Достаточно ли силен человеческий мозг со всеми своими способностями к решению проблем и творческими способностями, чтобы понять себя? Ничто в известной вселенной (за исключением самой вселенной) не является более сложным; мозг содержит около 100 миллиардов нервных клеток или нейронов, каждый из которых может связываться с тысячами других клеток мозга.
Из этой истории
[×] ЗАКРЫТЬ
ВИДЕО: Мозговые уловки - так работает ваш мозг
Связанный контент
- Мозговые клетки для общения
- Обнаружение лжи
Поскольку мы, приматы, в основном визуальные существа, возможно, лучший способ осмыслить мозг - это ясно увидеть его. Это было целью в течение 125 лет, так как испанский ученый Сантьяго Рамон и Кахаль начал использовать пятно, которое маркировало отдельные нейроны. Он посмотрел в микроскоп на окрашенные клетки и ветвистые проекции, с которыми они соединялись с другими нейронами. «Здесь все было просто, ясно и не смущено», - писал он о своих наблюдениях - начале современной неврологии.
С тех пор ученые разработали методы определения конкретных задач, в которых специализируются различные области мозга - например, некоторые нейроны, предназначенные для обработки зрения, обнаруживают только горизонтальные линии, в то время как другие ощущают опасность или производят речь. Исследователи создали карты, показывающие, как области мозга, не смежные друг с другом, связаны между собой длинными клеточными проекциями, называемыми аксонами. Новейшие методы микроскопии показывают, что нейроны изменяют свою форму в зависимости от опыта - потенциально записывая память. В последние несколько десятилетий способность видеть мозг в новом свете породила множество идей.
Теперь вылазки ученых в эту вселенную используются по-другому - как объекты искусства. Карл Шуновер, невролог, обучающийся в Колумбийском университете, собрал интригующие изображения мозга для новой книги « Портреты разума» (Абрамс). «Это реальные данные, а не представления артистов», - говорит он. «Именно на это смотрят неврологи в своих микроскопах, МРТ-аппаратах или электрофизиологических системах. Нейронаука существует благодаря этим методам ».
Заимствуя ген у флуоресцентной медузы и вставив его в ДНК червей или мышей в лаборатории, ученые заставили нейроны светиться. Техника окрашивания Кахала работала только на посмертной ткани, и она помечала нейроны случайным образом, но новые красители позволили ученым «изучать нейроны у живых животных и тканей», отмечает Джошуа Санес из Гарвардского университета в эссе в книге.
Один из новейших методов основан на гене, который делает водоросли чувствительными к свету. Освещение нейронов, содержащих ген, может изменить их поведение. «Достижения позволяют нам манипулировать деятельностью отдельных клеток и типов клеток с помощью лучей света», - пишет Терренс Сейновски из Института биологических исследований Солка.
Мозг остается загадочным, но паттерны на этих изображениях - богатые завитки нервных связей, неожиданные симметрии и слои структуры - побуждают ученых верить, что они все же его расшифруют. Со своей стороны, Шуновер надеется «заставить читателей думать, что стоит попытаться выяснить, что это за изображения и почему они такие красивые».
Лаура Хельмут - старший редактор Смитсоновского института .
Фотографии из " Портрета разума: Визуализация мозга от античности до XXI века" Карла Шуновера, опубликованного Abrams.
