00:00...
...

[1] 00:15I grew up watching Star Trek. I love Star Trek.
Tradutor: Edgar Fernandes Revisora: Margarida Ferreira

[2] 00:19Star Trek made me want to see alien creatures,
Cresci a ver o Caminho das Estrelas. Adoro o Caminho das Estrelas.

[3] 00:23creatures from a far-distant world.
O Caminho das Estrelas fez-me querer ver extraterrestres,

[4] 00:26But basically, I figured out that I could find
criaturas de um mundo distante.

[5] 00:28those alien creatures right on Earth.
No entanto, percebi que podia encontrar

[6] 00:31And what I do is I study insects.
essas criaturas estranhas aqui na Terra.

[7] 00:34I'm obsessed with insects, particularly insect flight.
Eu estudo insetos.

[8] 00:37I think the evolution of insect flight is perhaps
Sou obcecado com insetos, particularmente os voadores.

[9] 00:40one of the most important events in the history of life.
Penso que a evolução dos insetos voadores é talvez

[10] 00:43Without insects, there'd be no flowering plants.
um dos mais importantes eventos da História da Vida.

[11] 00:45Without flowering plants, there would be no
Sem insetos, não haveria plantas com flor.

[12] 00:47clever, fruit-eating primates giving TED Talks.
Sem plantas com flor, não haveria espertos primatas frugívoros

[13] 00:50(Laughter)
a fazer palestras TED.

[14] 00:53Now,
(Risos)

[15] 00:55David and Hidehiko and Ketaki
Ora bem,

[16] 00:58gave a very compelling story about
David, Hidehiko e Ketaki

[17] 01:01the similarities between fruit flies and humans,
contaram uma história convincente

[18] 01:04and there are many similarities,
sobre as parecenças entre moscas da fruta e humanos,

[19] 01:06and so you might think that if humans are similar to fruit flies,
e há muitas parecenças.

[20] 01:09the favorite behavior of a fruit fly might be this, for example --
Podíamos pensar que, se os humanos fossem semelhantes às moscas da fruta,

[21] 01:12(Laughter)
o comportamento favorito das moscas da fruta podia ser este.

[22] 01:15but in my talk, I don't want to emphasize on the similarities
(Risos)

[23] 01:18between humans and fruit flies, but rather the differences,
Na minha palestra, não quero enfatizar as parecenças

[24] 01:21and focus on the behaviors that I think fruit flies excel at doing.
entre humanos e moscas da fruta, mas antes as diferenças

[25] 01:26And so I want to show you a high-speed video sequence
e focar os comportamentos em que as moscas da fruta são excelentes.

[26] 01:29of a fly shot at 7,000 frames per second in infrared lighting,
Quero mostrar-vos uma sequência, a alta velocidade,

[27] 01:33and to the right, off-screen, is an electronic looming predator
de uma mosca a 7000 "frames" por segundo, sob uma luz infravermelha.

[28] 01:37that is going to go at the fly.
À direita, fora do ecrã, está à espreita um predador eletrónico

[29] 01:39The fly is going to sense this predator.
na direção da mosca.

[30] 01:40It is going to extend its legs out.
A mosca vai sentir este predador.

[31] 01:43It's going to sashay away
Vai estender as pernas.

[32] 01:44to live to fly another day.
Vai fugir

[33] 01:47Now I have carefully cropped this sequence
para viver e voar mais um dia.

[34] 01:49to be exactly the duration of a human eye blink,
Editei cuidadosamente esta sequência

[35] 01:53so in the time that it would take you to blink your eye,
para ter exatamente a duração de um pestanejar.

[36] 01:55the fly has seen this looming predator,
Assim, no tempo de um piscar de olhos,

[37] 01:59estimated its position, initiated a motor pattern to fly it away,
a mosca viu este predador à espreita,

[38] 02:05beating its wings at 220 times a second as it does so.
calculou a sua posição, iniciou um padrão motor

[39] 02:09I think this is a fascinating behavior
para voar para longe,

[40] 02:11that shows how fast the fly's brain can process information.
batendo as asas 220 vezes por segundo.

