Эд Бойден: Переключатель для нейронов
-
0:00 - 0:02Представьте свой обычный день.
-
0:02 - 0:05Вы проснулись, вдохнули свежий воздух, выйдя за дверь,
-
0:05 - 0:07встретили новых коллег и что-нибудь обсудили,
-
0:07 - 0:09поразились, узнав что-нибудь новое.
-
0:09 - 0:11Но готов поспорить, кое о чем вы не вспомнили -
-
0:11 - 0:13о чем-то настолько близком,
-
0:13 - 0:15что вы, возможно, об этом не так часто думаете.
-
0:15 - 0:17А именно - о том, что все ощущения,
-
0:17 - 0:19решения и действия
-
0:19 - 0:21осуществляются посредством компьютера в вашей голове
-
0:21 - 0:23под названием мозг.
-
0:23 - 0:25Внешний вид мозга никак не отражает его устройства -
-
0:25 - 0:27розовато-сероватая,
-
0:27 - 0:29бесформенная масса,
-
0:29 - 0:31но за последние сотню лет нейробиология
-
0:31 - 0:33позволила нам заглянуть внутрь мозга,
-
0:33 - 0:35и увидеть, как непросто он устроен.
-
0:35 - 0:37От ученых мы узнали, что мозг -
-
0:37 - 0:39это невероятно сложная электросхема,
-
0:39 - 0:43состоящая из миллионов клеток, которые называются нейронами.
-
0:43 - 0:46В отличие от компьютера, созданного людьми,
-
0:46 - 0:48где количество деталей вполне обозримо -
-
0:48 - 0:51и мы знаем, как они работают, потому что это мы их сделали -
-
0:51 - 0:54мозг состоит из тысяч разновидностей клеток,
-
0:54 - 0:56может быть, даже десятков тысяч.
-
0:56 - 0:58Они разной формы; они состоят из разных молекул;
-
0:58 - 1:01и они тесно связаны с различными областями мозга.
-
1:01 - 1:04А также они меняют свое поведение при разных болезнях.
-
1:04 - 1:06Давайте конкретизируем.
-
1:06 - 1:08Есть клетки особого класса,
-
1:08 - 1:11которые подавляют и успокаивают соседние клетки.
-
1:11 - 1:15Они оказываются атрофированными, например, при шизофрении.
-
1:15 - 1:17Это корзинчатые нейроны.
-
1:17 - 1:19И это - один из тысяч видов клеток,
-
1:19 - 1:21которые мы изучаем.
-
1:21 - 1:23Каждый день открываются новые виды.
-
1:23 - 1:25Еще один пример:
-
1:25 - 1:27эти крупные клетки в форме пирамид
-
1:27 - 1:29могут охватывать значительную часть мозга.
-
1:29 - 1:31Они действуют возбуждающе.
-
1:31 - 1:33А эти клетки - одни из тех,
-
1:33 - 1:36которые становятся гиперактивными, например, при эпилепсии.
-
1:36 - 1:38Каждая из этих клеток -
-
1:38 - 1:41это невероятный электроприбор.
-
1:41 - 1:43Они получают импульс от тысяч соседей сверху цепочки
-
1:43 - 1:46и пересчитывают собственный электрический импульс,
-
1:46 - 1:48который, дойдя до определенного порога,
-
1:48 - 1:50перейдет к соседям вниз по цепочке.
-
1:50 - 1:53И этот процесс, занимающий около одной миллисекунды,
-
1:53 - 1:55происходит тысячи раз в минуту
-
1:55 - 1:57в каждой из ваших сотен миллионов клеток,
-
1:57 - 1:59все время, пока вы живете,
-
1:59 - 2:02думаете и чувствуете.
-
2:02 - 2:05Как же мы выясним, что делает эта электросхема?
-
2:05 - 2:07В идеале мы бы прошли по всей цепочке элементов,
-
2:07 - 2:10включая и выключая разные виды клеток,
-
2:10 - 2:12и отмечая, какие из них
-
2:12 - 2:14участвуют в тех или иных функциях,
-
2:14 - 2:16и какие работают неправильно при тех или иных патологиях.
