 5:32연구할 수 있습니다.
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5:32 - 5:34이것을 어떻게 하느냐?
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5:34 - 5:362004년 즈음,
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5:36 - 5:38게르하르트 나겔과 칼 디저로스의 협력으로,
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5:38 - 5:40이 비전은 결실을 맺었습니다.
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5:40 - 5:43야생에서 헤엄치는 특정 조류(藻類)가 있는데,
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5:43 - 5:45이들이 최적으로 광합성하기 위해선
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5:45 - 5:47빛을 향해 방향을 찾아야 합니다.
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5:47 - 5:49빛을 작은 눈구멍으로 감지하지만,
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5:49 - 5:52이 눈은 우리들의 눈과는 다르게 작동됩니다.
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5:52 - 5:54세포막 안, 또는 경계선에는,
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5:54 - 5:57작은 단백질이 있어
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5:57 - 6:00빛을 전기로 변환하게 합니다.
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6:00 - 6:03이런 분자들은 채널로돕신스 (channelrhodospins) 이라 불립니다.
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6:03 - 6:06각각의 단백질은 제가 말한 태양 전지처럼 작용합니다.
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6:06 - 6:09파란 빛을 쬐면, 작은 구멍이 열려
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6:09 - 6:11전기를 띤 입자가 눈구멍으로 들어가게 합니다.
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6:11 - 6:13그러면 눈구멍은 전기 신호를 가지게 되 마치
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6:13 - 6:16태양 전지가 배터리를 충전하는 것 처럼 됩니다.
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6:16 - 6:18우리가 해야 할 것은 이 분자들을 이용해
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6:18 - 6:20뉴런에 설치하는 겁니다.
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6:20 - 6:22왜냐하면 단백질로 이루어진 이상,
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6:22 - 6:25생물의 DNA에 암호화되 있기 때문입니다.
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6:25 - 6:27그러니 우리는 그 DNA를 가져가,
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6:27 - 6:30박테리아같은 유전자 치료의 매개체에 주입한 후,
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6:30 - 6:33뉴런안에 주입해야 합니다.
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6:33 - 6:36이 방법은 유전자 치료와, 함께 생겨나는 많은 바이러스 쪽으론
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6:36 - 6:38굉장히 생산적인 때가 되었습니다.
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6:38 - 6:40굉장히 간편한 방법이 되었구요.
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6:40 - 6:432004년 여름, 어느 이른 아침에
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6:43 - 6:45시도해서, 첫 번째 시도에서 효과를 보았습니다.
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6:45 - 6:48DNA를 가지고 뉴런에 주입했습니다.
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6:48 - 6:51뉴런은 원래 있던 단백질 생산 조직을 이용해
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6:51 - 6:53빛에 민감한 단백질을 생산해,
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6:53 - 6:55다른 세포들 모두에 설치했습니다.
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6:55 - 6:57마치 지붕에 태양 전지판을 놓는것 처럼요.
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6:57 - 6:59그 다음엔,
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6:59 - 7:01빛에 활성화되는 뉴런이 만들어지게 됩니다.
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7:01 - 7:03굉장히 막강하죠.
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7:03 - 7:05우리가 해야 하는 것은
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7:05 - 7:07원하는 세포에 유전자들을 전달할 방법을 찾고
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7:07 - 7:09주변 세포에는 영향을 끼치지 않게 하는겁니다.
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7:09 - 7:11이것을 가능하게 하는 방법은 바이러스들을 조종해
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7:11 - 7:13몇가지 세포만 건들게 하는 것이죠.
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7:13 - 7:15빛에 반응하는 세포를 얻기 위해
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7:15 - 7:18할 수 있는 다른 유전적 방법이 있습니다.
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7:18 - 7:22이 분야는 광유전학이라고 알려지게 되었죠.
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7:22 - 7:24쉬운 예를 들자면, 복잡한 네트워크를 찾아,
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7:24 - 7:26바이러스를 밀집된 네트워크에 있는
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7:26 - 7:28한 종류의 세포에게
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7:28 - 7:31유전자를 전달하는 데에 이용하는 겁니다.