[41] 02:15Now, flight -- what does it take to fly?
Penso ser um comportamento fascinante

[42] 02:18Well, in order to fly, just as in a human aircraft,
que mostra a rapidez com que o cérebro da mosca

[43] 02:21you need wings that can generate sufficient aerodynamic forces,
pode processar informação.

[44] 02:24you need an engine sufficient to generate the power required for flight,
O voo - o que é preciso para voar?

[45] 02:27and you need a controller,
Bem, para voar, simplesmente,

[46] 02:29and in the first human aircraft, the controller was basically
um avião precisa de asas

[47] 02:32the brain of Orville and Wilbur sitting in the cockpit.
que possam gerar forças aerodinâmicas suficientes,

[48] 02:36Now, how does this compare to a fly?
um motor com potência suficiente para voar

[49] 02:39Well, I spent a lot of my early career trying to figure out
e precisa de um controlador.

[50] 02:42how insect wings generate enough force to keep the flies in the air.
No primeiro avião, o controlador era basicamente

[51] 02:46And you might have heard how engineers proved
os cérebros de Orville e Wilbur sentados no "cockpit".

[52] 02:48that bumblebees couldn't fly.
Como se compara isto a uma mosca?

[53] 02:50Well, the problem was in thinking that the insect wings
Passei o início da minha carreira a tentar entender

[54] 02:53function in the way that aircraft wings work. But they don't.
como podem as asas dos insetos gerar força para manter as moscas no ar.

[55] 02:56And we tackle this problem by building giant,
Devem ter ouvido que os engenheiros provaram

[56] 02:59dynamically scaled model robot insects
que os zângãos não voam.

[57] 03:02that would flap in giant pools of mineral oil
O problema foi pensar que as asas dos insetos

[58] 03:06where we could study the aerodynamic forces.
funcionam como as dos aviões, mas não funcionam.

[59] 03:08And it turns out that the insects flap their wings
Abordamos o problema construindo

[60] 03:10in a very clever way, at a very high angle of attack
gigantescos modelos dinâmicos de insetos robôs, à escala

[61] 03:13that creates a structure at the leading edge of the wing,
que batiam as asas, em piscinas gigantes de óleo mineral,

[62] 03:16a little tornado-like structure called a leading edge vortex,
onde podíamos estudar as forças aerodinâmicas.

[63] 03:19and it's that vortex that actually enables the wings
Parece que os insetos batem as asas

[64] 03:22to make enough force for the animal to stay in the air.
de forma inteligente, com um elevado ângulo de ataque

[65] 03:25But the thing that's actually most -- so, what's fascinating
que cria uma estrutura na ponta da asa,

[66] 03:28is not so much that the wing has some interesting morphology.
uma estrutura tipo tornado chamado vórtice de ponta.

[67] 03:31What's clever is the way the fly flaps it,
É esse vórtice que possibilita

[68] 03:34which of course ultimately is controlled by the nervous system,
que as asas criem força suficiente para o animal se manter no ar.

[69] 03:38and this is what enables flies to perform
O que é fascinante

[70] 03:40these remarkable aerial maneuvers.
não é tanto que a asa tenha uma morfologia interessante.

[71] 03:43Now, what about the engine?
O que é genial é a forma como a mosca bate as asas,

[72] 03:45The engine of the fly is absolutely fascinating.
o que é controlado pelo sistema nervosa.

[73] 03:48They have two types of flight muscle:
É isto que permite às moscas

[74] 03:50so-called power muscle, which is stretch-activated,
realizar estas manobras aéreas notáveis.

[75] 03:53which means that it activates itself and does not need to be controlled
E quanto ao motor?

[76] 03:56on a contraction-by-contraction basis by the nervous system.
O motor das moscas é absolutamente fascinante.

[77] 04:00It's specialized to generate the enormous power required for flight,
Têm dois tipos de músculos de voo:

[78] 04:04and it fills the middle portion of the fly,
o chamado músculo de poder, ativado por esticão,

[79] 04:06so when a fly hits your windshield,
o que significa que se ativa a si mesmo e não precisa de ser controlado

[80] 04:08it's basically the power muscle that you're looking at.
numa base de contração sequencial pelo sistema nervoso.

[81] 04:10But attached to the base of the wing
Especializou-se para gerar um poder enorme necessário ao voo

[82] 04:12is a set of little, tiny control muscles
e preenche a porção média da mosca.

