انسانها همواره یک شیفتگی و شیدای برای مغز انسان داشته اند.
ما اونو به نمایش گذارده و شرح داده ایم،
ما اونو رسم کرده ایم.
اونو نقشه برداری کردیم.
مانند نقشه های فیزیکی دنیای ما
که بشدت توسط فن آوری تحت تاثیر قرارگرفته است--
فکر کنید گوگل مپ ( نقشه های گوگل)
فکرکنید جی پی اس (سیستم تعیین موقعیت جهانی )--
این همون چیزی است که برای نقشه برداری مغز از طریق تغییر شکل در حال اتفاق است
خب بیایید یک نگاهی به مغز بندازیم.
بیشتر مردم وقتی برای اولین بار به مغز طبیعی انسان نگاه میکنند
میگن"این شبیه آنچیزی نیست که معمولا بهش نگاه میکنند
وقتی شخصی بشما یک مغز را نشان میدهد."
نوعا ، چیزی که دارید بهش نگاه میکنید یک مغز فیکس شده است.اون خاکستریه.
واین لایه خارجی ..این لایه دارای رگهای خونی فراوانه،
که بطور باورنکردنی دور مغزانسان است.
این رگهای خونی است.
20 درصد اکسیژن
که از ریه هاتون میاد،
20 درصد از خونی که ازقلبتون میاد،
داره به این اندام سرویس میده و خدمت میکنه.
اگه شما دوتا مشت تان را درکنارهم نگه دارید،
این تقریبا کمی بزرگتر از دوتا مشت تان هست.
دانشمندان درآخر قرن بیستم
آموختند که میتوانند جریان خون را برای نقشه برداری غیرتهاجمی
که فعالانه در مغز انسان جریان می یابد را رد یابی کنند.
برای مثال اونها میتوانند قسمت پشتی مغز که داره درست دور اونجا میگرده را ببینید.
اونجا مخچه است که شما را عمودی نگه میداره .
اون منو ایستاده نگه میداره.اون درگیر حرکات هماهنگ است.
در این طرف ، قشر گیجگاهی مغزه.
اینجا ناحیه ای است که شنوایی اولیه پردازش میشه--
که شما دارید حرفهای منو میشنوید،
شما دارید اونو به مراکز بالاتر عملکردی زبان میفرستید.
بسوی جلوی مغز
که مکانیه که دراون همه افکار پیچیده ترهستند، محل تصمیم گیری--
این آخرین مراحل بلوغ در اواخر بزرگسالی است.
این جاییه که همه پروسه های تصمیم گیریهای شما داره انجام میگیره.
این جاییه که شما دارید تصمیم میگیرید
شما احتمالا نمیخواهید برای شام استیک سفارش بدید.
درنتیجه اگه شما نگاه عمیقتری به مغز بندازید،
اگر شما در مقطع عرضی نگاهی بندازید،
چیزی که میتوانید ببینید
اینه که شما نمیتوانید یک مقدار زیادی ساختارهای کامل را واقعا ببینید.
ولی مقدار زیادی از ساختار در اینجاست.
این سلولهاست و سیمها باهمدیگه با سیم کشی به هم متصل شدند.
درحدود یکصدسال پیش
بعضی از دانشمندان یک لکه کشف کردند که سلولها را لکه دارمیکنه.
واون نشان داده میشود اینجا در یک نورآبی روشن.
شما میتوانیدمناطقی را ببینید
جاییکه اجسام سولهای طبیعی دارند لکه دارمیشوند.
وچیزی که شما میتوانید ببینید اینه که اون خیلی غیر یکنواخت است. شما یک مقدارزیادی ساختار مغزی در اونجا میبینید.
که قسمت خارجی اون مغز
قشر جدید مغزه ( نئوکورتکس).
این یک واحد پردازش مداوم و مستمر است ، اگه شما بخواهید که بدانید.