-
2:16 - 2:19Если бы мы могли активировать клетки, мы бы увидели,
-
2:19 - 2:21что они запускают и за что они отвечают.
-
2:21 - 2:23Если бы могли их выключить,
-
2:23 - 2:25мы бы попытались понять, зачем они нужны.
-
2:25 - 2:28Об этом я собираюсь вам сегодня рассказать.
-
2:28 - 2:31И, честно говоря, последние 11 лет
-
2:31 - 2:33мы провели, выясняя,
-
2:33 - 2:35как эти схемы, клетки, и отделы мозга
-
2:35 - 2:37можно включать и выключать,
-
2:37 - 2:39чтобы понять их работу
-
2:39 - 2:42и преодолеть некоторые проблемы,
-
2:42 - 2:45которые стоят перед человечеством.
-
2:45 - 2:48Прежде чем я расскажу о технологии,
-
2:48 - 2:51я сообщу неприятную вещь: большинство из нас,
-
2:51 - 2:53если мы проживем достаточно долго,
-
2:53 - 2:55вероятно, получат расстройство мозга.
-
2:55 - 2:57Уже миллион людей
-
2:57 - 2:59имеют расстройство мозга,
-
2:59 - 3:01которое сделало их недееспособными.
-
3:01 - 3:03И цифрами этого не выразить.
-
3:03 - 3:05Эти нарушения - шизофрения, болезнь Альцгеймера,
-
3:05 - 3:07депрессия, зависимость -
-
3:07 - 3:10они не только отнимают наши годы жизни, но и меняют нас;
-
3:10 - 3:12они влияют на нашу индивидуальность и меняют эмоции -
-
3:12 - 3:15они меняют нас как людей.
-
3:15 - 3:18В 20 веке
-
3:18 - 3:21была надежда на разработку медикаментов,
-
3:21 - 3:24которые лечат расстройства мозга.
-
3:24 - 3:27И хотя были созданы новые препараты,
-
3:27 - 3:29которые могут ослаблять симптомы расстройств мозга,
-
3:29 - 3:32ни одно из них нельзя вылечить.
-
3:32 - 3:35И отчасти потому, что мы лечим мозг химически.
-
3:35 - 3:37Наша "электросхема",
-
3:37 - 3:39созданная из тысяч видов клеток,
-
3:39 - 3:41погружается в химическую субстанцию.
-
3:41 - 3:43Вот почему, наверное, большинство лекарств - но не все -
-
3:43 - 3:46имеют серьезные побочные эффекты.
-
3:46 - 3:49Некоторые люди чувствуют облегчение
-
3:49 - 3:52от электрических стимуляторов, имплантированных в мозг.
-
3:52 - 3:54И что касается болезни Паркинсона,
-
3:54 - 3:56улиточные имплантанты
-
3:56 - 3:58как раз смогли
-
3:58 - 4:00дать некоторое облегчение
-
4:00 - 4:02людям, страдающим от подобных расстройств.
-
4:02 - 4:04Но электрический импульс идет во все направления -
-
4:04 - 4:06по пути наименьшего сопротивления,
-
4:06 - 4:08в буквальном физическом смысле.
-
4:08 - 4:11Он влияет как на нормальные участки, так и на те, которые нужно исправить.
-
4:11 - 4:13Таким образом, мы снова пришли к проблеме
-
4:13 - 4:15очень точного контроля.
-
4:15 - 4:18Могли бы мы задавать импульсу точное место действия?
-
4:19 - 4:23Когда я 11 лет назад начал заниматься нейробиологией,
-
4:23 - 4:26у меня было образование электроинженера и физика,
-
4:26 - 4:28и первое, что мне пришло в голову,
-
4:28 - 4:30было то, что нейроны - это электроприборы,
-
4:30 - 4:32и все, что нужно сделать, это
-
4:32 - 4:34управлять этими приборами дистанционно.
-
4:34 - 4:36Если бы мы могли дать разряд одной клетке,
-
4:36 - 4:38не влияя на соседние,
-
4:38 - 4:41у нас был бы способ активировать и подавлять разные клетки,
-
4:41 - 4:43выяснить, как они участвуют в системе,
-
4:43 - 4:45в которую они встроены.
