人类长时间的着迷于 人类的大脑。 我们讨论它,描述它。 我们已经画出了它。 我们已经把它地图化了。 现在,就像我们现实中的地图 被科技高度影响着—— 比如谷歌地图, 比如全球定位系统, 和它们一样,我们的大脑地图也在 经历变革。
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让我们来看一看大脑。 大多数人,当他们第一次看到新鲜的人脑时, 他们会说,“它看起来和一般 别人展现给我们的大脑不一样。” 一般,你以前看到的大脑是一个固定了的大脑。它是灰白色的。 这是大脑的外层,这是脉管系统。 它们不可思议的围绕着人类的大脑。 这是血管。 含有20% 由肺部供应的氧气。 你的心脏产生的20%的血液 都用来供应大脑这一个器官。 如果你握住你的两个拳头,它基本上 只比你的两个拳头大一点。
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科学家们在大约20世纪晚期的时候 发现他们可以通过非侵入式的方法 来追踪血液的流动 从而绘制出在人类大脑里活动进行的区域图。 举个例子,他们可以看到大脑后面的那一部分, 就是刚刚转过来的这里。 这里是小脑,它使你现在能保持正确的直立。 它使得我能站在这里。它是一个相互协调的活动中的一部分。 在侧面这里的是颞叶皮层。 我们听到的东西在这里被初级加工, 所以你现在可以听见我说的话 你正在把刚才听到的话传送到更高级的语言处理中心。 在大脑的前方这里 是产生所有复杂的思想,作出决定的地方, 它是最后成熟的地方,在我们到了成年期后期的时候。 这是你所有决策过程正在进行的地方。 这是你正在进行决定的地方, 你或许不会点一份牛排作为晚餐。
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所以如果你更深入地看看大脑, 其中一部分,如果你看它的横截面, 你能发现的是 你不能真正地看到整个的,大部分的大脑结构。 但是大脑里确实有很多结构。 它的细胞和它的神经线全部都连接在一起。 所以在几百年前, 一些科学家发明了一种染色剂可以将细胞染色。 这里淡蓝色显示的就是。 你可以看到这些地方 正常的细胞体被染色了。 你可以看到它是非常不均一的,你可以看到有很多的结构。 在大脑外层部分 是新大脑皮层。 如果你愿意的话,它是一个可以连续处理的部件。 但是你可以看到在那之下的东西也是。 所有的这些空白区域 是所有脑神经线路穿过的地方。 这些地方的细胞密度或许会低一些。 我们的大脑中大约有860亿神经元。 正如你所见,它们的分布很不均一。 而它们的分布正好构成了 它们潜在的功能。 当然,正如我之前所提到, 我们现在可以开始绘制大脑功能地图了。 我们可以开始将这些功能嵌入每一个独立的细胞。
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让我们来更深入地观察一下。 看那些神经元。 正如我刚才提到的,这里有860亿神经元。 还有一些你现在看到的小细胞。 它们是支持细胞——星形神经胶质细胞。 而且神经本身 是接收输入信息的。 它们存储信息,它们加工信息。 每一个神经元是由突触 与你大脑中其他10000个神经元相连接的。 而且每个神经元本身 大部分是独特的。 独立的神经元和大脑里一系列的神经元 的独特特性 是由它们潜在的基本化学生物性能 所驱使的。 就是蛋白质。 蛋白质控制着像离子移动通道这样的事情。 它们控制着神经系统各细胞相联系的部分。 而且它们还控制着 基本上与神经系统相有关的一切事。
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所以当我们更加深入地去观察 所有的这些蛋白质 都被我们的基因组编码了。 我们每个人都有23对染色体。 我们从母亲那继承一半,从父亲那继承一半。 而且在这些染色体上 大约有25000个基因。 它们在DNA中被译成编码。 一个特定细胞的天性 操纵着它潜在的生物化学性能 这个天性由这25000 启动的基因 和他们启动的级别所指示。
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所以我们的项目 是寻找这个读出器, 并理解这25000个基因中哪些被启动了。 所以为了进行这样的一个项目, 我们明显需要大脑。 所以我们派实验室技术员外出。 我们寻找正常的人类大脑。 我们真正开始的地方是 一个验尸员的办公室。 那是个死人被带去的地方。 我们寻找的是正常的人类大脑。 我们根据许多参考数据来选的大脑 我们希望确保 我们得到的大脑是20到60岁正常人的大脑, 他们是自然死亡的 大脑没有受到损伤, 他们不能有精神病史, 我们会做毒性检查确保他们 没有滥用药物的历史。 我们对我们所选取的大脑 非常小心。 我们也选取那些 我们可以得到脑组织的大脑。 我们得得到同意去提取 24小时内死亡的人的大脑的脑组织。 因为我们试图要去测量的东西——RNA核糖核酸 就是我们基因里的读出器-- 是非常易变的。 所以我们必须要快速行动。
