En mus. En laserstråle. Ett förändrat minne.

Kan vi ändra på innehållet i våra minnen? Denna science fiction-betingade fråga ställer sig Steve Ramirez och Xu Liu i sitt labb på MIT. I korthet skjuter de in en laserstråle i hjärnan på en levande mus. De kan då aktivera och manipulera dess minne. I denna oväntat underhållande presentation delar de med sig av inte bara hur -- utan även än mer viktigt -- varför de gör detta. (Filmad vid TEDxBoston).

Steve Ramirez: Under mitt första år som
doktorand, låg jag i mitt sovrum,

åt massor av Ben & Jerrys,

tittade på skräp-TV

och kanske, kanske lyssnade jag
på Taylor Swift.

Jag hade precis blivit dumpad.

(Skratt)

Under lång tid kunde jag bara

tänka på denna person, om och om igen,

och hoppas att jag skulle bli av
med den hjärtslitande

känslan av likgiltighet inombords.

Nu är det också så att jag är neurolog,

så jag visste att minnet av den personen

och de hemska, emotionella undertoner
som färgar minnet,

till stor del förmedlades av
separata delar av hjärnan.

Så jag tänkte:
tänk om vi kunde gå in i hjärnan

och redigera bort den kväljande känslan,

men samtidigt behålla minnet
av den personen intakt.

Men jag insåg att det då
kanske var lite högtflygande.

Så tänk om vi kunde börja med
att gå in i hjärnan

och bara hitta ett enda minne
till att börja med.

Kunde vi plocka fram just det minnet,

kanske även leka med innehållet
i det minnet?

Med det sagt så finns det
en person som jag

verkligen hoppas inte tittar på detta.

(Skratt)

Men det finns en hake, det finns en hake.

Dessa idéer påminner er
troligen om "Total Recall",

"Eternal Sunshine of the Spotless Mind",

eller "Inception".

Men "filmstjärnorna" vi jobbar med

är de verkliga kändisarna i labbet.

Xu Liu: Försöksråttor.

(Skratt)

Som neurologer arbetar vi
i labbet med möss

och försöker förstå hur minnet fungerar.

Idag hoppas vi kunna övertyga
er om att vi nu

faktiskt har möjlighet att
aktivera ett enskilt minne i hjärnan,

med ljusets hastighet.

För att göra detta, är det bara
två enkla steg att följa:

Ett, du hittar och markerar
ett minne i hjärnan,

och sedan aktiverar du det
med en strömbrytare.

Så enkelt är det.

(Skratt)

SR: Är ni övertygade ännu?

Att hitta ett minne i hjärnan
visar sig dock inte vara så lätt.

XL: Verkligen. Detta är långt svårare än,
låt oss säga,

att hitta en nål i en höstack,

(Skratt)

eftersom, ni vet,
nålen är åtminstone något

som du fysiskt kan sätta fingrarna på.

Men minnet är inte det.

Dessutom finns det också
mycket fler celler i hjärnan

än antalet strån i en normal höstack.

Så ja, denna uppgift
kan verka överväldigande.

Men lyckligtvis
fick vi hjälp av hjärnan själv.

Det visade sig att
det enda vi behövde göra

var att låta hjärnan bilda ett minne,

sedan kommer hjärnan berätta
vilka celler som var involverade

i skapandet av det specifika minnet.

SR: Så vad var det som hände i min hjärna

när jag plockade fram minnet av ett ex?

Om man bara ignorerar
etik för ett ögonblick

och delar upp min hjärna i skivor,

skulle man se att det fanns många

områden i hjärnan som är aktiva
när det minnet tas fram.

En region i hjärnan
som kraftfullt skulle aktiveras

är i synnerhet den som kallas hippocampus,

som i årtionden har misstänkts vara
inblandad i

de typer av minnen som vi håller kära,

vilket också gör den idealisk
att undersöka

för att försöka hitta
och kanske återaktivera ett minne.

XL: När du zoomar in på hippocampus,

kommer du självklart
att se massor av celler,

men vi kan hitta de celler
som är involverade

i ett särskilt minne,

eftersom när en cell är aktiv,

som när det formas ett minne,

kommer det också att lämnas ett avtryck
som sen låter oss veta

att dessa celler nyligen varit aktiva.

SR: På samma sätt som lampor i
husfönster om natten säger

att någon förmodligen
arbetar i just den stunden,

på samma sätt,
finns det bioloqgiska sensorer,

i en cell som aktiveras

endast när just den cellen nyss arbetat.