-
4:45 - 4:47Также это дало бы нам очень точный контроль,
-
4:47 - 4:50чтобы исправить те расчеты "электросхемы",
-
4:50 - 4:52которые были нарушены.
-
4:52 - 4:54Как же мы это сделаем?
-
4:54 - 4:56В природе существует множество молекул,
-
4:56 - 4:59которые могут преобразовывать свет в электричество.
-
4:59 - 5:01Можно представить их как молекулы белка,
-
5:01 - 5:03которые похожи на фотоэлементы.
-
5:03 - 5:06Если мы встроим эти молекулы в нейроны,
-
5:06 - 5:09этими нейронами можно будет управлять с помощью света.
-
5:09 - 5:12А их соседи без встроенных молекул будут нетронуты.
-
5:12 - 5:14Есть один фокус, который нужно проделать, чтобы это удалось -
-
5:14 - 5:17нужно, чтобы свет мог проникнуть в мозг.
-
5:17 - 5:20Для этого - кстати, мозг не чувствует боли -
-
5:20 - 5:22и, учитывая достижения,
-
5:22 - 5:24применяемые для интернета, коммуникаций и так далее -
-
5:24 - 5:26можно поместить в мозг оптоволокно,
-
5:26 - 5:28которое можно использовать, например, на животных
-
5:28 - 5:30в преклинических исследованиях,
-
5:30 - 5:32активируя нейроны и наблюдая за ними.
-
5:32 - 5:34Итак, как это работает?
-
5:34 - 5:36Примерно в 2004 году
-
5:36 - 5:38в сотрудничестве с Герхардом Нэйджелом и Карлом Дайссеротом
-
5:38 - 5:40мы придумали, как воплотить эту идею.
-
5:40 - 5:43Есть вид свободно плавающих морских водорослей,
-
5:43 - 5:45которые ориентируются по свету,
-
5:45 - 5:47чтобы оптимально фотосинтезировать.
-
5:47 - 5:49Они улавливают свет небольшим глазком,
-
5:49 - 5:52который работает не так, как работает глаз.
-
5:52 - 5:54В его мембране или оболочке
-
5:54 - 5:57есть белки,
-
5:57 - 6:00которые преобразуют свет в электричество.
-
6:00 - 6:03Эти белки называются каналродопсином.
-
6:03 - 6:06И эти белки действуют как фотоэлементы, о которых я говорил.
-
6:06 - 6:09Когда светит синий свет, белок приоткрывается
-
6:09 - 6:11и позволяет частицам света проникнуть в глазок.
-
6:11 - 6:13И таким образом глазок получает электрический сигнал
-
6:13 - 6:16как солнечная батарея, которую заряжают фотоны.
-
6:16 - 6:18То есть нам нужно взять эти молекулы
-
6:18 - 6:20и каким-то образом встроить их в нейроны.
-
6:20 - 6:22А поскольку это белок,
-
6:22 - 6:25он зашифрован в ДНК этого организма.
-
6:25 - 6:27То есть нужно взять этот ДНК,
-
6:27 - 6:30создать на его основе вектор генной терапии наподобие вирусного,
-
6:30 - 6:33и доставить его в нейроны.
-
6:33 - 6:36Это было продуктивное время в генной терапии,
-
6:36 - 6:38вирусы стали использовать для доставки генетического материала.
-
6:38 - 6:40Наша задача оказалась легко выполнимой.
-
6:40 - 6:43И одним ранним летним утром 2004 года
-
6:43 - 6:45нам удалось реализовать это с первой попытки.
-
6:45 - 6:48Берется этот ДНК и закладывается в нейрон.
-
6:48 - 6:51После этого нейрон средствами собственной строительной системы
-
6:51 - 6:53производит эти чувствительные к свету белки
-
6:53 - 6:55и распределяет их по всей клетке,
-
6:55 - 6:57наподобие солнечных батарей на крыше.
-
6:57 - 6:59И в результате этого
-
6:59 - 7:01получается нейрон, который можно активировать светом.
-
7:01 - 7:03Очень эффективный метод.
