Содержание
Как рисовать нервами и нейронами
Человеческий мозг часто называют самой сложной структурой в мире. Но стоит добавить: это густое переплетение клеток – еще и один из самых красивых объектов в известной части Вселенной.
Роман Фишман
Картины Грега Данна базируются на серьезном научном фундаменте: художник и немного музыкант, он закончил магистратуру по молекулярной биологии и генетике, защитил докторскую диссертацию в области нейрофизиологии. «Вообще меня увлекали и увлекают очень разные вещи, — рассказал Грег «TechInsider», — поэтому, когда я стал думать над своей будущей профессией, исследования мозга оказались вполне естественным выбором. В конце концов, всё, чем мы увлекаемся, каждая наша мысль начинается где-то там, в мозге».
Искусство против науки
В те годы темой его интересов была эпигенетика — наследование изменений активности генов, не связанное с последовательностью их ДНК.
«Меня всегда увлекали проблемы баланса между врожденным и приобретенным, «природным» и «искусственным», — добавляет Грег. — А особенно интриговал вопрос о том, до какой степени человек способен целенаправленно изменять условия своей жизни, преодолевать свой «генетический рок», свои наследственные склонности к определенным болезням, психическим расстройствам и т. п.».
Однако чем больше ученый погружался в хитросплетения нейронов, тем ярче за ними проступало нечто другое, нечто неуловимое, нащупать которое удалось далеко не сразу. «Это был для меня счастливый день, — вспоминает художник, — день, когда я внезапно заметил, что тонкие окрашенные препараты клеток под микроскопом так похожи на картины обычного макромира, окружающего нас». Глядя в объектив, Грег любовался нейронами, которые внезапно показались ему густыми лесными зарослями.
«Хотя я больше не занимаюсь наукой в обычном понимании этого слова, мои исследования мозга продолжаются».
Это сходство, по его мнению, выходит далеко за рамки чисто символического.
И дерево, и нервная клетка, и все живое возникло и развивалось сходно, с тем чтобы как можно более эффективно получать ресурсы — будь то солнечный свет и вода или сигналы от контактов с другими нейронами — и, преобразуя, передавать их дальше по «цепочке жизни». «Эта общая цель по законам конвергенции создала и схожие внешние формы, — продолжает Грег Данн. — Кажущееся случайным ветвление клеток и веток — это, по сути, фрактальные структуры, которые в разных масштабах и на разных уровнях снова и снова возникают в природе».
Прозрение совершило настоящий переворот в жизни ученого — и буквально на глазах он стал превращаться в художника. «Став художником, я продолжаю исследовать мозг, только методами искусства, — говорит Грег Данн. — Поэтому мои работы фактически одной ногой стоят на почве научного знания, а другой — в области живописи и фотографии. Вообще, чем дальше я ухожу от настоящих научных исследований, тем тоньше оказывается граница между ними». Вся разница, по словам Грега, состоит в том, что наука раскрывает что-то, уже существующее в мире, а искусство привносит в него нечто новое.
Искусство вместе с наукой
Больше всего изысканные узоры и нити нейронов на микропрепаратах напомнили Грегу горные, лесные пейзажи «дзенских» мастеров Китая и Японии. Это совпадение было почти поразительным: «Под микроскопом все выглядело в точности таким, как изображалось в технике, отточенной веками изобразительного искусства, — добавляет художник. — Это были те же ветвящиеся структуры фракталов». Препараты казались почти готовыми картинами, не хватало лишь нескольких деталей.
Грег считает, что искусство не терпит точной научной размеренности. Ему требовался элемент спонтанного вдохновения, непредсказуемости — и после некоторых поисков эта ключевая деталь была найдена. «Я придумал не слишком сложную технику разбрызгивания чернильных пятен и, доработав ее, добился, чтобы они оставляли такие же случайно ветвящиеся следы на картине», — поясняет художник. Это напоминает о его старом интересе к эпигенетике: Грег направляет природу в нужную ему сторону.
Такая работа дается ничуть не легче, чем настоящий научный поиск. Художник делает массу набросков, предварительных эскизов, оттачивая цветовую палитру и композицию. «Часто я пытаюсь найти новый, живописный взгляд на определенный вид нейронов или определенную концепцию работы мозга, — говорит Грег. — Это заставляет подбирать соответствующие техники визуализации. Если я хочу показать, скажем, ветвящиеся отростки пирамидального нейрона, я выберу строгий черный цвет на сверкающем золотом фоне — такой вариант лучше покажет тонкость их структуры. Если речь о демонстрации более сложной структуры, то, скорее, придется использовать «отражательное микротравление» — метод, который я создал вместе с моим коллегой, физиком и инженером Брайаном Эдвардсом».
