神經科學和藝術

神經科學和藝術

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五百年前,達芬奇以其對大腦的開創性研究初窺神經解剖學的奧秘,而留在達芬奇筆記中的解剖學繪畫曾經是人們研究大腦和神經科學的最初材料。Walter Isaacson在其最新傳記中寫到,達芬奇完美地代表了他的傳記寫作主題:聯結不同學科——科學和藝術、技術和人文——的能力是創新、想像和天才的關鍵。

比爾蓋茨說,如果這個夏天你想讀點什麼,選擇這本書不會錯。喬布斯如果健在可能也會這麼說。

1888年,現代神經科學之父聖地亞哥·卡哈爾走上歷史舞台。通過他的神奇畫筆,高爾基染色法不僅成為了改變神經科學歷史的首要工具,而且帶來了一種新的藝術世界:神經元森林。神經科學和藝術擦出的火花為大腦研究點燃了前所未有的想像力。

GOOGLE塗鴉:錯綜複雜的大腦森林 / 卡哈爾160周年誕辰(2012年5月1日)

現代神經科學早已告別了手繪圖像的時代,精巧的顯微鏡、先進的指示劑和軟體處理技術為科學家提供越來越寬的視場和高解析度,呈現更加絢麗多彩的圖像。比如Thorlabs和Janelia研究園Svoboda實驗室共同推出的2p-RAM顯微鏡,它的成像體積是同等解析度顯微鏡的100倍以上。

科學家每天都要採集很多漂亮的大腦圖像,但大部分不會公諸於世。實驗可能不斷失敗,圖像就此掩埋。人們很難看到科研失敗的一面;但是,這並不是真正的失敗,而是幫助設計出更好的方法,得出更好的假設。基於這樣的想法,MIT一位博士學生創辦了interstellate:一本大腦成像藝術的圖片雜誌,頌讚神經科學之美。

以下分享雜誌中的一些神經科學圖像,請訪問interstellate.com獲取完整的PDF文件。

A BRAIN DIVIDED - 大腦細胞可以分成兩大類:神經元是主要的通訊細胞,膠質細胞提供輔助功能。圖中是小鼠的膠質細胞,綠色為微管蛋白、紅色為肌動蛋白、藍色為DNA。

ALL LIT UP - 錢永健(1952-2016)對綠色熒光蛋白GFP的發展極大改進了基因定義細胞群的觀測。圖中為黑質中的多巴胺(紅)和非多巴胺(綠)神經元。

STRUCTURE & FUNCTION - 神經元主要包含三部分:樹突、胞體和軸突。樹突向外展開,接收信號並傳至胞體。胞體是中間的球狀結構,包含細胞DNA並解析來自樹突的信號。軸突從胞體延伸出來,向下游目標傳輸電信號。

CONDUCTANCE - 樹突接收刺激信號時,細胞膜去極化或者說比周圍環境帶更多正電。神經元充分去極化時將發射一個電脈衝,沿軸突釋放神經遞質。圖中為tdTomato標記的海馬神經元。

LOCK & KEY - 神經遞質是神經元通訊的化學物質,通過結合細胞膜上的接收體影響目標細胞。圖中為內側前額葉皮質中的神經元(紅和綠)和逆行標記的神經元(藍和粉)。

MODEL ORGANISM - 很多實驗無法直接在人體完成,所以科學家使用模式生物進行實驗研究。常見的模式生物有老鼠、斑馬魚、果蠅和線蟲。

本文來源Thorlabs官方微信,點擊下面文本訪問:

interstellate: 神經科學的藝術之旅?

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