-
7:03 - 7:05Одной из проблем было понять,
-
7:05 - 7:07как доставить гены в нужные клетки
-
7:07 - 7:09и избежать его попадания в соседние.
-
7:09 - 7:11Это оказалось возможным. Можно "выстрелить" вирусом,
-
7:11 - 7:13так что он попадет в определенные клетки.
-
7:13 - 7:15Есть и другие генетические хитрости для получения клеток,
-
7:15 - 7:18которые активируются светом.
-
7:18 - 7:22Эту методику называют сейчас оптогенетикой.
-
7:22 - 7:24И в качестве примера ее возможностей:
-
7:24 - 7:26можно взять целую сеть клеток
-
7:26 - 7:28и использовать вирус, чтобы доставить ген
-
7:28 - 7:31только в один вид клеток этой сплетенной сети.
-
7:31 - 7:33Затем, когда свет попадет на всю сеть,
-
7:33 - 7:35активируется только один тип клеток.
-
7:35 - 7:38Например, рассмотрим корзинчатые нейроны, о которых я говорил ранее -
-
7:38 - 7:40те, которые атрофируются при шизофрении,
-
7:40 - 7:42они работают на подавление.
-
7:42 - 7:44Если мы отправим этот ген в эти клетки,
-
7:44 - 7:47и влияние гена на нее не изменит ее кардинально -
-
7:47 - 7:50а затем осветим всю систему клеток мозга,
-
7:50 - 7:52то включатся только эти клетки.
-
7:52 - 7:54Без света эти клетки вернутся в нормальное состояние,
-
7:54 - 7:57то есть они к этому вполне расположены.
-
7:57 - 7:59С помощью этого можно не только изучать клетки
-
7:59 - 8:01и их участие в работе мозга,
-
8:01 - 8:03но и понять,
-
8:03 - 8:05удастся ли вернуть активность этих клеток,
-
8:05 - 8:07если они были атрофированы.
-
8:07 - 8:09Сейчас я расскажу вам о том,
-
8:09 - 8:11как мы используем это
-
8:11 - 8:14в научных, клинических и предклинических целях.
-
8:14 - 8:16Мы решили выяснить,
-
8:16 - 8:19какие сигналы в мозге передают ощущение поощрения.
-
8:19 - 8:21Потому что если найти их,
-
8:21 - 8:23то их можно использовать, чтобы мотивировать обучение.
-
8:23 - 8:25Мозг готов работать больше, если его поощряют.
-
8:25 - 8:28Эти сигналы передаются искаженно, например, при зависимостях.
-
8:28 - 8:30Поняв, какие клетки отвечают за эти сигналы,
-
8:30 - 8:32можно обнаружить новые отделы,
-
8:32 - 8:34чтобы лечить или блокировать их,
-
8:34 - 8:36или найти, куда подключить электроды
-
8:36 - 8:39при особенно тяжелых нарушениях.
-
8:39 - 8:41Чтобы это сделать, мы разработали простую схему
-
8:41 - 8:43в сотрудничестве с компанией Фиорелла груп.
-
8:43 - 8:45Если в одну половину этой коробки
-
8:45 - 8:47попадает крыса, она получает вспышку света,
-
8:47 - 8:49и часть клеток ее мозга становится чувствительной к свету.
-
8:49 - 8:51Если эти клетки отвечают за поощрение,
-
8:51 - 8:53крыса будет приходить туда снова и снова.
-
8:53 - 8:55Происходит следующее.
-
8:55 - 8:57Животное идет в правую часть коробки и, едва сунув туда нос,
-
8:57 - 8:59каждый раз получает вспышку синего света.
-
8:59 - 9:01И оно будет делать это сотни раз.
-
9:01 - 9:03Это - дофаминовые нейроны,
-
9:03 - 9:05они находятся в так называемых центрах удовольствия.
-
9:05 - 9:07Как видно, легкой активации достаточно,
-
9:07 - 9:09чтобы мотивировать.
-
9:09 - 9:11Теперь обобщим эту мысль.
-
9:11 - 9:13Вместо одной точки в мозге
-
9:13 - 9:15можно создать приборы, охватывающие весь мозг
-
9:15 - 9:17и доставляющие свет в трехмерные системы -
-
9:17 - 9:19системы оптоволокна,
-
9:19 - 9:21каждая из которых подключена к отдельному источнику света.
