English-Video.net comment policy

The comment field is common to all languages

Let's write in your language and use "Google Translate" together

Please refer to informative community guidelines on TED.com

TEDSummit

Ed Boyden: A new way to study the brain's invisible secrets

エド・ボイデン: 脳の見えない秘密を調べる新しい方法

Filmed
Views 1,291,584

神経工学者のエド・ボイデンは、私達の脳の小さな生体分子がどのように感情、思考、感覚を生み出すのか知ろうとしています。また、てんかんやアルツハイマー病のような脳の疾患を引き起こす生体分子の変化を突き止めたいとも願っています。「見えない構造を顕微鏡で拡大するより、脳組織を物理的に拡大したら見やすくなるのでは?」と彼は考えました。紙おむつの吸収材に使われるポリマーが、なぜ私達の脳をもっと良く理解する為のカギとなり得るのか、知りたいと思いませんか。

- Neuroengineer
Ed Boyden is a professor of biological engineering and brain and cognitive sciences at the MIT Media Lab and the MIT McGovern Institute. Full bio

Helloこんにちは, everybodyみんな.
みなさん こんにちは
00:12
I brought持ってきた with me today今日 a baby赤ちゃん diaperおむつ.
赤ちゃんの紙おむつを持ってきました
00:14
You'llあなたは see why in a second二番.
今 その理由がお分かりになります
00:18
Baby赤ちゃん diapersおむつ have interesting面白い propertiesプロパティ.
紙おむつには
興味深い素材が使われています
00:20
They can swell膨らむ enormously巨大
when you add追加する water to them,
紙おむつが水分を吸うと
非常に膨れ上がることは
00:22
an experiment実験 done完了
by millions何百万 of kids子供たち everyすべて day.
日々何百万人もの赤ちゃんが
実証してくれています
00:25
(Laughter笑い)
(笑)
00:28
But the reason理由 why
その理由というのは
00:29
is that they're designed設計
in a very clever賢い way.
紙おむつが巧妙に考案され
00:30
They're made out of a thing
calledと呼ばれる a swellable膨潤性の material材料.
膨潤性のある素材から
作られているからです
00:33
It's a special特別 kind種類 of material材料 that,
when you add追加する water,
その特別な素材は
00:35
it will swell膨らむ up enormously巨大,
水を加えると驚く程膨れ上がり
00:38
maybe a thousand times in volumeボリューム.
千倍もの容積になります
00:40
And this is a very useful有用,
industrial工業用 kind種類 of polymerポリマー.
これは有用な工業用ポリマーですが
00:42
But what we're trying試す to do
in my groupグループ at MITMIT
MITの私のグループは
00:45
is to figure数字 out if we can do
something similar類似 to the brain.
我々の脳にも同じような事が
できないかと研究しています
00:48
Can we make it biggerより大きい,
脳をもっと大きく
00:51
big大きい enough十分な that you
can peerピア inside内部
脳内部を覗ける程大きくして
00:52
and see all the tiny小さな building建物 blocksブロック,
the biomolecules生体分子,
細かな構成部分の生体分子全てが
00:54
how they're organized組織された in three dimensionsディメンション,
3次元的にどのような構成になっているか
00:57
the structure構造, the ground接地 truth真実
structure構造 of the brain, if you will?
脳の実体を見られないだろうかというものです
00:59
If we could get that,
それができれば
01:02
maybe we could have a better understanding理解
of how the brain is organized組織された
我々の脳がどのように
01:03
to yield産出 thoughts思考 and emotions感情
思考 感情 行動 感覚を
01:07
and actions行動 and sensations感覚.
生み出しているのか
もっと良くわかるでしょうし
01:09
Maybe we could try to pinpointピンポイント
the exact正確 changes変更 in the brain
脳のどの箇所の変化が
01:10
that result結果 in diseases病気,
様々な病気を起こしているかを
的確に突き止められるかも知れません
01:14
diseases病気 like Alzheimer'sアルツハイマー病
and epilepsyてんかん and Parkinson'sパーキンソン病,
アルツハイマー病、てんかん、
パーキンソン病などです
01:16
for whichどの there are few少数
treatments治療, much lessもっと少なく cures治癒,
これらの病気の完治は勿論のこと
治療法はほとんどなく
01:19
and for whichどの, very oftenしばしば,
we don't know the cause原因 or the origins起源
何が原因で発症するか
01:22
and what's really causing原因 them to occur発生する.
はっきりとは分かっていません
01:25
Now, our groupグループ at MITMIT
MITの我々の研究グループは
01:28
is trying試す to take
a different異なる pointポイント of view見る
今までとは異なる視点を持ち
01:30
from the way neuroscience神経科学 has
been done完了 over the last hundred years.
過去 100年の神経科学とは
違った方法を試みています
01:33
We're designersデザイナー. We're inventors発明者.
我々はデザイナーでもあり
発明家でもあります
01:36
We're trying試す to figure数字 out
how to buildビルドする technologiesテクノロジー
我々が研究しているのは
01:37
that let us look at and repair修復 the brain.
脳内を見て修復する技術を
作り上げることです
01:40
And the reason理由 is,
