Czy ludzki mózg z całą swoją zdolnością rozwiązywania problemów i zdolnościami twórczymi jest wystarczająco silny, aby zrozumieć siebie? Nic w znanym wszechświecie (z wyjątkiem samego wszechświata) nie jest bardziej złożone; mózg zawiera około 100 miliardów komórek nerwowych lub neuronów, z których każda może komunikować się z tysiącami innych komórek mózgowych.
Z tej historii
[×] ZAMKNIJ
WIDEO: Sztuczki mózgu - tak działa Twój mózg
powiązana zawartość
- Komórki mózgowe do spotkań towarzyskich
- Wykrywanie kłamstw
Ponieważ naczelne to przede wszystkim stworzenia wizualne, być może najlepszym sposobem na zrozumienie mózgu jest jego wyraźne widzenie . Taki był cel od 125 lat, odkąd hiszpański naukowiec Santiago Ramón y Cajal zaczął używać plamy oznaczającej poszczególne neurony. Patrzył przez mikroskop na zabarwione komórki i podobne do gałęzi projekcje, z którymi łączyły się one z innymi neuronami. „Tutaj wszystko było proste, jasne i nieporządane” - pisał o swoich obserwacjach, początku nowoczesnej neuronauki.
Od tego czasu naukowcy opracowali metody określania konkretnych zadań, w których specjalizują się różne regiony mózgu - na przykład niektóre neurony, które zajmują się przetwarzaniem wzroku, wykrywają tylko poziome linie, podczas gdy inne wyczuwają niebezpieczeństwo lub wytwarzają mowę. Naukowcy stworzyli mapy wskazujące, w jaki sposób regiony mózgu, które nie sąsiadują ze sobą, są połączone długimi odcinkami projekcji komórkowych zwanych aksonami. Najnowsze techniki mikroskopowe ujawniają zmianę kształtu neuronów w odpowiedzi na doświadczenie - potencjalnie rejestrując pamięć. Możliwość zobaczenia mózgu w świeżym świetle zaowocowała bogactwem spostrzeżeń w ciągu ostatnich kilku dekad.
Teraz wyprawy naukowców do tego wszechświata są wykorzystywane w inny sposób - jako obiekty sztuki. Carl Schoonover, neurobiolog szkolący się na Columbia University, zebrał intrygujące obrazy mózgu do nowej książki, Portraits of the Mind (Abrams). „To prawdziwe dane, a nie interpretacje artystów” - mówi. „Właśnie na to patrzą neuronaukowcy w swoich mikroskopach, urządzeniach do rezonansu magnetycznego lub systemach elektrofizjologicznych. Neuronauka istnieje dzięki tym technikom. ”
Pożyczając gen z fluorescencyjnych meduz i wstawiając go do DNA robaków lub myszy w laboratorium, naukowcy sprawili, że neurony świecą. Technika barwienia Cajala działała tylko na tkance pośmiertnej i losowo oznaczała neurony, ale nowe barwniki umożliwiły naukowcom „badanie neuronów u żywych zwierząt i tkanek”, zauważa Joshua Sanes z Uniwersytetu Harvarda w eseju w książce.
Jedna z najnowszych metod opiera się na genie, który uwrażliwia glony na światło. Świecące światło na neurony zawierające gen mogą zmienić ich zachowanie. „Postępy pozwalają nam manipulować aktywnością poszczególnych komórek i typów komórek za pomocą wiązki światła”, pisze Terrence Sejnowski z Salk Institute for Biological Studies.
Mózg pozostaje tajemniczy, ale wzory na tych obrazach - bogate spirale połączeń neuronowych, nieoczekiwane symetrie i warstwy struktury - zachęcają naukowców do przekonania, że jeszcze go rozszyfrują. Ze swojej strony Schoonover ma nadzieję, że „sprawi, że czytelnicy uznają, że warto spróbować dowiedzieć się, jakie są obrazy i dlaczego są tak piękne”.
Laura Helmuth jest starszym redaktorem Smithsonian .
Fotografie pochodzą z Portretu umysłu: Wizualizacja mózgu od starożytności do XXI wieku przez Carla Schoonovera, opublikowane przez Abramsa.