-
9:21 - 9:23Затем можно реализовать в живом организме то,
-
9:23 - 9:26что прежде было возможно только в лаборатории -
-
9:26 - 9:28например, мощное сканирование всего мозга
-
9:28 - 9:30для поиска сигналов, отвечающих за что-то конкретное.
-
9:30 - 9:32Или это может помочь определить цель
-
9:32 - 9:34при лечении расстройств мозга.
-
9:34 - 9:36Я хотел бы рассказать вам,
-
9:36 - 9:39как это поможет при посттравматическом стрессовом расстройстве -
-
9:39 - 9:42форме неконтролируемой тревоги и страха.
-
9:42 - 9:44Среди прочего
-
9:44 - 9:47мы адаптировали классическую модель тревоги,
-
9:47 - 9:50которая использовалась еще академиком Павловым.
-
9:50 - 9:52В данном случае это рефлекс страха,
-
9:52 - 9:54он вырабатывается через звук, за которым следует удар током.
-
9:54 - 9:56Удар не болезнен, но неприятен.
-
9:56 - 9:58Позже животное - мышь в данном случае,
-
9:58 - 10:00она прекрасно подходит для подобных экспериментов -
-
10:00 - 10:02учится бояться звука.
-
10:02 - 10:04Животное будет впадать в оцепенение,
-
10:04 - 10:06как олень, увидевший горящие фары.
-
10:06 - 10:09Теперь надо выяснить, какие области мозга
-
10:09 - 10:11позволят преодолеть этот страх?
-
10:11 - 10:13Для этого мы снова включаем звук -
-
10:13 - 10:15тот, что рефлекторно вызывает страх.
-
10:15 - 10:17Но мы активируем уже другие области мозга,
-
10:17 - 10:20используя оптоволокно с предыдущего слайда,
-
10:20 - 10:22чтобы определить, какие области мозга
-
10:22 - 10:25помогут мозгу забыть об этом страхе.
-
10:25 - 10:27Это небольшое видео
-
10:27 - 10:29покажет работу той области, с которой мы работаем.
-
10:29 - 10:31Это - область в префронтальной коре,
-
10:31 - 10:34она отвечает за способность преодолевать неприятные эмоции.
-
10:34 - 10:36Животное слышит звук - в этот момент вспыхивает свет.
-
10:36 - 10:38Видео без звука, но вы видите, что животное замерло.
-
10:38 - 10:40Этот звук вызывает у него страх.
-
10:40 - 10:42В левом нижнем углу есть небольшие часы,
-
10:42 - 10:45по ним видно, что животное в оцепенении уже 2 минуты.
-
10:45 - 10:47Теперь можно увидеть,
-
10:47 - 10:49что происходит через 8 минут.
-
10:49 - 10:52Прозвучит тот же звук и снова будет вспышка света.
-
10:52 - 10:55Вы как раз ее сейчас видите.
-
10:55 - 10:58Теперь, через 10 минут после эксперимента, вы видите,
-
10:58 - 11:01как мы повлияли на область мозга с помощью света,
-
11:01 - 11:03чтобы убрать из памяти
-
11:03 - 11:05этот страх.
-
11:05 - 11:08Последние пару лет мы исследовали линию эволюции жизни,
-
11:08 - 11:11чтобы выяснить, как отключать отдельные области мозга.
-
11:11 - 11:14Если научиться делать это, решится множество задач.
-
11:14 - 11:17Если можно удалять клетки за несколько миллисекунд или секунд,
-
11:17 - 11:19то можно выяснить их функцию
-
11:19 - 11:21в той области, где они находятся.
-
11:21 - 11:23Мы исследовали организмы на каждой ступени эволюции -
-
11:23 - 11:26каждое царство - кроме животных, которое исследовалось иначе.
-
11:26 - 11:29И мы нашли виды молекул, называемые халородопсины или археродопсины,
-
11:29 - 11:31они реагируют на зеленый и желтый свет.