そんな技術が必要な理由は
01:42
the brain is incredibly信じられないほど,
incredibly信じられないほど complicated複雑な.
我々の脳は非常に複雑に
できているからです
01:44
So what we've私たちは learned学んだ
over the first century世紀 of neuroscience神経科学
20世紀を通して
我々が神経科学で学んだ事は
01:47
is that the brain is a very
complicated複雑な networkネットワーク,
脳は非常に複雑なネットワークであり
01:50
made out of very specialized特化した
cells細胞 calledと呼ばれる neuronsニューロン
特殊化した細胞 ニューロンが
01:52
with very complex複合体 geometriesジオメトリ,
とても込み入った配置をなし
01:55
and electrical電気 currents電流 will flowフロー
throughを通して these complexly複雑に shaped形をした neuronsニューロン.
この複雑に構成されたニューロンを通り
電気が流れているということです
01:56
Furthermoreさらに, neuronsニューロン
are connected接続された in networksネットワーク.
さらにネットワークを
作っているニューロンは
02:01
They're connected接続された by little junctionsジャンクション
calledと呼ばれる synapsesシナプス that exchange交換 chemicals薬品
シナプスという小さな結合部で繫がり
化学物質で伝達し合い
02:04
and allow許す the neuronsニューロン
to talk to each other.
互いに情報交換をしています
02:08
The density密度 of the brain is incredible信じられない.
我々の脳の密度はとても高く
02:10
In a cubicキュービック millimeterミリメートル of your brain,
脳の1ミリ立方メートル内に
02:12
there are about 100,000 of these neuronsニューロン
約十万個のニューロン
02:14
and maybe a billion of those connections接続.
十億ものシナプスがあり得るということです
02:17
But it's worse悪化する.
それだけではなく
02:20
So, if you could zoomズーム in to a neuronニューロン,
1つのニューロンにズームインしてみると
02:22
and, of courseコース, this is just
our artist'sアーティストの rendition演出 of it.
もちろんこれは概念図にすぎませんが―
02:24
What you would see are thousands
and thousands of kinds種類 of biomolecules生体分子,
何千種もの生体分子が見られ
02:27
little nanoscaleナノスケール machines機械
organized組織された in complex複合体, 3D patternsパターン,
その小さなナノスケールの生体分子が
複雑な3Dの形態で構成され
02:31
and together一緒に they mediate仲介する
those electrical電気 pulsesパルス,
共に電気のパルスを送り
02:36
those chemical化学 exchanges交換
that allow許す neuronsニューロン to work together一緒に
化学物質を交換し合い
ニューロンを恊働させ
02:38
to generate生成する things like thoughts思考
and feelings感情 and so forth前進.
思考や感情などを生み出しています
02:42
Now, we don't know how
the neuronsニューロン in the brain are organized組織された
ニューロンがどのように脳内に
ネットワークを作っているのか
02:46
to form networksネットワーク,
分かっていません
02:50
and we don't know how
the biomolecules生体分子 are organized組織された
このような生体分子が
02:51
within以内 neuronsニューロン
どのようにニューロン内で組織化され
02:53
to form these complex複合体, organized組織された machines機械.
こうした複雑に組織立った機能を
持っているのか分かっていません
02:55
If we really want to understandわかる this,
本当にこれを理解したいなら
02:57
we're going to need new新しい technologiesテクノロジー.
新しいテクノロジーが必要になるでしょう
02:59
But if we could get suchそのような maps地図,
そんな地図を手に入れて
03:01
if we could look at the organization組織
of molecules分子 and neuronsニューロン
分子とニューロンや
03:03
and neuronsニューロン and networksネットワーク,
ニューロンとネットワークの構成が
見られたとしたら
03:06
maybe we could really understandわかる
how the brain conducts行動する information情報
恐らく我々の脳がどうやって
知覚野からの情報を
03:07
from sensory感覚 regions地域,
処理して
03:11
mixesミックス it with emotion感情 and feeling感じ,
感情や感覚とミックスして
03:12
and generates生成する our decisions決定 and actions行動.
我々を決断や行動に移らせるのか
本当に理解できるかも知れません
03:14
Maybe we could pinpointピンポイント the exact正確 setセット
of molecular分子 changes変更 that occur発生する
的確にどの分子グループが
脳の疾患を起こしているか
03:17
in a brain disorder障害.
探し出せるかも知れません
03:20
And once一度 we know how
those molecules分子 have changedかわった,
一旦 分子がどのように
変わったかが分かれば
03:22
whetherかどうか they've彼らは increased増加した in number
or changedかわった in patternパターン,
問題の分子が増えようと
パターンが変わろうと
03:25
we could use those
as targetsターゲット for new新しい drugs薬物,
その情報を新薬の標的として
03:27
for new新しい ways方法 of delivering配信する
energyエネルギー into the brain
脳にエネルギーを送り込む
新しい方法の為に使い
03:30
in order注文 to repair修復 the brain
computations計算 that are afflicted悩んでいる
脳疾患を持つ患者の脳機能を
03:33
in patients患者 who suffer苦しむ
