Er menneskets hjerne, med all sin problemløsende dyktighet og kreative evne, kraftig nok til å forstå seg selv? Ingenting i det kjente universet (med unntak av selve universet) er mer sammensatt; hjernen inneholder rundt 100 milliarder nerveceller, eller nevroner, som hver kan kommunisere med tusenvis av andre hjerneceller.
Fra denne historien
[×] STENGT
VIDEO: Hjernetriks - Slik fungerer hjernen din
Relatert innhold
- Hjerneceller for sosialt samvær
- Oppdage løgner
Fordi vi primater først og fremst er visuelle skapninger, er kanskje den beste måten for oss å gi mening til hjernen å se den tydelig. Det har vært målet i 125 år, siden den spanske forskeren Santiago Ramón y Cajal begynte å bruke en flekk som markerte individuelle nevroner. Han kikket gjennom et mikroskop på de fargede cellene og de grenlignende fremspringene som de koblet seg til andre nevroner med. ”Her var alt enkelt, klart og uforvirret, ” skrev han om observasjonene, begynnelsen på moderne nevrovitenskap.
Forskere har siden utviklet metoder for å bestemme de spesifikke oppgavene som forskjellige hjerneregioner spesialiserer seg i - for eksempel noen nevroner, viet til å behandle synet, bare oppdage horisontale linjer, mens andre opplever fare eller produserer tale. Forskere har laget kart som avgrenser hvordan hjerneområder som ikke er i tilknytning til hverandre, er forbundet med lange deler av cellulære projeksjoner kalt aksoner. De nyeste mikroskopteknikkene avslører nevroner som endrer form som svar på opplevelsen - potensielt innspilling av et minne. Evnen til å se hjernen i et friskt lys har gitt opphav til et vell av innsikt de siste tiårene.
Nå blir forskernes forberedelser inn i dette universet brukt til en annen bruk - som kunstgjenstander. Carl Schoonover, en nevrovitenskapsmann som trener ved Columbia University, har samlet spennende bilder av hjernen for en ny bok, Portraits of the Mind (Abrams). "Det er ekte data, ikke kunstneres gjengivelse, " sier han. “Dette ser nevrovitenskapsmenn på i mikroskop, MR-maskiner eller elektrofysiologisystemer. Nevrovitenskap eksisterer på grunn av disse teknikkene. ”
Ved å låne et gen fra fluorescerende maneter og sette det inn i DNAet til ormer eller mus på laboratoriet, har forskere fått nevroner til å gløde. Josjals fargingsteknikk virket bare på vev etter død, og den markerte nevroner tilfeldig, men de nye fargestoffene har gjort det mulig for forskere å "studere nevroner i levende dyr og vev, " konstaterer Joshua Sanes fra Harvard University i et essay i boken.
En av de nyeste metodene er avhengig av et gen som gjør algene følsomme for lys. Å skinne et lys på nevroner som inneholder genet, kan endre deres oppførsel. "Fremskrittene lar oss manipulere aktivitetene til individuelle celler og celletyper ved å bruke lysstråler", skriver Terrence Sejnowski fra Salk Institute for Biological Studies.
Hjernen forblir mystisk, men mønstrene i disse bildene - rike mengder av nevrale forbindelser, uventede symmetrier og lag med struktur - oppfordrer forskere til å tro at de ennå vil dechiffrere den. For hans del håper Schoonover å "få leserne til å tro at det er verdt å prøve å finne ut hva bildene er og hvorfor de er så vakre."
Laura Helmuth er seniorredaktør for Smithsonian .
Fotografiene er fra Portrait of the Mind: Visualizing the Brain from Antiquity to the 21st Century av Carl Schoonover, utgitt av Abrams.