-
11:31 - 11:33Они работают наоборот, нежели молекулы, о которых говорилось выше,
-
11:33 - 11:36каналродопсины, активируемые синим светом.
-
11:37 - 11:40Приведем пример, куда это может привести.
-
11:40 - 11:43Рассмотрим эпилепсию,
-
11:43 - 11:45при которой мозг гиперактивен.
-
11:45 - 11:47В то время как лекарства неэффективны,
-
11:47 - 11:49другой стратегией будет удалить часть мозга.
-
11:49 - 11:51Но это будет необратимо и повлечет побочные эффекты.
-
11:51 - 11:54Если бы мы могли просто отключить эту часть мозга на время,
-
11:54 - 11:57пока приступ не пройдет,
-
11:57 - 12:00и затем вернуть мозг в прежнее состояние -
-
12:00 - 12:03вроде динамической системы, которую возвращают в начальное состояние.
-
12:03 - 12:06Видео иллюстрирует эту концепцию,
-
12:06 - 12:08при которой мы заставляем клетки отключаться при вспышке света,
-
12:08 - 12:10пускаем луч света,
-
12:10 - 12:12чтобы, как мы надеемся, отключить клетки на время
-
12:12 - 12:14приступа эпилепсии.
-
12:14 - 12:16Мы пока не можем показать вам результаты,
-
12:16 - 12:18но мы многого от них ожидаем.
-
12:18 - 12:20Теперь я расскажу
-
12:20 - 12:22еще об одной возможности,
-
12:22 - 12:24которая заключается в том, что эти молекулы при точном контроле
-
12:24 - 12:26могут быть использованы в мозге,
-
12:26 - 12:29чтобы создавать новый вид протезирования - оптическое.
-
12:29 - 12:32Я говорил, что электрические стимуляторы нередки.
-
12:32 - 12:3575 000 людей с болезнью Паркинсона имеют такие имплантанты.
-
12:35 - 12:37Около 100 000 человек имеют улитковые имплантанты,
-
12:37 - 12:39позволяющие слышать.
-
12:39 - 12:42Проблема в том, что эти гены нужно доставлять в клетки мозга.
-
12:42 - 12:45В генной терапии появилась новая надежда -
-
12:45 - 12:47потому что вирусы наподобие адено-ассоциированных,
-
12:47 - 12:49которые есть, наверное, у большинства в этом зале,
-
12:49 - 12:51не дают никаких симптомов.
-
12:51 - 12:53И они использовались на сотнях пациентов,
-
12:53 - 12:55чтобы доставить гены в мозг или другие органы.
-
12:55 - 12:57Пока не было обнаружено никаких вредных последствий
-
12:57 - 12:59от этого вируса.
-
12:59 - 13:02Есть еще одна очевидная проблема - сами белки,
-
13:02 - 13:04происходящие от водорослей плесени,
-
13:04 - 13:06и вообще отовсюду.
-
13:06 - 13:08У большинства в мозгу нет плесени и водорослей,
-
13:08 - 13:10так как мозг поведет себя, если мы их туда поместим?
-
13:10 - 13:12Будет ли мозг к ним толерантен? Отреагирует ли иммунная система?
-
13:12 - 13:14До сих пор не было проведено исследований на людях,
-
13:14 - 13:16но мы исследуем множество случаев,
-
13:16 - 13:18чтобы испытать этот метод.
-
13:18 - 13:21И пока что у нас не было серьезных реакций
-
13:21 - 13:23на эти молекулы
-
13:23 - 13:26или на освещение мозга светом.
-
13:26 - 13:29Если честно, это только начало, но мы ожидаем многого.
-
13:29 - 13:31Я собирался рассказать
-
13:31 - 13:33еще об одной возможности
-
13:33 - 13:35для клинического использования.
-
13:35 - 13:37Существует несколько форм слепоты,
-
13:37 - 13:39при которых зрительные рецепторы,
-
13:39 - 13:42наши световые сенсоры на дне глаза, атрофируются.
-
13:42 - 13:44А сетчатка имеет, разумеется, сложную структуру.
-
13:44 - 13:46Давайте рассмотрим ее ближе и в деталях.