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7:31 - 7:33그 다음 네트워크 전체에 빛을 비추면,
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7:33 - 7:35유전자가 전달된 세포만 활성될 것입니다.
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7:35 - 7:38예를 들어, 제가 전에 말한 바구니 세포를 생각해 보세요.
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7:38 - 7:40정신 분열증에서 위축되어 있는
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7:40 - 7:42억제 세포말입니다.
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7:42 - 7:44만약 유전자를 이 세포들에게 전달할 수 있고,
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7:44 - 7:47물론 유전자의 표출로 유전자가 바뀌지 않는 한에서,
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7:47 - 7:50뇌의 네트워크에 파란 빛을 비춘다면
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7:50 - 7:52바구니 세포들만 부각될 것입니다.
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7:52 - 7:54그리고 빛을 끄면, 이 세포들은 다시 정상적으로 돌아가,
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7:54 - 7:57빛에 거부반응을 보이지 않겠죠.
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7:57 - 7:59이 연구를 세포들의 기능에만 사용할 수 있을 뿐만 아니라,
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7:59 - 8:01뇌에서 사용되는 능력,
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8:01 - 8:03그리고 세포들의 활동과도 연관지을 수 있을겁니다.
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8:03 - 8:05세포들이 위축되는 한에서요.
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8:05 - 8:07세포들이 위축되는 한에서요.
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8:07 - 8:09이 연구를 과학적, 임상적,
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8:09 - 8:11그리고 임상 전의 단계 모두에서
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8:11 - 8:14어떻게 적용할 수 있는지에 대한 이야기를 할까합니다.
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8:14 - 8:16저희가 대면했던 질문 중 하나는,
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8:16 - 8:19뇌 안에서 보상심리를 만드는 신호가 무엇이냐는 것이었습니다.
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8:19 - 8:21그 해답을 알게되면,
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8:21 - 8:23배움을 이끌어내는 신호를 알게 될 수 있기 때문이었죠.
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8:23 - 8:25뇌는 무슨 보상을 받던지 계속 할것입니다.
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8:25 - 8:28그리고 중독같은 질환에선 빗나가는 신호들이 존재합니다.
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8:28 - 8:30그러니 그 세포들이 무엇인지 알 수 있다면,
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8:30 - 8:32우리는 새 목표를 찾아
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8:32 - 8:34어떤 약을 제작하거나 가려낼 수 있는지,
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8:34 - 8:36아니면 심각한 장애를 가진 사람들을 위해
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8:36 - 8:39전극을 놓을 수 있는 곳에 사용할 수 있을겁니다.
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8:39 - 8:41이런것을 위해, 저희는 피오렐라 그룹과의 협력으로
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8:41 - 8:43간단한 패러다임을 만들었는데,
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8:43 - 8:45이 작은 박스 중 한 곳에,
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8:45 - 8:47동물이 가게 된다면, 그 동물은 빛의 파동을 받아
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8:47 - 8:49각기 다른 뇌세포가 빛에 민감해지게 되는 것입니다.
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8:49 - 8:51그 세포들은 보상을 조정해,
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8:51 - 8:53그 동물은 계속 그 곳으로 향할겁니다.
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8:53 - 8:55이것이 패러다임의 핵심입니다.
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8:55 - 8:57이 동물은 오른쪽으로 간 뒤 코를 내밀 것이고,
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8:57 - 8:59그 때마다 파란빛을 받게 될 것입니다.
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8:59 - 9:01이 과정을 수백번 할 겁니다.
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9:01 - 9:03도파민 뉴런이란 것이 있는데,
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9:03 - 9:05여기 계신 분 중 몇분께선 뇌의 쾌락중추에 관해 들어보신 적이 있을겁니다.
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9:05 - 9:07그동안 저희가 이 짧은 활성화로
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9:07 - 9:09배움을 이끌어내기 충분하다는 것을 보여드렸죠.
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9:09 - 9:11이제 이것을 보편화할 수 있습니다.