اما شما میتوانید چیزهایی را در زیر اونها نیز ببینید.
وهمه این نواحی خالی
نواحی هستند که دراون سیمها دارند از خلالش میروند.
اونها احتمالا سلولهای با چگالی کمتری هستند.
خُب درحدود 86 میلیارد رشته عصبی درمغزوجود دارد.
وهمانطور که میتوانید ببینید اونها بطورخیلی غیریکنواخت توزیع میشوند.
واینکه چگونه اونها توزیع میشوند واقعا بستگی به عملکرد زیربنایی شون داره.
والبته همانطور که قبلا گفتم
اززمانی که ما میتوانیم شروع به نقشه برداری ازعملکرد مغزنماییم الان
ما میتوانیم شروع به گره زدن اینها به سولهای منفرد نماییم.
خب بیایید یک نگاه عمیق تری بیندازیم.
بیاید به رشته های عصبی نگاهی بندازیم.
خُب همانطور که من قبلا گفتم 86 میلیارد رشته عصبی وجود داره.
همانطورکه میبینید، سلولهای کوچکتر اونجا وجود داره .
اینها سلولهای حامی هستند--آستروسیت گلیا.
و اعصاب خودشون
اونهایی هستند که ورودی را میگیرند.
آنها آن را ذخیره سازی و پردازش می کنند.
هررشته عصبی ازطریق سیناپسها به 10000 رشته عصبی دیگه درمغزتون متصل میشه.
و هررشته عصبی بتنهایی
عمدتا منحصربفرد است.
ویژگی منحصربفرد هم رشته های عصبی منفرد و رشته های عصبی درخلال یک مجموعه مغز
بوسیله خواص اساسی رانده میشوند
از خواص بیوشیمیایی اساسیشون.
اینها پروتیینند.
اینها پروتیین هستند که چیزهایی مثل تحرکات کانال یونی دارند کنترل میکنند .
واونها اساسا هرچیزی را که سیستم اعصاب مجبوره انجام بده را کنترل میکنند.
درنتیجه اگر ما به سطوح عمیقتری نگاه کنیم
همه اون پروتیینها
بوسیله ژنوممون به رمز و کُد درمی آیند.
ما هرکدوممون 23 جفت کروموزوم داریم.
که برای هرجفت یکی را از پدر ویکی را از مادر میگیریم.
وبرروی این کروموزومها تقریبا 25000 ژن وجود داره.
اونها در DNA رمز میشوند.
طبیعت یک سلول اهدا شده با بیوشیمی اساسی آن به حرکت در میاید ، که توسط 25.000 از این ژنها دیکته شده اند و اینکه در چه سطحی آنها فعال شوند.
پروژه ما
بدنبال نگاه کردن به این بازخوانی است
برای فهمیدن اینکه کدامیک از این 25000 ژن فعال میشوند.
درنتیجه بمنظور انجام چنین پروژه ای ،
طبیعتا ما به مغز نیاز داریم.
درنتیجه ما تکنسین های آزمایشگاهمونو بیرون فرستادیم.
ما بدنبال مغزهای طبیعی انسان میگشتیم.
چیزی که ما درواقع باهاش شروع کردیم
یک دفتر معاینات پزشکی است.
این یک مکان جایی که مرده ها داخلش آورده میشن.
ما بدنبال مغزهای طبیعی انسان هستیم.
محک های زیادی وجود داره که بوسیله اونها ما مغزها را انتخاب میکنیم.
ما میخواهیم مطمئن شویم
که انسانهایی طبیعی بین 20 تا 60 سال داریم
آنها براثر مرگ طبیعی از دنیا رفته اند
بدون هرگونه صدمه ای به مغز
ویا سابقه بیماریهای روحی روانی
بدون مصرف دارو--
ما یک کار سم شناختی انجام میدهیم.
وخیلی مراقب
مغزهایی که میگیریم هستیم.