-
13:46 - 13:49Зрительные рецепторы находятся в самом верху,
-
13:49 - 13:51сигналы, принимаемые этими рецепторами,
-
13:51 - 13:53трансформируются множеством расчетов,
-
13:53 - 13:56пока нижний слой клеток - ганглиоциты -
-
13:56 - 13:58не передадут информацию в мозг,
-
13:58 - 14:00где мы ее и воспринимаем.
-
14:00 - 14:03При слепоте, в том числе при пигментной дистрофии сетчатки -
-
14:03 - 14:05или макулярной дегенерации -
-
14:05 - 14:08зрительные рецепторы атрофируются или разрушаются.
-
14:08 - 14:10Как это можно было бы решить?
-
14:10 - 14:13Даже не ясно, мог бы медикамент вылечить это,
-
14:13 - 14:15потому что его ни к чему нельзя привязать.
-
14:15 - 14:17С другой стороны, свет по-прежнему попадает через глаз.
-
14:17 - 14:20Глаз по-прежнему прозрачен и свет попадает внутрь.
-
14:20 - 14:23Поэтому можно взять эти каналродорфины и другие молекулы
-
14:23 - 14:25и установить их на других клетках,
-
14:25 - 14:27превратив их в маленькие видеокамеры.
-
14:27 - 14:29Поскольку в глазу очень много этих клеток,
-
14:29 - 14:32потенциально это камеры с очень высоким разрешением.
-
14:32 - 14:34Этим мы и занимаемся.
-
14:34 - 14:36Этот проект ведет наш коллега,
-
14:36 - 14:38Алан Хорсагер из университета Южной Калифорнии,
-
14:38 - 14:41и его пытается сделать коммерческим компания Иос Ньюросаенс,
-
14:41 - 14:43основанная институтом здравоохранения.
-
14:43 - 14:45На видео мышь пытается выбраться из лабиринта.
-
14:45 - 14:47В лабиринте шесть ходов. Также в нем налита вода,
-
14:47 - 14:49чтобы заставить мышь двигаться, иначе она бы просто сидела.
-
14:49 - 14:51Цель лабиринта -
-
14:51 - 14:53выбраться из воды на небольшую платформу
-
14:53 - 14:55за верхним коридором.
-
14:55 - 14:58Мышь сообразительна, поэтому в итоге находит выход,
-
14:58 - 15:00но она ищет его простым перебором.
-
15:00 - 15:03Она заплывает в каждый коридор, пока не достигает платформы.
-
15:03 - 15:05Она не использует для этого зрение.
-
15:05 - 15:07Эти мыши представляют разные мутации,
-
15:07 - 15:10которые отображают разные виды человеческой слепоты.
-
15:10 - 15:13Мы изучаем эти модели с осторожностью,
-
15:13 - 15:15чтобы суметь прийти к обобщению.
-
15:15 - 15:17Как это сделать?
-
15:17 - 15:19Мы сделаем то, что было описано на предыдущем слайде.
-
15:19 - 15:21Мы возьмем сенсоры, реагирующие на синий свет,
-
15:21 - 15:23и установим их в слое клеток
-
15:23 - 15:26в центре сетчатки на задней стенке глаза
-
15:26 - 15:28и превратим их в камеры.
-
15:28 - 15:30Так же, как фотоэлементы распределялись по нейронам,
-
15:30 - 15:32чтобы сделать их светочувствительными.
-
15:32 - 15:34Свет превращается в них в электричество.
-
15:34 - 15:37Эта мышь была слепой за несколько недель до эксперимента
-
15:37 - 15:40и она получила дозу этих светочувствительных молекул с вирусом.
-
15:40 - 15:42Теперь вы видите, что зверек не натыкается на стены,
-
15:42 - 15:44выходит к платформе
-
15:44 - 15:47и снова может использовать зрение.
-
15:47 - 15:49Нужно подчеркнуть,
-
15:49 - 15:51что эти зверьки добирались до платформы
-
15:51 - 15:53так же быстро, как и те, которые всегда были зрячими.
-
15:53 - 15:55Эти преклинические исследования
-
15:55 - 15:57дают надежду на то,
-
15:57 - 15:59что можно воплотить в будущем.
