نادرا ما يتقاطع الفن والعلوم. عندما يحدث هذا ويتم إثراء البحث التطبيقي ، الذي لا يمكن فهمه إلا للمتخصصين ، بالصور المرئية ، يتلقى العلم المزيد من الاهتمام من الناس العاديين. قارن بأنفسكم: تُجرى دراسات الدماغ في جميع أنحاء العالم كل يوم ، ولكن الرسوم البيانية والرسوم البيانية والأشعة السينية لا تسبب لنا مشاعر قوية. ومع ذلك ، بمجرد ظهور الرسومات الملونة التي توضح التأثيرات على الدماغ ، تحصل الأخبار على استجابة كبيرة. خارج سياق الاكتشافات العلمية ، نود فقط أن ننظر إلى عمل الأعضاء الداخلية ، من المثير للاهتمام بشكل خاص مراقبة عمل نصفي الكرة الأرضية المسؤولين عن التفكير.
رسم خرائط الدماغ
ربط دماغ الفأر
ابتكر العلماء في معهد ألن لعلوم الدماغ في سياتل خريطة تفصل العلاقات بين خلايا دماغ الفأر. لم يكن أي فنان قد فكر في إنشاء مثل هذه اللوحات - أدخل الباحثون فيروس الفلورسنت الأخضر في منطقة معينة من دماغ فأر حي. أصاب الفيروس الخلايا العصبية بالقرب من موقع الحقن ، وبعد ثلاثة أسابيع انتشر في جميع أنحاء الدماغ. ونتيجة لذلك ، تم عرض خريطة للعلاقات التي تحدث في إحدى مناطق الدماغ كشبكة الفلورسنت الخضراء من الخلايا العصبية المصابة.
حتى خرائط الدماغ "العادية" مثيرة للإعجاب. طور العلماء في جامعة كاليفورنيا في بيركلي خريطة تفاعلية توضح مكان تخزين معاني بعض الكلمات ، وكذلك كيفية ارتباط الكلمات ومعانيها.
تم نشر أكبر خريطة ثلاثية الأبعاد في العالم للشبكات العصبية للقشرة الدماغية من قبل علماء الأعصاب من معهد ألين وكلية الطب بجامعة هارفارد و NERF (مشروع بحثي في مجال الإلكترونيات العصبية). استغرق تطوير الخريطة أكثر من عشر سنوات: حلل الباحثون صفائف هائلة من البيانات حول نشاط الدماغ ، وهذا سمح لنا بتأسيس العلاقة بين هيكل الدماغ ووظائفه.
لإنشاء خريطة لدماغ الفأرة ، تم رسم خطوط أفقية ورأسية على الشاشة أمام أعينهم - تفاعلت الخلايا العصبية مع هذه الإشارات المرئية. ثم ، تم عمل أجزاء رقيقة من الدماغ. هذا جعل من الممكن الحصول على العديد من الصور للخلايا العصبية والمشابك ، والتي تم استخدامها في إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد.
الدماغ أهم لغز
لا توجد حتى الآن خريطة كاملة للدماغ البشري. هناك العديد من الطرق لحل هذه المشكلة. تتمثل إحدى الطرق في فك رموز المسارات التي تنتقل عبرها الإشارات الكهربائية بين الخلايا العصبية عندما يقوم الدماغ بوظائف معينة. تكمن المشكلة في أنه يجب تصوير كل شريحة بسمك خمسين مليار جزء من المتر بعناية باستخدام مجهر إلكتروني ، ثم محاولة برمجياً إعادة الاتصال بين الخلايا العصبية بشكل فردي.
تستغرق العملية الكثير من الوقت ، ولكن هناك طرق لتسريعها. على سبيل المثال ، يمكنك استخدام ألوان مختلفة ، مما يسمح لك بتلوين الخلايا العصبية والاتصالات المختلفة ، بحيث تكون مرئية بشكل أفضل. في مشروع EyeWire ، تتم دعوة أي مستخدم بتنسيق لعبة لتلوين الاتصالات العصبية في الصورة مع الخلايا العصبية الشبكية الحقيقية التي يتم التقاطها بواسطة المجهر الإلكتروني. هذه هي الطريقة التي يحرز بها العلم التقدم من خلال التلعيب.