Техника, о которой говорит художник, позволяет вытравить копии клеточных микроструктур в тончайших золотых пластинах, каждая из которых отражает свет под определенным углом. Рассматривая такую картину с разных сторон, можно увидеть каждую деталь, то проявляющуюся, то исчезающую перед глазами.
«Метод для меня не самоцель, — добавляет Грег Данн, — я всегда стараюсь, чтобы он служил моей художественной задаче, а не подстраиваю эти задачи под него».
Искусство на переднем крае науки
Работы Данна и Эдвардса стали настоящими хитами у профессиональных нейрофизиологов. Возможно, это связано с глубокой, вполне академической проработкой и пониманием «темы», а возможно — с ярким и неожиданным художественным взглядом на привычный предмет их исследований. «Люди всегда следуют за своими эмоциями, — говорит Грег, — и наблюдение красивой, вдохновляющей картины способно всерьез стимулировать их на новые поиски». Популярны «нервные» картины и у публики. В той невероятной сложности, которой достигла современная наука о мозге, обычным людям она плохо понятна, а значит — и неинтересна. Но в том виде, в котором предлагает взглянуть на нее Данн, она может привлечь каждого. В этом смысле его работы — как наша «TechInsider» — выполняют в современном обществе важнейшую роль налаживания коммуникаций между теми, кто исследует мир, и теми, кто в нем живет.
Несколько месяцев назад Данн и Эдвардс получили внушительный грант американского Национального научного фонда (NSF), который позволит им решить эту задачу на принципиально новом уровне.
«Мы заканчиваем работу над самой точной и сложной в истории человечества художественной иллюстрацией мозга, — рассказывает Грег. — Это выполненное тем же «отражательным микротравлением» изображение структуры, включающей порядка 500−750 тысяч нейронов со всеми их связями и с «анимацией», которая показывает их взаимосвязанные активности». Крошечные светодиоды, перемещаясь, подсвечивают структуру то с одной, то с другой стороны, «зажигая» разбегающиеся по ней электрические импульсы. «Нам помогали двое студентов-нейрофизиологов, четверо студентов-художников и несколько опытных специалистов, — говорит Грег. — Размеры картины — 3 х 4 м, ничего подобного по сложности делать мне еще не доводилось».
В то время как большинство научных иллюстраторов стараются максимально упростить свой предмет, облегчив восприятие ключевых его деталей, Грег движется в обратном направлении.
«Надеюсь, это позволит многим обычным людям осознать невероятную сложность нашего мозга», — говорит художник.
| Маршрут. 1-я станция «Клеточная»:
2-я станция «Тканевая»:
А. из клеток; Б. из межклеточного вещества; В. клеток и межклеточного вещества.
А. 2; Б. 4; В. 6.
А. эпителиальная ткань; Б. В. нервная ткань.
А. нейроглия; Б. синапс; В. нейрон.
А. длинные клетки с большим числом ядер; Б. рыхло расположенные клетки с большим количеством межклеточного вещества; В. плотно прилегающие друг к другу клетки и малое количество межклеточного вещества. 3-я станция «Гуморальная»:
1 вариант
2 вариант
4-я станция «Нервная»:
5-я станция «Организм» (конечная): 1. Сравните нервную и гуморальную регуляцию по плану:
2. Сделайте вывод, какой вид регуляции будет важнейшим для саморегуляции физиологических процессов в организме? Подведение итогов: Подведем итоги нашей сегодняшней работы. Сосчитайте свои балы в путевых листах. Если вы набрали 25-30 балов ваша оценка – «5»; 20-24 балла ваша оценка – «4»; 15-19 баллов ваша оценка – «3»; Меньше 15 балов – «2». Если у вас «2» не расстраивайтесь, у вас есть возможность ее исправить. Для этого вы должны выучить термины по теме «Нервно-гуморальная регуляция» и сдать их на следующем уроке. |
соединительная ткань;
Биологически активные вещества, образующиеся в железах внутренней секреции и регулирующие разнообразные функции (Гормоны).
Что такое нейрон? Диаграммы, типы, функции и многое другое
Нейроны, также известные как нервные клетки, отправляют и получают сигналы от вашего мозга. Хотя нейроны имеют много общего с другими типами клеток, они структурно и функционально уникальны.
Нейроны, также известные как нервные клетки, отправляют и получают сигналы от вашего мозга.
Хотя нейроны имеют много общего с другими типами клеток, они структурно и функционально уникальны.