[83] 04:15that are not very powerful at all, but they're very fast,
Quando uma mosca atinge um parabrisas,

[84] 04:18and they're able to reconfigure the hinge of the wing
é basicamente o músculo de poder que se vê.

[85] 04:22on a stroke-by-stroke basis,
Mas, agarrado à base da asa,

[86] 04:23and this is what enables the fly to change its wing
há um conjunto de pequenos músculos de controlo

[87] 04:26and generate the changes in aerodynamic forces
nada poderosos, mas muito rápidos,

[88] 04:29which change its flight trajectory.
capazes de reconfigurar a extremidade da asa

[89] 04:32And of course, the role of the nervous system is to control all this.
numa base de batidas sequenciais.

[90] 04:36So let's look at the controller.
É isto que capacita a mosca a mudar a asa,

[91] 04:37Now flies excel in the sorts of sensors
e a gerar as mudanças nas forças aerodinâmicas

[92] 04:40that they carry to this problem.
que mudam a sua trajetória de voo.

[93] 04:42They have antennae that sense odors and detect wind detection.
E, claro, o papel do sistema nervoso é controlar tudo isto.

[94] 04:46They have a sophisticated eye which is
Vamos então ao controlador.

[95] 04:48the fastest visual system on the planet.
As moscas são excelentes nos tipos de sensores

[96] 04:50They have another set of eyes on the top of their head.
que trazem para este problema.

[97] 04:52We have no idea what they do.
Têm antenas que detetam odores e detetam a direção do vento.

[98] 04:54They have sensors on their wing.
Têm olhos sofisticados

[99] 04:57Their wing is covered with sensors, including sensors
que são os sistemas visuais mais rápidos do planeta.

[100] 05:01that sense deformation of the wing.
Têm outro conjunto de olhos no topo da cabeça.

[101] 05:03They can even taste with their wings.
Não temos ideia do que fazem.

[102] 05:05One of the most sophisticated sensors a fly has
Têm sensores nas asas.

[103] 05:08is a structure called the halteres.
As asas estão cobertas de sensores,

[104] 05:10The halteres are actually gyroscopes.
incluindo uns que sentem a deformação da asa.

[105] 05:11These devices beat back and forth about 200 hertz during flight,
Podem até saborear com as suas asas.

[106] 05:16and the animal can use them to sense its body rotation
Um dos mais sofisticados sensores duma mosca

[107] 05:19and initiate very, very fast corrective maneuvers.
é uma estrutura chamada halteres.

[108] 05:23But all of this sensory information has to be processed
Os halteres são giroscópios.

[109] 05:25by a brain, and yes, indeed, flies have a brain,
Estes mecanismos batem a cerca de 200 hertz durante o voo.

[110] 05:29a brain of about 100,000 neurons.
O animal pode usá-los para sentir a sua rotação corporal

[111] 05:32Now several people at this conference
e iniciar manobras evasivas muito, muito rápidas.

[112] 05:34have already suggested that fruit flies could serve neuroscience
Mas toda esta informação sensorial tem de ser processada por um cérebro.

[113] 05:39because they're a simple model of brain function.
Sim, as moscas têm cérebro,

[114] 05:42And the basic punchline of my talk is,
com cerca de 100 000 neurónios.

[115] 05:44I'd like to turn that over on its head.
Várias pessoas, nesta conferência,

[116] 05:47I don't think they're a simple model of anything.
sugeriram já que as moscas da fruta podem servir a neurociência

[117] 05:49And I think that flies are a great model.
porque são um modelo simples do funcionamento do cérebro.

[118] 05:52They're a great model for flies.
A piada da minha palestra é que

[119] 05:54(Laughter)
gostaria de desmentir isso.

[120] 05:57And let's explore this notion of simplicity.
Penso que não são nenhum modelo simples.

[121] 06:00So I think, unfortunately, a lot of neuroscientists,
Penso que são um grande modelo.

[122] 06:02we're all somewhat narcissistic.
São um grande modelo para as moscas.

[123] 06:04When we think of brain, we of course imagine our own brain.
(Risos)

[124] 06:08But remember that this kind of brain,
Exploremos esta noção de simplicidade.