ما داریم مغزهایی راانتخاب میکنیم
که بافت را ازاون بگیریم
ما بعد از اخذ رضایت نامه میتونیم بافت رابگیریم
درخلال 24 ساعت بعد اززمان مرگ.
بخاطر چیزی که تلاش میکنیم تا اندازه بگیریم RNA
که بازخوانی از ژنهای ماست--
خیلی ناپایداره
ومامجبوریم خیلی سریع حرکت کنیم.
یک نکته در جمع آوری مغز :
بخاطر روش جمع آوری
وبخاطر اینکه ما به رضایت نامه نیاز داریم
ما عملا تعداد مغزهای مرد بیشتری نسبت به زنها داریم.
مردان خیلی بیشتر احتمال داره که بر اثر یک حادثه در زندگیشون بمیرند.
بیشتر احتمال داره
که همسران مردان برای اینکار زضایت بدهند
تا روشهای دیگه.
(خنده)...
اولین چیزی که ما درمحل جمع آوری انجام میدهیم
چیزیه که MR نامیده میشه.
این یک تصویربرداری بوسیله رزونانس مغناطیسی است--MRI.
این یک الگوی استاندارده که قراره ما بقیه این داده ها را به آنها متصل کنیم.
درنتیجه ما MR ها را جمع میکنیم.
میتونید فکر کنید که این بعنوان ماهواره به نقشه ما نگاه میکند.
کاردیگه ای که انجام مبدهیم
اینه که ما چیزی بنام تصاویر پخش عضلات ممتد را جمع میکنیم.
این نقشه ها سیمکشی های بزرگ مغزند.
مجدداً ،اگه بخواهید میتوانید آنها را به عنوان بزرگراه های بین ایالتی ما تصور کنید.
مغز ازداخل جمجمه برداشته میشه
وسپس به قطعات یک سانتیمتری بریده میشه.
واونها که یخزده میشن
به سیاتل حمل میشوند.
ودراونجا ما اونها رومیگیریم--
این یک نیمکره کامل انسانه--
وما اونها را درآنچه اساسا یک چرخ گوشت تکریم شده است ، قرارشون میدهیم.
اینجا یک تیغه است که قراره ببره
یک قطعه ازاین بافت را
ومنتقل کنه اونو به یک تیغه میکروسکوپ.
قراره یکی از این لکه ها را بکارببریم
و اسکنش کنیم.
واونچه که میگیریم اولین نقشه مان است.
واین مکانیه که خبرگان میان
وتکالیف اولیه آناتومیکشونو انجام میدهند.
اگه بخواهید میتونید این مرزهای ایالتی رادرنظربگیرید،
منظورم اون نماهای بیرونی نسبتا پهن را .
از اینجا، ما قادریم اون مغز را به قطعات بیشتری تقسیم کنیم،
که سپس ما میتونیم روی یک سرما سنج کوچکتر قرار دهیم.
واین فقط داره اینو نشون میده--
این بافت یخزده که بریده ئمیشه.
ضخامت این 20 میکرونه درنتیجه این به پهنای یک تارموی بچه است.
وبیاد داشته باشید که یخزده است.
در اینجا شما میتونید ببینید
فن آوری قدیمی را که از قلم مو داره استفاده میشه.
ما یک تیغه میکروسکوپ را میگیریم.
سپس بدقت اونو روی اون تیغه ذوبش میکنیم.
سپس اون به دست یک روبات سپرده میشه
که قراره یکی از اون لکهارواستفاده کنه.
و آناتومیستهای ما قراره یک نگاه عمیقتری بهش بندازند.
و این چیزیه که اونها میتوانند زیر میکروسکپ ببینند.
شما میتونید مجموعه ها و نظم آرایی سلولهای بزرگ و کوچک ببینید
در مکانها و خوشه های مختلف.
وازاونجا که این یک امرروزمره است.اونها درمیابند که کجا این وظایف راانجام بدن.