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9:11 - 9:13뇌의 한 부분 대신,
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9:13 - 9:15우리는 뇌에 자리잡는 기기를 고안해,
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9:15 - 9:173차원 패턴으로 빛을 전달하게 할 수 있습니다.
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9:17 - 9:19즉, 광섬유 배열로 된,
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9:19 - 9:21각각이 독자적인 축소된 빛의 근원으로 연결된 패턴말입니다.
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9:21 - 9:23그리고 접시에서만 해왔던 것들을
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9:23 - 9:26체내에서 실험해,
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9:26 - 9:28뇌 전체에 걸쳐 특정 일을 야기하는 신호를 위해
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9:28 - 9:30검사하는 높은 처리량 같은 것을 할 수 있습니다.
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9:30 - 9:32아니면 이런 것은 뇌질환을 위한 좋은
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9:32 - 9:34임상 대상이 될 수도 있습니다.
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9:34 - 9:36제가 말하고픈 다른 것은
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9:36 - 9:39우리가 어떻게 외상 후 스트레스를 치료하기 위한 타겟을 찾는가 입니다.
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9:39 - 9:42그 질환은 억제되지 않는 불안과 공포를 가지고있죠.
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9:42 - 9:44저희가 한 것 중 하나는
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9:44 - 9:47공포의 고전적인 사례를 택하는 것이었습니다.
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9:47 - 9:50파블로브 시대로 되돌아가죠.
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9:50 - 9:52파블로브 공포 조건화라고 불립니다.
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9:52 - 9:54신호음이 짧은 자극으로 끝나는 것입니다.
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9:54 - 9:56이 자극은 고통스럽진 않지만 성가시죠.
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9:56 - 9:58그리고 시간이 지나면서—이 상황에선,
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9:58 - 10:00보통 이런 실험을 할 때 좋은 모델이 되는 쥐가 –
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10:00 - 10:02신호음에 공포를 느끼게 됩니다.
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10:02 - 10:04쥐는 몸이 얼어붙는 반응을 보일겁니다.
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10:04 - 10:06전조등 앞에 선 사슴처럼요.
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10:06 - 10:09여기서 생기는 질문은, 뇌에 어떤 타겟을 찾아서
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10:09 - 10:11이런 공포를 극복하게 할까입니다.
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10:11 - 10:13그래서 저희는 그 신호음을,
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10:13 - 10:15공포를 느끼게 한 후 다시 사용했습니다.
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10:15 - 10:17그러나 이번엔 제가 아까 말씀드린
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10:17 - 10:20광섬유 배열을 사용해, 다른 종류의 뇌에 타겟을 활성화시킨 뒤,
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10:20 - 10:22어떤 타겟이 뇌가 공포를 받았던 기억으로부터
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10:22 - 10:25극복하게 하는지를 찾아보았습니다.
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10:25 - 10:27이 짧은 비디오는
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10:27 - 10:29저희가 현재 작업하는 타겟 중 하나를 보여줍니다.
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10:29 - 10:31이는 전두엽 피질 안 부분으로,
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10:31 - 10:34이 부분은 우리가 인식을 사용해 혐오적 감정상태를 극복하려하는 곳입니다.
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10:34 - 10:36동물이 신호음을 듣게될 것이고, 섬광이 저기서 일어나지요.
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10:36 - 10:38소리는 안나지만, 동물이 굳어버리는 것을 보실 수 있습니다.
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10:38 - 10:40이 신호음은 안좋은 소식을 의미했습니다.
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10:40 - 10:42아래에 왼쪽 모서리에 작은 시계가 있는데,
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10:42 - 10:45저 쥐가 2분동안 이랬다는 것을 알 수 있습니다.
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10:45 - 10:47다음 클립은 8분후 입니다.
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10:47 - 10:49다음 클립은 8분후 입니다.
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10:49 - 10:52같은 신호음이 울릴 것이고, 빛이 다시 비춰질 겁니다.
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10:52 - 10:55오케이, 시작합니다. 바로 지금요.