from brain disorders障害.
修復することができるでしょう
03:36
We've私たちは all seen見た lots of different異なる
technologiesテクノロジー over the last century世紀
前世紀に生まれた
多種多様なテクノロジーを使い
03:39
to try to confront対峙する this.
我々はこの問題に取り組もうとして来ました
03:43
I think we've私たちは all seen見た brain scansスキャン
脳画像を撮る
03:44
taken撮影 usingを使用して MRIMRI machines機械.
MRIはご存知だと思います
03:46
These, of courseコース, have the great powerパワー
that they are noninvasive非侵襲的,
これは非侵襲的で 高性能であり
03:48
they can be used on living生活 human人間 subjects科目.
生きているヒトに使えますが
03:51
But alsoまた、, they're spatially空間的に crude原油.
空間解像度は低く
03:54
Each of these blobs that you see,
or voxelsボクセル, as they're calledと呼ばれる,
ボクセルと呼ばれる画素の1つ1つは
03:56
can contain含む millions何百万
and millions何百万 of neuronsニューロン.
何百万ものニューロンを含んでいます
03:59
So it's not at the levelレベル of resolution解決
それで この解像度のレベルでは
04:02
where it can pinpointピンポイント
the molecular分子 changes変更 that occur発生する
分子レベルの変化や
04:04
or the changes変更 in the wiring配線
of these networksネットワーク
ヒトの意識を制御する高い能力に関わる
04:06
that contributes貢献する to our ability能力
to be conscious意識的な and powerful強力な beings存在.
神経ネットワークの配線の変化を
突き止めることはできません
04:09
At the other extreme極端な,
you have microscopes顕微鏡.
その一方 顕微鏡もありますね
04:13
Microscopes顕微鏡, of courseコース, will use light
to look at little tiny小さな things.
勿論 顕微鏡は微細なものを
見るために光を使います
04:17
For centuries世紀, they've彼らは been used
to look at things like bacteria細菌.
何世紀もバクテリアのようなものを
見るのに使われてきました
04:20
For neuroscience神経科学,
神経科学において
04:23
microscopes顕微鏡 are actually実際に how neuronsニューロン
were discovered発見された in the first place場所,
神経細胞は顕微鏡を使い発見された
というのが始まりで
04:24
about 130 years ago.
130年程前のことです
04:28
But light is fundamentally根本的に limited限られた.
しかし顕微鏡で見られるものは
基本的に限られています
04:29
You can't see individual個人 molecules分子
with a regular定期的 old古い microscope顕微鏡.
普通の顕微鏡では
分子は見分けられません
04:31
You can't look at these tiny小さな connections接続.
小さな結合部分を見ることができません
04:35
So if we want to make our ability能力
to see the brain more powerful強力な,
脳をもっと詳細を鮮明に見られるようにして
04:37
to get down to the ground接地 truth真実 structure構造,
脳の構造を根本から把握したいならば
04:41
we're going to need to have
even better technologiesテクノロジー.
もっと進んだテクノロジーが
必要になって来るでしょう
04:43
My groupグループ, a coupleカップル years ago,
started開始した thinking考え:
数年前 私の研究グループは
こう考え始めました
04:47
Why don't we do the opposite反対の?
「逆から考えてみよう
04:49
If it's so darn駄目 complicated複雑な
to zoomズーム in to the brain,
脳にズームインするのがそんなに難しいなら
04:51
why can't we make the brain biggerより大きい?
脳を大きくできないだろうか?」
04:53
It initially当初 started開始した
まず2人の大学院生の
04:56
with two grad卒業生 students学生の in my groupグループ,
Fei Chenチェン and Paulポール Tillbergティルベルグ.
フェイ・チェンとポール・ティルバーグ
と共に始めました
04:57
Now manyたくさんの othersその他 in my groupグループ
are helping助ける with this processプロセス.
今では私のグループの多くが
このプロセスに参加しています
05:00
We decided決定しました to try to figure数字 out
if we could take polymersポリマー,
紙おむつに使われている
ポリマーが使えるかどうか
05:03
like the stuffもの in the baby赤ちゃん diaperおむつ,
脳内に実際埋め込んで
05:05
and installインストール it physically物理的に
within以内 the brain.
検討してみる事にしました
05:07
If we could do it just right,
and you add追加する water,
それが きちんと入り
水を加えると
05:09
you can potentially潜在的 blowブロー the brain up
こうして脳を膨らますことができ
05:11
to where you could distinguish区別する
those tiny小さな biomolecules生体分子 from each other.
微細な生体分子の1つ1つが
見分けられます
05:13
You would see those connections接続
and get maps地図 of the brain.
その結合の仕方を見て
脳の地図ができます
05:17
This could potentially潜在的 be quiteかなり dramatic劇的.
これはかなり劇的なことになりかねません
05:19
We brought持ってきた a little demoデモ here.
その小さなデモを持ってきました
05:22
We got some purified精製された baby赤ちゃん diaperおむつ material材料.
ここに精製された紙おむつの素材があります
05:25
It's much easierより簡単に
