Neuroart защо да създавате картини от мозъчни неврони
Изкуството и науката рядко се пресичат. Когато това се случи и приложните изследвания, разбираеми само за специалистите, се обогатят с визуални образи, науката получава повече внимание от лаиците. Сравнете сами: изследванията на мозъка по света се извършват всеки ден, но графиките, диаграмите и рентгеновите лъчи не предизвикват силни емоции у нас. Въпреки това, веднага щом се появят цветни рисунки, илюстриращи ефектите върху мозъка, новината получава голям отзвук. Извън контекста на научните открития, ние просто обичаме да разглеждаме работата на вътрешните органи, особено интересно е да проследим функционирането на полукълбата, отговорни за мисленето.
мозъчно картографиране
Учени от Института Алън за мозъчни науки в Сиатъл създадоха карта, която описва връзките между мозъчните клетки на мишки. На никой художник не би му хрумнало да създава подобни картини - изследователите инжектирали зелен флуоресцентен вирус в определена област от мозъка на жива мишка. Вирусът заразява неврони близо до мястото на инжектиране и след три седмици се разпространява в целия мозък. В резултат на това карта на взаимовръзките, възникващи в една от областите на мозъка, се показва като зелена флуоресцентна мрежа от заразени неврони.
Дори "обикновените" мозъчни карти са впечатляващи. Учени от Калифорнийския държавен университет в Бъркли разработиха интерактивна карта, която показва къде се съхраняват значенията на определени думи, както и как думите и техните значения са свързани.
За да се създаде карта на мозъка на мишката, хоризонтални и вертикални линии бяха нарисувани на екрана пред очите им - невроните реагираха на тези визуални сигнали. След това са направени ултратънки срезове от мозъка. Това направи възможно получаването на множество изображения на неврони и синапси, които бяхаизползвани при създаването на 3D модела.
Мозъкът като най-голямата мистерия
Все още няма пълна карта на човешкия мозък. Има няколко подхода за решаване на този проблем. Един от начините е да се дешифрира начинът, по който електрическите сигнали преминават между невроните, когато мозъкът изпълнява определени функции. Проблемът е, че всеки срез с дебелина петдесет милиардни от метър трябва да бъде внимателно сниман с електронен микроскоп и след това програмно да се опита да възстанови връзките между невроните един по един.
Процесът отнема много време, но има начини да го ускорите. Например, можете да използвате различни бои, за да оцветите различни неврони и връзки, така че да се виждат по-добре. В проекта EyeWire всеки потребител във формата на играта е поканен да оцвети невронните връзки в картината с реални неврони в ретината, заснети с електронен микроскоп. Ето как науката напредва чрез геймификация.
Платно и бои на невронни връзки
Възпитаникът на неврологията в Университета на Пенсилвания Грег Дън извади науката от уравнението и се фокусира върху визуалните ефекти. Той започва да рисува неврони в стила на японската акварелна живопис суми-е (вид монохромна живопис, която традиционно има само два цвята).
Дън първо изучава действителния образ на невроните, след това прехвърля основните контури на хартия и започва да създава картина. За да предаде по-точно характеристиките на структурите на невронните връзки, художникът използва пръскане с мастило върху неабсорбираща хартия. В същото време той повече импровизира, а некопира реално изображение - изключително трудно е да се постигне същата богато украсена структура, ако просто копирате оригиналното изображение.
Ако духнете капка мастило, моделите на разпространението й по повърхността ще бъдат произволни, в зависимост от турбуленцията на въздуха, формата на хартията, микроскопичните препятствия - разклоненията на рисунките са същите като истинските разклонения на нервните клетки.
В тази работа Дън прехвърля изображението върху метал, използвайки метода на фотолитографията. Гравюрата беше покрита със златни листа. Техниката позволява ецване на копия на клетъчни микроструктури в най-тънките златни пластини, всяка от които отразява светлината под определен ъгъл.
Тези работи се основават на техниката за изобразяване на мозъка (мозък - мозък, дъга - дъга), която използва флуоресцентни протеини за оцветяване на неврони, свързани помежду си. Фигурите показват вариация на оцветяването на мозъчната дъга на хипокампуса (ключова структура на неврогенезата при възрастни) в четири цвята.
Ако погледнете хипокампуса в различни научни статии, можете да сравните нивата на визуализация на обектите. Тук хипокампусът (вляво) и целият мозък на мишката (вдясно) са оцветени изцяло. В изображението на хипокампуса делящите се клетки са означени в червено. Розово е обонятелната луковица, лилаво е субвентрикуларната зона и ростралният миграционен път, оранжево е хипокампусът, а жълто е повърхността на малкия мозък.
Повечето от работата на Дън е посветена на невроните, но той също обръща внимание надруги клетки. На снимката по-горе виждате изображение на гръбначния мозък.
Картините използват не само злато, но и прозрачни бои, лакове, уплътнители, специални разпенващи агенти, метални прахове, химически активни съставки.
Тази снимка показва нарастващата човешка мозъчна кора (на 15-та седмица от бременността).
Тази рисунка показва зрителната кора. Това е само част от една грандиозна картина на художника, която изобразява 750 000 неврона и връзките между тях.
Както можете да видите, науката и изкуството могат да се пресичат в начините за предаване на информация. И ако сухият език на академичните статии не привлича много хората, то опитът на художествената култура може да се използва за популяризиране на научни идеи.