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女性大脑多。 男性更有可能在他们生命的青壮年时期意外死亡。 男性的家友,他的配偶 更加容易给我们许可。 相比之下,反过来,女性的配偶很少给我们许可。
在收集大脑上有一点要提示: 因为我们收集的方式, 并且需要许可 所以我们事实上得到的男性大脑比5:44
笑声
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我们在采集地点做的第一件事 是收集我们所说的核磁共振——MR。 这是核磁共振成像-MRI。 它是一个标准的模版,通过它我们可以留住其他的数据。 所以我们收集这个MR 你可以把这个当做是我们地图的卫星图。 接下来我们要做的事 是收集叫做弥散张量成像的东西。 这张地图是在大脑中连接的大量神经。 再次重申,如果你愿意你可以把这想象成 和制作我们的洲际间高速公路地图一样。 这个大脑是从头盖骨上分离的 然后把它切成一厘米的薄片。 那些是冷冻的固体, 然后它们被运到西雅图。 在西雅图,我们拿这个 这是一个完整的人脑的半球体 我们把它放进一个基本是改造过的肉类切片机。 这有一个刀片可以切 大脑脑组织的一部分 并转换成一个显微镜载片。 我们将会对它进行着色 并扫描它。 然后我们就得到了第一副地图。
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专家就是从这里入手 并制作基本的解剖作业。 如果你愿意你可以思考州的边界, 那些漂亮宽阔的轮廓。 从这开始我们可以更进一步把大脑切成碎片 使它可以放在一个更小的低温恒温器上。 就是这里展示的这个-- 这个冷冻过的脑组织,它正在被切割。 这是20微米的厚度,大约和婴儿的头发一样粗。 记住,它是冷冻的 所以你可以看到 古老的笔刷技术正在被应用。 我们拿一个显微镜载片。 然后我们非常小心的让它融化在载片上。 然后它会被送到一个机器人那 在那它会被涂上那些染色剂中的一种。 我们的解剖学家们这时候会进入并且更深入的了解它们。
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这是他们在显微镜下看到的景象。 你可以在聚集群和不同区域看到 大大小小的细胞 聚集和结构。 这是一个程序,他们知道哪里去完成这些作业。 而且他们可以制作基本上所涉及到的地图集。 这是一个更详细的地图。
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我们的科学家用这个 返回到另一片大脑组织上 并且做激光扫描纤维解剖。 所以技术人员得到指令。 他们沿着那的一个地方划线。 然后激光真的做切割。 你可以看到正在切割的蓝点,然后那片脑组织脱落。 你可以看到在显微镜载片这里, 现在正在立即发生的事。 这有一个容器在下面收集这些脑组织。 我们用一些基本的技术, 从这些脑组织里 净化出RNA 然后我们放一个荧光标签在上面。 我们拿标记过的材料 然后我们把它放在一些叫做微阵列芯片的东西上。
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现在你可能认为你看到的是一群圆点, 但是事实上每一个独立的小点 都是一片我们点在玻璃片上的 独特的人类基因组。 它大约含有60000个元素在上面, 所以我们反复地测量基因组25000个基因中 各种各样的基因。 当我们得到一个样本而且我们让它与玻璃片吻合 我们得到一个独特的指纹, 如果你愿意那个例子里的大量的基因都会开启。
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记忆。 它可以贡献1000个样本中的 大约70个样本。 每个样本给我们50000个数据点 使用重复测量得到一千个样本。
现在我们一遍一遍地做这件事, 对任何得到的大脑。 我们从一个大脑上可以得到一千个样本。 这里显示的这个区域是大脑海马区。 它牵扯到学习和9:06
所以大约我们有 5千万数据点 从一个贡献的脑中得到。 我们现在完成了 从两个人类大脑所获得的数据。 我们把所有的这些放在一起 在一个东西里, 我将向你展示这个综合体看起来是什么样子的。 它基本上是一个大的信息数据集 世界上任何的科学家都可以免费得到里面的数据。 他们甚至都不用登陆来使用这个工具, 开采这些数据,从其中找出更多有趣的东西。 所以这是我们把这些放在一起的模型。 你从我们之前收集的数据开始了解这些事情。 这是磁共振。它提供一个框架。 这里左边有一个操纵杆可以让你扳动。 它可以帮你放大, 它可以帮你标记独立的结构。
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