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  • Humans have long held a fascination

    翻訳: Takahiro Shimpo 校正: Masaki Yanagishita

  • for the human brain.

    脳は常に

  • We chart it, we've described it,

    人を魅了してきました

  • we've drawn it,

    人は脳の構造を研究して記録し

  • we've mapped it.

    図に描いて

  • Now just like the physical maps of our world

    地図を作りました

  • that have been highly influenced by technology --

    さてGoogle MapsやGPSのように

  • think Google Maps,

    テクノロジーの恩恵に授かった

  • think GPS --

    物理地図と同様に

  • the same thing is happening for brain mapping

    脳マッピングも

  • through transformation.

    今 変革の時を

  • So let's take a look at the brain.

    迎えているのです

  • Most people, when they first look at a fresh human brain,

    それでは脳を見てみましょう

  • they say, "It doesn't look what you're typically looking at

    新鮮な脳を見ると大抵の人は

  • when someone shows you a brain."

    「いつも見せてもらっているものと

  • Typically, what you're looking at is a fixed brain. It's gray.

    少し違うな」と言います

  • And this outer layer, this is the vasculature,

    通例 目にするものは灰色の固定標本なんです

  • which is incredible, around a human brain.

    さて 外側は高度に発達した

  • This is the blood vessels.

    脈管系です

  • 20 percent of the oxygen

    赤い部分は血管です

  • coming from your lungs,

    肺から送りだされる酸素の20%と

  • 20 percent of the blood pumped from your heart,

    心臓から送り出される血流の

  • is servicing this one organ.

    20%がこの単一の

  • That's basically, if you hold two fists together,

    器官で消費されています

  • it's just slightly larger than the two fists.

    大きさはというと

  • Scientists, sort of at the end of the 20th century,

    拳2つをわずかに上回る程度です

  • learned that they could track blood flow

    研究者は20世紀の終わり頃に

  • to map non-invasively

    血流を追跡することで

  • where activity was going on in the human brain.

    脳を侵襲することなく

  • So for example, they can see in the back part of the brain,

    脳の活動部位を特定するに至りました

  • which is just turning around there.

    例えば脳の

  • There's the cerebellum; that's keeping you upright right now.

    後方の部分には

  • It's keeping me standing. It's involved in coordinated movement.

    垂直でいたり 立っていたりするなど

  • On the side here, this is temporal cortex.

    協調運動を司る小脳があります

  • This is the area where primary auditory processing --

    こちら側には側頭皮質が見えます

  • so you're hearing my words,

    ここで一次聴覚が処理され

  • you're sending it up into higher language processing centers.

    聴き取った単語を高次の

  • Towards the front of the brain

    言語処理センターに送りだします

  • is the place in which all of the more complex thought, decision making --

    脳の前方部では

  • it's the last to mature in late adulthood.

    より複雑な思考や意志決定が行われます

  • This is where all your decision-making processes are going on.

    成熟は最も遅く 成人期の後半です

  • It's the place where you're deciding right now

    全ての意志決定プロセスはここで処理されます

  • you probably aren't going to order the steak for dinner.

    「今晩 ステーキは注文しない」

  • So if you take a deeper look at the brain,

    といった意志決定はこの部分で行われています

  • one of the things, if you look at it in cross-section,

    脳を掘り下げて

  • what you can see

    その断面図を眺めてみると

  • is that you can't really see a whole lot of structure there.

    たいした脳構造は

  • But there's actually a lot of structure there.

    見当たらないように見えますが

  • It's cells and it's wires all wired together.

    ここにも脳構造はあるのです

  • So about a hundred years ago,

    細胞とケーブルは全て繋がっています

  • some scientists invented a stain that would stain cells.

    約100年前 研究者が

  • And that's shown here in the the very light blue.

    細胞を染める染色剤を開発しました

  • You can see areas

    画面上の薄い青色の部分は

  • where neuronal cell bodies are being stained.

    神経細胞体です

  • And what you can see is it's very non-uniform. You see a lot more structure there.

    分布はとても不均等ですね

  • So the outer part of that brain

    もっと構造が見えます

  • is the neocortex.