Богатый слой гиппокампа - то, где воспоминания сделаны. Три основных компонента гиппокампа в этом мозге мыши обозначены буквами. (Тамили Вайсман, Джефф Лихтман и Джошуа Санес (2005) / Abrams Books) 
При правильных условиях паттерны возникают из монументальной сложности мозга. Одно из новейших применений магнитно-резонансной томографии отслеживает поток воды в клетках, выявляя нервные пути, которые создают дальние связи внутри мозга. На этом изображении мозга синие участки проходят между верхом и низом, красные - между правым и левым, а зеленые - между передним и задним. (Патрик Хагманн (2006) / Abrams Books) 
Визуализация мозга перешла от грубой анатомии к сложным контурам. На этой первой известной нейробиологической диаграмме Ибн аль-Хайтама, около 1027 г., проиллюстрированы глаза и зрительные нервы. (Ибн аль-Хайтам (около 1027 г.) / Предоставлено Библиотекой Сулеймания, Стамбул / Abrams Books) 
Рисунок Сантьяго Рамона-и-Кахаля 1914 года - пухлое тело нейрона, обвитое усиками других нейронов. (Сантьяго Рамон-и-Кахал (1914) / Предоставлено доктором Хуаном А. де Карлосом, Наследие Кахала, Институт Кахала (CSIC) / Книги Абрамса) 
Форма, которую принимает нейрон, определяется его функцией, а также тем, как организована группа нейронов. Здесь показаны яркие продолговатые скопления в части мозга мыши, чувствительной к прикосновению; каждый обрабатывает нейронные сигналы от разных усов. (Lasani Wijetunge и Peter Kind, 2008 / Abrams Books) 
Подкрепление всей этой мозговой деятельности и основа для некоторых методов визуализации - плотная сеть тонких кровеносных сосудов. (Альфонсо Родригес-Баеза и Мариса Ортега-Санчес (2009) / Abrams Books) 
Это не абстрактное искусство, это представление нейронной активности в мозгу обезьяны. Эта часть мозга, называемая зрительной корой, является одной из первых частей мозга, получающих информацию от глаз. Визуальная кора настроена на простые формы, такие как прямые линии. Обезьяне были показаны линии в разных ориентациях, а разные цвета представляют собой кусочки коры, которые особенно интересуют данный тип линий. Например, кластеры нейронов, выделенные зеленым цветом, активны, когда обезьяна видит вертикальную линию; желтые кластеры нейронов настроены на горизонтальные линии. (Предоставлено Евгением Б. Сиротиным) 
Когда мозг работает хорошо, различные части соединяются длинными волокнами, называемыми аксонами (см. Фото 2). Но когда мозг поврежден (как на этом изображении от пациента, перенесшего инсульт в части мозга, называемой таламусом), связи разрушаются. (Предоставлено Хеннингом У. Воссом) 
Нейроны связываются друг с другом, высвобождая химические вещества, такие как дофамин, из мешочков, называемых пузырьками. Везикулы, видимые здесь в клетке фибробластов, имеют геодезическое внешнее покрытие, которое в конечном итоге проникает через стенку клетки и высвобождает свое химическое сообщение, которое будет обнаружено соседями клетки. (Изображение предоставлено John Heuser, MD) 
Наши клетки окружены каркасом белков, который поддерживает форму клетки. Под электронным микроскопом белковые волокна, называемые актиновыми нитями, выглядят как плетеные веревки. (Изображение предоставлено John Heuser, MD) 
Гиппокамп - это место памяти. Если он поврежден, вы можете вспомнить вещи, которые произошли задолго до травмы, но вы не сможете создать новые воспоминания. (Предоставлено Томасом Деринком и Марком Эллисманом) 
Поблагодарите мозжечок - извилистую долю ткани в задней и нижней части мозга - за вашу способность танцевать или ездить на велосипеде. Это все о координации движений. В этом окрашенном срезе ткани мозжечка клетки поддержки, называемые глией, выделены синим цветом, а клетки, называемые нейронами Пуркинье, выделены зеленым цветом. Нейроны Пуркинье являются одними из крупнейших нейронов в мозге и имеют обширные разветвленные сети проекций, называемые дендритами. (Предоставлено Томасом Деринком и Марком Эллисманом) 
Несколько лет назад нейробиологи выяснили, как взять два флуоресцентных белка, которые светятся зеленым или красным, и превратить их в радугу разных цветов, которые могут быть включены в отдельные нейроны. Здесь техника используется для окрашивания клеток в мозжечке. Результат? «Мозговая стрела». (Мышь Brainbow была произведена Дж. Ливетом, Т. А. Вайсманом, Х. Кангом, Р. У. Драфтом, Дж. Лу, Р. А. Беннисом, Дж. Р. Санесом, Дж. У. Лихтманом) 
Плотно наслоенный гиппокамп, который оказывается решающим для памяти, был предметом этого рисунка 1895 года Джозефа Жюля Дежерина. (Фотография Дуайта Примиано, Anatomie des centres nerveux . Paris, Rueff, 1895-1901) 
Книга Карла Шуновера включает очерки некоторых ведущих мировых нейробиологов. (Предоставлено Abrams Books)
