Είναι ο ανθρώπινος εγκέφαλος, με όλη του την ικανότητα επίλυσης προβλημάτων και δημιουργική ικανότητα, αρκετά ισχυρή για να καταλάβει τον εαυτό του; Τίποτα στο γνωστό σύμπαν (με εξαίρεση το ίδιο το σύμπαν) είναι πιο περίπλοκο. ο εγκέφαλος περιέχει περίπου 100 δισεκατομμύρια νευρικά κύτταρα, ή νευρώνες, καθένα από τα οποία μπορεί να επικοινωνεί με χιλιάδες άλλα εγκεφαλικά κύτταρα.
Από αυτή την ιστορία
[×] ΚΛΕΙΣΤΕ
ΒΙΝΤΕΟ: Εγκέφαλοι - αυτό είναι το πώς λειτουργεί ο εγκέφαλός σας
σχετικό περιεχόμενο
- Κύτταρα εγκεφάλου για κοινωνικοποίηση
- Ανίχνευση ψεύδους
Επειδή τα πρωτεύοντα είναι πρωτίστως οπτικά πλάσματα, ίσως ο καλύτερος τρόπος για να έχουμε νόημα του εγκεφάλου είναι να το δούμε ξεκάθαρα. Αυτός ήταν ο στόχος για 125 χρόνια, δεδομένου ότι ο ισπανός επιστήμονας Santiago Ramón y Cajal άρχισε να χρησιμοποιεί ένα λεκέ που σηματοδότησε μεμονωμένους νευρώνες. Κοίταξε σε ένα μικροσκόπιο στα κηλιδωμένα κύτταρα και στις προβολές με τις οποίες συνδέονταν με άλλους νευρώνες. «Εδώ τα πάντα ήταν απλά, σαφή και ανεμπόδιστα», έγραψε για τις παρατηρήσεις του, την αρχή της σύγχρονης νευροεπιστήμης.
Οι επιστήμονες από τότε έχουν επινοήσει μεθόδους για τον καθορισμό των ειδικών καθηκόντων στα οποία ειδικεύονται διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου - για παράδειγμα, ορισμένοι νευρώνες, αφιερωμένοι στην επεξεργασία της όρασης, εντοπίζουν μόνο οριζόντιες γραμμές, ενώ άλλοι αισθάνονται τον κίνδυνο ή παράγουν ομιλία. Οι ερευνητές δημιούργησαν χάρτες που οριοθετούν τον τρόπο με τον οποίο οι περιοχές του εγκεφάλου που δεν γειτονεύουν μεταξύ τους είναι συνδεδεμένες με μακρές εκτάσεις κυτταρικών προβολών που ονομάζονται άξονες. Οι νεώτερες τεχνικές μικροσκοπίου αποκαλύπτουν ότι οι νευρώνες αλλάζουν σχήμα ανάλογα με την εμπειρία - ενδεχομένως καταγράφοντας μνήμη. Η ικανότητα να βλέπεις τον εγκέφαλο σε ένα φως φως έχει οδηγήσει σε πληθώρα γνώσεων τις τελευταίες δεκαετίες.
Τώρα οι επιστήμονες εισέρχονται σε αυτό το σύμπαν με διαφορετική χρήση - ως αντικείμενα τέχνης. Ο Carl Schoonover, εκπαιδευτικός νευροεπιστήμης στο Πανεπιστήμιο Columbia, έχει συλλέξει ενδιαφέρουσες εικόνες του εγκεφάλου για ένα νέο βιβλίο, Πορτρέτα του Νου (Abrams). "Είναι πραγματικά δεδομένα, όχι ερμηνείες καλλιτεχνών", λέει. "Αυτό είναι που οι νευροεπιστήμονες εξετάζουν στα μικροσκόπια τους, μηχανές MRI ή συστήματα ηλεκτροφυσιολογίας. Η νευροεπιστήμη υπάρχει εξαιτίας αυτών των τεχνικών. "
Με το δανεισμό ενός γονιδίου από φθορίζουσες μέδουσες και την εισαγωγή του στο DNA των σκουληκιών ή των ποντικών στο εργαστήριο, οι επιστήμονες έχουν κάνει τους νευρώνες να λάμπουν. Η τεχνική χρώσης του Cajal λειτούργησε μόνο στον μεταθανάτιο ιστό και χαρακτήρισε νευρώνες τυχαία, αλλά οι νέες βαφές επέτρεψαν στους επιστήμονες να «μελετήσουν νευρώνες σε ζώντα ζώα και ιστούς», σημειώνει ο Joshua Sanes του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ σε ένα δοκίμιο του βιβλίου.