    さて脳の外側には

  • It's one continuous processing unit, if you will.

    新皮質があります

  • But you can also see things underneath there as well.

    これは一連の処理装置とでも呼びましょうか

  • And all of these blank areas

    この下にもまだ見るものはたくさんあります

  • are the areas in which the wires are running through.

    そしてこの染色されていない部分は全て

  • They're probably less cell dense.

    ワイヤー(軸索)が通っている部分で

  • So there's about 86 billion neurons in our brain.

    細胞密度は低いはずです

  • And as you can see, they're very non-uniformly distributed.

    脳内にはおよそ860億のニューロンが存在します

  • And how they're distributed really contributes

    ご覧の通り分布はとても不均等ですが

  • to their underlying function.

    この分布こそが脳の機能と

  • And of course, as I mentioned before,

    密接に関連しているのです

  • since we can now start to map brain function,

    もちろん説明した通り

  • we can start to tie these into the individual cells.

    脳機能マッピングが可能となり始め

  • So let's take a deeper look.

    個々の細胞を機能と結び付けることも始められます

  • Let's look at neurons.

    それでは細かく見ていきましょう

  • So as I mentioned, there are 86 billion neurons.

    初めにニューロンが見えてきます

  • There are also these smaller cells as you'll see.

    ニューロンの数は860億です

  • These are support cells -- astrocytes glia.

    より小さな細胞が見えてきますよ

  • And the nerves themselves

    アストロサイトグリアという支持細胞です

  • are the ones who are receiving input.

    この神経自身が

  • They're storing it, they're processing it.

    入力情報を受信し

  • Each neuron is connected via synapses

    蓄え 処理します

  • to up to 10,000 other neurons in your brain.

    脳内の各ニューロンはシナプスを通じて最大で

  • And each neuron itself

    1万のニューロンと連結されます

  • is largely unique.

    それぞれのニューロンが

  • The unique character of both individual neurons

    独自性を備えています

  • and neurons within a collection of the brain

    各ニューロンと集合体としての

  • are driven by fundamental properties

    ニューロンの特徴の両方を

  • of their underlying biochemistry.

    決定しているのは表に見えない基本的な

  • These are proteins.

    生化学的性質なのです

  • They're proteins that are controlling things like ion channel movement.

    これはタンパク質です

  • They're controlling who nervous system cells partner up with.

    イオンチャンネルの動きを制御する働きがあり

  • And they're controlling

    神経細胞の連結を管理するだけではなく

  • basically everything that the nervous system has to do.

    神経系の機能は全て

  • So if we zoom in to an even deeper level,

    タンパク質がコントロールしています

  • all of those proteins

    更に倍率を上げて見ましょう すると

  • are encoded by our genomes.

    タンパク質は全てゲノムに

  • We each have 23 pairs of chromosomes.

    コード化されています

  • We get one from mom, one from dad.

    人間は23対の染色体を持っています

  • And on these chromosomes

    両親のそれぞれから一つずつを受け継ぎます

  • are roughly 25,000 genes.

    この染色体の中には

  • They're encoded in the DNA.

    おおよそ25000の遺伝子があり

  • And the nature of a given cell

    全てDNAとしてコード化されています

  • driving its underlying biochemistry

    脳細胞がその基盤である

  • is dictated by which of these 25,000 genes

    生化学的機能を左右する性質は

  • are turned on

    この25000のうちのどの遺伝子が

  • and at what level they're turned on.

    活性化されているか またその活性化の度合いにより

  • And so our project

    決定されます

  • is seeking to look at this readout,

    私たちのプロジェクトでは

  • understanding which of these 25,000 genes is turned on.

    活性化した遺伝子を

  • So in order to undertake such a project,

    特定することを目指しています

  • we obviously need brains.

    このプロジェクトにはもちろん

  • So we sent our lab technician out.

    脳が必要となります

  • We were seeking normal human brains.

    私たちは実験補助者を送り出して

  • What we actually start with

    正常な脳を探しています

  • is a medical examiner's office.

    まずは死体が運び込まれる

  • This a place where the dead are brought in.

    検死官の事務所から

  • We are seeking normal human brains.

