Carl Schoonover: Cách nhìn vào phía trong bộ não

Đây là hình vẽ của bộ não 1000 năm tuổi Đây là sơ đồ của hệ thống thị giác. Và có những điều trông rất quen thuộc so với ngày nay. Hai mắt ở phía dưới, thần kinh giác mạc tủa ra từ phía sau. Có một cái mũi rất lớn có vẻ như không được liên hệ với bộ phận nào cụ thể.

Và nếu chúng ta so sánh bức hình này với những hình ảnh mới gần đây diễn tả hệ thống thị giác, bạn sẽ thấy rằng mọi thứ đã trở nên phức tạp hơn rất nhiều so với những gì được vẽ hàng ngàn năm trước. Và đó là vì ngày nay chúng ta có thể thấy có gì trong bộ não, hơn là chỉ nhìn vào dáng vẻ tổng quan của nó.

Tưởng tượng rằng bạn muốn hiểu làm thế nào một cái máy tính hoạt động được và tất cả mọi thứ bạn có thể nhìn thấy là bàn phím, con chuột, màn hình. Bạn thực sự đã không gặp may mắn. Bạn muốn có khả năng mở nó ra, tháo tung ra, để nhìn vào đống dây bên trong. Và cho đến hơn một thế kỉ trước một chút, không ai có thể có thể làm điều đó với bộ não. Không ai được từng nhìn thoáng qua sợi dây thần kinh của bộ não

Và lý do là vì nếu bạn bỏ bộ não ra khỏi sọ và bạn cắt một lát mỏng của nó, ngay cả bỏ nó vào một kính hiển vi cực ký hiện đại, bạn cũng không thể thấy gì hết. Nó màu xám và không có hình dạng. Cũng không có cấu trúc. Nó chẳng giúp bạn hiểu thêm được điều gì.

Và tất cả điều này thay đổi vào cuối thế kỉ 19. Bất ngờ, những hóa chất nhuộm mới cho mô não đã được phát triển và chúng cho chúng ta những cái nhìn thoáng qua về dây thần kinh. Máy tính đã được mở bung ra.

Như vậy thứ thực sự khởi động ngành khoa học thần kinh hiện đại là một thuốc nhuộm gọi là thuốc nhuộm Golgi. Và nó cũng hoạt động theo một cách riêng biệt. Thay vì nhuộm tất cả các tế bào trong mô, theo cách nào đó nó chỉ đánh dấu một phần trăm tế bào. Nó dọn đám rừng, tiết lộ các cây bên trong Nếu mọi thứ đều đã được dán nhãn, kết quả ta sẽ không thấy được gì. Vì vậy bằng cách nào đó, nó chỉ ra rằng cái gì trong đó (bộ não)

Nhà não đồ học người Tây Ban Nha Santiago Ramon y Cajal, người được coi là cha đẻ của ngành khoa học thần kinh hiện đại, đã ứng dụng (phương pháp) nhuộm Golgi này, đã cho ra những dữ liệu như thế này, và thực sự đã giúp chúng ta khái niệm hiện đại về tế bào thần kinh, hay còn gọi là nơ-ron. Và nếu bạn đang nghĩ bộ não như là một chiếc máy vi tính, thì đây là bộ bán dẫn (tran-si-tơ). Và rất nhanh chóng Cajal nhận ra rằng các nơ-ron không hoạt động một mình, nhưng chúng sẽ bắt kết nối với những nơ-ron khác, từ đó tạo thành mạch điện giống như máy vi tính. Ngày nay, một thế kỉ sau, khi các nhà khoa học muốn nhìn thấy nơ-tron, họ làm chúng sáng lên từ bên trong hơn là làm chúng tối đi Và có rất nhiều cách làm điều này. Nhưng một trong những cách thông dụng nhất liên quan đến các protein huỳnh quang lục. Bây giờ nói về protein huỳnh quang lục, kỳ lạ là nó có nguồn gốc từ con sứa phát quang sinh học. và nó rất hữu dụng. Bởi vì nếu bạn lấy gen tổng hợp protein huỳnh quang lục và cấy nó vào một tế bào, thì tế bào đó sẽ phát sáng màu xanh lục -- hoặc (với) rất nhiều các biến thể khác của protein huỳnh quang lục bạn có thể làm một tế bào phát sáng với nhiều màu khác nhau.

Và như vậy quay trở về với bộ não, đây là từ con chuột được cấy gien gọi là "não cầu vồng" Và nó được gọi tên như thế, tất nhiên, vì tất cả các nơ-ron này đều phát sáng với những màu sắc khác nhau.

Đôi khi các nhà khoa học thần kinh cần phải xác định xem từng thành phần phân tử riêng biệt của nơ-ron, phân tử, hơn là toàn bộ tế bào não. Và có rất nhiều cách để làm điều này, nhưng một trong những cách phổ biến nhất bao gồm sử dụng kháng thể. Và nếu như bạn quen với, tất nhiên, rằng kháng thể là tay sai của hệ thống miễn dịch. Nhưng nó hóa ra rằng chúng cũng có ích cho hệ thống miễn dịch vì chúng có thể nhận diện từng phân tử đặc trưng, giống như là, ví dụ, protein mã hóa của một vi-rút đang xâm chiếm cơ thể. Và các nhà khoa học đã đang sử dụng cơ sở này để nhận diện ra các phân tử đặc trưng trong bộ não, nhận diện tiểu cấu trúc đặc trưng của tế bào và nhận diện chúng một cách riêng biệt.

Và rất nhiều hình ảnh tôi đã cho các bạn xem ở đây rất đẹp, nhưng chúng cũng có ý nghĩa cực kỳ to lớn. Chúng có sức mạnh giảng giải lớn lao. Đây, ví dụ, là một kháng thể nhuộm chống lại vận chuyển serotonin trong một lát cắt não chuột.

Và bạn đã nghe đến serotonin, tất nhiên, trong các loại bệnh như căng thẳng và lo âu. Bạn đã nghe đến SSRIs, chúng là thuốc dùng để chữa các loại bệnh này. Và để hiểu serotonin hoạt động như thế nào, điều quan trọng là hiểu bộ máy serontonin ở đâu. Và những kháng thể nhuộm giống như cái này có thể dùng để trả lời dạng câu hỏi như vậy.

Tôi muốn chia tay các bạn với suy nghĩ sau đây: Protein huỳnh quanh xanh và kháng thể Cả hai đều là sản phẩm tự nhiên ở lúc ban đầu. Chúng đều được phát triển bởi tự nhiên để làm cho một con sứa phát sáng xanh vì bất kì lý do gì, hoặc để phát hiện protein mã hóa của một virus xâm nhập, ví dụ vây. Và chỉ sau một khoảng thời gian rất dài các nhà khoa học mới dẫn đến được bối cảnh này và nói "Này, đây là các công cụ, đây là các công năng mà chúng ta có thể dùng trong bảng công cụ nghiên cứu của riêng chúng ta". Và thay vì ứng dụng các trí não yếu ớt của con người để thiết kế các công cụ này từ con số không, ngay trong tự nhiên đã có sẵn giải pháp cho chúng ta, đã được phát triển và sàng lọc ổn định qua hàng triệu năm bởi người kĩ sư vĩ đại nhất của nhân loại. Cảm ơn. (Vỗ tay)