Bogato warstwowy hipokamp to miejsce, w którym powstają wspomnienia. Trzy główne składniki hipokampu w tym mózgu myszy są wytłoczone. (Tamily Weissman, Jeff Lichtman and Joshua Sanes (2005) / Abrams Books) 
W odpowiednich warunkach wzorce wyłaniają się z monumentalnej złożoności mózgu. Jedno z najnowszych zastosowań obrazowania rezonansu magnetycznego śledzi przepływ wody w komórkach, odsłaniając układy nerwowe, które tworzą połączenia mózgowe na duże odległości. Na tym obrazie mózgu niebieskie pasma przebiegają między górą a dołem, czerwone między prawą i lewą stroną, a zielone między przodem a tyłem. (Patric Hagmann (2006) / Abrams Books) 
Obrazowanie mózgu przeszło od ogólnej anatomii do złożonych obwodów. Na tym pierwszym znanym diagramie neuronauki, autorstwa Ibn al-Haythama, około 1027 r., Pokazano oczy i nerwy wzrokowe. (Ibn al-Haytham (około 1027) / Dzięki uprzejmości Süleymaniye Library, Istanbul / Abrams Books) 
Rysunek Santiago Ramón y Cajala z 1914 r. Przedstawiający pulchne ciało neuronu splecione przez macki z innych neuronów. (Santiago Ramón y Cajal (1914) / Dzięki uprzejmości dr Juana A. de Carlosa, Cajal Legacy, Instituto Cajal (CSIC) / Abrams Books) 
Forma, jaką przyjmuje neuron, zależy od jego funkcji, podobnie jak sposób zorganizowania grupy neuronów. Pokazane są tutaj jasne, podłużne skupiska w części mózgu myszy wrażliwej na dotyk; każdy przetwarza sygnały neuronowe z innego wąsa. (Lasani Wijetunge i Peter Kind, 2008 / Abrams Books) 
Napędem całej tej aktywności mózgu i podstawą niektórych technik obrazowania jest gęsta sieć delikatnych naczyń krwionośnych. (Alfonso Rodríguez-Baeza i Marisa Ortega-Sánchez (2009) / Abrams Books) 
To nie jest sztuka abstrakcyjna - to reprezentacja aktywności neuronalnej w mózgu małpy. Ta część mózgu, zwana korą wzrokową, jest jedną z pierwszych części mózgu otrzymujących informacje z oczu. Kora wzrokowa jest dostosowana do prostych kształtów, takich jak proste linie. Małpie pokazano linie w różnych orientacjach, a różne kolory reprezentują fragmenty kory, które są szczególnie zainteresowane danym rodzajem linii. Na przykład skupiska neuronów podświetlone na zielono są aktywne, gdy małpa zobaczy pionową linię; żółte klastry neuronów są dostrojone do linii poziomych. (Dzięki uprzejmości Jewgienija B. Sirotina) 
Kiedy mózg działa dobrze, różne części są połączone długimi włóknami zwanymi aksonami (patrz zdjęcie 2). Ale kiedy mózg jest uszkodzony (jak na tym obrazie od pacjenta, który doznał udaru w części mózgu zwanej wzgórzem), połączenia się psują. (Dzięki uprzejmości Henninga U. Vossa) 
Neurony komunikują się ze sobą, uwalniając substancje chemiczne, takie jak dopamina, z torebek zwanych pęcherzykami. Pęcherzyki, widoczne tutaj w komórce fibroblastów, mają geodezyjną powłokę zewnętrzną, która ostatecznie wyskakuje z boku komórki i uwalnia swój komunikat chemiczny do wykrycia przez sąsiadów komórki. (Zdjęcie wyprodukowane przez dr. Johna Heusera) 
Nasze komórki są otoczone rusztowaniem białek, które utrzymują kształt komórki. Pod mikroskopem elektronowym włókna białkowe zwane włóknami aktynowymi wyglądają jak splecione liny. (Zdjęcie wyprodukowane przez dr. Johna Heusera) 
Hipokamp jest siedzibą pamięci. Jeśli jest uszkodzony, możesz pamiętać rzeczy, które wydarzyły się na długo przed kontuzją, ale nie będziesz w stanie tworzyć nowych wspomnień. (Dzięki uprzejmości Thomas Deerinck i Mark Ellisman) 
Podziękuj móżdżkowi - zwiniętemu płatowi tkanek z tyłu i dołu mózgu - za twoją zdolność do tańca lub jazdy na rowerze. Chodzi o koordynację ruchową. W tym zabarwionym skrawku tkanki móżdżku komórki podporowe zwane glejami są niebieskie, a komórki zwane neuronami Purkinjego są zielone. Neurony Purkinjego są jednymi z największych neuronów w mózgu i mają rozległą rozgałęzioną sieć projekcji zwanych dendrytami. (Dzięki uprzejmości Thomas Deerinck i Mark Ellisman) 
Kilka lat temu neurobiologowie wymyślili, jak wziąć dwa fluorescencyjne białka, które świeciły na zielono lub czerwono, i zamienić je w tęczę o różnych kolorach, którą można włączyć do poszczególnych neuronów. Tutaj technika jest używana do barwienia komórek w móżdżku. Wynik? „Mózg”. (Mysz Brainbow została wyprodukowana przez J. Liveta, TA Weissmana, H. Kanga, RW Draft, J. Lu, RA Bennisa, JR Sanesa, JW Lichtmana) 
Gęsto warstwowy hipokamp, który okazuje się kluczowy dla pamięci, był przedmiotem tego rysunku Josepha Julesa Dejerine z 1895 roku. (Fotografia: Dwight Primiano, Anatomie des centre nerveux . Paryż, Rueff, 1895–1901) 
Książka Carla Schoonovera zawiera eseje niektórych wiodących neuronaukowców na świecie. (Dzięki uprzejmości książek Abramsa)