Μία από τις νεότερες μεθόδους βασίζεται σε ένα γονίδιο που κάνει τα άλγη ευαίσθητα στο φως. Η λάμψη των νευρώνων που περιέχουν το γονίδιο μπορεί να αλλάξει τη συμπεριφορά τους. "Οι πρόοδοι μας επιτρέπουν να χειραγωγούμε τις δραστηριότητες μεμονωμένων κυττάρων και κυτταρικών τύπων χρησιμοποιώντας δέσμες φωτός", γράφει ο Terrence Sejnowski του Ινστιτούτου Βιολογικών Μελετών του Salk.
Ο εγκέφαλος παραμένει μυστηριώδης, αλλά τα μοτίβα σε αυτά τα πλούσια σε εικόνες εικόνες από νευρικές συνδέσεις, απρόσμενες συμμετρίες και στρώματα δομής - ενθαρρύνουν τους επιστήμονες να πιστεύουν ότι θα το αποκρυπτογραφήσουν. Από την πλευρά του, ο Schoonover ελπίζει να «κάνει τους αναγνώστες να σκέφτονται ότι αξίζει να προσπαθήσουμε να καταλάβουμε ποιες είναι οι εικόνες και γιατί είναι τόσο όμορφοι».
Η Laura Helmuth είναι ανώτερος συντάκτης για το Smithsonian .
Οι φωτογραφίες προέρχονται από το πορτρέτο του νου: Οπτικοποίηση του εγκεφάλου από την αρχαιότητα έως τον 21ο αιώνα από τον Carl Schoonover, που εκδόθηκε από τον Abrams.
Ο πλούσιος στρωματοποιημένος ιππόκαμπος είναι όπου γίνονται αναμνήσεις. Τα τρία κύρια συστατικά του ιππόκαμπου σε αυτόν τον εγκέφαλο ποντικού γράφονται. (Tamily Weissman, Jeff Lichtman και Joshua Sanes (2005) / Βιβλία Abrams) 
Κάτω από τις σωστές συνθήκες, τα μοτίβα εξέρχονται από τη μνημειώδη πολυπλοκότητα του εγκεφάλου. Μία από τις νεότερες εφαρμογές απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού παρακολουθεί τη ροή του νερού μέσα στα κύτταρα, αποκαλύπτοντας νευρικές οδούς που κάνουν συνδέσεις μεγάλων αποστάσεων εντός του εγκεφάλου. Σε αυτή την εικόνα ενός εγκεφάλου, μπλε οδοί πηγαίνουν μεταξύ της κορυφής και του κάτω μέρους, κόκκινο μεταξύ δεξιά και αριστερά, και πράσινο μεταξύ μπροστά και πίσω. (Patric Hagmann (2006) / Βιβλία Abrams) 
Η απεικόνιση του εγκεφάλου έχει προχωρήσει από την ακαθάριστη ανατομία στα πολύπλοκα κυκλώματα. Σε αυτό το πρώτο γνωστό διάγραμμα νευροεπιστήμης, από τον Ibn al-Haytham, περίπου 1027, απεικονίζονται τα μάτια και τα οπτικά νεύρα. (Ibn al-Haytham (περίπου 1027) / Ευγενική παραχώρηση της βιβλιοθήκης Süleymaniye, Κωνσταντινούπολη / Abrams Books) 
Το σχέδιο του Santiago Ramón y Cajal, το 1914, ενός κομματιού γεμάτου νευρώνα, που περιβάλλεται από τρύπες από άλλους νευρώνες. (Santiago Ramón y Cajal (1914) / Ευγενική παραχώρηση του Dr. Juan A. de Carlos, Cajal Legacy, Instituto Cajal (CSIC) / Abrams Books) 
Η μορφή που παίρνει ένας νευρώνας καθορίζεται από τη λειτουργία του, όπως και ο τρόπος που οργανώνεται μια ομάδα νευρώνων. Εμφανίζονται εδώ φωτεινές επιμήκεις συστάδες σε ένα μέρος του εγκεφάλου του ποντικιού ευαίσθητο στην αφή. κάθε επεξεργάζεται νευρικά σήματα από διαφορετικό μουστάκι. (Lasani Wijetunge και Peter Kind, 2008 / Abrams Books) 
Η τροφοδοσία όλων αυτών της εγκεφαλικής δραστηριότητας και η βάση για κάποιες τεχνικές απεικόνισης είναι ένα πυκνό δίκτυο ευαίσθητων αιμοφόρων αγγείων. (Alfonso Rodríguez-Baeza και Marisa Ortega-Sánchez (2009) / Βιβλία Abrams) 