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10:55 - 10:58보시다시피, 이 실험의 10분동안,
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10:58 - 11:01저희가 쥐의 뇌를 광활성화 시킴으로써
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11:01 - 11:03공포의 기억을 극복하도록 해놓았습니다.
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11:03 - 11:05공포의 기억을 극복하도록 해놓았습니다.
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11:05 - 11:08지난 몇년간, 저희는 생명나무(tree of life)로 되돌아가,
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11:08 - 11:11뇌의 회로를 끄는 방법을 찾고자 했습니다.
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11:11 - 11:14만약 이것이 가능하다면, 효과가 막강할 것이기 때문입니다.
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11:14 - 11:17만약 1초, 또는1000분의 1초간 세포를 제거할 수 있다면,
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11:17 - 11:19그것이 회로에서 하는 일이
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11:19 - 11:21무엇인지 알아낼 수 있을 겁니다.
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11:21 - 11:23그리고 저희는 모든 생명나무에 걸친 생물들을 조사해왔습니다.
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11:23 - 11:26우리가 약간 다르게 보는, 동물을 제외한 삶의 모든 종류를 말입니다.
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11:26 - 11:29그리고 모든 종류의 분자들이, 할로로도스핀스 (halorhodopsins) 또는 아카데로도흐신스 (archaerhodopsins) 이라 합니다,
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11:29 - 11:31초록색과 노란색 불에 반응한다는 것을 알게되었습니다.
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11:31 - 11:33그런 분자들은 제가 아까 언급한 파란 불빛의 활성체인
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11:33 - 11:36채널로돕신 (channelrhodopsin) 과는 다르게 작용합니다.
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11:37 - 11:40이것에 관한 예를 말해보겠습니다.
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11:40 - 11:43간질과 같이, 뇌가 과도하게 활동적인 상황을
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11:43 - 11:45생각해 보십시오.
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11:45 - 11:47만약 약물이 간질 치료를 하지 못한다면,
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11:47 - 11:49대안 중 하나는 뇌를 부분적으로 제거하는 것입니다.
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11:49 - 11:51하지만 이것은 되돌릴 수 없고, 부작용을 동반할 수도 있습니다.
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11:51 - 11:54만약 우리가 아주 잠깐동안 뇌를 정지시켜,
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11:54 - 11:57발작이 멈추게 될때까지만,
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11:57 - 12:00뇌를 초기의 상태로 되돌리게 한다면 어떨까요?
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12:00 - 12:03꼭 안정적인 상태로 되는 역학적인 시스템처럼요.
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12:03 - 12:06이 애니메이션은 저 세포들이 불을 끔에 따라
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12:06 - 12:08민감해지고, 다시 빛을 쬐면, 그동안
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12:08 - 12:10저희가 끄길 원하는
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12:10 - 12:12발작도 멈춰지게 된다는
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12:12 - 12:14개념을 설명하기 위함입니다.
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12:14 - 12:16비록 여기서 보여드릴 수 있는 자료는 없지만,
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12:16 - 12:18저희는 굉장히 흥분된 상태입니다.
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12:18 - 12:20이야기 하나로 마무리를 지으려 하는데,
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12:20 - 12:22다른 가능성에 관한 것입니다.
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12:22 - 12:24만약 저희가 분자들을 초정밀 조종하는게 가능하다면,
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12:24 - 12:26분자들을 뇌 안에서 빛을 이용한
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12:26 - 12:29인공 기관 종류로 사용할 수 있을지도 모른다는 것입니다.
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12:29 - 12:32제가 이미 전자 자극장치는 흔한게 아니라는 걸 언급했지요.
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12:32 - 12:357만 5천명의 파킨슨병 환자들은 뇌속 깊숙히 자극장치가 심어져있습니다.
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12:35 - 12:37어쩌면 10만명의 사람들이 듣는것을 가능하게 하는
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12:37 - 12:39달팽이관 이식수술을 했을겁니다.
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12:39 - 12:42다른 사실 하나는, 우리가 이 유전자를 세포안으로 주입해야 한다는겁니다.
