Добро пожаловать в музей нейроарта!

Достижения в фундаментальной и прикладной когнитивной науке просто поражают воображение. Нейромаркетинг, нейроинтерфейсы, нейросети - наверняка вы периодически слышите эти слова в новостях, от знакомых или даже сами занимаетесь чем-то подобным. Но нейронауки - это не только о науке и технологиях, это ещё и об искусстве.

Здесь представлена коллекция, которая покажет зрителю, что наука - это не просто сухая область человеческих знаний, оперирующая фактами и порождающая новые знания. Наука - это способ описать и формализовать красоту жизни в словах и визуальных образах, а в случае нейроарта - показать сложность и красоту человеческого (и не только его) мозга.

радуга из нейронов

Ген первого флуоресцентного белка — светящегося под ультрафиолетом зеленым цветом GFP — клонировали в 1992 году. К середине 2000-х в распоряжении молекулярных биологов была уже целая палитра разнообразных флуоресцентных белков. В 2008 году за работы с флуоресцентными белками вручили Нобелевскую премию.

Совместная экспрессия «разноцветных» флуоресцентных белков в нейронах могла бы дать целый спектр оттенков, видимых даже на нефиксированных препаратах. Метод, воплотивший эти идеи в жизнь, был описан в 2007 году в работе группы сотрудников Гарвардского университета и получил броское название Brainbow.

Свечение индивидуальных нейронов создает потрясающий фронт работы для конфокальной микроскопии — можно выявить мельчайшие особенности морфологии каждого из них и даже проследить путь индивидуальных аксонов и дендритов. Все вместе это дало возможность для полноценного картирования структуры нейронных цепей мозга. А заодно превратило фотографии гистологических препаратов в настоящее произведение современного искусства!

искусство и мрт

Учёные смотрят не только на отдельные нейроны, но и в целом на мозг и его строение. Одним из самых важных методов изучения мозга как целостной структуры является МРТ.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) — способ получения томографических медицинских изображений для исследования внутренних органов и тканей с использованием явления ядерного магнитного резонанса.

Снимок ниже был сделан в декабре 2015 года. На нем мы видим канадского нейробиолога Ребекку Сейкс (Rebecca Saxe) из MIT (можете заглянуть на страничку ее лаборатории) и ее двухмесячного сына Перси.

Сама Ребекка говорила об этом опыте: «Этот конкретный снимок делался не в диагностических целях. Это даже не наука. Никто, насколько я знаю, не делал такой снимок до нас. Мы сделали его, потому что хотели на это посмотреть».

скелет нейрона

Обычно, говоря о нейронах, подразумевают то, что они — своеобразные провода, и более ничего. Однако нейрон — это тоже клетка, со своим внутренним устройством. На снимке из октябрьского конкурса NeuroArt вы видите актиновый цитоскелет моторного нейрона мыши, снятый при помощи флуоресцентной микроскопии высокого разрешения.

гиппокамп

Помните, Шерлок Холмс гордился, что в его памяти — только нужные вещи, и сравнивал человеческий мозг с чердаком, куда обычный человек набивает всякую всячину, и в нужный момент до самого необходимого не добраться? Более того, Холмс в исполнении Василия Ливанова усиливал эффект, говоря, что когда-то он вещи, которые знает каждый школьник, знал, но потом их забыл. Судя повсему, мозг с Холмсом-Ливановым полностью согласен. По крайней мере, учёные выяснили, что у мышей работают специфические нейромеханизмы, которые говорят нам: во время обучения мозг забывает активнее, чем в покое, расчищая место под новые знания и умения. Соответствующее исследование было опубликовано в Nature Communications.

Исследователи из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) и университета Пабло Олавиде в испанской Севилье во главе с Корнелиусом Гроссом обнаружили, что во время активного обучения в мозге активизируются процессы быстрого стирания воспоминаний.

нейроны, которые говорят «беги!»

Перед вами — открытые в 2018 году и опубликованные в журнале Nature нейроны в среднем мозге мыши. Именно они отвечают за ключевое решение в жизни живых существ — решение убежать.

как растёт нервная система

В 2018 году в конкурсе видеороликов Nikon Small World первое место заняло потрясающее видео о том, как растет сенсорная нервная система у развивающегося малька данио рерио. Потрясающее, завораживающее зрелище, хоть и всего на 40 секунд, в которые спрессовали целых 16 часов !

метагалактика из нейронов и астроцитов

Этот снимок удивительно напоминает крупномасштабную структуру Вселенной — все скопления галактик образуют гигантские волокна. Однако на фотографии ниже — мозг. Культура кортикальных нейронов и астроцитов мыши. Нейроны флюоресцируют красным, астроциты — зелёным. Этот снимок был удостоен особого приза жюри на конкурсе научной иллюстрации Wikimedia в США в 2017 году.

каннабиноидные рецепторы

Этот роскошный снимок показывает нейроны нижнего ганглия блуждающего нерва. Правда, у трансгенных мышей, что дела не меняет. Зато они были гибридизованы так, что мембрана нейронов всюду экспрессирует рецепторы каннабиноидов (красные точки). Зачем делать блуждающий нерв столь чувствительным к каннабиноидным, автор фото скромно умолчал.

Стоит заметить, что это лишь одна экскурсия по музею нейронауки. Коллекция музея может обновляться практически ежедневно. Окрашенные нейроны, визуализации с помощью МРТ и фМРТ и многое другое - всё это один большой научный музей, не имеющий чётких границ и существующий в огромном пространстве интернета. Надеюсь, что эта небольшая экскурсия посеяла в Вас семена интереса к нейронаукам, показала её красоту и всю сложность и важность того, что происходит в мозге.