just to buy購入 it off the Internetインターネット
ネットで買った方が
05:28
than to extractエキス the few少数 grains穀類
that actually実際に occur発生する in these diapersおむつ.
オムツに実際に含まれている
少量のポリマーを抽出するよりは
05:30
I'm going to put just one teaspoonティースプーン here
ここに小さじ1杯分の
05:33
of this purified精製された polymerポリマー.
精製されたポリマーが入っています
05:36
And here we have some water.
ここに水があります
05:39
What we're going to do
今から
05:41
is see if this teaspoonティースプーン
of the baby赤ちゃん diaperおむつ material材料
一さじの紙おむつ素材 ポリマーが
05:42
can increase増加する in sizeサイズ.
大きくなるかどうか見ます
05:45
You're going to see it increase増加する in volumeボリューム
by about a thousandfold千倍
千倍ほどに膨らむのが
05:48
before your very eyes.
今 見えてきますよ
05:52
I could pour注ぐ much more of this in there,
もっと水を入れてもいいのですが
06:01
but I think you've got the ideaアイディア
これでポリマーが
06:03
that this is a very,
very interesting面白い molecule分子,
とても興味深い分子だと
お分かりになると思います
06:05
and if can use it in the right way,
正しく使えば
06:07
we mightかもしれない be ableできる
to really zoomズーム in on the brain
今までのテクノロジーでは
できないやり方で
06:09
in a way that you can't do
with past過去 technologiesテクノロジー.
本当に脳内にズームイン
できるかもしれません
06:11
OK. So a little bitビット of chemistry化学 now.
今度は 化学をちょっと
06:15
What's going on
in the baby赤ちゃん diaperおむつ polymerポリマー?
紙おむつのポリマーでは
何が起きているのでしょう?
06:17
If you could zoomズーム in,
ズームインしてみると
06:19
it mightかもしれない look something like
what you see on the screen画面.
スライドのように
06:21
Polymersポリマー are chainsチェーン of atoms原子
arranged整えられた in long, thin薄いです lines.
ポリマーは原子が細長い鎖状になったものです
06:24
The chainsチェーン are very tiny小さな,
鎖はとても細く
06:28
about the width of a biomolecule生体分子,
生体分子の太さくらいです
06:30
and these polymersポリマー are really dense高密度.
とても密度が高く
06:31
They're separated分離された by distances距離
鎖間の距離は
06:33
that are around the sizeサイズ of a biomolecule生体分子.
生体分子サイズ位です
06:35
This is very good
これが とてもいいことなのは
06:37
because we could potentially潜在的
move動く everything apart離れて in the brain.
脳内の全てのものを分離させられる
かもしれないからです
06:38
If we add追加する water, what will happen起こる is,
水を加えると
06:41
this swellable膨潤性の material材料
is going to absorb吸収します the water,
この膨潤性のある材料は水を吸収します
06:43
the polymerポリマー chainsチェーン will move動く
apart離れて from each other,
ポリマーの鎖同士の距離間が広がり
06:46
and the entire全体 material材料
is going to become〜になる biggerより大きい.
素材全体が膨張します
06:48
And because these chainsチェーン are so tiny小さな
ポリマーの鎖はとても細く
06:51
and spaced離間した by biomolecular生体分子 distances距離,
その間隔は生体分子サイズなので
06:53
we could potentially潜在的 blowブロー up the brain
詳しく見られるほど
脳を膨らませることができるでしょう
06:55
and make it big大きい enough十分な to see.
詳しく見られるほど
脳を膨らませることができるでしょう
06:57
Here'sここにいる the mystery神秘, then:
しかし 問題は
07:00
How do we actually実際に make
these polymerポリマー chainsチェーン inside内部 the brain
脳の生体分子を分離するため
どうやって こんなポリマーの鎖を
07:01
so we can move動く all the biomolecules生体分子 apart離れて?
脳内につくれるか
ということです
07:04
If we could do that,
それができれば
07:07
maybe we could get
ground接地 truth真実 maps地図 of the brain.
脳地図を作ることが可能となり
07:08
We could look at the wiring配線.
神経回路が見られるでしょう
07:10
We can peerピア inside内部
and see the molecules分子 within以内.
こうして中をのぞき
分子を見る事ができます
07:12
To explain説明する this, we made some animationsアニメーション
これを説明するため
アニメーションを作成しました
07:15
where we actually実際に look
at, in these artistアーティスト renderingsレンダリング,
この概念図で示すのは
07:18
what biomolecules生体分子 mightかもしれない look
like and how we mightかもしれない separate別々の them.
生体分子がどのように見えるか
そして それらの分離の様子です
07:21
Stepステップ one: what we'd結婚した have
to do, first of all,
ステップ1:まず しなくてはならない事は
07:24
is attach付ける everyすべて biomolecule生体分子,
shown示された in brown褐色 here,
茶色で示してある
生体分子全てに
07:27
to a little anchorアンカー, a little handleハンドル.
小さな取っ手をつけます
07:30
We need to pull引く the molecules分子
