Kas inimese aju on kogu oma probleemide lahendamise võimekuse ja loomingulise võimekusega iseenda mõistmiseks piisavalt võimas? Miski teadaolevas universumis (välja arvatud universum ise) pole keerukam; aju sisaldab umbes 100 miljardit närvirakku ehk neuroni, millest igaüks saab suhelda tuhandete teiste ajurakkudega.
Sellest loost
[×] SULETUD
VIDEO: Aju trikid - see on kuidas teie aju töötab
Seotud sisu
- Ajurakud sotsialiseerumiseks
- Valede tuvastamine
Kuna primaadid on peamiselt visuaalsed olendid, on parim viis aju mõtestamiseks see selgelt näha . See on olnud eesmärk juba 125 aastat, kuna Hispaania teadlane Santiago Ramón y Cajal hakkas kasutama plekki, mis tähistas üksikuid neuroneid. Ta piilus läbi mikroskoobi värvitud rakkude ja harukujuliste projektsioonide kaudu, millega nad ühendusid teiste neuronitega. "Siin oli kõik lihtne, selge ja segane, " kirjutas ta oma tähelepanekutest, mis olid tänapäevase neuroteaduse algus.
Teadlased on sellest ajast alates välja töötanud meetodid konkreetsete ülesannete kindlaksmääramiseks, milleks erinevad ajupiirkonnad on spetsialiseerunud - näiteks mõned neuronid, mis on pühendatud nägemise töötlemisele, tuvastavad ainult horisontaaljooni, teised aga tajuvad ohtu või tekitavad kõnet. Teadlased on koostanud kaardid, mis kirjeldavad, kuidas aju piirkonnad, mis ei asu üksteisega küljes, on ühendatud aksoniteks nimetatavate rakuprojektsioonide pikkade traktidega. Uusimad mikroskoobi tehnikad näitavad neuronite kuju muutust vastusena kogemusele - mälu salvestamine. Võimalus näha aju värskes valguses on viimastel aastakümnetel andnud hulgaliselt teadmisi.
Nüüd kasutatakse teadlaste jäljendusi selle universumi jaoks teisiti - kunstiobjektidena. Columbia ülikoolis väljaõppe saanud neuroteadlane Carl Schoonover on uue raamatu "Meele portreed" (Abrams) jaoks kogunud intrigeerivaid pilte ajust. "Need on tõelised andmed, mitte kunstnike üleviimised, " ütleb ta. „Seda vaatavad neuroteadlased oma mikroskoopides, MRT-aparaatides või elektrofüsioloogiasüsteemides. Nende tehnikate tõttu on olemas neuroteadus. ”
Laenutades fluorestsentsist meduusidelt geeni ja sisestades selle laboris usside või hiirte DNA-sse, on teadlased pannud neuronid särama. Cajali värvimistehnika töötas ainult surmajärgses koes ja see tähistas neuroneid juhuslikult, kuid uued värvained on võimaldanud teadlastel „uurida elusloomade ja kudede neuroneid“, “märgib Joshua Sanes Harvardi ülikoolist raamatu essees.
Üks uusimaid meetodeid põhineb geenil, mis muudab vetikad valguse suhtes tundlikuks. Geeni sisaldavate neuronite valguse valgustamine võib nende käitumist muuta. "Edasiminek võimaldab meil valgusekiire abil manipuleerida üksikute rakkude ja rakutüüpide tegevusega, " kirjutab Terrence Sejnowski Salki bioloogiliste uuringute instituudist.
Aju jääb salapäraseks, kuid nende piltide mustrid - neuraalsete ühenduste rikkad keerised, ootamatud sümmeetriad ja struktuurikihid - julgustavad teadlasi uskuma, et nad selle ikkagi dešifreerivad. Schoonover loodab omalt poolt "panna lugejaid mõtlema, et tasub proovida aru saada, mis pildid on ja miks nad on nii ilusad".
Laura Helmuth on Smithsoniani vanemtoimetaja.
Fotod on fotost Meele portree: Aju visualiseerimine antiigist 21. sajandini, autor Carl Schoonover, välja andnud Abrams.
