El arte y la ciencia rara vez se cruzan. Cuando esto sucede y la investigación aplicada, comprensible solo para especialistas, se enriquece con imágenes visuales, la ciencia recibe más atención de la gente común. Compárense: los estudios cerebrales se llevan a cabo en todo el mundo todos los días, pero los gráficos, cuadros y rayos X no nos causan emociones fuertes. Sin embargo, tan pronto como aparecen dibujos coloridos que ilustran los efectos en el cerebro, las noticias obtienen una gran respuesta. Fuera del contexto de los descubrimientos científicos, simplemente nos gusta mirar el trabajo de los órganos internos, es especialmente interesante monitorear el funcionamiento de los hemisferios que son responsables del pensamiento.
Mapeo cerebral
Conexión del cerebro del mouse
Los científicos del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro en Seattle han creado un mapa que detalla las relaciones entre las células cerebrales del ratón. Ningún artista hubiera pensado en crear tales pinturas: los investigadores introdujeron un virus verde fluorescente en un área específica del cerebro de un ratón vivo. El virus infectó las neuronas cerca del sitio de inyección, y después de tres semanas se diseminó por todo el cerebro. Como resultado, se mostró un mapa de las relaciones que se producen en una de las regiones del cerebro como una red verde fluorescente de neuronas infectadas.
Incluso los mapas cerebrales "regulares" son impresionantes. Los científicos de la Universidad de California en Berkeley han desarrollado un mapa interactivo que muestra dónde se almacenan los significados de ciertas palabras, así como cómo se relacionan las palabras y sus significados.
El mapa tridimensional más grande del mundo de redes neuronales de la corteza cerebral fue publicado por neurobiólogos del Instituto Allen, Harvard Medical School y NERF (un proyecto de investigación en el campo de la neuroelectrónica). El desarrollo del mapa llevó más de diez años: los investigadores analizaron conjuntos colosales de datos sobre la actividad cerebral, y esto nos permitió establecer la relación entre la estructura y las funciones del cerebro.
Para crear un mapa del cerebro del ratón, se dibujaron líneas horizontales y verticales en la pantalla frente a sus ojos: las neuronas reaccionaron a estas señales visuales. Luego, se hicieron secciones ultrafinas del cerebro. Esto permitió obtener numerosas imágenes de neuronas y sinapsis, que se utilizaron para crear el modelo 3D.
El cerebro como el misterio más importante.
Todavía no hay un mapa completo del cerebro humano. Hay varios enfoques para resolver este problema. Una forma es descifrar los caminos a lo largo de los cuales viajan las señales eléctricas entre las neuronas cuando el cerebro realiza ciertas funciones. El problema es que cada rebanada con un grosor de cincuenta billonésimas de metro tiene que fotografiarse cuidadosamente con un microscopio electrónico, y luego tratar programáticamente de reconectarse entre las neuronas individualmente.
El proceso lleva mucho tiempo, pero hay formas de acelerarlo. Por ejemplo, puede usar diferentes colores, lo que le permite colorear diferentes neuronas y conexiones, para que sean mejor visibles. En el proyecto EyeWire , cualquier usuario en un formato de juego está invitado a colorear las conexiones neuronales en la imagen con neuronas retinianas reales capturadas por un microscopio electrónico. Así es como la ciencia progresa a través de la gamificación.
Conexiones neuronales de lienzo y pintura
Un graduado del Departamento de Neurobiología de la Universidad de Pennsylvania, Greg Dunn, eliminó la búsqueda científica de la ecuación y se concentró en el componente visual. Comenzó a dibujar neuronas al estilo de la pintura de acuarela japonesa sumi-e (este es un tipo de pintura monocromática, en la que solo dos colores están tradicionalmente presentes).
Estructura en columna de la corteza cerebral. Oro, tinta, revelador, mica de aluminio
Dunn primero estudia la imagen real de las neuronas, luego transfiere el contorno principal al papel y comienza a crear una imagen. Para transmitir con mayor precisión las características de las estructuras de las conexiones neuronales, el artista utiliza la pulverización de tinta en papel no absorbente. Al mismo tiempo, improvisa más, en lugar de dibujar una imagen real: es extremadamente difícil lograr la misma estructura ornamentada si simplemente copia la imagen original.
Las neuronas piramidales y de cesta (que tienen una gran dendrita apical que conduce hacia arriba, tienen un axón bajando y muchas dendritas basales) en la corteza motora. 22k de tinta dorada
Si sopla una gota de tinta, los patrones de su propagación sobre la superficie serán aleatorios, dependiendo de la turbulencia del aire, la forma del papel, los obstáculos microscópicos: las ramas en las figuras son las mismas que las ramas reales de las células nerviosas.
Esquema de la corteza cerebral. Grabado en oro sobre acero
En este trabajo, Dunn transfirió la imagen al metal utilizando el método de fotolitografía. Grabado cubierto con pan de oro. La técnica permite grabar copias de microestructuras celulares en las placas de oro más delgadas, cada una de las cuales refleja la luz en cierto ángulo.
La base de estos trabajos fue la técnica de neuroimagen del cerebro del cerebro (cerebro - cerebro, arco iris - arco iris), en el que se utilizan proteínas fluorescentes para colorear las neuronas conectadas entre sí. Las figuras muestran la variación de la tinción del arco cerebral del hipocampo (la estructura clave de la neurogénesis adulta) en cuatro colores.
Si observa el hipocampo en varios artículos científicos , puede comparar los niveles de visualización de los objetos. Aquí está el hipocampo (izquierda) y todo el cerebro del ratón (derecha), todo teñido. En el hipocampo, las células en división están marcadas en rojo. El rosa es el bulbo olfativo, el púrpura es la zona subventricular y la ruta de migración rostral, el naranja es el hipocampo, el amarillo es la superficie del cerebelo.
La mayor parte del trabajo de Dunn está dedicado a las neuronas, pero presta atención a otras células. En la imagen de arriba ves una imagen de la médula espinal.
Cerebelo Oro, pinturas, esmalte sobre panel aluminizado.
Las pinturas usan no solo oro, sino también pinturas transparentes, barnices, selladores, agentes de soplado especiales, polvos metálicos, ingredientes químicamente activos.
Esta imagen muestra la corteza creciente del cerebro humano (a las 15 semanas de embarazo).
Esta figura muestra la corteza visual. Esto es solo una parte de una grandiosa imagen del artista, que representa 750,000 neuronas y las conexiones entre ellas.
Como puede ver, la ciencia y el arte pueden cruzarse en formas de transmitir información. Y si el lenguaje seco de los artículos académicos atrae a las personas pequeñas, entonces puede usar la experiencia de la cultura del arte para popularizar las ideas científicas.
Las pinturas de Greg Dunn se exhiben en el Instituto Franklin en Filadelfia, y en el sitio web del proyecto puedes ver videos que muestran cómo se ven los elementos bajo diferentes aspectos destacados.