न्यूरो-कला: मस्तिष्क न्यूरॉन्स से चित्र क्यों बनाते हैं

कला और विज्ञान शायद ही कभी प्रतिच्छेद करते हैं। जब ऐसा होता है और लागू किया गया अनुसंधान, केवल विशेषज्ञों के लिए समझ में आता है, तो दृश्य चित्रों से समृद्ध होता है, विज्ञान सामान्य लोगों से अधिक ध्यान प्राप्त करता है। अपने लिए तुलना करें: मस्तिष्क अध्ययन हर दिन दुनिया भर में किए जाते हैं, लेकिन रेखांकन, चार्ट और एक्स-रे मजबूत भावनाओं का कारण नहीं बनते हैं। हालांकि, जैसे ही रंगीन चित्र मस्तिष्क पर पड़ने वाले प्रभावों को दर्शाते हैं, समाचार को बड़ी प्रतिक्रिया मिलती है। वैज्ञानिक खोजों के संदर्भ में, हम सिर्फ आंतरिक अंगों के काम को देखना पसंद करते हैं, यह विशेष रूप से गोलार्धों के कामकाज की निगरानी करना दिलचस्प है जो सोच के लिए जिम्मेदार हैं।

ब्रेन मैपिंग

माउस ब्रेन कनेक्ट

सिएटल में एलन इंस्टीट्यूट फॉर ब्रेन साइंस के वैज्ञानिकों ने एक नक्शा बनाया है जो माउस मस्तिष्क कोशिकाओं के बीच संबंधों का विवरण देता है। किसी भी कलाकार ने ऐसी पेंटिंग बनाने के बारे में नहीं सोचा होगा - शोधकर्ताओं ने एक हरे रंग के फ्लोरोसेंट वायरस को एक जीवित माउस के मस्तिष्क के एक विशिष्ट क्षेत्र में पेश किया। वायरस इंजेक्शन साइट के पास न्यूरॉन्स को संक्रमित करता है, और तीन सप्ताह के बाद पूरे मस्तिष्क में फैल जाता है। नतीजतन, मस्तिष्क क्षेत्रों में से एक में होने वाले संबंधों का एक नक्शा संक्रमित न्यूरॉन्स के हरे फ्लोरोसेंट नेटवर्क के रूप में प्रदर्शित किया गया था।

यहां तक ​​कि "नियमित" मस्तिष्क के नक्शे प्रभावशाली हैं। बर्कले में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने एक इंटरेक्टिव मानचित्र विकसित किया है , जिसमें दिखाया गया है कि कुछ शब्दों के अर्थ संग्रहीत किए जाते हैं, साथ ही यह भी कि शब्द और उनके अर्थ कैसे संबंधित हैं।

सेरेब्रल कॉर्टेक्स के तंत्रिका नेटवर्क का दुनिया का सबसे बड़ा तीन-आयामी नक्शा एलन इंस्टीट्यूट, हार्वर्ड मेडिकल स्कूल और एनईआरएफ (न्यूरोइलेक्ट्रॉनिक के क्षेत्र में एक शोध परियोजना) के न्यूरोबायोलॉजिस्ट द्वारा प्रकाशित किया गया था। मानचित्र के विकास में दस साल से अधिक समय लगा: शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क गतिविधि पर डेटा के विशाल सरणियों का विश्लेषण किया, और इससे हमें मस्तिष्क की संरचना और कार्यों के बीच संबंध स्थापित करने की अनुमति मिली।

माउस के मस्तिष्क का नक्शा बनाने के लिए, स्क्रीन पर उनकी आंखों के सामने क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर रेखाएं खींची गई थीं - न्यूरॉन्स ने इन दृश्य संकेतों पर प्रतिक्रिया दी। फिर, मस्तिष्क के अति-पतले वर्गों को बनाया गया। इससे न्यूरॉन्स और सिनेप्स की कई छवियां प्राप्त करना संभव हो गया, जिनका उपयोग 3 डी मॉडल बनाने में किया गया था।

सबसे महत्वपूर्ण रहस्य के रूप में मस्तिष्क

अभी भी मानव मस्तिष्क का पूरा नक्शा नहीं है। इस समस्या को हल करने के लिए कई दृष्टिकोण हैं। एक तरीका उन रास्तों को समझना है जिनके साथ मस्तिष्क के कुछ कार्य करने पर इलेक्ट्रिकल सिग्नल न्यूरॉन्स के बीच यात्रा करते हैं। समस्या यह है कि एक मीटर के पचास अरबवें मोटाई वाले प्रत्येक स्लाइस को इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करते हुए सावधानी से फोटो खींचना पड़ता है, और फिर व्यक्तिगत रूप से न्यूरॉन्स के बीच व्यक्तिगत रूप से पुन: कनेक्ट करने का प्रयास करते हैं।

प्रक्रिया में बहुत समय लगता है, लेकिन इसे गति देने के तरीके हैं। उदाहरण के लिए, आप विभिन्न रंगों का उपयोग कर सकते हैं, जिससे आप अलग-अलग न्यूरॉन्स और कनेक्शनों को रंग सकते हैं, ताकि वे बेहतर दिखाई दें। आईवीएआरए परियोजना में, एक गेम प्रारूप में किसी भी उपयोगकर्ता को इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप द्वारा कैप्चर किए गए वास्तविक रेटिना न्यूरॉन्स के साथ तस्वीर में तंत्रिका कनेक्शन को रंगीन करने के लिए आमंत्रित किया जाता है। इस तरह विज्ञान गामीकरण के माध्यम से प्रगति करता है।