De är som biologiska fönster som lyser

och berättar att cellen nyss var aktiv.

XL: Så vi beskar en del av denna sensor,

och kopplade den till en strömbrytare
att styra cellerna med,

och vi förpackade denna strömbrytare
i ett konstruerat virus

och injicerade det in hjärnan på mössen.

Så när ett minne bildas,

kommer alla aktiva celler för det minnet

också att ha denna
strömbrytare installerad.

SR: Här ser ni hippocampus

efter att ha bildat ett minne av rädsla,
till exempel.

Det blå området som ni ser här

är tätt packade hjärnceller,

men de gröna hjärncellerna,

de gröna hjärncellerna
är de som innehåller

ett specifikt minne av rädsla.

Så det ni ser är kristalliseringen

av det flyktiga bildandet av rädsla.

Ni ser faktiskt just nu
på tvärsnittet av ett minne.

XL: Så, till strömbrytaren vi talat om,

helst måste den agera riktigt snabbt.

Det bör inte ta minuter eller timmar.

Det bör hända i hjärnans hastighet,
på millisekunder.

SR: Så vad tycker du, Xu?

Skulle vi kunna använda
farmakologiska läkemedel

för att aktivera
eller inaktivera hjärnceller?

XL: Nja, läkemedel är ganska röriga,
de sprider sig överallt.

Och dessutom tar det dem en evighet
att påverka enskilda celler.

Så de gör det inte möjligt att styra
ett minne i realtid.

Men Steve, vad sägs om att ge
hjärnan en elstöt istället?

SR: Elektricitet är en rätt snabb metod,

men vi kan nog inte kunna rikta den

till enbart de celler
som bär på ett minne,

och vi skulle nog steka hjärnan.

XL: Ah, det är sant,
så är det nog, hmmm.

Ja, vi måste hitta ett bättre sätt

att påverka hjärnan i ljusets hastighet.

SR: Det råkar vara så att ljuset
färdas i ljusets hastighet.

Så vi kunde kanske aktivera
eller inaktivera minnen,

bara med hjälp av ljus.

XL: Det är ganska snabbt.

SR: Och eftersom hjärnceller vanligtvis

inte reagerar på ljuspulser,

så är de som skulle svara på ljuspulser,

de som innehåller
en ljuskänslig strömbrytare.

För att göra det,
måste vi lura hjärncellerna

att reagera på laserstrålar.

XL: Ja, ni hörde rätt.

Vi försöker skjuta laserstrålar
in i hjärnan.

(Skratt)

SR: Och tekniken som låter oss göra det
är optogenetik.

Optogenetik gav oss en strömbrytare
som vi kan använda

för att slå på eller slå av hjärncellerna,

och den kopplingen kallas kanalrodopsin,

som ni ser som gröna prickar
kopplade till denna hjärncell.

Ni kan tänka er kanalrodopsin
som en ljuskänslig strömbrytare

som kan installeras i hjärnans celler
på konstgjord väg

så att vi nu kan använda strömbrytaren

för att slå av eller på hjärncellen
genom att klicka på den,

och i detta fall klickar vi på den
med ljuspulser.

XL: Så vi kopplar denna ljuskänsliga
kanalrodopsin-strömbrytare

till sensorn vi har pratat om

och injicerar det in i hjärnan.

Så närhelst ett minne bildas,

så kommer varje aktiv cell för det minnet

också att ha denna ljuskänsliga
strömbrytare installerad,

så att vi kan kontrollera dessa celler

genom att slå på eller av en laserstråle,
precis som denna.

SR: Så låt oss sätta allt detta på prov.

Det vi kan göra,
är att vi kan ta våra möss

och sedan sätta dem i en låda
som ser ut exakt som denna,

och så kan vi ge
en mycket svag elstöt i tassarna

så de bildar ett minne
av rädsla från lådan.

De lär sig att något hemskt hände här.

Med vårt system kommer
de celler som är aktiva

i hippocampus vid skapandet
av detta minne,

och endast de cellerna,
att innehålla kanalrodopsin.

XL: När du är liten som en mus,

känns det som om hela världen
försöker få tag i dig.

Så ditt bästa försvar

är att försöka vara oupptäckt.

När en mus känner rädsla,

visar den ett mycket typiskt beteende

genom att stanna i ett av lådans hörn

och den försöker att inte röra
någon del av kroppen,

detta beteende kallas frysrespons.