[125] 06:09which is much, much smaller
Penso, infelizmente, que muitos de nós, neurocientistas,

[126] 06:11- instead of 100 billion neurons, it has 100,000 neurons -
somos todos um pouco narcisistas.

[127] 06:14but this is the most common form of brain on the planet
Quando pensamos em cérebro, pensamos logo no nosso cérebro.

[128] 06:17and has been for 400 million years.
Mas este tipo de cérebro,

[129] 06:20And is it fair to say that it's simple?
que é muito mais pequeno

[130] 06:22Well, it's simple in the sense that it has fewer neurons,
- em vez de 100 mil milhões de neurónios, tem 100 000 neurónios -

[131] 06:24but is that a fair metric?
mas é o tipo de cérebro mais comum do planeta

[132] 06:26And I would propose it's not a fair metric.
e já o era há 400 milhões de anos.

[133] 06:28So let's sort of think about this. I think we have to compare --
Será justo dizer que é simples?

[134] 06:31(Laughter) -
É simples no sentido de que tem menos neurónios,

[135] 06:33we have to compare the size of the brain
mas será essa uma medida justa?

[136] 06:38with what the brain can do.
Proponho que não é uma medida justa.

[137] 06:40So I propose we have a Trump number,
Pensemos então nisto. Penso que temos de comparar...

[138] 06:43and the Trump number is the ratio of this man's
(Risos)

[139] 06:46behavioral repertoire to the number of neurons in his brain.
... temos de comparar o tamanho do cérebro

[140] 06:49We'll calculate the Trump number for the fruit fly.
com o que o cérebro consegue fazer.

[141] 06:52Now, how many people here think the Trump number
Proponho que tenhamos um fator Trump.

[142] 06:55is higher for the fruit fly?
O fator Trump é a razão entre o repertório comportamental deste homem

[143] 06:57(Applause)
e o número de neurónios no seu cérebro.

[144] 07:00It's a very smart, smart audience.
Calculemos o fator Trump para a mosca da fruta.

[145] 07:03Yes, the inequality goes in this direction, or I would posit it.
Quantos aqui pensam que o fator Trump

[146] 07:06Now I realize that it is a little bit absurd
é mais alto na mosca da fruta?

[147] 07:09to compare the behavioral repertoire of a human to a fly.
(Aplausos)

[148] 07:12But let's take another animal just as an example. Here's a mouse.
São uma audiência esperta.

[149] 07:16A mouse has about 1,000 times as many neurons as a fly.
A desigualdade vai nessa direção, ou assim o diria.

[150] 07:21I used to study mice. When I studied mice,
Percebo que seja um pouco absurdo

[151] 07:23I used to talk really slowly.
comparar o repertório comportamental de um homem com o da mosca.

[152] 07:26And then something happened when I started to work on flies.
Mas tomemos outro animal como exemplo. Aqui está um rato.

[153] 07:28(Laughter)
Um rato tem cerca de 1000 vezes mais neurónios que uma mosca.

[154] 07:31And I think if you compare the natural history of flies and mice,
Eu estudava ratos.

[155] 07:34it's really comparable. They have to forage for food.
Quando os estudava, costumava falar muito lentamente.

[156] 07:37They have to engage in courtship.
Mas ocorreu uma coisa, quando comecei a trabalhar com moscas.

[157] 07:40They have sex. They hide from predators.
(Risos)

[158] 07:43They do a lot of the similar things.
Penso que, comparando a história natural de moscas e ratos, eles são comparáveis.

[159] 07:45But I would argue that flies do more.
Têm de procurar alimento.

[160] 07:47So for example, I'm going to show you a sequence,
Têm de realizar a corte sexual.

[161] 07:50and I have to say, some of my funding comes from the military,
Têm sexo. Escondem-se de predadores.

[162] 07:55so I'm showing this classified sequence
Têm bastantes parecenças.

[163] 07:57and you cannot discuss it outside of this room. Okay?
Mas diria que as moscas fazem mais.

[164] 08:01So I want you to look at the payload
Por exemplo, vou mostrar uma sequência,

[165] 08:03at the tail of the fruit fly.
- alguns dos meus fundos são militares,

[166] 08:06Watch it very closely,
por isso, mostro uma sequência confidencial

[167] 08:08and you'll see why my six-year-old son
e não a podem discutir fora desta sala. Ok?

