Seni dan sains jarang bersinggungan. Ketika ini terjadi dan penelitian terapan, yang hanya dapat dipahami oleh para spesialis, diperkaya oleh gambar-gambar visual, sains menerima lebih banyak perhatian dari orang-orang biasa. Bandingkan dengan diri Anda sendiri: studi otak dilakukan di seluruh dunia setiap hari, tetapi grafik, grafik, dan x-ray tidak menyebabkan kita memiliki emosi yang kuat. Namun, begitu gambar berwarna muncul menggambarkan efek pada otak, berita mendapat respons besar. Di luar konteks penemuan ilmiah, kami hanya ingin melihat pekerjaan organ internal, sangat menarik untuk memantau fungsi hemisfer yang bertanggung jawab untuk berpikir.
Pemetaan otak
Otak tikus terhubung
Para ilmuwan di Allen Institute for Brain Science di Seattle telah membuat peta yang merinci hubungan antara sel-sel otak tikus. Tidak ada seniman yang akan berpikir untuk membuat lukisan seperti itu - para peneliti memperkenalkan virus fluorescent hijau ke area spesifik otak tikus hidup. Virus tersebut menginfeksi neuron di dekat tempat injeksi, dan setelah tiga minggu menyebar ke seluruh otak. Akibatnya, peta hubungan yang terjadi di salah satu daerah otak ditampilkan sebagai jaringan neon hijau dari neuron yang terinfeksi.
Bahkan peta otak "biasa" pun mengesankan. Para ilmuwan di University of California di Berkeley telah mengembangkan peta interaktif yang menunjukkan di mana makna kata-kata tertentu disimpan, serta bagaimana kata-kata dan artinya terkait.
Peta tiga dimensi terbesar di dunia jaringan saraf dari korteks serebral diterbitkan oleh neurobiologis dari Allen Institute, Harvard Medical School dan NERF (proyek penelitian di bidang neuroelektronika). Perkembangan peta memakan waktu lebih dari sepuluh tahun: para peneliti menganalisis susunan data kolosal tentang aktivitas otak, dan ini memungkinkan kami untuk membangun hubungan antara struktur dan fungsi otak.
Untuk membuat peta otak mouse, garis-garis horizontal dan vertikal digambar di layar di depan mata mereka - neuron bereaksi terhadap sinyal visual ini. Kemudian, bagian otak yang sangat tipis dibuat. Ini memungkinkan untuk memperoleh banyak gambar neuron dan sinapsis, yang digunakan dalam membuat model 3D.
Otak sebagai misteri paling penting
Masih belum ada peta lengkap otak manusia. Ada beberapa pendekatan untuk menyelesaikan masalah ini. Salah satu caranya adalah menguraikan jalur di mana sinyal-sinyal listrik bergerak di antara neuron ketika otak melakukan fungsi-fungsi tertentu. Masalahnya adalah bahwa setiap irisan dengan ketebalan lima puluh milyar meter harus difoto dengan hati-hati menggunakan mikroskop elektron, dan kemudian secara terprogram mencoba menghubungkan kembali antara neuron secara individual.
Prosesnya membutuhkan banyak waktu, tetapi ada beberapa cara untuk mempercepatnya. Misalnya, Anda dapat menggunakan warna yang berbeda, memungkinkan Anda untuk mewarnai berbagai neuron dan koneksi, sehingga mereka lebih terlihat. Dalam proyek EyeWire , setiap pengguna dalam format permainan diundang untuk mewarnai koneksi saraf dalam gambar dengan neuron retina nyata yang ditangkap oleh mikroskop elektron. Itulah cara sains membuat kemajuan melalui gamifikasi.
Kanvas dan cat koneksi saraf
Lulusan Departemen Neurobiologi di University of Pennsylvania, Greg Dunn, menghapus pencarian ilmiah dari persamaan dan berkonsentrasi pada komponen visual. Dia mulai menggambar neuron dalam gaya lukisan cat air sumi-e Jepang (ini adalah jenis lukisan monokrom, di mana hanya dua warna yang secara tradisional ada).
Struktur kolom korteks serebral. Emas, tinta, pengembang, aluminium mika
Dunn pertama-tama mempelajari gambar sebenarnya dari neuron, kemudian mentransfer garis besar utama ke kertas dan mulai membuat gambar. Untuk lebih akurat menyampaikan fitur struktur koneksi saraf, artis menggunakan penyemprotan tinta pada kertas yang tidak menyerap. Pada saat yang sama, ia berimprovisasi lebih banyak, daripada menggambar gambar nyata - sangat sulit untuk mencapai struktur hiasan yang sama jika Anda cukup menyalin gambar asli.
Keranjang dan neuron piramidal (yang memiliki dendrit apikal besar mengarah ke atas, memiliki satu akson turun, dan banyak dendrit basal) di korteks motorik. Tinta Emas 22k
Jika Anda meniup setetes tinta, pola penyebarannya ke permukaan akan acak, tergantung pada turbulensi udara, bentuk kertas, hambatan mikroskopis - cabang-cabang pada gambar sama dengan cabang sebenarnya dari sel-sel saraf.
Skema korteks serebral. Ukiran emas pada baja
Dalam karya ini, Dunn mentransfer gambar ke logam menggunakan metode photolithography. Ukiran ditutup dengan daun emas. Teknik ini memungkinkan etsa salinan struktur mikro seluler di pelat emas tertipis, yang masing-masing memantulkan cahaya pada sudut tertentu.
Dasar dari karya-karya ini adalah teknik neuroimaging dari pelangi (otak-otak, pelangi-pelangi), di mana protein fluorescent digunakan untuk mewarnai neuron yang terhubung satu sama lain. Gambar-gambar menunjukkan variasi pewarnaan brainbow dari hippocampus (struktur kunci neurogenesis dewasa) dalam empat warna.
Jika Anda melihat hippocampus di berbagai makalah ilmiah , Anda dapat membandingkan tingkat visualisasi objek. Inilah hippocampus (kiri) dan seluruh otak tikus (kanan), semuanya bernoda. Di hippocampus, sel pembagi ditandai dengan warna merah. Merah muda adalah olfactory bulb, ungu adalah zona subventrikular dan jalur migrasi rostral, oranye adalah hippocampus, kuning adalah permukaan otak kecil.
Sebagian besar karya Dunn dikhususkan untuk neuron, tetapi ia memperhatikan sel-sel lain. Pada gambar di atas Anda melihat gambar sumsum tulang belakang.
Otak kecil. Emas, cat, enamel pada panel aluminiisasi
Lukisan itu tidak hanya menggunakan emas, tetapi juga cat transparan, pernis, sealant, zat peniup khusus, serbuk logam, bahan aktif kimia.
Gambar ini menunjukkan pertumbuhan korteks otak manusia (pada minggu ke 15 kehamilan).
Angka ini menunjukkan korteks visual. Ini hanya bagian dari satu gambar besar dari sang seniman, yang menggambarkan 750.000 neuron dan hubungan di antara mereka.
Seperti yang Anda lihat, sains dan seni dapat bersinggungan dengan cara mengirimkan informasi. Dan jika bahasa kering artikel akademik menarik orang kecil, maka Anda dapat menggunakan pengalaman budaya seni untuk mempopulerkan ide-ide ilmiah.
Lukisan Greg Dunn dipamerkan di Franklin Institute di Philadelphia, dan di situs web proyek Anda dapat menonton video yang menunjukkan bagaimana elemen-elemen terlihat di bawah highlight yang berbeda.