Arte e ciência raramente se cruzam. Quando isso acontece e a pesquisa aplicada, compreensível apenas para especialistas, é enriquecida por imagens visuais, a ciência recebe mais atenção das pessoas comuns. Compare-se: estudos cerebrais são realizados em todo o mundo todos os dias, mas gráficos, tabelas e raios-X não nos causam emoções fortes. No entanto, assim que desenhos coloridos aparecem ilustrando os efeitos no cérebro, as notícias recebem uma grande resposta. Fora do contexto das descobertas científicas, gostamos de observar o trabalho dos órgãos internos, é especialmente interessante monitorar o funcionamento dos hemisférios responsáveis pelo pensamento.
Mapeamento cerebral
Conexão do cérebro do mouse
Cientistas do Instituto Allen de Ciência do Cérebro, em Seattle , criaram um mapa que detalha as relações entre as células cerebrais do rato. Nenhum artista teria pensado em criar essas pinturas - os pesquisadores introduziram um vírus fluorescente verde em uma área específica do cérebro de um rato vivo. O vírus infectou neurônios perto do local da injeção e após três semanas se espalhou pelo cérebro. Como resultado, um mapa das relações que ocorrem em uma das regiões do cérebro foi exibido como uma rede verde fluorescente de neurônios infectados.
Até os mapas cerebrais "regulares" são impressionantes. Cientistas da Universidade da Califórnia em Berkeley desenvolveram um mapa interativo que mostra onde os significados de certas palavras são armazenados, bem como como as palavras e seus significados estão relacionados.
O maior mapa tridimensional do mundo de redes neurais do córtex cerebral foi publicado por neurobiologistas do Instituto Allen, Harvard Medical School e NERF (um projeto de pesquisa no campo da neuroeletrônica). O desenvolvimento do mapa levou mais de dez anos: os pesquisadores analisaram conjuntos colossais de dados sobre a atividade cerebral, e isso nos permitiu estabelecer a relação entre a estrutura e as funções do cérebro.
Para criar um mapa do cérebro do mouse, linhas horizontais e verticais foram desenhadas na tela diante dos olhos - os neurônios reagiram a esses sinais visuais. Então, foram feitas seções ultrafinas do cérebro. Isso possibilitou a obtenção de inúmeras imagens de neurônios e sinapses, usadas na criação do modelo 3D.
O cérebro como o mistério mais importante
Ainda não existe um mapa completo do cérebro humano. Existem várias abordagens para resolver esse problema. Uma maneira é decifrar os caminhos pelos quais os sinais elétricos viajam entre os neurônios quando o cérebro executa certas funções. O problema é que cada fatia com uma espessura de cinquenta bilionésimos de metro deve ser cuidadosamente fotografada usando um microscópio eletrônico e, em seguida, programaticamente tentar reconectar-se entre os neurônios individualmente.
O processo leva muito tempo, mas existem maneiras de acelerar. Por exemplo, você pode usar cores diferentes, permitindo colorir diferentes neurônios e conexões, para que eles fiquem melhor visíveis. No projeto EyeWire , qualquer usuário em um formato de jogo é convidado a colorir as conexões neurais na imagem com neurônios reais da retina capturados por um microscópio eletrônico. É assim que a ciência progride através da gamificação.
Conexões neurais de telas e tintas
Um graduado do Departamento de Neurobiologia da Universidade da Pensilvânia, Greg Dunn, removeu a pesquisa científica da equação e concentrou-se no componente visual. Ele começou a desenhar neurônios no estilo da pintura em aquarela sumi-e japonesa (este é um tipo de pintura monocromática, na qual apenas duas cores estão tradicionalmente presentes).
Estrutura colunar do córtex cerebral. Ouro, tinta, revelador, mica de alumínio
Dunn primeiro estuda a imagem real dos neurônios, depois transfere o esboço principal para o papel e começa a criar uma imagem. Para transmitir com mais precisão os recursos das estruturas das conexões neurais, o artista usa spray de tinta em papel não absorvente. Ao mesmo tempo, ele improvisa mais, em vez de desenhar uma imagem real - é extremamente difícil obter a mesma estrutura ornamentada se você simplesmente copiar a imagem original.
Neurônios de cesta e piramidais (que têm um grande dendrito apical que leva para cima, têm um axônio descendo e muitos dendritos basais) no córtex motor. Tinta ouro 22k
Se você soprar uma gota de tinta, os padrões de sua propagação sobre a superfície serão aleatórios, dependendo da turbulência do ar, da forma do papel, dos obstáculos microscópicos - os galhos nas figuras são os mesmos que os galhos reais das células nervosas.
Esquema do córtex cerebral. Gravura de ouro em aço
Neste trabalho, Dunn transferiu a imagem para o metal usando o método da fotolitografia. Gravura coberta com folha de ouro. A técnica permite gravar cópias de microestruturas celulares nas mais finas placas de ouro, cada uma das quais reflete a luz em um determinado ângulo.
A base desses trabalhos foi a técnica de neuroimagem do arco-íris (cérebro-cérebro, arco-íris-arco-íris), na qual proteínas fluorescentes são usadas para colorir neurônios conectados entre si. As figuras mostram a variação da coloração do hipocampo no cérebro (a estrutura principal da neurogênese do adulto) em quatro cores.
Se você observar o hipocampo em vários artigos científicos , poderá comparar os níveis de visualização de objetos. Aqui está o hipocampo (à esquerda) e todo o cérebro do mouse (à direita), todos manchados. No hipocampo, as células divisórias são marcadas em vermelho. Rosa é o bulbo olfativo, roxo é a zona subventricular e o caminho de migração rostral, laranja é o hipocampo, amarelo é a superfície do cerebelo.
A maior parte do trabalho de Dunn é dedicada aos neurônios, mas ele presta atenção a outras células. Na imagem acima, você vê uma imagem da medula espinhal.
Cerebelo. Ouro, tintas, esmalte em um painel aluminizado
As pinturas usam não apenas ouro, mas também tintas transparentes, vernizes, selantes, agentes especiais de sopro, pós metálicos, ingredientes quimicamente ativos.
Esta imagem mostra o crescente córtex do cérebro humano (na 15ª semana de gravidez).
Esta figura mostra o córtex visual. Isso é apenas parte de uma imagem grandiosa do artista, que descreve 750.000 neurônios e as conexões entre eles.
Como você pode ver, ciência e arte podem se cruzar de maneira a transmitir informações. E se a linguagem seca dos artigos acadêmicos atrai pouca gente, você pode usar a experiência da cultura da arte para popularizar idéias científicas.
As pinturas de Greg Dunn são exibidas no Instituto Franklin, na Filadélfia, e no site do projeto você pode assistir a vídeos que mostram como os elementos se parecem em diferentes destaques.