of the brain apart離れて from each other,
脳の分子を1つずつ
離さなくてはならないので
07:32
and to do that, we need
to have a little handleハンドル
それには 小さな取っ手が要ります
07:35
that allows許す those polymersポリマー to bindバインド to them
ポリマーを取っ手と結合させ
07:38
and to exert発揮する their彼らの force.
力を伝えます
07:40
Now, if you just take baby赤ちゃん diaperおむつ
polymerポリマー and dumpダンプ it on the brain,
ただ紙おむつのポリマーを
脳の上に置いたら
07:43
obviously明らかに, it's going to sit座る there on top.
脳の表面に乗っかっているだけです
07:46
So we need to find a way
to make the polymersポリマー inside内部.
ポリマーを脳内に入れる方法を
考え出す必要があります
07:48
And this is where we're really lucky幸運な.
ここがとても幸運なところで
07:51
It turnsターン out, you can
get the building建物 blocksブロック,
モノマーと呼ばれる単量体を
07:52
monomersモノマー, as they're calledと呼ばれる,
これに使えるのです
07:55
and if you let them go into the brain
それを脳内に入れて
07:56
and then trigger引き金 the chemical化学 reactions反応,
化学反応を引き起こさせ
07:58
you can get them to form
those long chainsチェーン,
この長いポリマーの鎖を
作る事ができるのです
08:00
right there inside内部 the brain tissue組織.
脳の組織内 その場でです
08:03
They're going to wind their彼らの way
around biomolecules生体分子
ポリマーは生体分子の周りや
08:05
and betweenの間に biomolecules生体分子,
分子間に巻き付き
08:07
formingフォーミング those complex複合体 websウェブ
複雑な網を作り
08:08
that will allow許す you, eventually最終的に,
to pull引く apart離れて the molecules分子
最後には分子を
お互いから引き離します
08:10
from each other.
最後には分子を
お互いから引き離します
08:13
And everyすべて time one
of those little handlesハンドル is around,
取っ手の1つがあれば
08:14
the polymerポリマー will bindバインド to the handleハンドル,
and that's exactly正確に what we need
ポリマーは取っ手に結合します
まさにこれが必要なことで
08:17
in order注文 to pull引く the molecules分子
apart離れて from each other.
これが分子をお互いから引き離すのです
08:21
All right, the moment瞬間 of truth真実.
実は ここで重要な事が1つ
08:23
We have to treat治療する this specimen検体
試料を薬品で処理し
08:25
with a chemical化学 to kind種類 of loosen緩む up
all the molecules分子 from each other,
分子の繫がりをほぐさなくてはなりません
08:27
and then, when we add追加する water,
そうすれば水を加えると
08:31
that swellable膨潤性の material材料 is going
to start開始 absorbing吸収する the water,
膨潤性のある素材は
水を吸い始めるのです
08:32
the polymerポリマー chainsチェーン will move動く apart離れて,
ポリマーの鎖は互いに遠のき始め
08:35
but now, the biomolecules生体分子
will come along一緒に for the rideライド.
それと共に生体分子が
お互い遠のき合います
08:37
And much like drawingお絵かき
a picture画像 on a balloonバルーン,
それは風船に
絵を描くのと似ています
08:40
and then you blowブロー up the balloonバルーン,
そのまま風船を膨らませても
08:42
the image画像 is the same同じ,
上に描かれたイメージは同じですが
08:44
but the inkインク particles粒子 have moved移動した
away from each other.
絵のインク分子は
1つ1つ遠のいて行きます
08:45
And that's what we've私たちは been ableできる
to do now, but in three dimensionsディメンション.
それと同じ事が3Dでできたのです
08:48
There's one last trickトリック.
最後に1つの工夫があります
08:51
As you can see here,
ここに見られるように
08:53
we've私たちは color-coded色分けされた
all the biomolecules生体分子 brown褐色.
生体分子は全部茶色に
色分けしてあります
08:54
That's because they all
kind種類 of look the same同じ.
どれもみんな似ているからです
08:56
Biomolecules生体分子 are made
out of the same同じ atoms原子,
生体分子は同じ原子からできていますが
08:59
but just in different異なる orders注文.
ただその並び方が違うのです
09:01
So we need one last thing
それで最後にあるものが
09:03
in order注文 to make them visible目に見える.
分子を見分ける為に必要です
09:05
We have to bring持参する in little tagsタグ,
小さな名札です
09:06
with glowing輝く dyes染料
that will distinguish区別する them.
光る染料で生体分子を
見分けるようにします
09:08
So one kind種類 of biomolecule生体分子
mightかもしれない get a blue color.
ある種の生体分子は青で
09:11
Anotherもう一つ kind種類 of biomolecule生体分子
mightかもしれない get a red color.
別の種類は赤という風に
09:14
And so forth前進.
種類別に色を変えます
09:16
And that's the final最後の stepステップ.
それが最後の段階です
09:17
Now we can look at something like a brain
これで脳の
09:19
and look at the individual個人 molecules分子,
分子を1つ1つ見る事ができます