قماش وطلاء اتصالات عصبية
خريج قسم علم الأعصاب في جامعة بنسلفانيا ، جريج دن ، أزال البحث العلمي من المعادلة وركز على المكون البصري. بدأ في رسم الخلايا العصبية بأسلوب الرسم بالألوان المائية اليابانية سومي-إي (هذا هو نوع من الرسم أحادي اللون يوجد فيه لونان فقط تقليديًا).
الهيكل العمودي للقشرة الدماغية. ذهب ، حبر ، مطور ، ميكا ألمنيوم
يدرس دن أولاً الصورة الفعلية للخلايا العصبية ، ثم ينقل المخطط الرئيسي إلى الورقة ويبدأ في إنشاء صورة. من أجل نقل ميزات هياكل الاتصالات العصبية بشكل أكثر دقة ، يستخدم الفنان رش الحبر على ورق غير ماص. في الوقت نفسه ، يتحسن أكثر ، بدلاً من رسم صورة حقيقية - من الصعب للغاية تحقيق نفس البنية المزخرفة إذا قمت بنسخ الصورة الأصلية.
سلة وخلايا عصبية هرمية (التي لديها تغصن قمي كبير يؤدي إلى أعلى ، ولها محور واحد ينزل ، والعديد من التشعبات القاعدية) في القشرة الحركية. حبر ذهب عيار 22
إذا انفجرت على قطرة من الحبر ، فإن أنماط انتشارها على السطح ستكون عشوائية ، اعتمادًا على اضطراب الهواء ، وشكل الورق ، والعقبات المجهرية - الفروع في الأشكال هي نفسها الفروع الحقيقية للخلايا العصبية.
مخطط القشرة الدماغية. نقش الذهب على الفولاذ
في هذا العمل ، نقل دن الصورة إلى المعدن باستخدام طريقة الطباعة الحجرية الضوئية. نقش مغطى بورق الذهب. تسمح هذه التقنية بنسخ نسخ من الهياكل المجهرية الخلوية في أرق صفائح الذهب ، كل منها يعكس الضوء بزاوية معينة.
كان أساس هذه الأعمال تقنية التصوير العصبي لقوس الدماغ (الدماغ - الدماغ ، قوس قزح - قوس قزح) ، حيث يتم استخدام البروتينات الفلورية لتلوين الخلايا العصبية المتصلة ببعضها البعض. تظهر الأشكال اختلاف تلطيخ دماغ الحُصين (البنية الرئيسية لتكوين الخلايا العصبية البالغة) بأربعة ألوان.
إذا نظرت إلى الحصين في أوراق علمية مختلفة ، يمكنك مقارنة مستويات التصور للأشياء. هنا هو الحصين (يسار) ودماغ الفأر كله (يمين) ، كلهم ملطخون. في الحصين ، يتم تمييز الخلايا المقسمة باللون الأحمر. اللون الوردي هو اللمبة الشمية ، والأرجواني هو المنطقة تحت البطينية ومسار الهجرة في المنصة ، والبرتقال هو الحصين ، والأصفر هو سطح المخيخ.
معظم أعمال دان مكرسة للخلايا العصبية ، لكنه يولي اهتمامًا للخلايا الأخرى. في الصورة أعلاه ترى صورة للحبل الشوكي.
المخيخ. ذهب ، طلاء ، مينا على لوح من الألمنيوم
لا تستخدم اللوحات الذهب فحسب ، بل تستخدم أيضًا الدهانات الشفافة والورنيشات والمواد المانعة للتسرب وعوامل النفخ الخاصة والمساحيق المعدنية والمكونات النشطة كيميائيًا.
تظهر هذه الصورة قشرة الدماغ البشرية المتنامية (في الأسبوع الخامس عشر من الحمل).
يوضح هذا الشكل القشرة البصرية. هذه ليست سوى جزء من صورة فخمة واحدة للفنان ، والتي تصور 750،000 الخلايا العصبية والصلات بينها.
كما ترون ، يمكن أن يتقاطع العلم والفن بطرق لنقل المعلومات. وإذا كانت اللغة الجافة للمقالات الأكاديمية تجذب القليل من الناس ، فيمكنك استخدام تجربة الثقافة الفنية لنشر الأفكار العلمية.
يتم عرض لوحات جريج دن في معهد فرانكلين في فيلادلفيا ، ويمكنك مشاهدة مقاطع الفيديو التي تظهر كيف تبدو العناصر تحت نقاط مختلفة مختلفة على موقع المشروع.