Onko ihmisen aivot kaikella ongelmanratkaisukyvyydellä ja luovalla kyvyllä riittävän voimakkaita ymmärtämään itseään? Mikään tunnetussa maailmankaikkeudessa (lukuun ottamatta itse maailmankaikkeutta) ei ole monimutkaisempaa; aivot sisältävät noin 100 miljardia hermosolua tai neuronia, joista kukin voi kommunikoida tuhansien muiden aivosolujen kanssa.
Tästä tarinasta
[×] SULJE
VIDEO: Brain Temps - Näin aivosi toimii
Asiaan liittyvä sisältö
- Aivosolut seurusteluun
- Valheiden havaitseminen
Koska kädelliset ovat ensisijaisesti visuaalisia olentoja, ehkä paras tapa ymmärtää aivoja on nähdä se selvästi. Se on ollut tavoite 125 vuoden ajan, kun espanjalainen tutkija Santiago Ramón y Cajal aloitti värjäyksen, joka merkitsi yksittäisiä hermosoluja. Hän kuristi mikroskoopin läpi värjättyjä soluja ja haaramaisia projektioita, joilla ne yhdistyivät muihin neuroneihin. "Täällä kaikki oli yksinkertaista, selkeää ja sekoittamatonta", hän kirjoitti havainnoistaan, modernin neurotieteen alulle.
Tutkijat ovat sittemmin suunnitelleet menetelmiä niiden erityistehtävien määrittämiseksi, joihin eri aivoalueet erikoistuvat - esimerkiksi jotkut neuronit, jotka ovat sitoutuneet näön käsittelyyn, havaitsevat vain vaakasuorat viivat, kun taas toiset havaitsevat vaaran tai tuottavat puhetta. Tutkijat ovat luoneet karttoja, jotka kuvaavat kuinka aivoalueet, jotka eivät ole vierekkäin, yhdistyvät pitkien soluprojektioiden, joita kutsutaan aksoneiksi, välille. Uusimmat mikroskooppitekniikat paljastavat neuronien muodon muuttumisen vasteena kokemukselle - mahdollisesti muistin nauhoittamiseen. Kyky nähdä aivot raikkaassa valossa on antanut runsaasti oivalluksia viime vuosikymmeninä.
Nyt tutkijoiden kohtauksia tähän maailmankaikkeuteen on tarkoitus käyttää eri tavalla - taidekohteina. Columbian yliopistossa harjoittelua tekevä neurotieteilijä Carl Schoonover on kerännyt mielenkiintoisia kuvia aivoista uutta kirjaa, mielen muotokuvia (Abrams) varten. "Ne ovat todellista tietoa, eivät taiteilijoiden luovutuksia", hän sanoo. "Tätä neurotieteilijät katsovat mikroskoopeissa, MRI-koneissa tai elektrofysiologisissa järjestelmissä. Neurotiede on olemassa näiden tekniikoiden takia. "
Lainaamalla geenin fluoresoivista meduusoista ja lisäämällä sen laboratoriossa olevien matojen tai hiirten DNA: han, tutkijat ovat saaneet hermosolut hehkuvaan. Cajalin värjäystekniikka toimi vain post mortem -kudoksessa ja se merkitsi hermosoluja satunnaisesti, mutta uusien väriaineiden ansiosta tutkijat voivat “tutkia elävien eläinten ja kudosten neuroneja”, Joshua Sanes Harvardin yliopistosta toteaa kirjan esseessä.
Yksi uusimmista menetelmistä perustuu geeniin, joka tekee levästä herkän valolle. Geenin sisältävien neuronien valon paistaminen voi muuttaa heidän käyttäytymistään. "Edistyksen ansiosta voimme manipuloida yksittäisten solujen ja solutyyppien toimintaa valonsäteillä", kirjoittaa Terrence Sejnowski Salkin biologisten tutkimusten instituutista.
Aivot ovat edelleen salaperäisiä, mutta näiden kuvien kuviot - rikkaat hermoyhteyksien pyörteet, odottamattomat symmetriat ja rakennekerrokset - rohkaisevat tutkijoita uskomaan, että he vielä tulkitsevat sen. Schoonover toivoo puolestaan "saavansa lukijat ajattelemaan, että kannattaa yrittää selvittää, mitkä kuvat ovat ja miksi ne ovat niin kauniita".
Laura Helmuth on Smithsonianin vanhempi toimittaja.
Valokuvat ovat mielen muotokuva: Aivojen visualisointi antiikista 2000-luvulle, kirjoittanut Carl Schoonover, julkaisija Abrams.