09:21
because we've私たちは moved移動した them
far遠い apart離れて enough十分な from each other
なぜなら分子同士が十分離れているので
09:23
that we can tell them apart離れて.
個々の分子を識別できるからです
09:26
So the hope希望 here is that
we can make the invisible目に見えない visible目に見える.
ここでは今まで視認できなかったものを
見えるようにすることが目標です
09:27
We can turn順番 things that mightかもしれない seem思われる
small小さい and obscureあいまいな
小さくはっきりしないしないものを
09:30
and blowブロー them up
膨らませて
09:33
until〜まで they're like constellations星座
of information情報 about life.
生物が持つ情報の集合体が
星座のように見られます
09:34
Here'sここにいる an actual実際の videoビデオ
of what it mightかもしれない look like.
これがその様子を示す
実際のビデオです
09:37
We have here a little brain in a dish --
培養皿に小さな脳が・・・
09:40
a little pieceピース of a brain, actually実際に.
脳の一部が少しあります
09:42
We've私たちは infused注入された the polymerポリマー in,
ポリマーが注入されています
09:44
and now we're adding追加する water.
これに水を加えます
09:45
What you'llあなたは see is that,
right before your eyes --
皆様の目の前で起こるのは・・・
09:47
this videoビデオ is spedスピード up about sixtyfold60倍 --
このビデオは60倍に
圧縮されています
09:49
this little pieceピース of brain tissue組織
is going to grow成長する.
この小さな脳組織が大きくなります
09:51
It can increase増加する by a hundredfold百倍
or even more in volumeボリューム.
百倍あるいはそれ以上の大きさにもなり得ます
09:54
And the coolクール part is, because
those polymersポリマー are so tiny小さな,
これが巧くできているのは
ポリマーがとても小さいので
09:57
we're separating分離する biomolecules生体分子
evenly均等に from each other.
生体分子を等間隔に
分離させている事です
10:00
It's a smooth滑らかな expansion拡張.
スムーズな膨張です
10:03
We're not losing負け the configuration設定
of the information情報.
情報の配置関係は失われてはいません
10:04
We're just making作る it easierより簡単に to see.
ただ見やすくしているだけです
10:07
So now we can take
actual実際の brain circuitry回路 --
これで実際の脳の神経回路を
見る事ができます
10:11
here'sここにいる a pieceピース of the brain
involved関係する with, for example, memory記憶 --
例えば ここに記憶を司る
脳の部分があります
10:13
and we can zoomズーム in.
ここにズームインして
10:16
We can start開始 to actually実際に look at
how circuits回路 are configured設定された.
神経回路がどのように配線されているか
見る事ができます
10:17
Maybe somedayいつか we could read読む out a memory記憶.
恐らく将来は記憶を
読み取れるようになるかも
10:20
Maybe we could actually実際に look
at how circuits回路 are configured設定された
神経回路がどのようになって
10:22
to processプロセス emotions感情,
感情を生み出しているのか
10:25
how the actual実際の wiring配線
of our brain is organized組織された
神経回路の繫がりがどうなって
ヒトとしての我々を作っているのか
10:26
in order注文 to make us who we are.
見られるようになるかも知れません
10:29
And of courseコース, we can pinpointピンポイント, hopefullyうまくいけば,
もちろん うまく行けば
的確に
10:32
the actual実際の problems問題 in the brain
at a molecular分子 levelレベル.
脳内の実際の問題箇所を
分子レベルで突き止められるので
10:34
What if we could actually実際に
look into cells細胞 in the brain
脳内の細胞を実際に見て
10:37
and figure数字 out, wowワオ, here are the 17
molecules分子 that have altered変更されました
「この17個の分子が脳組織に変化を起こして
てんかんの原因となっているんだ」
10:40
in this brain tissue組織 that has been
undergoing受けている epilepsyてんかん
とか
10:43
or changing変化 in Parkinson'sパーキンソン病 disease疾患
パーキンソン病における推移を見られ
10:46
or otherwiseさもないと beingであること altered変更されました?
または修復できるとしたらすごいですね
10:48
If we get that systematic系統的 listリスト
of things that are going wrong違う,
悪い箇所の系統立ったリストが手に入るなら
10:50
those become〜になる our therapeutic治療的 targetsターゲット.
それが治療の標的となり
10:53
We can buildビルドする drugs薬物 that bindバインド those.
そこに結合する薬が作られます
10:55
We can maybe aim目的 energyエネルギー
at different異なる parts部品 of the brain
脳の特定箇所に
集中的にエネルギー照射をして
10:57
in order注文 to help people
with Parkinson'sパーキンソン病 or epilepsyてんかん
パーキンソン病やてんかんの患者や
10:59
or other conditions条件 that affect影響を与える
over a billion people
その他の脳疾患を持つ
世界中の十億以上の人々を
11:02
around the world世界.
助けられるかも知れません
11:04
Now, something interesting面白い
has been happeningハプニング.
面白いことが今起きています
11:07
It turnsターン out that throughout全体を通して biomedicine生物医学,