[168] 08:12now wants to be a neuroscientist.
(Risos)

[169] 08:17Wait for it.
Quero que vejam bem a carga

[170] 08:18Pshhew.
na cauda da mosca da fruta.

[171] 08:20So at least you'll admit that if fruit flies are not as clever as mice,
Olhem com atenção

[172] 08:23they're at least as clever as pigeons. (Laughter)
e verão porque é que o meu filho de 6 anos

[173] 08:28Now, I want to get across that it's not just a matter of numbers
agora quer ser um neurocientista.

[174] 08:32but also the challenge for a fly to compute
Esperem.

[175] 08:34everything its brain has to compute with such tiny neurons.
Pshhiiiuuu...

[176] 08:37So this is a beautiful image of a visual interneuron from a mouse
Ao menos reconheçam que, se as moscas não são tão espertas como os ratos,

[177] 08:40that came from Jeff Lichtman's lab,
são tão espertas como os pombos.

[178] 08:43and you can see the wonderful images of brains
(Risos)

[179] 08:46that he showed in his talk.
Quero que percebam que não é só uma questão de números

[180] 08:49But up in the corner, in the right corner, you'll see,
mas um desafio para a mosca processar

[181] 08:52at the same scale, a visual interneuron from a fly.
tudo o que o seu cérebro processa com neurónios tão pequenos.

[182] 08:56And I'll expand this up.
Esta é uma bonita imagem dum interneurónio visual de um rato

[183] 08:58And it's a beautifully complex neuron.
vindo do laboratório de Jeff Lichtman.

[184] 09:00It's just very, very tiny, and there's lots of biophysical challenges
Podem ver as belas imagens de cérebros

[185] 09:03with trying to compute information with tiny, tiny neurons.
que ele mostrou na sua palestra.

[186] 09:07How small can neurons get? Well, look at this interesting insect.
Mas no canto superior, à direita,

[187] 09:10It looks sort of like a fly. It has wings, it has eyes,
verão, na mesma escala, um interneurónio visual duma mosca.

[188] 09:13it has antennae, its legs, complicated life history,
Vou aumentar isto.

[189] 09:15it's a parasite, it has to fly around and find caterpillars
É um belo neurónio complexo.

[190] 09:18to parasatize,
É muito pequeno, e existem vários desafios biofísicos

[191] 09:20but not only is its brain the size of a salt grain,
em tentar processar informações com neurónios tão pequenos.

[192] 09:24which is comparable for a fruit fly,
Quão pequenos podem ser? Vejam este interessante inseto.

[193] 09:26it is the size of a salt grain.
Parece uma mosca.

[194] 09:29So here's some other organisms at the similar scale.
Tem asas, tem olhos, tem antenas, pernas, uma história de vida complicada.

[195] 09:32This animal is the size of a paramecium and an amoeba,
É um parasita, tem de voar e encontrar lagartas

[196] 09:37and it has a brain of 7,000 neurons that's so small --
para parasitar.

[197] 09:40you know these things called cell bodies you've been hearing about,
Mas não apenas o seu cérebro do tamanho de um grão de sal,

[198] 09:43where the nucleus of the neuron is?
o que é comparável à mosca da fruta,

[199] 09:45This animal gets rid of them because they take up too much space.
ele é do tamanho de um grão de sal.

[200] 09:48So this is a session on frontiers in neuroscience.
Aqui estão outros organismos de escala semelhante.

[201] 09:51I would posit that one frontier in neuroscience is to figure out how the brain of that thing works.
Este animal é do tamanho duma paramécia e duma ameba.

[202] 09:56But let's think about this. How can you make a small number of neurons do a lot?
Tem um cérebro com 7000 neurónios, é tão pequeno.

[203] 10:02And I think, from an engineering perspective,
Nestas coisas chamadas corpos celulares, de que têm ouvido falar,

[204] 10:04you think of multiplexing.
onde fica o núcleo do neurónio?

[205] 10:06You can take a hardware and have that hardware
Este animal livra-se dele porque ocupa muito espaço.

[206] 10:08do different things at different times,
Esta é uma sessão sobre as fronteiras da neurociência.