Rikkaasti kerrostettu hippokampus on siellä, missä muistoja tehdään. Tämän hiiren aivojen hippokampuksen kolme pääkomponenttia on merkitty. (Tamily Weissman, Jeff Lichtman ja Joshua Sanes (2005) / Abrams Books) 
Oikeissa olosuhteissa mallit ilmenevät aivojen monumentaalisesta monimutkaisuudesta. Yksi uusimmista magneettikuvantamissovellusten sovelluksista seuraa veden virtausta soluissa paljastaen hermoradat, jotka tekevät pitkän matkan yhteydet aivoihin. Tässä aivokuvassa siniset radat kulkevat ylä- ja alareunan välillä, punaiset oikean ja vasemman välillä ja vihreät edessä ja takana. (Patric Hagmann (2006) / Abrams Books) 
Aivojen kuvantaminen on edennyt karkeasta anatomiasta monimutkaisiin piireihin. Tässä ensimmäisessä tunnetussa neurotiedekaaviossa, jonka on kirjoittanut Ibn al-Haytham, n. 1027, silmät ja näköhermot on kuvattu. (Ibn al-Haytham (noin 1027) / Süleymaniye-kirjaston luottamus, Istanbul / Abrams Books) 
Santiago Ramón y Cajalin vuonna 1914 piirustus pulleasta hermosolukappaleesta, jonka toisten neuronien jäntejä kietoavat. (Santiago Ramón y Cajal (1914) / Tohtori Dr. Juan A. de Carlos, Cajal Legacy, Instituto Cajal (CSIC) / Abrams Books) 
Neuronin muodon määrää sen toiminta, samoin kuin tapa, jolla neuroniryhmä on järjestetty. Täällä on kirkkaita pitkänomaisia klustereita kosketukseen herkissä hiiren aivojen osissa; kukin prosessoi hermosignaaleja eri viiksestä. (Lasani Wijetunge ja Peter Kind, 2008 / Abrams Books) 
Kaiken tämän aivojen toiminnan ja joidenkin kuvantamistekniikoiden perusta on tiheä herkkien verisuonten verkosto. (Alfonso Rodríguez-Baeza ja Marisa Ortega-Sánchez (2009) / Abrams Books) 
Tämä ei ole abstraktia taidetta - se on hermoaktiivisuuden esitys apinan aivoissa. Tämä aivojen osa, nimeltään visuaalinen aivokuori, on yksi aivojen ensimmäisistä osista, joka vastaanottaa tietoa silmistä. Visuaalinen aivokuori on viritetty yksinkertaisiin muotoihin, kuten suoriin viivoihin. Apinalle näytettiin linjat erilaisissa suunnissa ja eri värit edustavat aivokuoren bittejä, jotka ovat erityisen kiinnostuneita tietyntyyppisestä linjasta. Esimerkiksi vihreällä korostetut neuroniklusterit ovat aktiivisia, kun apina näkee pystysuoran viivan; keltaiset neuroniklusterit on viritetty vaakasuorille viivoille. (Yevgeniy B. Sirotinin kohteliaisuus) 
Kun aivot toimivat hyvin, eri osat yhdistetään pitkillä kuiduilla, joita kutsutaan aksoneiksi (katso kuva 2). Mutta kun aivot vaurioituvat (kuten tässä kuvassa potilaalta, joka kärsi aivohalvauksen thalamukseksi kutsuttuun aivojen osaan), yhteydet hajoavat. (Henning U. Vossin palvelusta) 
Neuronit kommunikoivat keskenään vapauttamalla kemikaaleja, kuten dopamiinia, rakkuloiksi kutsutuista pusseista. Vesikkelit, jotka nähdään tässä fibroblastisolussa, ovat geodeettinen ulkopinnoite, joka lopulta hyppää solun sivun läpi ja vapauttaa kemiallisen viestinsä solun naapureiden havaitsemiseksi. (Kuvan on tuottanut John Heuser, MD) 
Solumme ympäröi proteiiniteline, joka ylläpitää solun muotoa. Elektronimikroskoopin alla proteiinikuitut, nimeltään aktiinifilamentit, näyttävät punotut köydet. (Kuvan on tuottanut John Heuser, MD) 
Hippokampus on muistin paikka. Jos se on vaurioitunut, voit muistaa asiat, jotka tapahtuivat kauan ennen loukkaantumista, mutta et pysty luomaan uusia muistoja. (Thomas Deerinckin ja Mark Ellismanin kohteliaisuus) 
Kiitos pikkuaivoille - aivojen takana ja pohjassa olevalle kudoskudokselle - kyvystäsi tanssia tai pyöräillä. Kyse on moottorin koordinaatiosta. Tässä värjäytyneessä pikkuaivojen kudoksessa tukisolut, nimeltään glia, ovat sinisellä ja Purkinje-hermosoluiksi kutsutut solut vihreät. Purkinjen hermosolut ovat eräitä aivojen suurimmista neuroneista, ja niillä on laajat haarautuvat projektioverkot, joita kutsutaan dendriiteiksi. (Thomas Deerinckin ja Mark Ellismanin kohteliaisuus) 
Muutama vuosi sitten neurotieteilijät keksivät, kuinka ottaa kaksi fluoresoivaa proteiinia, jotka hehkuvat vihreänä tai punaisena, ja muuttaa niistä erivärisiä sateenkaareja, jotka voidaan sisällyttää yksittäisiin neuroneihin. Tässä tekniikkaa käytetään solujen värjäämiseen pikkuaivoissa. Lopputulos? ”Aivonkaari” (Brainbow-hiiren tuottivat J. Livet, TA Weissman, H. Kang, RW Draft, J. Lu, RA Bennis, JR Sanes, JW Lichtman) 
Tiheästi kerrostettu hippokampus, joka osoittautuu tärkeäksi muistille, oli tämän Joseph Jules Dejerinen 1895-piirustuksen aiheena. (Valokuva: Dwight Primiano, Anatomie des cents Nerux . Pariisi, Rueff, 1895–1901) 
Carl Schoonoverin kirja sisältää joidenkin maailman johtavien neurotieteilijöiden esseitä. (Abrams Booksin kohteliaisuus)
