Carl Schoonover: Hoe kijk je in het brein?

Er is een opmerkelijke vooruitgang in het begrijpen van de hersenen, maar hoe kan je eigenlijk de neuronen in de hersenen bestuderen? Met behulp van prachtige beelden toont neurowetenschapper en TED Fellow Carl Schoonover de middelen die ons toelaten in onze hersenen te kijken.

Dit is een 1000 jaar oude tekening van het brein.

Het is een doorsnede van het visuele systeem.

Sommige dingen zien er nog hetzelfde uit als vandaag.

Twee ogen onderaan, optische zenuw komende van achteraan.

Een zeer grote neus

die schijnbaar niet verbonden is met iets in het bijzonder.

Als we dit vergelijken met

meer recente voorstellingen van het visuele systeem,

zie je dingen die substantieel gecompliceerder zijn geworden

over de voorbije duizend jaren.

Dat is omdat we vandaag in het brein kunnen kijken

in plaats van enkel naar de vorm.

Stel je voor dat je wil weten hoe een computer werkt

en alles wat je kon zien was een toetsenbord, een muis en een scherm.

Je zou geen geluk hebben.

Je wil het open doen, ontleden,

vanbinnen naar de bedrading kijken.

Tot een eeuw geleden was

niemand in staat om dat met het brein te doen.

Niemand had nog een glimp opgevangen van de bedrading van het brein.

Want als je een brein uit een schedel neemt

en er dunne sneetjes afsnijdt

en onder een krachtige microscoop steekt,

zie je niets.

Het is grijs en vormeloos.

Er is geen structuur. Het zegt je niets.

Dit veranderde allemaal einde 19e eeuw.

Plots werden nieuwe chemische stoffen voor breinweefsel ontwikkeld

Ze gaven ons de eerste beelden van de bedrading van een brein.

De computer was opengebroken.

De moderne neurowetenschappen werden eigenlijk

gelanceerd door de golgikleuring.

Het werkt op een heel gelijkaardige manier.

In plaats van alle cellen in het weefsel te kleuren,

kleurt het maar ongeveer één procent ervan.

Het verheldert het bos, je ziet de bomen erin.

Mocht alles gelabeld zijn, zou je niets meer zien.

Op de een op andere manier toont het wat er is.

De Spaanse neuro-anatomist Santiage Ramon y Cajal,

die als de vader van de moderne neurowetenschap wordt beschouwd,

paste deze golgikleuring toe, en bekwam data die er zo uitzagen.

Ze gaven ons de moderne visie op zenuwcellen, het neuron.

Als je denkt aan een brein zoals aan een computer,

dan is dit de transistor.

Zeer snel realiseerde Cajal zich

dat neuronen niet op zichzelf werken,

maar verbinding maken met anderen

die circuits vormen net zoals in een computer.

Vandaag, een eeuw later, als onderzoekers neuronen willen voorstellen,

verlichten ze deze in plaats van ze te verdonkeren.

Er zijn verschillende manieren om dat te doen.

Eén van de meest populaire

gebeurt met groen fluorescerend eiwit.

Groen fluorescerend eiwit,

dat eigenaardig genoeg afkomstig is van een lichtgevende kwal,

is zeer bruikbaar.

Omdat als je het gen voor groen fluorescerend eiwit kan vinden,

het afleveren aan een cel,

zal die cel groen oplichten --

of een of andere variant van groen fluorescerend eiwit,

krijg je een cel die in verschillende kleuren oplicht.

Ik keer terug naar het brein.

Dit is een genetisch veranderde muis met de naam 'Brainbow'.

Zo wordt ze genoemd, natuurlijk,

omdat alle neuronen in een verschillende kleur oplichten.

Soms moeten neurowetenschappers

individuele moleculaire componenten van neuronen, moleculen, identificeren

in plaats van een volledige cel.

Er zijn verschillende manieren om dat te doen,

maar in een van de meest populaire

gebruiken ze antilichamen.

Je bent natuurlijk wel bekend met

antilichamen zoals de handlangers van het immuunsysteem.

Het blijkt dat ze zo bruikbaar zijn voor het immuunsysteem

omdat ze specifieke moleculen kunnen herkennen,

zoals, bijvoorbeeld, de eiwitcode

van een virus dat het lichaam binnendringt.

Onderzoekers hebben dit feit gebruikt

om specifieke moleculen in het brein te herkennen,

specifieke substructuren van de cel te herkennen

en ze individueel te identificeren.

Een hoop van deze beelden die ik jullie getoond heb, zijn heel mooi

maar ze zijn ook zeer krachtig.

Ze hebben een grote verklarende kracht.

Dit, bijvoorbeeld, is een antilichaamkleuring

tegen serotonine-overbrengers in een schijfje van een muizenbrein.

Je hebt natuurlijk al gehoord van serotonine

in de context van ziektes zoals depressie en angst.

Je heb gehoord van SSRI's,

die medicijnen zijn die gebruikt worden om deze ziektes te genezen.

Om te begrijpen hoe serotonine werkt,

is het belangrijk om te verstaan waar deze serotonine-machinerie zit.

Antilichaamkleuring zoals deze

kan gebruikt worden om dat soort vragen te begrijpen.

Ik wil jullie nog de volgende gedachte voorleggen:

groen fluorescerend eiwit en antilichamen

zijn beide van in het begin totaal natuurlijke producten.

Ze zijn ontwikkeld door de natuur

om een kwal groen te doen oplichten, om welke reden dan ook,

of om bijvoorbeeld de eiwitcode van een binnendringend virus te detecteren.

Pas later verschenen wetenschappers op het toneel

en zeiden: 'Hé, dit zijn middelen,

functies die we kunnen gebruiken

als aanvulling op onze eigen onderzoeksmiddelen.'

In plaats dat zwakke menselijke breinen

dit moesten ontwerpen uit het niets,

waren dit pasklare oplossingen recht uit de natuur,

ontwikkeld en verfijnd over miljoenen jaren

door de grootste ingenieur van allemaal.

Dank je

(Applaus)