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12:42 - 12:45그리고 유전자 치료에서의 시로운 희망이 점차로 발전했든데
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12:45 - 12:47분비선 관련 바이러스들은,
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12:47 - 12:49아마 이 장소에 있는 우리중 대부분이 가지고 있을것이기도 하고,
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12:49 - 12:51아무 증상도 동반하지 않기 때문에,
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12:51 - 12:53수백명의 환자의 몸 또는 뇌 속으로
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12:53 - 12:55유전자를 전달하는 데 사용되었습니다.
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12:55 - 12:57그리고 지금까지는, 이 바이러스 관련 부정적 사건들은
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12:57 - 12:59한번도 일어나지 않고있습니다.
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12:59 - 13:02마지막으로 이 장에서 가장 중요한 문제는, 조류와 박테리아,
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13:02 - 13:04곰팡이로부터 온 단백질자체들은
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13:04 - 13:06생명나무 전체에 있습니다.
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13:06 - 13:08우리 중 대부분은 뇌에 곰팡이나 조류는 없지만,
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13:08 - 13:10만약 그런 것을 뇌에 주입하면 어떻게 될까요?
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13:10 - 13:12세포들이 견뎌낼까요? 면역체계가 반응할까요?
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13:12 - 13:14예전엔, 사람에게 이런 것이 행해지지 않았지만,
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13:14 - 13:16지금 저희는 다양한 연구를 하고있고
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13:16 - 13:18조사중입니다.
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13:18 - 13:21지금까지 분자들이나 뇌를 빛에 쬤을 때
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13:21 - 13:23격한 반응은
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13:23 - 13:26저희가 분명하게 발견하지 못했습니다.
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13:26 - 13:29예전 이지만, 솔직히, 저희는 들뜬 상태입니다.
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13:29 - 13:31한가지 얘기만 더하겠습니다.
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13:31 - 13:33저희는 이것이 잠재적으로
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13:33 - 13:35임상적 기능이 될거라 생각합니다.
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13:35 - 13:37맹목엔 여러 형태가 있는데,
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13:37 - 13:39빛을 감지하는 광수용체가
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13:39 - 13:42우리의 눈 뒤에 있거나 없어지는 것일 겁니다.
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13:42 - 13:44물론 망막은 복잡한 구조로 되어있습니다.
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13:44 - 13:46이 부분을 확대해서, 그걸 더 자세히 볼 수 있도록 하겠습니다.
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13:46 - 13:49광수용체 세포들은 윗부분에 있는데,
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13:49 - 13:51그 다음에는 광수용체들에 의해 감지된 신호들이 다양한 계산을 통해
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13:51 - 13:53형태를 변형해, 밑에서 세포층인,
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13:53 - 13:56신경절 세포층이 마침내
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13:56 - 13:58우리가 인식하도록 하는 뇌로
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13:58 - 14:00정보를 보내어 교체하도록 합니다.
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14:00 - 14:03색소성 망막염이나
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14:03 - 14:05시력감퇴와 같은 많은 형태의 맹목은
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14:05 - 14:08광수용체 세포들이 위축되 있거나 손상되 있습니다.
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14:08 - 14:10이것을 어떻게 고칠까요?
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14:10 - 14:13약물이 이런 증상을 회복시킨다는것도 확실하지 않는데요,
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14:13 - 14:15약물이 묶여있을 만한 것이 없기 때문입니다.
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14:15 - 14:17반면에, 빛은 여전히 눈속으로 들어갈 수 있지요.
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14:17 - 14:20빛은 여전히 투명해서 사람들은 그걸 안으로 들여보낼 수 있습니다.
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14:20 - 14:23그래서 만약 우리가 그냥 이 채널로돕신 (channelrhodopsins) 과 다른 분자들을 취해서
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14:23 - 14:25남는 다른 세포들에 놓아 이들을 설치시켜서
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14:25 - 14:27카메라처럼 바꿀수 있다면 어떨까요.
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14:27 - 14:29눈 안에는 너무나도 많은 세포가 있기 때문에,
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14:29 - 14:32잠재적으로 그들은 고화질 카메라가 될 수 있습니다.