Rikkalikult kihiline hipokampus on koht, kus mälestusi luuakse. Selles hiire ajus on hipokampuse kolm peamist komponenti kirjas. (Tamily Weissman, Jeff Lichtman ja Joshua Sanes (2005) / Abrams Books) 
Õigetes tingimustes tekivad mustrid aju monumentaalsest keerukusest. Üks magnetresonantstomograafia uusimaid rakendusi jälgib vee voolu rakkudes, paljastades närvirakke, mis loovad ajus pikamaaühendusi. Sellel aju kujutisel lähevad sinised jäljed üla- ja alaosa vahel, punased parempoolse ja vasaku vahel ning rohelised ees ja taga. (Patric Hagmann (2006) / Abrams Books) 
Aju pildistamine on arenenud kogu anatoomiast keerukate vooluringideni. Selles esimeses teadaolevas neuroteaduste diagrammis, mille autor on Ibn al-Haytham, umbes 1027, on kujutatud silmad ja nägemisnärvid. (Ibn al-Haytham (umbes 1027) / Istanbul, Süleymaniye raamatukogu viisakalt / Abrams Books) 
Santiago Ramón y Cajali 1914. aasta joonistus lihavast neuronikehast, millesse on põimitud teiste neuronite kõõlused. (Santiago Ramón y Cajal (1914) / Dr Juan A. de Carlos, Cajal Legacy, Instituto Cajal (CSIC) viisakalt / Abrams Books) 
Vormi, mille neuron võtab, määrab selle funktsioon, nagu ka viis neuronite rühma. Siin on näha hiire aju puutetundlikus osas eredad piklikud kobarad; igaüks töötleb erineva vurru närvisignaale. (Lasani Wijetunge ja Peter Kind, 2008 / Abrams Books) 
Kogu selle ajutegevuse ja mõnede pilditehnikate aluseks on tihe õrnade veresoonte võrk. (Alfonso Rodríguez-Baeza ja Marisa Ortega-Sánchez (2009) / Abrams Books) 
See pole abstraktne kunst - see kujutab ahvide aju närvide tegevust. See aju osa, mida nimetatakse visuaalseks ajukooreks, on üks esimesi aju osi, mis võtab silmadelt teavet. Visuaalne ajukoore on häälestatud lihtsatele kujunditele, nagu sirged jooned. Ahvile näidati jooni erinevas orientatsioonis ja erinevad värvid tähistavad ajukoore bitti, mis on teatud tüüpi joonest eriti huvitatud. Näiteks rohelisega esiletõstetud neuroniklastrid on aktiivsed, kui ahv näeb vertikaalset joont; kollased neuroniklastrid on häälestatud horisontaalsetele joontele. (Jevgeniy B. Sirotini viisakalt) 
Kui aju töötab hästi, on erinevad osad ühendatud pikkade kiududega, mida nimetatakse aksoniteks (vt foto 2). Kuid kui aju on kahjustatud (nagu ka sellel pildil patsiendilt, kes kannatas aju selles piirkonnas, mida nimetatakse talamuseks, insult), katkevad ühendused. (Henning U. Vossi viisakalt) 
Neuronid suhtlevad üksteisega, vabastades kemikaalide, näiteks dopamiini, kottidest, mida nimetatakse vesiikuliteks. Vesiikulitel, mida on siin nähtud fibroblastirakkudes, on geodeetiline väliskate, mis lõpuks hüppab läbi raku külje ja vabastab selle keemilise teate, mille raku naabrid saavad tuvastada. (Pildi on koostanud MD John Heuser) 
Meie rakke ümbritseb valkude karkass, mis säilitab raku kuju. Elektronmikroskoobi all näevad valgukiud, mida nimetatakse aktiini filamentideks, punutud köite moodi. (Pildi on koostanud MD John Heuser) 
Hipokampus on mälu koht. Kui see on kahjustatud, võite meeles pidada asju, mis juhtusid kaua enne vigastust, kuid te ei saa uusi mälestusi luua. (Thomas Deerincki ja Mark Ellismani viisakus) 
Täname väikeaju - aju tagaosas ja alaservas paiknevat keerdunud kudede osakest - teie võime eest tantsida või jalgrattaga sõita. See kõik on seotud motoorse koordineerimisega. Selles tserebellaarkoe peitsitud viilus on tugirakud nimega glia sinised ja Purkinje neuroniteks nimetatavad rakud rohelised. Purkinje neuronid on aju suurimad neuronid ja neil on ulatuslikud hargnevad projektsioonivõrgud, mida nimetatakse dendriitideks. (Thomas Deerincki ja Mark Ellismani viisakus) 
Mõni aasta tagasi mõtlesid neuroteadlased välja, kuidas võtta kaks fluorestsentsvalku, mis helendavad roheliselt või punaselt, ja muuta need eri värvi vikerkaareks, mida saab ühendada üksikuteks neuroniteks. Siin kasutatakse seda tehnikat väikeaju rakkude värvimiseks. Tulemus? Ajukaar. (Ajukaare hiir on toodetud J. Livet, TA Weissman, H. Kang, RW Draft, J. Lu, RA Bennis, JR Sanes, JW Lichtman) 
Tihedalt kihiline hipokampus, mis osutub mälu jaoks ülioluliseks, oli selle 1895. aasta Joosepi Jules Dejerine'i joonistuse teema. (Fotograafia autor: Dwight Primiano, Anatomie des centres närux . Pariis, Rueff, 1895–1901) 
Carl Schoonoveri raamat sisaldab mõnede maailma juhtivate neuroteadlaste esseesid. (Viisakalt Abrams Books)