Специализированные отростки, называемые аксонами, позволяют нейронам передавать электрические и химические сигналы другим клеткам. Нейроны также могут получать эти сигналы через корневые расширения, известные как дендриты.
Исследование, проведенное в 2009 году, показало, что человеческий мозг содержит около 86 миллиардов нейронов. Создание новых нервных клеток называется нейрогенезом. Хотя этот процесс не совсем понятен, мы знаем, что он намного активнее, когда вы эмбрион. Однако данные 2013 года свидетельствуют о том, что некоторый нейрогенез происходит во взрослом мозгу на протяжении всей нашей жизни.
По мере того, как исследователи получают представление как о нейронах, так и о нейрогенезе, многие также работают над выявлением связей с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезни Альцгеймера и Паркинсона.
Нейроны различаются по размеру, форме и структуре в зависимости от их роли и местоположения.
Однако почти все нейроны состоят из трех основных частей: тела клетки, аксона и дендритов.
Тело клетки
Тело клетки, также известное как сома, представляет собой основную часть нейрона. Тело клетки содержит генетическую информацию, поддерживает структуру нейрона и обеспечивает энергию для деятельности.
Как и другие клеточные тела, сома нейрона содержит ядро и специализированные органеллы. Он окружен мембраной, которая защищает его и позволяет ему взаимодействовать с ближайшим окружением.
Аксон
Аксон представляет собой длинную хвостообразную структуру. Он соединяется с телом клетки в специализированном соединении, называемом аксонным холмиком. Многие аксоны изолированы жирным веществом, называемым миелином. Миелин помогает аксонам проводить электрический сигнал.
Нейроны обычно имеют один главный аксон.
Дендриты
Дендриты представляют собой волокнистые корни, отходящие от тела клетки. Подобно антеннам, дендриты получают и обрабатывают сигналы от аксонов других нейронов.
Нейроны могут иметь более одного набора дендритов, известных как дендритные деревья.
Их количество обычно зависит от их роли. Например, клетки Пуркинье представляют собой особый тип нейронов, находящихся в части мозга, называемой мозжечком. Эти клетки имеют высокоразвитые дендритные деревья, которые позволяют им получать тысячи сигналов.
Нейроны различаются по структуре, функциям и генетическому составу. Учитывая огромное количество нейронов, существуют тысячи различных типов, как и тысячи видов живых организмов на Земле.
Однако существует пять основных форм нейронов. Каждый сочетает в себе несколько элементов базовой формы нейрона.
- Мультиполярные нейроны. Эти нейроны имеют один аксон и отходящие от него симметричные дендриты. Это наиболее распространенная форма нейронов в центральной нервной системе.
- Униполярные нейроны. Эти нейроны, обычно встречающиеся только у беспозвоночных, имеют один аксон.
- Биполярные нейроны. Биполярные нейроны имеют два отростка, отходящих от тела клетки. На конце одной стороны находится аксон, а на другой стороне дендриты. Эти типы нейронов в основном находятся в сетчатке глаза. Но их также можно найти в частях нервной системы, которые помогают функционированию носа и ушей.
- Пирамидные нейроны. Эти нейроны имеют один аксон, но несколько дендритов, образующих пирамидальную форму. Это самые крупные нейронные клетки, которые в основном находятся в коре головного мозга. Кора — это часть мозга, отвечающая за сознательные мысли.
- Нейроны Пуркинье. Нейроны Пуркинье имеют несколько дендритов, отходящих веером от тела клетки. Эти нейроны являются тормозными нейронами, то есть они выделяют нейротрансмиттеры, которые удерживают другие нейроны от возбуждения.
С точки зрения функции ученые подразделяют нейроны на три основных типа: сенсорные, моторные и интернейроны.
Сенсорные нейроны
Сенсорные нейроны помогают вам:
- ощущать вкус
- обоняние
- слышать
- видеть
- чувствовать вещи вокруг вас
Сенсорные входы запускаются вашей физической и химической средой. Звук, прикосновение, тепло и свет являются физическими входами. Запах и вкус являются химическими входами.
Например, ступая по горячему песку, вы активируете сенсорные нейроны на подошвах ног. Эти нейроны посылают сообщение в ваш мозг, который заставляет вас осознавать жару.
Моторные нейроны
Моторные нейроны участвуют в движении, включая произвольные и непроизвольные движения. Эти нейроны позволяют головному и спинному мозгу связываться с мышцами, органами и железами по всему телу.
Моторные нейроны бывают двух типов: нижние и верхние. Нижние двигательные нейроны передают сигналы от спинного мозга к гладким мышцам и скелетным мышцам. Верхние двигательные нейроны передают сигналы между головным и спинным мозгом.