医学において生体分子を
拡大して観察できることが
11:09
there are other problems問題
that expansion拡張 mightかもしれない help with.
助けとなる他の問題があるのです
11:12
This is an actual実際の biopsy生検
from a human人間 breast cancer patient患者.
これは乳がん患者の生検材料です
11:14
It turnsターン out that if you look at cancers,
このように癌や
11:18
if you look at the immune免疫 systemシステム,
免疫組織など
11:20
if you look at agingエージング,
if you look at development開発 --
また加齢や成長過程を見ると
11:22
all these processesプロセス are involving関与する
large-scale大規模な biological生物学的 systemsシステム.
これらは全て
生物学的システム全体が関与していますが
11:24
But of courseコース, the problems問題 beginベギン
with those little nanoscaleナノスケール molecules分子,
もちろん それらの問題は
人体が機能する為の細胞や臓器を作る
11:29
the machines機械 that make the cells細胞
and the organs器官 in our body tickダニ.
ナノスケールの分子から始まっています
11:33
So what we're trying試す
to do now is to figure数字 out
そこで今 我々は
11:37
if we can actually実際に use this technology技術
to map地図 the building建物 blocksブロック of life
様々な病気に広く使えないかと
このテクノロジーを使い
11:39
in a wideワイド variety品種 of diseases病気.
生命の構成単位の地図作りに
取り組んでいます
11:43
Can we actually実際に pinpointピンポイント
the molecular分子 changes変更 in a tumor腫瘍
癌に起きる分子の変化を
ピンポイントで見つけ
11:44
so that we can actually実際に
go after it in a smartスマート way
巧い方法でそれを捉えて
11:47
and deliver配信する drugs薬物 that mightかもしれない wipeワイプ out
exactly正確に the cells細胞 that we want to?
ちょうどその箇所に薬を運び
除きたい細胞だけをとり除けないか?
11:50
You know, a lot of medicine医学
is very high高い riskリスク.
ご存知のように薬の多くには
危険を伴い
11:54
Sometimes時々, it's even guesswork推測.
時には当てずっぽうで投与されます
11:56
My hope希望 is we can actually実際に turn順番
what mightかもしれない be a high-riskリスクが高い moon shotショット
私の希望は月に行くかのような
危険性の高い無謀な治療を
11:58
into something that's more reliable信頼性のある.
もっと確かなものにすることです
12:02
If you think about the original元の moon shotショット,
もっとも実際にあった月旅行は
12:04
where they actually実際に landed着陸した on the moon,
月に着陸したので
12:06
it was basedベース on solid固体 science科学.
堅固な科学に基づいていました
12:08
We understood理解された gravity重力;
重力や
12:09
we understood理解された aerodynamics空力.
空気力学の理解に基づき
12:11
We knew知っていた how to buildビルドする rocketsロケット.
宇宙船は作られました
12:12
The science科学 riskリスク was under controlコントロール.
リスクが科学的にコントロールされた
12:14
It was still a great, great
feat偉業 of engineeringエンジニアリング.
それは それは偉大なる
技術の集結でしたが
12:16
But in medicine医学, we don't
necessarily必ずしも have all the laws法律.
医療では そんな法則が
必ずしもあるとは言えません
12:19
Do we have all the laws法律
that are analogous類似 to gravity重力,
医療に重力や空気力学のような
12:22
that are analogous類似 to aerodynamics空力?
そんな法則がありますか?
12:25
I would argue主張する that with technologiesテクノロジー
今日私が話しているような
12:27
like the kinds種類 I'm talking話す about today今日,
テクノロジーを使いそんな法則を
12:29
maybe we can actually実際に derive派生する those.
導き出せるかもしれません
12:31
We can map地図 the patternsパターン
that occur発生する in living生活 systemsシステム,
生体のシステム内で
起きているパターンの地図を作り
12:33
and figure数字 out how to overcome克服する
the diseases病気 that plagueペスト us.
我々を悩ます病気を克服する方法を
見つけられます
12:35
You know, my wife and I
have two young若い kids子供たち,
私と妻には幼い二人の子供たちがいます
12:41
and one of my hopes希望 as a bioengineerバイオエンジニア
is to make life better for them
生物工学者として私は
子供たちのために今より良い未来をと
12:43
than it currently現在 is for us.
願っています
12:46
And my hope希望 is, if we can
turn順番 biology生物学 and medicine医学
そして生物学と医療を
12:48
from these high-riskリスクが高い endeavors努力
that are governed支配 by chanceチャンス and luck,
偶然と運にだけに頼る
危険性の高い試みから
12:52
and make them things
that we win勝つ by skillスキル and hardハード work,
日々精進して技能を磨き
可能なものにできるならば
12:56
then that would be a great advance前進.
それは 大きな進歩となるでしょう
13:00
Thank you very much.
ありがとうございました
13:02
(Applause拍手)
(拍手)
13:03
Translated by Reiko Bovee
Reviewed by Masaki Yanagishita