कैनवास और पेंट तंत्रिका कनेक्शन

पेन्सिलवेनिया विश्वविद्यालय में न्यूरोबायोलॉजी विभाग के एक स्नातक, ग्रेग डन ने समीकरण से वैज्ञानिक खोज को हटा दिया और दृश्य घटक पर ध्यान केंद्रित किया। उन्होंने जापानी सुमी-ई वाटर कलर पेंटिंग की शैली में न्यूरॉन्स को आकर्षित करना शुरू किया (यह एक प्रकार की मोनोक्रोम पेंटिंग है जिसमें केवल दो रंग पारंपरिक रूप से मौजूद हैं)।

सेरेब्रल कॉर्टेक्स की स्तंभ संरचना। सोना, स्याही, डेवलपर, एल्यूमीनियम अभ्रक

डन पहले न्यूरॉन्स की वास्तविक छवि का अध्ययन करता है, फिर मुख्य रूपरेखा को कागज पर स्थानांतरित करता है और एक चित्र बनाना शुरू करता है। तंत्रिका कनेक्शन की संरचनाओं की विशेषताओं को अधिक सटीक रूप से व्यक्त करने के लिए, कलाकार गैर-शोषक कागज पर स्याही छिड़काव का उपयोग करता है। एक ही समय में, वह एक वास्तविक छवि बनाने के बजाय अधिक सुधार करता है - यदि आप मूल छवि को कॉपी करते हैं तो उसी अलंकृत संरचना को प्राप्त करना बेहद मुश्किल है।

टोकरी और पिरामिड न्यूरॉन्स (जिनमें एक बड़ा एपिक डेंड्राइट होता है, जो ऊपर की ओर जाता है, एक एक्सोन नीचे जा रहा होता है, और कई कोरल डेंड्राइट्स) मोटर कॉर्टेक्स में। 22k गोल्ड इंक

यदि आप स्याही की एक बूंद पर उड़ते हैं, तो सतह पर फैलने के पैटर्न यादृच्छिक होंगे, हवा की अशांति, कागज के आकार, सूक्ष्म बाधाओं के आधार पर - आंकड़े की शाखाएं तंत्रिका कोशिकाओं की वास्तविक शाखाओं के समान हैं।

सेरेब्रल कॉर्टेक्स की योजना। स्टील पर सोने की नक्काशी

इस काम में, डन ने फोटोलिथोग्राफी पद्धति का उपयोग करके छवि को धातु में स्थानांतरित कर दिया। उत्कीर्णन सोने की पत्ती के साथ कवर किया गया। तकनीक सबसे पतली सोने की प्लेटों में सेलुलर microstructures की नक़्क़ाशी की अनुमति देता है, जिनमें से प्रत्येक एक निश्चित कोण पर प्रकाश को दर्शाता है।

इन कार्यों का आधार ब्रेनबो (मस्तिष्क - मस्तिष्क, इंद्रधनुष - इंद्रधनुष) के न्यूरोइमेजिंग की तकनीक थी, जिसमें एक दूसरे से जुड़े न्यूरॉन्स को रंगने के लिए फ्लोरोसेंट प्रोटीन का उपयोग किया जाता है। आंकड़े चार रंगों में हिप्पोकैम्पस (वयस्क न्यूरोजेनेसिस की प्रमुख संरचना) के मस्तिष्क के धुंधला होने की भिन्नता को दर्शाते हैं।

यदि आप विभिन्न वैज्ञानिक पत्रों में हिप्पोकैम्पस को देखते हैं, तो आप वस्तुओं के दृश्य के स्तर की तुलना कर सकते हैं। यहाँ हिप्पोकैम्पस (बाएं) और पूरे माउस मस्तिष्क (दाएं), सभी दाग ​​हैं। हिप्पोकैम्पस में, विभाजित कोशिकाएं लाल रंग में चिह्नित होती हैं। गुलाबी घ्राण बल्ब है, बैंगनी उपमहाद्वीप क्षेत्र और रोस्ट्रल प्रवास पथ है, नारंगी हिप्पोकैम्पस है, पीला सेरिबैलम की सतह है।

डन का अधिकांश काम न्यूरॉन्स के लिए समर्पित है, लेकिन वह अन्य कोशिकाओं पर ध्यान देता है। ऊपर की छवि में आप रीढ़ की हड्डी की एक छवि देखते हैं।

सेरिबैलम। सोना, पेंट, एक aluminized पैनल पर तामचीनी

चित्रों में न केवल सोने का उपयोग होता है, बल्कि पारदर्शी पेंट, वार्निश, सीलेंट, विशेष उड़ाने वाले एजेंट, धातु पाउडर, रसायनयुक्त सक्रिय तत्व भी होते हैं।

यह तस्वीर मानव मस्तिष्क (गर्भावस्था के 15 वें सप्ताह में) के बढ़ते प्रांतस्था को दिखाती है।

यह आंकड़ा दृश्य प्रांतस्था को दर्शाता है। यह कलाकार की एक भव्य तस्वीर का केवल एक हिस्सा है, जिसमें 750,000 न्यूरॉन्स और उनके बीच के संबंधों को दर्शाया गया है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, विज्ञान और कला सूचना प्रसारित करने के तरीकों में अंतर कर सकते हैं। और अगर अकादमिक लेखों की सूखी भाषा कम लोगों को आकर्षित करती है, तो आप वैज्ञानिक विचारों को लोकप्रिय बनाने के लिए कला संस्कृति के अनुभव का उपयोग कर सकते हैं।

ग्रेग डन के चित्रों को फिलाडेल्फिया के फ्रैंकलिन इंस्टीट्यूट में प्रदर्शित किया जाता है, और परियोजना की वेबसाइट पर आप ऐसे वीडियो देख सकते हैं जो बताते हैं कि तत्व विभिन्न हाइलाइट के तहत कैसे दिखते हैं।