Er den menneskelige hjerne med al sin problemløsende dygtighed og kreative evne stærk nok til at forstå sig selv? Intet i det kendte univers (med undtagelse af selve universet) er mere kompliceret; hjernen indeholder omkring 100 milliarder nerveceller eller neuroner, som hver kan kommunikere med tusinder af andre hjerneceller.
Fra denne historie
[×] LUKKET
VIDEO: Hjernetricks - Sådan fungerer din hjerne
Relateret indhold
- Hjerneceller til socialt samvær
- Opdage løgne
Fordi vi primater primært er visuelle væsener, er den måske den bedste måde for os at fornemme hjernen på at se det tydeligt. Det har været målet i 125 år, siden den spanske videnskabsmand Santiago Ramón y Cajal begyndte at bruge en plet, der markerede individuelle neuroner. Han kiggede gennem et mikroskop på de farvede celler og de grenlignende fremspring, som de sluttede sig til andre neuroner med. ”Her var alt enkelt, klart og uforvirret, ” skrev han om sine observationer, begyndelsen på moderne neurovidenskab.
Forskere har siden udtænkt metoder til at bestemme de specifikke opgaver, som forskellige hjerneområder er specialiseret i - for eksempel nogle neuroner, der er afsat til at behandle synet, kun opdage vandrette linjer, mens andre føler fare eller producerer tale. Forskere har oprettet kort, der afgrænser, hvordan hjerneområder, der ikke støder op til hinanden, er forbundet med lange kanaler med cellulære fremspring, kaldet aksoner. De nyeste mikroskopteknikker afslører neuroner, der skifter form som respons på oplevelsen - potentielt optagelse af en hukommelse. Evnen til at se hjernen i et friskt lys har givet anledning til et væld af indsigt i de sidste par årtier.
Nu bruges forskeres fora ind i dette univers til en anden anvendelse - som kunstgenstande. Carl Schoonover, en neurovidenskabsmand i træning ved Columbia University, har samlet spændende billeder af hjernen til en ny bog, Portraits of the Mind (Abrams). ”Det er rigtige data, ikke kunstneres gengivelser, ” siger han. ”Dette er, hvad neurovidenskabsmænd ser på i deres mikroskoper, MR-maskiner eller elektrofysiologisystemer. Neurovidenskab findes på grund af disse teknikker. ”
Ved at låne et gen fra fluorescerende vandmænd og indsætte det i DNAet fra orme eller mus i laboratoriet har forskere fået neuroner til at gløde. Cajals farvningsteknik arbejdede kun på post-mortem væv, og den markerede neuroner tilfældigt, men de nye farvestoffer har gjort det muligt for forskere at "studere neuroner i levende dyr og væv", bemærker Joshua Sanes fra Harvard University i et essay i bogen.
En af de nyeste metoder er afhængig af et gen, der gør alger følsomme over for lys. At skinne et lys på neuroner, der indeholder genet, kan ændre deres opførsel. ”Fremskridtene giver os mulighed for at manipulere aktiviteterne i individuelle celler og celletyper ved hjælp af lysstråler, ” skriver Terrence Sejnowski fra Salk Institute for Biologiske studier.
Hjernen forbliver mystisk, men mønstrene i disse billeder - rige kløer af neurale forbindelser, uventede symmetrier og strukturer - opmuntrer forskere til at tro, at de endnu vil dechiffrere den. For hans del håber Schoonover at "få læserne til at synes, det er værd at prøve at finde ud af, hvad billederne er, og hvorfor de er så smukke."
Laura Helmuth er seniorredaktør for Smithsonian .
Fotografier er fra Portræt af sindet: Visualisering af hjernen fra antikken til det 21. århundrede af Carl Schoonover, udgivet af Abrams.