Αυτό δεν είναι αφηρημένη τέχνη-είναι μια αναπαράσταση της νευρικής δραστηριότητας στον εγκέφαλο ενός πιθήκου. Αυτό το τμήμα του εγκεφάλου, που ονομάζεται οπτικός φλοιός, είναι ένα από τα πρώτα μέρη του εγκεφάλου που λαμβάνει πληροφορίες από τα μάτια. Ο οπτικός φλοιός προσαρμόζεται σε απλά σχήματα, όπως ευθείες γραμμές. Ο πίθηκος εμφάνισε γραμμές με διαφορετικούς προσανατολισμούς και τα διαφορετικά χρώματα αντιπροσωπεύουν κομμάτια του φλοιού που ενδιαφέρονται ιδιαίτερα για ένα συγκεκριμένο τύπο γραμμής. Τα clusters των νευρώνων που επισημαίνονται με πράσινο χρώμα, για παράδειγμα, είναι ενεργά όταν ο πίθηκος βλέπει μια κάθετη γραμμή. οι κίτρινες συστάδες νευρώνων συντονίζονται σε οριζόντιες γραμμές. (Ευγενική παραχώρηση του Yevgeniy B. Sirotin) 
Όταν ο εγκέφαλος λειτουργεί καλά, τα διάφορα μέρη συνδέονται με μακρές ίνες που ονομάζονται άξονες (βλ. Φωτογραφία 2). Αλλά όταν ο εγκέφαλος είναι κατεστραμμένος (όπως σε αυτήν την εικόνα από έναν ασθενή που υπέστη εγκεφαλικό επεισόδιο σε ένα τμήμα του εγκεφάλου που ονομάζεται θαλαμός), οι συνδέσεις διασπώνται. (Ευγενική παραχώρηση του Henning U. Voss) 
Οι νευρώνες επικοινωνούν μεταξύ τους απελευθερώνοντας χημικές ουσίες, όπως η ντοπαμίνη, από σακουλάκια που ονομάζονται κυστίδια. Τα κυστίδια, που εμφανίζονται εδώ σε ένα κύτταρο ινοβλάστη, έχουν μια γεωδαιτική εξωτερική επικάλυψη που τελικά ξεκινάει από την πλευρά του κυττάρου και απελευθερώνει το χημικό του μήνυμα για ανίχνευση από τους γείτονες του κυττάρου. (Εικόνα του John Heuser, MD) 
Τα κύτταρα μας περιβάλλουν ένα ικρίωμα πρωτεϊνών που διατηρεί το σχήμα ενός κυττάρου. Κάτω από ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, οι ίνες πρωτεΐνης που ονομάζονται νημάτια ακτίνης μοιάζουν με πλεκτά σχοινιά. (Εικόνα του John Heuser, MD) 
Ο ιππόκαμπος είναι το κάθισμα της μνήμης. Αν είναι κατεστραμμένο, μπορείτε να θυμάστε τα πράγματα που συνέβησαν πολύ πριν από τον τραυματισμό, αλλά δεν θα είστε σε θέση να κάνετε νέες αναμνήσεις. (Ευγενική παραχώρηση του Thomas Deerinck και Mark Ellisman) 
Ευχαριστούμε την παρεγκεφαλίδα - το σπειροειδές λοβό ιστού στο πίσω μέρος και στο κάτω μέρος του εγκεφάλου - για την ικανότητά σας να χορεύετε ή να οδηγείτε ποδήλατο. Πρόκειται για τον συντονισμό των κινητήρων. Σε αυτή τη λεκιασμένη φέτα παρεγκεφαλικού ιστού, τα κύτταρα στήριξης που ονομάζονται γλία είναι μπλε και τα κύτταρα που ονομάζονται νευρώνες Purkinje είναι σε πράσινο χρώμα. Οι νευρώνες Purkinje είναι μερικοί από τους μεγαλύτερους νευρώνες στον εγκέφαλο και έχουν εκτεταμένα δίκτυα διακλάδωσης προβολών που ονομάζονται δενδρίτες. (Ευγενική παραχώρηση του Thomas Deerinck και Mark Ellisman) 
Πριν από μερικά χρόνια, οι νευροεπιστήμονες έβλεπαν πώς να παίρνουν δύο φθορίζουσες πρωτεΐνες που ανάβουν στο πράσινο ή το κόκκινο και τις μετατρέπουν σε ένα ουράνιο τόξο διαφορετικών χρωμάτων που μπορούν να ενσωματωθούν στους μεμονωμένους νευρώνες. Εδώ η τεχνική χρησιμοποιείται για τη βαφή των κυττάρων στην παρεγκεφαλίδα. Το αποτέλεσμα? Ένας "εγκεφάλος". (Το ποντίκι Brainbow παρήχθη από τους J. Livet, ΤΑ Weissman, Η. Kang, RW Draft, J. Lu, RA Bennis, JR Sanes, JW Lichtman) 
Ο πυκνά στρωματοποιημένος ιππόκαμπος, που αποδεικνύεται κρίσιμος για τη μνήμη, αποτέλεσε το αντικείμενο αυτού του σχεδίου του Ιωσήφ Jules Dejerine το 1895. (Φωτογραφία από τον Dwight Primiano, Anatomie des centers nerveux, Paris, Rueff, 1895-1901) 
Το βιβλίο του Carl Schoonover περιλαμβάνει δοκίμια από μερικούς από τους κορυφαίους νευροεπιστήμονες του κόσμου. (Ευγενική προσφορά των βιβλίων Abrams)