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14:32 - 14:34이것이 저희가 하고있는 작업입니다.
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14:34 - 14:36저희와 공동 연구하는 USC의
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14:36 - 14:38앨런 홀새거씨가 감독하고 있고,
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14:38 - 14:41NIH에서 자금을 받아 창업 회사인 이오스 뉴로사이언스 (Eos Neuroscience) 가
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14:41 - 14:43상업화하려 하고 있습니다.
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14:43 - 14:45보시는 것은 쥐가 미로를 탈출하려 하는 장면입니다.
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14:45 - 14:476방향 미로입니다. 미로엔 약간의 물이 있어
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14:47 - 14:49쥐를 움직이게 합니다. 아니면 쥐는 그냥 앉아있겠죠.
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14:49 - 14:51물론, 미로 끝에는 물에서 나갈 수 있어
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14:51 - 14:53위에 빛나는 포트 밑에 있는
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14:53 - 14:55작은 플랫폼으로 갈 수 있습니다.
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14:55 - 14:58쥐는 똑똑해서, 결국 미로를 나가게 되겠지만,
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14:58 - 15:00동물적으로 조사를 합니다.
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15:00 - 15:03모든 길을 일일히 헤엄쳐 플랫폼까지 가게 되지요.
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15:03 - 15:05그는 시력을 사용해서 그걸 하지는 않진 않는거죠.
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15:05 - 15:07이 다른 쥐는 돌연변이인데,
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15:07 - 15:10사람에게 영향을 미치는 맹목과는 다른 종류를 나타냅니다.
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15:10 - 15:13저희는 이 다른 모델을 조심스레 연구해,
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15:13 - 15:15보편화된 접근에 이르게 되었습니다.
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15:15 - 15:17어떻게 이것을 해결하느냐?
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15:17 - 15:19그 전 슬라이드에서 보인 것과 같게 하겠습니다.
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15:19 - 15:21이 푸른빛 감광장치를 이용해
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15:21 - 15:23눈 뒤에 위치한 망막의
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15:23 - 15:26중앙에 있는 세포막에 놓아
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15:26 - 15:28카메라로 바꾸어 놓을 겁니다.
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15:28 - 15:30뉴런들을 빛에 반응하게 만들기 위해
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15:30 - 15:32태양 전지를 설치하듯이 말이지요.
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15:32 - 15:34그들로 인해 빛은 전기로 바뀝니다.
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15:34 - 15:37이 쥐는 실험 전 몇주간 눈이 보이지 않았고
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15:37 - 15:40바이러스 안에 넣어둔 빛에 민감한 분자들을 주입받았습니다.
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15:40 - 15:42이제 보시다시피, 쥐는 벽을 피하게 되었고
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15:42 - 15:44작은 플랫폼으로 가 자신의
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15:44 - 15:47눈을 다시 의식적으로 사용하게 되었습니다.
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15:47 - 15:49이것의 강점을 말하자면,
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15:49 - 15:51이 동물들은 그들이 살아오며 본 동물들만큼이나
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15:51 - 15:53플랫폼에 빠르게 도달할 수 있다는 겁니다.
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15:53 - 15:55임상 전 연구는, 제 생각엔,
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15:55 - 15:57우리가 미래에 바라는 것의
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15:57 - 15:59좋은 징조가 될 것 같습니다.
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15:59 - 16:02결론적으로, 제가 말하고 싶은 것은 저희는 신경 기술의
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16:02 - 16:04새로운 분야를 위해 새로운 일을 찾고 있기도 합니다.
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16:04 - 16:06여러 도구들을 개발하고 있지만,
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16:06 - 16:08전세계의 여러 그룹과 무료로 공유해, 갖가지 다른 질병을
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16:08 - 16:10연구하고 치료하려 하고자 합니다.
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16:10 - 16:13저희의 희망은, 뇌 회로를 저희가 치료하고
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16:13 - 16:16제작하는 단계에서 알아내,
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16:16 - 16:19제가 언급했던 다루기 힘든 질병들,
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16:19 - 16:21실질적으로 치료할 수 없는 병들을 가지고,
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16:21 - 16:2321세기엔 그것들을 과거로 만들어버리겠다는 것입니다.