Den rigvis lagdelte hippocampus er der, hvor minderne skabes. De tre hovedkomponenter i hippocampus i denne musehjerne er bogstaverne. (Tamily Weissman, Jeff Lichtman og Joshua Sanes (2005) / Abrams Books) 
Under de rigtige forhold fremkommer mønstre fra hjernens monumentale kompleksitet. En af de nyeste anvendelser af magnetisk resonansafbildning sporer strømmen af vand i cellerne, og afslører neurale kanaler, der opretter forbindelser i lang afstand i hjernen. I dette billede af en hjerne går blå kanaler mellem toppen og bunden, rød mellem højre og venstre og grøn mellem for og bag. (Patric Hagmann (2006) / Abrams Books) 
Hjerneafbildning er gået fra grov anatomi til komplekse kredsløb. I dette første kendte neurovidenskabel, af Ibn al-Haytham, omkring 1027, illustreres øjne og synsnerver. (Ibn al-Haytham (ca. 1027) / Med tilladelse fra Süleymaniye-biblioteket, Istanbul / Abrams Books) 
Santiago Ramón y Cajals tegning fra 1914 af en lubben neuronkropp sammenflettet af kvæv fra andre neuroner. (Santiago Ramón y Cajal (1914) / Med tilladelse fra Dr. Juan A. de Carlos, Cajal Legacy, Instituto Cajal (CSIC) / Abrams Books) 
Den form, som en neuron antager, bestemmes af dens funktion, ligesom den måde, en gruppe af neuroner er organiseret på. Her vises lyse aflange klynger i en del af musens hjerne, der er følsomme over for berøring; hver behandler neurale signaler fra en anden whisker. (Lasani Wijetunge og Peter Kind, 2008 / Abrams Books) 
Tanke på al denne hjerneaktivitet og grundlaget for nogle billeddannelsesteknikker er et tæt netværk af sarte blodkar. (Alfonso Rodríguez-Baeza og Marisa Ortega-Sánchez (2009) / Abrams Books) 
Dette er ikke abstrakt kunst - det er en repræsentation af neurale aktiviteter i en abes hjerne. Denne del af hjernen, kaldet den visuelle cortex, er en af de første dele af hjernen, der modtager information fra øjnene. Den visuelle cortex er afstemt til enkle former, ligesom lige linjer. Apen blev vist linjer i forskellige orienteringer, og de forskellige farver repræsenterer bit af cortex, der er specielt interesseret i en given type linie. Neuron-klynger, der er fremhævet med grønt, er for eksempel aktive, når aben ser en lodret linje; gule neuronklynger er afstemt til vandrette linjer. (Med tilladelse fra Yevgeniy B. Sirotin) 
Når hjernen fungerer godt, er de forskellige dele forbundet med lange fibre kaldet aksoner (se foto 2). Men når hjernen er beskadiget (som på dette billede fra en patient, der fik et slagtilfælde i en del af hjernen kaldet thalamus), brydes forbindelserne. (Med tilladelse fra Henning U. Voss) 
Neuroner kommunikerer med hinanden ved at frigive kemikalier, såsom dopamin, fra poser, der kaldes vesikler. Vesiklerne, der ses her i en fibroblastcelle, har en geodesisk ydre belægning, der til sidst springer gennem cellenes side og frigiver sin kemiske meddelelse, der skal detekteres af celleens naboer. (Billede produceret af John Heuser, MD) 
Vores celler er omgivet af et stillads af proteiner, der opretholder en celleform. Under et elektronmikroskop ser proteinfibre, der kaldes actinfilamenter, ud som flettede reb. (Billede produceret af John Heuser, MD) 
Hippocampus er hukommelsens sæde. Hvis det er beskadiget, kan du huske ting, der skete længe før skaden, men du vil ikke være i stand til at skabe nye minder. (Med tilladelse fra Thomas Deerinck og Mark Ellisman) 
Tak for lillehjernen - den sammenviklede vævstro i bagsiden og bunden af hjernen - for din evne til at danse eller cykle. Det handler om motorisk koordinering. I denne farvede skive af cerebellær væv er understøttelsesceller, der kaldes glia, i blåt, og celler, der kaldes Purkinje-neuroner, er i grønt. Purkinje-neuroner er nogle af de største neuroner i hjernen og har omfattende forgreningsnetværk af fremskrivninger kaldet dendritter. (Med tilladelse fra Thomas Deerinck og Mark Ellisman) 
For et par år siden regnede neurovidenskabsmænd ud med, hvordan man tog to fluorescerende proteiner, der glødede i grønt eller rødt og omdanner dem til en regnbue i forskellige farver, der kan integreres i individuelle neuroner. Her bruges teknikken til at plette celler i lillehjernen. Resultatet? En "hjernebue." (Hjernebuen mus blev produceret af J. Livet, TA Weissman, H. Kang, RW Draft, J. Lu, RA Bennis, JR Sanes, JW Lichtman) 
Den tæt lagede hippocampus, som viser sig at være afgørende for hukommelsen, var genstanden for denne tegning fra Joseph Jules Dejerine fra 1895. (Fotografi af Dwight Primiano, Anatomie des centre nerveux . Paris, Rueff, 1895-1901) 
Carl Schoonovers bog inkluderer essays fra nogle af verdens førende neurovidenskabsmænd. (Med tilladelse fra Abrams Books)
