Carl Schoonover: Hogyan pillantsunk be az agy belsejébe

Ismert, hogy jelentős előrelépések történtek az agykutatásban - de hogyan tudjuk vizsgálni a neuronokat? Carl Schoonover TED Fellow agykutató csodálatos képek segítségével mutatja be az eszközöket, melyek segítenek belepillantani az agyba.

Ez egy ezeréves rajz az agyról.

A látószerveket ábrázolja.

Pár részlet ma is ismerősnek tűnik.

Két szemgolyó lent, hátulról pedig csatlakoznak a látóidegek.

Itt egy hatalmas orr is,

ami látszólag semmihez sem kapcsolódik.

Ha ezt összehasonlítjuk

a látószervek mai modelljével,

láthatjuk, hogy alapvetően sokkal bonyolultabbá vált

a közbenső ezer évben.

Ez azért van, mert ma már látjuk, mi van az agyban,

nem pedig csak a külső alakját.

Képzeljék csak el, hogy a számítógép működésére kíváncsiak,

és csak egy egeret, billyentyűzetet, képernyőt látnak.

Hát ez alapján nem sokra jutnának.

Ki kellene nyitni, feltörni,

megnézni az áramköröket.

Nem egészen száz évvel ezelőttig

senki nem tudta ezt megtenni az aggyal.

Senki nem látott bele az agy áramköreibe.

Mégpedig azért, mert ha az agyat kivesszük a koponyából,

vágunk belőle egy vékony szeletet,

és nagy teljesítményű mikroszkóp alá tesszük,

akkor semmit nem fogunk látni.

Szürke maszlag az egész.

Nincs szerkezete. Nem derül ki belőle semmi.

Mindez teljesen megváltozott a XIX. sz. végén.

Egyszercsak feltaláltak agyszövet színezésére alkalmas vegyi anyagokat,

és ezek elsőként betekintést engedtek az agy kapcsolási rajzába.

Feltörték a számítógépet.

Ami igazi lökést adott a modern agykutatásnak,

az a Golgi-festés volt.

Nagyon különleges módon működik a dolog.

Ahelyett, hogy az összes sejtet befestené a szövetben,

valamiért csak egy százalékukat színezi el.

Feltárja az erdőt, és megmutatja benne a fákat.

Ha minden jelölve lenne, semmi nem lenne látható.

Tehát megmutatja, mi van itt.

Santiago Ramon y Cajal spanyol ideganatómus,

akit sokan a modern idegtudomány atyjának tartanak,

a Golgi-festést használva hasonló adatokhoz jutott,

és megalkotta az idegsejt, a neuron fogalmát.

Ha számítógépként gondolunk az agyra,

akkor ez a tranzisztornak felel meg.

Cajal hamar rájött,

hogy a neuronok nem önállóan üzemelnek,

hanem kapcsolatban vannak egymással,

és áramköröket alkotnak, mint egy számítógép.

Ma, egy századdal később, ha a kutatók látni akarják a neuronokat,

sötétítés helyett belülről megvilágítják őket.

Sokféle módszer van erre.

Az egyik legnépszerűbb

a zöld világító fehérje alkalmazása.

A zölden világító protein, ami érdekes módon

egy természetes világítóanyaggal rendelkező medúzából származik,

nagyon hasznos.

Ha a zölden világító protein génjét

be tudjuk tenni egy sejtbe,

az a sejt is zölden fog világítani --

vagy a zölden világító protein bármelyik változatával működik ez,

többféle színben is világíthat egy sejt.

Visszatérve az agyra,

ez egy génmanipulált egér, Szivárvagy képe.

Természetesen azért hívjuk így,

mert ezek a neuronok különböző színekben pompáznak.

Az idegkutatóknak néha egyedi molekuláris

alkotóelemeket kell beazonosítaniuk,

nem pedig egy egész sejtet.

Sokféle módszer van erre,

az egyik legnépszerűbb

antitestek alkalmazásával jár.

Mint tudjuk, az antitestek

az immunrendszer végrehajtói.

Kiderült, hogy azért olyan hasznosak az immunrendszer számára,

mert felismernek bizonyos molekulákat,

mint például egy, a szervezetet megtámadó

vírus kód proteinjét.

A kutatók arra használják ezt,

hogy bizonyos típusú molekulákat azonosítsanak be az agyban,

felismerjenek alszerkezeteket a sejtekben,

és egyenként azonosítsák őket.

A legtöbb kép, amit itt mutattam, nagyon szép,

de nagyon nagy jelentőséggel is bír.

Óriási magyarázó erejük van.

Ez itt péládul azt mutatja, ahogy antitestek

befestik a szerotonin neurotranszmittereket egy szelet egéragyban.

A szerotonin és a depresszió, szorongás

közötti kapcsolat közismert.

Hallottunk az SSRI-kről,

ezen betegségek kezelésére való gyógyszerekről.

Hogy megértsük, hogyan működik a szerotonin,

azt is meg kell értenünk, hol van a szerotonin gépezet.

Antitest festékek, mint ez is,

segítenek ennek megválaszolásában.

A következő gondolattal szeretnék zárni:

A zöld világító protein és az antitestek

mind természetes anyagok a kezdettől fogva.

A természet fejlesztette ki őket,

hogy a medúza zölden világítson valamiért,

vagy hogy egy támadó vírust beazonosítsunk.

Csak jóval később léptek színre a kutatók,

és mondták, hogy "Hé, hát ezek eszközök,

módszerek, amiket felvehetünk

a kutatási eszközeink palettájára."

Ahelyett, hogy gyarló emberi aggyal

a semmiből kellene megtervezni ilyen dolgokat,

itt vannak ezek a készregyártott megoldások a természetben,

évmilliók alatt kidolgozva és finomítva

a legnagyobb mérnök által.

Köszönöm.

(Taps)