    当たります

  • There's a lot of criteria by which we're selecting these brains.

    正常な人な脳を求めています

  • We want to make sure

    選定にはいくつもの基準があります

  • that we have normal humans between the ages of 20 to 60,

    年齢は20から60歳

  • they died a somewhat natural death

    自然死した人で

  • with no injury to the brain,

    脳には傷がついていないこと

  • no history of psychiatric disease,

    精神疾患歴がないこと

  • no drugs on board --

    薬物使用歴がないこと

  • we do a toxicology workup.

    加えて毒物学検査も行います

  • And we're very careful

    更に提供していただく脳にも

  • about the brains that we do take.

    細心の注意を払っています

  • We're also selecting for brains

    この他 親族の同意の下

  • in which we can get the tissue,

    死後24時間以内に

  • we can get consent to take the tissue

    脳組織を採取できる

  • within 24 hours of time of death.

    脳を選んでいます

  • Because what we're trying to measure, the RNA --

    私たちの研究しているRNAというのは

  • which is the readout from our genes --

    遺伝子情報の読み出しなのですが

  • is very labile,

    変性しやすいために

  • and so we have to move very quickly.

    すぐに処理しなくてはいけません

  • One side note on the collection of brains:

    脳採集の豆知識になりますが

  • because of the way that we collect,

    私たちの収集方法や

  • and because we require consent,

    同意の必要性もあって

  • we actually have a lot more male brains than female brains.

    女性のものより男性の脳が多く手に入ります

  • Males are much more likely to die an accidental death in the prime of their life.

    男性が壮年に事故死する可能性は女性より高く

  • And men are much more likely

    更に配偶者から

  • to have their significant other, spouse, give consent

    臓器提供の同意が得られるのは

  • than the other way around.

    得てして男性なのです

  • (Laughter)

    (笑)

  • So the first thing that we do at the site of collection

    さて脳を入手してまず初めにすることは

  • is we collect what's called an MR.

    MR画像の撮影です

  • This is magnetic resonance imaging -- MRI.

    磁気共鳴映像法と呼ばれるものです

  • It's a standard template by which we're going to hang the rest of this data.

    標準データとして残りのデータの参照に使います

  • So we collect this MR.

    こうして集めたMR画像は

  • And you can think of this as our satellite view for our map.

    脳の衛星画像だと思って下さい

  • The next thing we do

    その次に行うのが

  • is we collect what's called a diffusion tensor imaging.

    拡散テンソル画像の撮影です

  • This maps the large cabling in the brain.

    脳内の線維連絡を画像化します

  • And again, you can think of this

    こちらは言い方を変えれば

  • as almost mapping our interstate highways, if you will.

    脳内の高速道路を映し出したものです

  • The brain is removed from the skull,

    頭蓋骨から取り出された脳は

  • and then it's sliced into one-centimeter slices.

    1cm厚にスライスされていきます

  • And those are frozen solid,

    このように凍結し

  • and they're shipped to Seattle.

    シアトルに発送されます

  • And in Seattle, we take these --

    シアトルではというと

  • this is a whole human hemisphere --

    この脳半球全部を

  • and we put them into what's basically a glorified meat slicer.

    ハイテクなミートスライサーにかけます

  • There's a blade here that's going to cut across

    この刃が

  • a section of the tissue

    脳の組織をスライスし

  • and transfer it to a microscope slide.

    顕微鏡のスライドグラスに乗せます

  • We're going to then apply one of those stains to it,

    その後 染色を施し

  • and we scan it.

    スキャンにかけます

  • And then what we get is our first mapping.

    こうして最初の地図が得られます

  • So this is where experts come in

    ここで専門家が基本的な

  • and they make basic anatomic assignments.

    解剖学的特定を行います

  • You could consider this state boundaries, if you will,

    このきれいな縁取りを

  • those pretty broad outlines.

    州の境界とでも思って下さい

  • From this, we're able to then fragment that brain into further pieces,

    ここから 更に脳を細分化していき

  • which then we can put on a smaller cryostat.

    小型の凍結切片作成機にかけます

  • And this is just showing this here --

    これは凍結された脳を