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16:23 - 16:25감사합니다!
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16:25 - 16:38(박수)
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16:38 - 16:41후안 엔리퀘즈: 이것들중 몇가지는 좀 난해하군요.
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16:41 - 16:43(웃음)
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16:43 - 16:45그러나
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16:45 - 16:48약대신 빛으로 발작이나 간질을 조정하는것이
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16:48 - 16:50가능하다는 것과
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16:50 - 16:53그것들만을 특정하게 타겟으로 잡을 수 있다는
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16:53 - 16:55암시는 첫번째 단계입니다.
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16:55 - 16:57제 생각에 제가 말을 들은 두번째는 이제 뇌를
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16:57 - 17:00두가지 색으로 조종할 수 있다는 것 같은데요.
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17:00 - 17:02켜고 끄는 스위치처럼요.
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17:02 - 17:04에드 보이덴: 맞습니다.
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17:04 - 17:07후안: 그리고 모든 자극은 뇌 속으로 2진 부호로 들어가겠구요.
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17:07 - 17:09에드: 맞습니다. 그래요.
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17:09 - 17:12파란 빛으로, 우리는 정보를 얻을 수 있고, 1의 형태로 있게되죠.
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17:12 - 17:14더 부드럽게 바꾸면, 아마 0 이 되겠지요.
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17:14 - 17:16그러니 저희의 희망은 결국 뇌의 보조 처리기를 만들어
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17:16 - 17:18뇌와 함께 작동해,
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17:18 - 17:21장애를 가진 사람들에게 기능을 더하는 겁니다.
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17:21 - 17:23후안: 그리고 이론으론,
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17:23 - 17:25쥐가 느끼고, 냄새를 맡고,
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17:25 - 17:27듣고, 만지게 되면서,
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17:27 - 17:30당신이 그걸 1과 0의 열로 만들 수 있다는 것이죠.
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17:30 - 17:32에드: 물론입니다. 저희는 이것을 어떤 신경 코드가
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17:32 - 17:34특정한 행동과 생각, 감정을 유발시키는지를
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17:34 - 17:36테스트하는 방법으로 사용해,
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17:36 - 17:39뇌를 좀 더 이해할 수 있게 희망을 걸고 있습니다.
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17:39 - 17:42후안: 그럼 언젠간 기억을 다운로드해서,
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17:42 - 17:44또 업로드 할 수 있다는 소리인가요?
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17:44 - 17:46에드: 음. 그건 저희가 지금 열심히 일하기 시작하고 있는 분야랍니다.
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17:46 - 17:48저희는 현재 요소들을 녹음하는 것과 더불어
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17:48 - 17:50뇌를 타일링하는 작업을 시도하고 있기도 합니다.
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17:50 - 17:53그래서 정보를 기록하고 다시 빼낼 수 있게 말입니다.
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17:53 - 17:55마치 뇌의 정보 과정을 증가시키기 위해 뇌가
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17:55 - 17:57무엇을 필요로 하는지 계산하는 것 처럼 말이지요.
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17:57 - 18:00후안: 흠, 그건 몇가지를 바꾸겠군요. 감사합니다. (에드: 감사합니다.)
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18:00 - 18:03(짝짝짝)
- Title:
- 에드 보이든: 뉴런을 위한 빛 스위치
- Speaker:
- Ed Boyden
- Description:
-
에드 보이든은 뇌 세포에 빛에 민감한 단백질 세포를 주입함으로써, 어떻게 광섬유 물질을 이용해 특정 뉴런들을 활성, 또는 비활성화 시키는지를 보여줍니다. 이런 전례가 없는 조종 단계로, 그는 외상 후 스트레스와 유사한 증상을 가졌거나, 특정한 형태로 눈이 보이지 않는 쥐들을 치료해왔습니다. 신경 보철학이 될 것이죠. 이번 시간의 주최자 주안 엔리퀘즈는 강연 후 짧은 Q&A를 진행합니다.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 18:04