Så om en mus minns att något hemskt
hänt i denna låda,

och vi sätter tillbaka den i samma låda,

så kommer den att visa frysrespons

eftersom den inte vill bli upptäckt

av de potentiella hoten i den här lådan.

SR: Ni kan tänka på frysrespons som

att du går längs gatan i egna tankar,

och helt oväntat stöter du ihop med

en ex-flickvän eller ex-pojkvän,

och de skräckfyllda två sekunderna kommer

då du tänker, "Vad gör jag? Hälsar jag?

Skaka hand? Springa iväg?

Sitta här och låtsas att jag inte finns?"

Denna typ av flyktiga tankar
som fysiskt låser dig,

som tillfälligt ger dig
"rådjur-i-strålkastar-blicken".

XL: Men om du placerar musen
i en helt annan,

ny låda, som exempelvis den här,

kommer den inte att vara rädd
för denna låda

eftersom det saknas anledning
att vara rädd i denna nya miljö.

Men vad händer om vi lägger musen
i denna nya låda

och samtidigt aktiverar minnet av rädsla

genom att använda laserstrålen
som vi gjorde innan?

Kommer vi få tillbaka minnet av rädsla

från den första lådan
i denna helt nya miljö?

SR: Okej, det här är
det viktiga experimentet.

Att få tillbaka minnet av den dagen,

jag minns att Red Sox precis hade vunnit,

det var en grön vårdag,

som gjord för promenera längs floden

och sedan kanske gå till North End

för att köpa några cannoli, #justsaying.

Men Xu och jag, å andra sidan,

var instängda i
ett helt fönsterlöst mörkt rum

utan att våga göra något som ens
liknade en ögonblinkning

eftersom våra ögon var fästa
på en datorskärm.

Vi tittade på en mus som vi försökte
aktivera ett minne hos

för första gången med vår teknik.

XL: Och det här är vad vi fick se.

När vi först satte musen i lådan,

började den att utforska,
sniffa runt, gå runt,

skötte sitt,

eftersom möss av naturen är

ganska nyfikna djur.

De vill veta vad som händer
i den här nya lådan.

Det är intressant.

Men i ögonblicket som vi slog på lasern,
som ni ser nu,

gick musen in i denna frysrespons.

Den stannade och försökte att inte
röra någon del av sin kropp.

Uppenbart en frysrespons.

Så det ser faktiskt ut som om vi
lyckats ta tillbaka

minnet av rädsla från den första lådan

i denna helt nya miljö.

Medan vi såg på detta, var Steve och jag

lika chockade som musen själv.

(Skratt)

Så efter experimentet,
lämnade vi båda rummet

utan att säga ett ord.

Efter en lång, obekväm väntan,

bröt Steve tystnaden.

SR: "Fungerade det där precis?"

XL: "Ja", sa jag.
"Det fungerade faktiskt!."

Vi var verkligen glada över detta.

Och sedan publicerade vi vår upptäckt

i tidskriften Nature.

Ända sedan publiceringen av vårt arbete,

har vi fått otaliga kommentarer

från alla möjliga håll på internet.

Kanske kan vi ta en titt
på några av dessa.

(Skratt)

SR: Det första ni kommer att märka
är att människor

har väldigt starka åsikter
om denna typ av arbete.

Nu råkar jag hålla helt med
om optimismen i detta första citat,

för på en skala från noll
till Morgan Freemans röst,

är det här en av de mest
associationsrika utmärkelser

som jag hört uttryckas om oss.

(Skratt)

Men som ni kommer se:
Det är inte det enda yttrande som gjorts.

XL: Om vi tar en titt på det andra,

tror jag att vi alla
kan enas om att det är,

hmm, förmodligen inte lika positivt.

Men detta påminner oss också om att,

även om vi fortfarande arbetar med möss,

så är det nog en god idé
att börja tänka och diskutera

möjliga etiska aspekter

av att kontrollera minnet.

SR: Så, i andan av det tredje citatet,

vill vi berätta om vårt senaste projekt,

ett experiment vi kallat
Inception (påbörjan).

(Skratt)

Vi resonerade som så att nu
när vi kan återaktivera ett minne,

vad händer om vi gör det,
och sedan mixtrar med det?

Kan vi möjligen även förvandla det
till ett falskt minne?

XL: Alla minnen är sofistikerade
och dynamiska,

men vi om bara för enkelhetens skull
föreställer oss minnet

som ett filmklipp.

