El arte de la neurociencia – Noticias-Hoy

La tinta, las acuarelas y los lápices no parecen herramientas importantes para los neurocientíficos. Sin embargo, fueron estas herramientas las que ayudaron a Santiago Ramón Cajal, el padre de la neurociencia moderna, a descubrir que la neurona es la principal unidad funcional del cerebro. Su intrincado mapeo de las células cerebrales actúa como una lente a través de la cual puede examinar cómo su estructura determina su función.

Los bocetos de finales del siglo XIX y principios del XX de Ramón y Cajal no se parecen en nada a las ilustraciones suaves comunes en la mayoría de los libros de texto modernos. Son obras de arte por derecho propio: delicados zarcillos serpenteantes de tinta negra que sobresalen de los cuerpos celulares individuales y se enredan con las neuronas vecinas. Todavía se celebran por su capacidad para mostrar la belleza inherente del sistema nervioso.

Las herramientas ilustrativas de hoy son mucho más técnicas. Los científicos usan tinciones químicas para hacer que las células emitan fluorescencia, o máquinas de imágenes para resaltar la actividad cerebral en ráfagas de color. Pero el resultado suele ser el mismo: las imágenes espectaculares nos ayudan a comprender mejor el funcionamiento interno de nuestras mentes.

Pocas de las imágenes recopiladas durante la investigación escaparon del laboratorio, pero un concurso anual de arte de neurociencia ayudó a sacar algunas a la luz. Organizado por Tycho Hoogland, Chris Klink y Cathrin Canto del Instituto de Neurociencia de los Países Bajos, el concurso seleccionó un Ganador del Gran Premio y cuatro ganadores de Menciones de Honor de numerosas presentaciones, todas las cuales tenían como objetivo combinar el arte y la ciencia de alguna manera. Aquí hay una selección de las entradas de este año: algunos de los ganadores y otros que pensamos que eran particularmente hermosos o que invitaban a la reflexión. Todas las presentaciones se pueden ver en http://aon.nin.knaw.nl.

ganador del gran premio

1. Máquina de ondas

Haga clic o toque para agrandar

Oleg Borodin; Cortesía de Mathias Osterik (ilustraciones)

Estás rodeado de oscuridad. Un rayo de luz irrumpe frente a ti, proyectándose sobre una pantalla blanca translúcida. Pulsa mientras se funde en un rostro: el tuyo. Este espectáculo es el gran final de la máquina de interondas, y solo pueden verlo los compañeros sentados juntos, que realmente pueden estar en la misma onda. El auricular utiliza diminutos monitores EEG para medir las ondas cerebrales de cada persona. Cuando sus frecuencias se alinean, aparecen patrones en la luz proyectada. Una mayor sincronicidad produce imágenes más vívidas que pasan gradualmente a imágenes de sus rostros.

La investigadora Suzanne Dikker de la Universidad de Nueva York y la Universidad de Utrecht en los Países Bajos y el artista Matthias Oostrik crearon la instalación, que se ha exhibido en todo el mundo. Hace que algo generalmente amorfo sea inmediato: una conexión personal entre dos personas.

premio de honor

2. Forma del axón

MICHIEL KLEINNIJENHUIS FMRIB, Universidad de Oxford

Una proteína llamada mielina aísla los axones, haciéndolos mejores conductores de electricidad. En esta sección transversal preparada por el físico postdoctoral de resonancia magnética de la Universidad de Oxford, Michiel Kleinnijenhuis, se muestra un solo grupo de axones en rojo y rodeado por una vaina de mielina blanca. Esta vista hace que sea más fácil ver su tamaño y forma variables. El diámetro y la densidad de un axón, entre otras propiedades, determina qué tan bien funciona y es un indicador útil para estudiar la función cerebral.

3. Acabar con los mitos del cerebro

En colaboración con RHIANNON MEREDITH, RHODÉ VAN WESTEN y MATTHIJS VERHAGE y los animadores JON HUNTER, MATT PARTRIDGE, HENRY PAKER y GARETH GWYNN; financiado por becas de investigación de la Universidad de Victoria y el Premio de Investigación Científica de los Países Bajos

El cerebro es increíblemente complejo y abundan los conceptos erróneos al respecto: solo usamos el 10 por ciento de nuestro cerebro. Las personas con cerebro izquierdo son más lógicas, las personas con cerebro derecho son más artísticas. Hay una hormona que nos enamora. etc. Rhiannon Meredith, neurocientífica de la Universidad Vrije de Ámsterdam en los Países Bajos, dejó las cosas claras con una serie de videos, disponible en YouTube. Esta imagen fija es del video final, que explica por qué los juegos de entrenamiento mental no mejoran tu inteligencia general. Se piensa que aprender algo nuevo solo cambia aquellas células que están directamente involucradas en la actividad, como se muestra.

4. Luces del norte

Crédito de la foto: Alicia Lefebvre

Una porción del hipocampo se asemeja a la famosa aurora boreal en esta pintura de la artista francesa Alicia Lefebvre. Esta región del cerebro tiene capas bien definidas, cada una con tipos específicos de células, representadas aquí en diferentes tonos. Estas células juegan un papel relativamente único en la consolidación de la memoria, el proceso por el cual el cerebro convierte los recuerdos a corto plazo en recuerdos a largo plazo. La región es también una de las primeras en ser golpeada por la enfermedad de Alzheimer.