Den rikt lagdelte hippocampus er der minner lages. De tre hovedkomponentene i hippocampus i denne musen hjernen er bokstaven. (Tamily Weissman, Jeff Lichtman og Joshua Sanes (2005) / Abrams Books) 
Under de rette forhold dukker mønstre opp fra hjernens monumentale kompleksitet. En av de nyeste applikasjonene av magnetisk resonansavbildning sporer strømmen av vann i celler, og avslører nevrale kanaler som lager langdistanseforbindelser i hjernen. I dette bildet av en hjerne går blå kanaler mellom topp og bunn, rød mellom høyre og venstre og grønn mellom foran og bak. (Patric Hagmann (2006) / Abrams Books) 
Hjerneavbildning har gått fra grov anatomi til komplekse kretsløp. I dette første kjente nevrovitenskapelige skjemaet, av Ibn al-Haytham, rundt 1027, er øynene og synsnervene illustrert. (Ibn al-Haytham (ca. 1027) / Med tillatelse fra Süleymaniye-biblioteket, Istanbul / Abrams Books) 
Santiago Ramón y Cajals tegning fra 1914 av en lubben nevronkropp sammenvevet av kvister fra andre nevroner. (Santiago Ramón y Cajal (1914) / Med tillatelse av Dr. Juan A. de Carlos, Cajal Legacy, Instituto Cajal (CSIC) / Abrams Books) 
Formen som et nevron tar, bestemmes av dens funksjon, og det er måten en gruppe nevroner er organisert på. Her er lyse avlange klynger i en del av musens hjerne følsomme for berøring; hver behandler nevrale signaler fra en annen visp. (Lasani Wijetunge og Peter Kind, 2008 / Abrams Books) 
Drivstoff for all denne hjerneaktiviteten, og grunnlaget for noen avbildningsteknikker, er et tett nettverk av delikate blodkar. (Alfonso Rodríguez-Baeza og Marisa Ortega-Sánchez (2009) / Abrams Books) 
Dette er ikke abstrakt kunst - det er en representasjon av nevral aktivitet i en apes hjerne. Denne delen av hjernen, kalt den visuelle cortex, er en av de første delene av hjernen som mottok informasjon fra øynene. Den visuelle cortex er innstilt på enkle former, som rette linjer. Apen ble vist linjer i forskjellige orienteringer, og de forskjellige fargene representerer biter av cortex som er spesielt interessert i en gitt type linje. Neuron-klynger uthevet i grønt, for eksempel, er aktive når apen ser en vertikal linje; gule nevronklynger er innstilt på horisontale linjer. (Med tillatelse fra Yevgeniy B. Sirotin) 
Når hjernen fungerer bra, kobles de forskjellige delene sammen med lange fibre som kalles aksoner (se bilde 2). Men når hjernen er skadet (som i dette bildet fra en pasient som fikk hjerneslag i en del av hjernen kalt thalamus), brytes forbindelsene sammen. (Høflighet av Henning U. Voss) 
Nevroner kommuniserer med hverandre ved å frigjøre kjemikalier, som dopamin, fra poser som kalles vesikler. Vesiklene, sett her i en fibroblastcelle, har et geodesisk ytre belegg som til slutt spretter gjennom siden av cellen og frigjør sin kjemiske melding som skal oppdages av cellenes naboer. (Bilde produsert av John Heuser, MD) 
Cellene våre er omgitt av et stillas med proteiner som opprettholder cellens form. Under et elektronmikroskop ser proteinfibre kalt aktinfilamenter ut som flettede tau. (Bilde produsert av John Heuser, MD) 
Hippokampusen er setet for minnet. Hvis den er skadet, kan du huske ting som skjedde lenge før skaden, men du vil ikke kunne lage nye minner. (Med tillatelse av Thomas Deerinck og Mark Ellisman) 
Takk lillehjernen - den sammenrullede vevlappen på baksiden og bunnen av hjernen - for din evne til å danse eller sykle. Det handler om motorisk koordinering. I denne beisede skive av cerebellar vev er støtteceller kalt glia i blått, og celler som kalles Purkinje nevroner er i grønt. Purkinje nevroner er noen av de største nevronene i hjernen og har omfattende forgreningsnettverk av anslag som kalles dendritter. (Med tillatelse av Thomas Deerinck og Mark Ellisman) 
For noen år siden fant nevrovitenskapsmenn ut hvordan de skulle ta to lysstoffrør som glødet i grønt eller rødt og gjøre dem om til en regnbue i forskjellige farger som kan innlemmes i individuelle nevroner. Her brukes teknikken for å beise celler i lillehjernen. Resultatet? En "hjernebue." (Hjernebuenmus ble produsert av J. Livet, TA Weissman, H. Kang, RW Draft, J. Lu, RA Bennis, JR Sanes, JW Lichtman) 
Den tette lagdelte hippokampusen, som viser seg å være avgjørende for minnet, var gjenstand for denne tegningen fra 1895 av Joseph Jules Dejerine. (Fotografi av Dwight Primiano, Anatomie des centre nerveux . Paris, Rueff, 1895-1901) 
Carl Schoonovers bok inneholder essays av noen av verdens ledende nevrovitenskapsmenn. (Med tillatelse fra Abrams Books)