ومیتوانند اساسا آنچه که یک اطلس مرجع نامیده میشود را بسازند.
این یک نقشه با جزییات بیشتره.
دانشمندان ما ازاون استفاده میکنند
برای برگشتن به تکه دیگری از اون بافت
و کاری را که برش با اسکن لیزری نامیده میشود را انجام دهند.
این تکنسینها دستورالعمل ها را میگیرند.
اونها یک مکان و مشخص میکنند
وسپس لیزر میبره.
میتونید ببینید که اون نقطه آبی رنگ اونجا کارِبُرش را انجام میده.وبعد اون بافت میفته.
شما در زیر میکروسکوپ میبینید
که چه اتفاقی درزمان واقعی میفته.
یک ظرف در زیر اونجاست که اون بافتها راجمع میکنه.
ما اون تکه ها رو میگیریم
وRNA اونها را استخراج میکنیم
بااستفاده از فن آوری پایه
وسپس یک نشان حساس به نور روی آن میگذاریم.
ما اون ماده نشاندار رامیگیریم
وچیزی بنام ریز فلش بهش متصل میکنیم.
حالا این ممکنه این برای شما شبیه دسته ای ازنقاط بنظربرسه
ولی هرکدام از این نقاط منفرد
عملا یک قطعه بی نظیر از ژنوم انسانی است
که ما در شیشه مشخصش کردیم.
این حدود 60،000 عناصر دارد،
درنتیجه ما مکررا ژنهای متفاوتی از 25000 ژن را در این ژنوم را اندازه میگیریم.
هنگامی که یک نمونه می گیرد و آن را با دیگری پیوند میزنمیم
ما یک انگشت نگاری منحصربفرد انجام میدیم (اگه به این نام بنامیمش)
ازنظرتعداد ژنهایی که دراین نمونه فعال میشوند.
حالا ما اینکارو دوباره و دوباره انجام میدهیم
این روش را برای هر مغزی که داریم انجام میدهیم.
ما بیش از 100000 نمونه از هر مغز میگیریم.
این ناحیه نشان داده شده دراینجا ناحیه ای بنام هیچوکامچ نامیده میشه.
که درگیر آموختن و حاقظه است.
ودر حدود 70 نمونه
از هزاران نمونه مذکور وجود داره.
هر نمونه حدود 50000 نقطه اطلاعاتی بما میده
وبا اندازه گیری مجدد 1000 نمونه
تقریبا حدود 50 میلیون نقطه اطلاعاتی داریم
برای یک مغر اهدا شده.
ما الان روی دو مغز اسلاعات ارزشمند انسانی را انجام دادیم.
ما همه اونهارو با هم گذاشته ایم
در یک چیز
بشما نشان خواهم داد اون سنتزها به چه چیز شبیه است.
این اساسا یک مجموعه بزرگ داده ها از اطلاعاتی است
که آزادانه دردسترس هردانشمندی درهرنقطه ازجهانه.
اونها حتی مجبور نیستند برای استفاده از این ابزار اسمشونو بگن،
من چیزهای جالبی را در این پیدا کردم.
که در اینجاست که مدلهای همسان را کنارهم میگذاریم.
شما این چیزها از چیزی که ما قبلا جمع آوری کردیم باز شناسی می کنید .
این MRاست.این چهارچوب را تهیه میکنه.
این یک کناره اپراتور درسمت راسته که بشما اجازه میده بچرخید
این بشما اجازه میده که ساختارهای منحصر بفرد را پررنگ کنید.
اما مهمتر از همه ،
ما در حال نقشه برداری کردن برای این چهارچوب آناتومیک هستیم ،
یک چهارچوب مشترک برای مردم تا درک کنند که ژنها در فعال میشن.
سطوح قرمز رنگ
جایی هستند که یک ژن بسمت یک درجه عالی فعال میشه.
سبز مناطق سرد هستند که فعال نیستند.
وهرژن یک راهنمایی بما میکنه.