[207] 10:10or have different parts of the hardware doing different things.
Afirmo que uma fronteira da neurociência

[208] 10:13And these are the two concepts I'd like to explore.
é perceber como funciona o cérebro daquela coisa.

[209] 10:16And they're not concepts that I've come up with,
Pensem no seguinte:

[210] 10:18but concepts that have been proposed by others in the past.
Como se pode levar um pequeno número de neurónios a fazer muito?

[211] 10:23And one idea comes from lessons from chewing crabs.
Penso que, da perspetiva de engenharia,

[212] 10:26And I don't mean chewing the crabs.
se pensa em multiplicação.

[213] 10:27I grew up in Baltimore, and I chew crabs very, very well.
Podemos levar um equipamento

[214] 10:31But I'm talking about the crabs actually doing the chewing.
a fazer diferentes coisas em momentos diferentes,

[215] 10:34Crab chewing is actually really fascinating.
ou diferentes partes do equipamento a fazer coisas diferentes.

[216] 10:36Crabs have this complicated structure under their carapace
São dois conceitos que gostaria de explorar.

[217] 10:39called the gastric mill
E não são conceitos inventados por mim,

[218] 10:41that grinds their food in a variety of different ways.
mas conceitos propostos por outros, no passado.

[219] 10:43And here's an endoscopic movie of this structure.
Uma ideia vem de lições tiradas da mastigação dos caranguejos.

[220] 10:48The amazing thing about this is that it's controlled
Não quero dizer mastigar os caranguejos.

[221] 10:51by a really tiny set of neurons, about two dozen neurons
Cresci em Baltimore, e mastigo caranguejos muito bem.

[222] 10:54that can produce a vast variety of different motor patterns,
Mas falo dos caranguejos a mastigar.

[223] 10:59and the reason it can do this is that this little tiny ganglion
A mastigação dos caranguejos é mesmo fascinante.

[224] 11:04in the crab is actually inundated by many, many neuromodulators.
Os caranguejos têm uma estrutura complicada debaixo da carapaça,

[225] 11:08You heard about neuromodulators earlier.
chamada raspador gástrico,

[226] 11:10There are more neuromodulators
que mói a comida numa série de formas diferentes.

[227] 11:12that alter, that innervate this structure than actually neurons in the structure,
Aqui está uma endoscopia filmada dessa estrutura.

[228] 11:18and they're able to generate a complicated set of patterns.
O espantoso sobre isto é que é controlado

[229] 11:22And this is the work by Eve Marder and her many colleagues
por um pequeno conjunto de neurónios - cerca de 12 neurónios -

[230] 11:25who've been studying this fascinating system
que podem produzir uma grande variedade de diferentes padrões motores.

[231] 11:28that show how a smaller cluster of neurons
A razão desta capacidade

[232] 11:30can do many, many, many things
é que este pequeno gânglio do caranguejo

[233] 11:32because of neuromodulation that can take place on a moment-by-moment basis.
está inundado por muitos neuromoduladores.

[234] 11:36So this is basically multiplexing in time.
Já ouviram falar de neuromoduladores.

[235] 11:39Imagine a network of neurons with one neuromodulator.
Há mais neuromoduladores que alteram, que inervam esta estrutura

[236] 11:42You select one set of cells to perform one sort of behavior,
do que neurónios na estrutura.

[237] 11:45another neuromodulator, another set of cells,
E são capazes de gerar um complicado conjunto de padrões.

[238] 11:48a different pattern, and you can imagine
Este é o trabalho de Eve Marder e seus colegas,

[239] 11:49you could extrapolate to a very, very complicated system.
que têm estudado este fascinante sistema,

[240] 11:53Is there any evidence that flies do this?
que mostra como um pequeno grupo de neurónios

[241] 11:55Well, for many years in my laboratory and other laboratories around the world,
pode fazer muitas coisas

[242] 11:59we've been studying fly behaviors in little flight simulators.
por causa da neuromodulação que pode ocorrer momento-a-momento.

[243] 12:01You can tether a fly to a little stick.
Isto é basicamente multiplicação no tempo.

[244] 12:03You can measure the aerodynamic forces it's creating.
Imaginem uma rede de neurónios com um neuromodulador.