5. Mariposa del alma

ROBIN SCHARRENBERG RG Desarrollo Neuronal, Centro de Neurobiología Molecular de Hamburgo (ZMNH), Centro Médico Universitario de Hamburgo-Eppendorf

La descripción de Santiago Ramón y Cajal de las neuronas como la «mariposa misteriosa del alma» estaba en el fondo de su mente mientras el asistente de investigación Robin Scharrenberg estudiaba células piramidales de ratón, representadas aquí, bajo un microscopio en el Centro de Neurobiología Molecular de Hamburgo en el Centro Médico Universitario Eppendorf en Hamburgo, Alemania. Él está tratando de comprender cómo los cambios estructurales en estas células, una de las neuronas más comunes en la neocorteza, conducen a cambios funcionales similares a los que se encuentran en los trastornos del espectro autista. Está claro a partir de esta imagen que las células piramidales suelen tener axones largos que se extienden para transmitir señales a otras células, y dendritas ramificadas más cortas que están más cerca del cuerpo celular para recibir información.

Selección del editor

Quizás las mejores obras de arte son aquellas que revelan la verdad sobre su contenido. Los editores de Noticias-Hoy Mind eligieron las siguientes imágenes no solo por su atractivo visual, sino también por lo que revelan sobre el cerebro. Representan una gama de ideas científicas y técnicas de imagen, en la intersección del arte y la neurociencia.

6. Sensación de sonido sináptico

SONJA PYOTT Departamento de Otorrinolaringología, Centro Médico Universitario de Groningen

Cuando escuchamos un sonido, ingresa al oído como una onda física en el aire, pero debe convertirse en una señal química para que nuestro cerebro lo entienda. Las células ciliadas (que se muestran aquí en verde) realizan una traducción crítica. Estas células tienen pequeñas protuberancias en forma de dedos que se mueven cuando las ondas pasan sobre ellas. Este movimiento abre y cierra pequeños canales en las células, iniciando señales eléctricas, que a su vez se convierten en señales químicas de neurotransmisores, para ser interpretadas en la región de procesamiento auditivo del cerebro. La neurocientífica Sonja Pyott del Centro Médico Universitario de Groningen en los Países Bajos utiliza etiquetas fluorescentes para resaltar cada estructura como parte de su investigación para prevenir y revertir la pérdida auditiva.

7. Ganglios estrellados en llamas

Estación Zoológica Pamela Imperador Anton Dorn

Entre el cerebro del pulpo y su sistema nervioso periférico hay un grupo de nervios llamado ganglio estrellado, que se muestra aquí en naranja rojizo. Solo dos nervios corticales se conectan al ganglio estrellado. Cortar un pulpo no puede controlar sus músculos, pero gracias a las habilidades regenerativas avanzadas, los pulpos pueden regenerar los nervios y reconectarse en solo unos meses. Esta imagen fue creada por el Dr. Pamela Imperador, una estudiante del Zoológico Anton Dorn en Nápoles, Italia, demuestra un ganglio estrellado días después de que le cortaron un nervio.

8. Momentos condenados a pasar

Crédito de la foto: Luke Maninoff Hammond

La pequeña cantidad de negro en esta imagen parece una salpicadura de pintura inofensiva, pero en realidad es uno de los factores clave detrás de la enfermedad de Alzheimer. Las placas amiloides (aglomeraciones de proteínas mal plegadas que se forman en los espacios entre las neuronas) pueden formarse en cerebros normales. Sin embargo, si no se eliminan y comienzan a acumularse, pueden alterar la función cerebral. Esta imagen, tomada por Luke Maninov Hammond, gerente de instalaciones de microscopía en el Instituto del Cerebro de Queensland en Australia, es de un estudio realizado por Jürgen Götz y sus colegas que investigan si el ultrasonido puede reducir las placas amiloides en el cerebro de los ratones. La microglía roja y azul, los principales tipos de células inmunitarias del cerebro, contrastan marcadamente con las placas negras.

9. Impresionismo cerebral

SOLEDAD DE OLMOS Instituto Médico Mercedes y Martín Ferreyra (INIMEC-CONICET – Universidad Nacional de Córdoba)

Este revoltijo negro de neuronas flota en un mar rosado como un árbol moribundo; de hecho, se está degenerando. Su color proviene de una tinción llamada plata aminocobre, que originalmente se usaba para identificar enfermedades neurodegenerativas porque solo las neuronas que mueren lo absorben. Los neurocientíficos Soledad de Olmos y Martín Ferreira del Instituto Médico Mercedes en Argentina hicieron esta imagen infectando ratones con un virus que causa inflamación cerebral y sobreexcita las neuronas. Esta sobreexcitación conduce a la excitotoxicidad, en la que las células nerviosas se activan con tanta frecuencia que dañan sus propias estructuras. La excitotoxicidad está asociada con muchas enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer, la esclerosis múltiple y la esclerosis lateral amiotrófica.

10. Espacio del corazón

Foto de Elizabeth Jameson con la asistencia del Departamento de Neurología de la Universidad de California, San Francisco

En esta imagen, la artista Elizabeth Jameson recicla escáneres cerebrales utilizados para diagnosticar y rastrear su propio caso de esclerosis múltiple. Esta exploración en particular es un tipo de resonancia magnética llamada imagen de tensor de difusión, que observa el flujo de materia en el cerebro. Mientras Jameson jugueteaba con los escaneos, se topó con esta imagen del corazón, que la llenó de asombro inmediato. Dijo que se sintió alentada por el símbolo del amor y la compasión cuando se analizaron los escáneres de su cerebro enfermo.