وبخاطرداشته باشید که آنچه ما ارزیابی کرده ایم درهمه 25000 ژن در ژنوم.
و همه اون اطلاعات موجود را دارند.
خُب دانشمندان چه جیزی میتوانند مورد این داده ها یاد بگیرند؟
ما به تازگی نگاه کردن به این داده ها را شروع کردیم.
چیزهای اولیه ای که بخواهید بفهمید دراین وجود داره.
دو مثال عالی داروها هستند
پروزاک و ولبوترین.
اینها بطوررایجی بعنوان ضد افسردگی تجویز میشوند.
بیاد داشته باشید ما داریم ژنها را ارزیابی میکنیم.
ژنها دستورالعملها را برای ساخت پروتیین ارسال میکنند.
پروتیینها برای داروها هدف هستند.
درنتیجه داروها یا به پروتیینها متصل میشوند
ویا اونها را خاموش میکنند.
درنتیجه اگر شما میخواهید که بفهمید اثر داروها را دریابید
یا میخواهید بفهمید اونها چگونه دارند درمسیری که میخواهید عمل میکنند
و همچنین درراههایی که شما آن را نمیخواهید .
درعوارض جانبی عملکرد آن وغیره،
شما مکانی را که این ژنها دارند فعال میشوند میخواهید ببینید.
وبرای اولین بار ما عملا میتوانیم اونو انجام بدهیم.
ما میتوانیم اونو در افراد متعددی که اونها را ارزیابی هم کردیم ، انجام دهیم.
حالا الان ما میتوانیم به همه مغزنگاه بندازیم.
ما میتوانیم این اثر انگشت منحصربفرد را ببینیم.
ما این تاییدیه رامیگیریم
ما تایید را میگیریم که این ژن فعال است—
برای چیزی مثل پروزک
در ساختارهای سروتونرژیک چیزهایی که قبلا متاثر شناخته میشده اند—
اما ما داریم به دیدن اجسام بطور کلی گرایانه عادت میکنیم.
ماهمچنین داریم عادت به دیدن مناطقی که هیچکس قبلا بهش نگاه نکرده باشه داریم.
واونجا ما اون ژنها رو فعال شده میبینیم .
این یک عارضه جانبی جالبه اونطوری که میتونه باشه.
یک چیز دیگه که با این چیزها میتونید انجام بدید این
است که، این یک مدل هماهنگ کننده تمرینی میتونید انجام دهید،
بخاطر اینکه مثل اثر انگشت منحصر بفرد است،
که ازمیان کل ژنوم عملا میتوانیم اسکن کنیم
و سایر پروتیینها را پیدا کنیم
که مثل یک اثرانگشت مشابه را نشان میدهند.
برای مثال اگر شما درحال کشف دارو هستید
میتوانید ازطریق
میتوانید از طریق لیست کاملی که این ژنوم برای یافتن اهداف بهتر و بهیته شده، پیشنهادی میکند، بروید.
بیشترشما احتمالا آشنا با
مطالعات گسترده انجام شده بر ژنوم هستید
در فرمکه که دراخباربرای پوشش مردمی ارايه میشوند
که میگه"اخیراً دانشمندان ژن یاژنهایی
را با Xمتاثر را کشف کرده اند."
خُب این نوع مطالعات
بطور روزمره بوسیله دانشمندان منتشر میشوند
واونها عالی هستند.اونها جوامع بزرگ را تجزیه میکنند.
اونها به همه ژنوم هایشان نگاه میکنند
و سعی میکنند که نقاطی که فعالیت زیادی دارند را پیدا کنند
که بطورتصادفی به ژنها مرتبط هستند.
اما آنچه شما از اینچنین آزمایشاتی دستگیرتان میشود
فقط یک لیست از ژنهاست.همین.
این چرا بشما میگه ، ولی کجا را به شما نمیگه.