[245] 12:06You can let the fly play a little video game
Escolhem um grupo de células para realizar um tipo de comportamento,

[246] 12:08by letting it fly around in a visual display.
outro modulador, outro grupo de células,

[247] 12:12So let me show you a little tiny sequence of this.
um padrão diferente.

[248] 12:14Here's a fly
Podem imaginar que se pode extrapolar para um sistema muito complicado.

[249] 12:16and a large infrared view of the fly in the flight simulator,
Existem provas que as moscas o fazem.

[250] 12:19and this is a game the flies love to play.
Durante muitos anos, no meu e noutros laboratórios no mundo,

[251] 12:21You allow them to steer towards the little stripe,
estudámos comportamentos de moscas, em simuladores de voo.

[252] 12:23and they'll just steer towards that stripe forever.
Pode-se prender uma mosca a um pauzinho.

[253] 12:26It's part of their visual guidance system.
Pode-se medir as forças aerodinâmicas que cria.

[254] 12:30But very, very recently, it's been possible
Pode-se deixar a mosca jogar um pequeno jogo vídeo,

[255] 12:32to modify these sorts of behavioral arenas for physiologies.
deixando-a voar à vontade num monitor.

[256] 12:37So this is the preparation that one of my former post-docs,
Deixem mostrar-vos uma pequena sequência disto.

[257] 12:40Gaby Maimon, who's now at Rockefeller, developed,
Aqui está uma mosca

[258] 12:42and it's basically a flight simulator
e uma grande imagem em infravermelho da mosca num simulador de voo.

[259] 12:44but under conditions where you actually can stick an electrode
Este é um jogo que as moscas adoram jogar.

[260] 12:47in the brain of the fly and record
Se permitirmos que elas se dirijam para a risca,

[261] 12:49from a genetically identified neuron in the fly's brain.
elas voltarão sempre a essa risca.

[262] 12:53And this is what one of these experiments looks like.
Faz parte do seu sistema de orientação visual.

[263] 12:55It was a sequence taken from another post-doc in the lab,
Mas muito recentemente, tem sido possível

[264] 12:58Bettina Schnell.
modificar estas arenas comportamentais para as fisiologias.

[265] 12:59The green trace at the bottom is the membrane potential
Esta é a preparação desenvolvida por um dos meus estudantes,

[266] 13:03of a neuron in the fly's brain,
Gaby Maimon, que está em Rockefeller.

[267] 13:05and you'll see the fly start to fly, and the fly is actually
Basicamente, é um simulador de voo,

[268] 13:08controlling the rotation of that visual pattern itself
mas sob condições onde se pode prender um elétrodo

[269] 13:11by its own wing motion,
no cérebro da mosca e gravar

[270] 13:12and you can see this visual interneuron
a partir do neurónio geneticamente identificado no cérebro da mosca.

[271] 13:14respond to the pattern of wing motion as the fly flies.
Uma dessas experiências tem este aspeto.

[272] 13:18So for the first time we've actually been able to record
Foi uma sequência gravada por outra estudante, no laboratório,

[273] 13:21from neurons in the fly's brain while the fly
Bettina Schnell.

[274] 13:24is performing sophisticated behaviors such as flight.
O traço verde no fundo é o potencial de membrana

[275] 13:28And one of the lessons we've been learning
de um neurónio no cérebro da mosca.

[276] 13:30is that the physiology of cells that we've been studying
Veem a mosca começar a voar.

[277] 13:32for many years in quiescent flies
Ela própria está a controlar a rotação do padrão visual

[278] 13:35is not the same as the physiology of those cells
pelo movimento das suas asas.

[279] 13:37when the flies actually engage in active behaviors
Veem este interneurónio visual

[280] 13:40like flying and walking and so forth.
responder ao padrão de movimento das asas, enquanto voa.

[281] 13:43And why is the physiology different?
Pela primeira vez conseguimos gravar

[282] 13:46Well it turns out it's these neuromodulators,
os neurónios do cérebro da mosca,

[283] 13:48just like the neuromodulators in that little tiny ganglion in the crabs.
enquanto ela realiza sofisticados comportamentos como o voo.