▲Back to top

About the speaker:

Ed Boyden - Neuroengineer
Ed Boyden is a professor of biological engineering and brain and cognitive sciences at the MIT Media Lab and the MIT McGovern Institute.

Why you should listen

Ed Boyden leads the Synthetic Neurobiology Group, which develops tools for analyzing and repairing complex biological systems such as the brain. His group applies these tools in a systematic way in order to reveal ground truth scientific understandings of biological systems, which in turn reveal radical new approaches for curing diseases and repairing disabilities. These technologies include expansion microscopy, which enables complex biological systems to be imaged with nanoscale precision, and optogenetic tools, which enable the activation and silencing of neural activity with light (TED Talk: A light switch for neurons). Boyden also co-directs the MIT Center for Neurobiological Engineering, which aims to develop new tools to accelerate neuroscience progress.

Amongst other recognitions, Boyden has received the Breakthrough Prize in Life Sciences (2016), the BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award (2015), the Carnegie Prize in Mind and Brain Sciences (2015), the Jacob Heskel Gabbay Award (2013), the Grete Lundbeck Brain Prize (2013) and the NIH Director's Pioneer Award (2013). He was also named to the World Economic Forum Young Scientist list (2013) and the Technology Review World's "Top 35 Innovators under Age 35" list (2006). His group has hosted hundreds of visitors to learn how to use new biotechnologies and spun out several companies to bring inventions out of his lab and into the world. Boyden received his Ph.D. in neurosciences from Stanford University as a Hertz Fellow, where he discovered that the molecular mechanisms used to store a memory are determined by the content to be learned. Before that, he received three degrees in electrical engineering, computer science and physics from MIT. He has contributed to over 300 peer-reviewed papers, current or pending patents and articles, and he has given over 300 invited talks on his group's work.

More profile about the speaker
Ed Boyden | Speaker | TED.com