بنابر این برای این محققان که ما این منابع را برایشان ایجاد کردیم ، این بسیار مهم است .
اکنون اونها میتوانند وارد شوند ومیتوانند شروع به گرفتن سرنخهایی درباره فعالیت میکنند.
اونها میتوانند به راههای مشترک نگاه کنند—
راههای دیگری که اونها قبلاً بسادگی قادر به انجام آن کار نبوده اند .
درنتیجه فکر میکنم این مخاطبین بویژه
میتوانند اهمیت منحصر بفرد بودن را بفهمند.
ومن فکر میکنم هر انسانی،
و همه ما زمینه ژنتیکی مختلفی را داریم،
ما همه زندگی جداگانه ای کرده ایم.
ولی واقعیت اینه که
ژنوم ما بیشتر از 99 درصد شبیه هم است.
ما درسطوح ژنتیکی شبیه هم هستیم.
وآنچه واقعا ما می یابیم، حتی در سطح بیوشیمیایی مغز، ما بسیار شبیه هستیم.
ودرنتیجه این نشان میدهد که این 99 درصد نیست،
تقریبا اینها در یک برش منطقی 90 درصد با هم مطابقت دارند،
و هرچیزی در این توده تقریبا بهم وابسته است.
و بعد ما چیزهای دوری را پیدا میکنیم
چیزهایی که پشت توده ها قرار میگیرند.
واون ژنها جالبند
اونها خیلی زیرکند.
من فکرمیکنم این پیام مهمی است که امروز به خانه ببریم
که اگرچه ما تمام تفاوتها یمان را جشن میگیریم،
ولی ما بسیار شبیه به هم هستیم.
حتی در سطح مغز.
حالا این تفاوتها شبیه چی هستند؟
این یک مثال از یک مطالعه ایه که ما انجام دادیم
برای دنبال کردن و مشاهده اینکه دقیقا اون تفاوتها چه بودند—
واونها خیلی زیرکند.
چیزهایی هستند که ژنها فعال هستند در یک نوع اینها سلول.
دوتا از ژنهایی که ما یافتیم مثالهای خوبی هستند
یکیش نامیده میشه RELN—اون شامل سرنخهای توسعه ای اولیه است.
دیسک 1 است که در بیماری شیزوفرنیایی ( نوعی جنون) از مغزحذف شده
اینها بتنهایی شیزوفرنیایی نیستند
اما اونها برخی تغییرات جمعیتی را نشان میدهند.
و آنچه شما دارید بهش نگاه میکنید اینجا
دردهنده 1 و دهنده 4
که نسبت به اون دوتای دیگه استثنا هستند
که ژنها دارند فعال میشن
دریک زیرمجموعه سلولها.
این ارغوانی تیره بسرعت درسلول عمل میکند
که بما میگه یک ژن اونجا فعاله.
درسته یا نه این بدلیل
یک سابقه ژنتیکی انفرادیه یا تجربیاتی
که ما نمیدانیم.
ایندست از مطالعات نیازمند جمعیت خیلی بزرگتریه.
خُب من شما را با یک نکته نهایی در باره پیچیدگی مغز ترک میکنم و اینکه چی میزان ما هنوز باید بر روی آن کار کنیم.
من فکر میکنم این منابع بشکل باور نکردنی ای ارزشمندند.
اونها به محققان وسیله ای میدهند
که به کجا بروند.
ولی ما فقط به یک مشت افراد منحصر بفرد از این نظر نگاه کردیم.
یقینا قرار است که ما به آنها بیشتر نگاه کنیم.
من با گفتن یک مطلب به آخر بحث میروم
اینکه این ابزار اینجاست،
و این واقعا قاره کشف نشده و شناخته نشده است.
این مرز جدیدی است ، اگر شما بخواهید.
و برای کسانی که رام نشده هستند
ولی فروتن ناشی از پیچیدگی مغز،
و منتظران آینده
متشکرم.
(تشویق حاضرین)