[284] 13:52So here's a picture of the octopamine system.
Uma das lições que aprendemos

[285] 13:54Octopamine is a neuromodulator
é que a fisiologia das células que temos estudado

[286] 13:56that seems to play an important role in flight and other behaviors.
durante muitos anos, em moscas em repouso,

[287] 14:00But this is just one of many neuromodulators
não é a mesma fisiologia das mesmas células

[288] 14:03that's in the fly's brain.
quando as moscas realizam comportamentos ativos,

[289] 14:04So I really think that, as we learn more,
como voar e andar e assim por diante.

[290] 14:06it's going to turn out that the whole fly brain
E porque é a fisiologia diferente?

[291] 14:09is just like a large version of this stomatogastric ganglion,
Parece que é por causa destes neuromoduladores,

[292] 14:12and that's one of the reasons why it can do so much with so few neurons.
como os neuromoduladores naquele pequeno gânglio dos caranguejos.

[293] 14:16Now, another idea, another way of multiplexing
Isto é uma imagem do sistema da octopamina.

[294] 14:19is multiplexing in space,
A octopamina é um neuromodulador

[295] 14:21having different parts of a neuron
que parece ter um papel importante no voo e noutros comportamentos.

[296] 14:23do different things at the same time.
Mas este é apenas um dos muitos neuromoduladores

[297] 14:25So here's two sort of canonical neurons
no cérebro da mosca.

[298] 14:27from a vertebrate and an invertebrate,
Penso realmente que, à medida que aprendermos,

[299] 14:29a human pyramidal neuron from Ramon y Cajal,
vamos vendo que todo o cérebro da mosca

[300] 14:32and another cell to the right, a non-spiking interneuron,
é como uma versão alargada deste gânglio estomatogástrico,

[301] 14:36and this is the work of Alan Watson and Malcolm Burrows many years ago,
e é uma das razões para ela ser capaz de fazer tanto com tão poucos neurónios.

[302] 14:40and Malcolm Burrows came up with a pretty interesting idea
Outra ideia, outra forma de multiplicar

[303] 14:43based on the fact that this neuron from a locust
é multiplicar no espaço,

[304] 14:46does not fire action potentials.
tendo partes diferentes dum neurónio

[305] 14:48It's a non-spiking cell.
a fazer coisas diferentes ao mesmo tempo.

[306] 14:50So a typical cell, like the neurons in our brain,
Aqui estão dois tipos de neurónios canónicos,

[307] 14:53has a region called the dendrites that receives input,
dum vertebrado e dum invertebrado,

[308] 14:55and that input sums together
um neurónio piramidal humano de Ramon e Cajal

[309] 14:58and will produce action potentials
e outra célula à direita, um interneurónio "sem picos",

[310] 15:00that run down the axon and then activate
Isto é um trabalho de há muitos anos de Alan Watson e Malcolm Burrows.

[311] 15:03all the output regions of the neuron.
Malcolm Burrows teve uma ideia interessante

[312] 15:05But non-spiking neurons are actually quite complicated
baseada no facto de este neurónio dum gafanhoto

[313] 15:08because they can have input synapses and output synapses
não emitir potenciais de ação.

[314] 15:11all interdigitated, and there's no single action potential
É uma célula "sem picos".

[315] 15:15that drives all the outputs at the same time.
É uma célula típica, como os neurónios no nosso cérebro.

[316] 15:18So there's a possibility that you have computational compartments
Tem uma região chamada dendrites que recebem impulsos.

[317] 15:22that allow the different parts of the neuron
E esses impulsos conjugam-se

[318] 15:26to do different things at the same time.
e produzem potenciais de ação

[319] 15:28So these basic concepts of multitasking in time
que percorrem os axónios

[320] 15:33and multitasking in space,
e vão ativar todas as regiões de saída do neurónio.

[321] 15:35I think these are things that are true in our brains as well,
Mas os neurónios "sem picos" são bastante complicados

[322] 15:38but I think the insects are the true masters of this.
porque podem ter impulsos sinápticos de entrada e de saída,

[323] 15:41So I hope you think of insects a little bit differently next time,
todos interdigitados, e não existe um potencial de ação único

[324] 15:44and as I say up here, please think before you swat.
que conduza todos os impulsos de saída ao mesmo tempo.

[325] 15:47(Applause)
Existe a possibilidade de ter compartimentos computacionais