-
15:59 - 16:02В заключение я хотел бы отдельно заметить,
-
16:02 - 16:04что также исследуем новые бизнес-модели для нейротехнологии.
-
16:04 - 16:06Мы разрабатываем эти приборы,
-
16:06 - 16:08но мы бесплатно распространяем их по всему миру,
-
16:08 - 16:10так что люди могут работать с ними и пытаться лечить нарушения.
-
16:10 - 16:13Наша надежда в том, что, найдя отделы мозга
-
16:13 - 16:16в теории, что позволит нам лечить и модифицировать их,
-
16:16 - 16:19мы сможем устранить уже упомянутые расстройства мозга,
-
16:19 - 16:21которые не поддаются лечению,
-
16:21 - 16:23и в 21 веке оставить их в прошлом.
-
16:23 - 16:25Спасибо.
-
16:25 - 16:38(Аплодисменты)
-
16:38 - 16:41Хуан Энрикес: Кое-что было немного непонятно.
-
16:41 - 16:43(Смех)
-
16:43 - 16:45Но умозаключения
-
16:45 - 16:48о возможности контроля над приступами эпилепсии
-
16:48 - 16:50с помощью света вместо лекарств
-
16:50 - 16:53и о возможности целенаправленно лечить только их
-
16:53 - 16:55это первый шаг.
-
16:55 - 16:57Второе, что я понял из вашей речи,
-
16:57 - 17:00было то, что мозгом можно управлять наподобие электричества.
-
17:00 - 17:02Через включение и выключение.
-
17:02 - 17:04Эд Бойден: Верно.
-
17:04 - 17:07ХЭ: То есть все импульсы в мозге становятся бинарным кодом.
-
17:07 - 17:09ЭБ: Да, верно.
-
17:09 - 17:12Синим светом можно направлять информацию, он аналогичен фазе.
-
17:12 - 17:14А выключение клеток аналогично нулю.
-
17:14 - 17:16То есть мы надеемся создать мозговые компрессоры,
-
17:16 - 17:18которые будут работать с мозгом,
-
17:18 - 17:21и мы сможем вернуть утраченные функции мозга с нарушениями.
-
17:21 - 17:23ХЭ: И в теории это означает,
-
17:23 - 17:25что то, как мышь чувствует,
-
17:25 - 17:27нюхает, слышит,
-
17:27 - 17:30вы можете представить в виде ряда единиц и нулей.
-
17:30 - 17:32ЭБ: Конечно. Мы надеемся использовать это как способ проверки,
-
17:32 - 17:34какие нейронные коды могут направлять поведение,
-
17:34 - 17:36мысли и определенные чувства
-
17:36 - 17:39и использовать это, чтобы лучше изучить мозг.
-
17:39 - 17:42ХЭ: Значит ли это, что когда-нибудь вы сможете скопировать воспоминания
-
17:42 - 17:44или, возможно, записать в мозг новые?
-
17:44 - 17:46ЭБ: Над этим мы начали интенсивно работать.
-
17:46 - 17:48Сейчас мы пытаемся
-
17:48 - 17:50научиться помещать в мозг записывающие устройства.
-
17:50 - 17:53То есть мы можем сохранять информацию из мозга и отправлять ее обратно -
-
17:53 - 17:55определяя потребности мозга,
-
17:55 - 17:57чтобы усовершенствовать его способность обрабатывать информацию.
-
17:57 - 18:00ХЭ: Что же, это могло бы кое-что изменить. Спасибо. (ЭБ: Спасибо).
-
18:00 - 18:03(Аплодисменты)
- Title:
- Эд Бойден: Переключатель для нейронов
- Speaker:
- Ed Boyden
- Description:
-
Эд Бойден рассказывает, как посредством внедрения генов светочувствительных белков в клетки мозга можно выборочно активировать или деактивировать отдельные нейроны с помощью оптоволоконных имплантантов. С таким невероятным качеством контроля ему удалось вылечить мышей с аналогами посттравматического стрессового расстройства и определенными формами слепоты. На горизонте - нейронное протезирование. Ведущий - Хуан Энрикес - задает несколько вопросов в конце лекции.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 18:04