Det vi har sagt är alltså
att vi i princip kan kontrollera

"uppspelningsknappen" på klippet

så att vi kan spela upp detta videoklipp
närsomhelst och varsomhelst.

Men finns det en möjlighet
att vi faktiskt kan gå

in i hjärnan och redigera detta filmklipp

så att vi kan göra det
annorlunda än originalet?

Ja det kan vi.

Allt vi behöver göra är att

återaktivera ett minne med laser
så som vi gjorde innan,

men på samma gång
skapar vi ny information

och låter denna nya information införlivas
i det gamla minnet,

så kommer detta att ändra minnet.

Det är ungefär som att göra ett blandband.
(Skratt)

SR: Så hur gör vi detta?

Snarare än att hitta ett minne av rädsla,

kan vi börja med att ta våra djur,

låt oss säga att vi sätter dem
i en blå låda som den här,

hittar hjärncellerna som
representerar den blå lådan

och vi lurar dem
att reagera på ljuspulser

precis som vi förklarade tidigare.

Redan nästa dag kan vi placera djuren

i en röd låda, som de
aldrig har sett tidigare.

Vi skjuter ljus in i hjärnan
för att återaktivera

minnet av den blå lådan.

Så vad skulle hända om, medan djuret

återkallar minnet av den blå lådan,

vi gav det ett par milda elstötar
mot tassarna?

Här försöker vi på konstgjord väg
göra en association

mellan minnet av den blå lådan

och att tassen får elstöten.

Vi försöker bara koppla samman dem.

För att se om vi lyckats,

kan vi ta våra djur igen

och placera dem i den blå lådan igen.

Alltså, vi hade just återaktiverat
minnet av den blå lådan

medan djuret fick ett par milda elstötar,

och nu stelnar djuret plötsligt.

Det är som om det erinrar sig om
att få elstötar i denna miljö

även om det aldrig hänt.

Så det bildas ett falskt minne,

eftersom det falskt fruktar
en miljö där, tekniskt sett,

inget hemskt faktiskt hände med den.

XL: Så långt talar vi bara om

denna ljuskontrollerade "på"-knapp.

I själva verket har vi också
en ljuskontrollerad "av"-knapp,

och det är lätt att föreställa sig att

genom att installera denna "av"-knapp,

kan vi också stänga av ett minne,
närsomhelst, varsomhelst.

Allt vi har pratat om här idag

baseras på den filosofiskt omdiskuterade
princippen inom neurovetenskap

att sinnet, med dess till synes
mystiska egenskaper,

faktiskt är gjort av fysiska saker
som vi kan mixtra med.

SR: Och jag personligen,
ser en värld där vi kan återaktivera

vilken typ av minne vi än skulle vilja.

Jag ser också en värld där vi
kan radera oönskade minnen.

Jag ser en värld
där redigering av minnen

är något av en verklighet,

för i vår tid är det möjligt

att plocka idéer
från science fiction-trädet

och plantera dem
i den experimentella verkligheten.

XL: Nu för tiden använder vi i labbet

och människor i andra grupper
över hela världen

liknande metoder för att aktivera
eller redigera minnen,

vare sig det är gamla eller nya,
positiva eller negativa,

alla typer av minnen, så att vi kan förstå

hur minnet fungerar.

SR: En grupp i vårt labb

kunde hitta de hjärnceller
som utgör ett minne av rädsla

och omvandlade dem
till ett lustfyllt minne, bara sådär.

Det är vad jag menar med att redigera
dessa typer av processer.

En snubbe lyckades återaktivera

minnen av honmöss i hanmöss,

som enligt ryktet var en angenäm
upplevelse för dem.

XL: Ja, vi lever i en
mycket spännande tidsålder

där vetenskapen saknar
godtyckliga hastighetsbegränsningar

och endast är bunden av vår egen fantasi.

SR: Och slutligen,
vad gör vi med allt detta?

Hur driver vi denna teknik framåt?

Det är frågor som inte bör stanna

endast inne i labbet.

Så ett mål för dagens föredrag,
var att få alla

medvetna om vilken typ av saker
som är möjliga

med modern neurovetenskap,

men även, minst lika viktigt,

att aktivt engagera alla
i den här konversationen.

Så låt oss tänka tillsammans
på vad detta betyder

och vart vi kan, och bör, gå härifrån

eftersom Xu och jag tror att vi alla har

några riktigt stora beslut framför oss.

Tack.
XL: Tack.

(Applåder)