Например, когда вы едите, нижние двигательные нейроны спинного мозга посылают сигналы гладким мышцам пищевода, желудка и кишечника. Эти мышцы сокращаются, что позволяет пище двигаться по пищеварительному тракту.
Интернейроны
Интернейроны — это нервные посредники, находящиеся в головном и спинном мозге. Это самый распространенный тип нейронов. Они передают сигналы от сенсорных нейронов и других интернейронов к двигательным нейронам и другим интернейронам. Часто они образуют сложные цепи, которые помогают вам реагировать на внешние раздражители.
Например, когда вы касаетесь чего-то острого, например, кактуса, сенсорные нейроны на кончиках ваших пальцев посылают сигнал интернейронам спинного мозга. Некоторые интернейроны передают сигнал моторным нейронам в вашей руке, что позволяет вам отвести руку. Другие интернейроны посылают сигнал в центр боли в вашем мозгу, и вы испытываете боль.
Нейроны посылают сигналы, используя потенциалы действия. Потенциал действия представляет собой сдвиг потенциальной электрической энергии нейрона, вызванный потоком заряженных частиц внутрь и наружу мембраны нейрона.
Когда генерируется потенциал действия, он переносится по аксону к пресинаптическому окончанию.
Потенциалы действия могут запускать как химические, так и электрические синапсы. Синапсы — это места, где нейроны могут передавать эти электрические и химические сообщения между собой. Синапсы состоят из пресинаптического окончания, синаптической щели и постсинаптического окончания.
Химические синапсы
В химическом синапсе нейрон высвобождает химические мессенджеры, называемые нейротрансмиттерами. Эти молекулы пересекают синаптическую щель и связываются с рецепторами постсинаптического окончания дендрита.
Нейротрансмиттеры могут вызвать реакцию в постсинаптических нейронах, заставляя их генерировать собственный потенциал действия. В качестве альтернативы они могут предотвращать активность постсинаптических нейронов. В этом случае постсинаптический нейрон не генерирует потенциал действия.
Электрические синапсы
Электрические синапсы могут только возбуждать.
Эти синапсы образуются, когда два нейрона соединяются щелевым соединением. Эта щель намного меньше, чем химический синапс, и состоит из ионных каналов, которые помогают передавать положительный электрический сигнал.
Из-за того, как эти сигналы распространяются, сигналы проходят через электрические синапсы гораздо быстрее, чем через химические. Однако эти сигналы могут уменьшаться от одного нейрона к другому. Это делает их менее эффективными при передаче повторяющихся сигналов.
Хотя исследования, проведенные в прошлом веке, продвинули наше понимание нейронов, мы все еще многого не понимаем.
Например, до недавнего времени исследователи считали, что образование нейронов происходит у взрослых в области мозга, называемой гиппокампом. Гиппокамп участвует в памяти и обучении.
Но исследование 2018 года показало, что производство нейронов в гиппокампе фактически падает после рождения. Это означает, что во взрослом возрасте там практически не создаются новые нейроны.
Эксперты сочли это открытие неудачей с точки зрения использования нейрогенеза для лечения таких заболеваний, как болезни Альцгеймера и Паркинсона. Эти состояния являются результатом как повреждения нейронов, так и их гибели.
Однако все еще есть надежда, что нейральные стволовые клетки можно будет использовать для создания новых нейронов. По данным Национального института неврологических расстройств и инсульта, нервные стволовые клетки могут производить новые нейроны. Но исследователи все еще пытаются выяснить, как лучше всего использовать эти стволовые клетки для производства определенных типов нейронов в лабораторных условиях.
Если это удастся сделать, эти нервные клетки можно будет заменить теми, которые утрачены в результате старения, повреждений и болезней.
Текущие клинические испытания
В настоящее время проводится множество клинических испытаний для проверки использования вновь созданных нервных клеток. Например, этот предназначен для людей, перенесших ишемический инсульт.
Кроме того, в исследовании 2019 года использовались флуоресцентные зонды для наблюдения за активностью нервных клеток мышей в реальном времени. Эта технология может быть использована для картирования активности мозга, выявления проблем, приводящих к неврологическим расстройствам, и развития искусственного интеллекта.
Образовательные ресурсы
Хотите узнать, как много вы узнали сегодня? Используйте приведенные ниже ресурсы, чтобы проверить себя (или своих учеников) по анатомии и различным типам нейронов.
- Учебное пособие по анатомии нейрона
- Викторина по анатомии нейрона
- Учебное пособие по типам нейронов
- Викторина по типам нейронов
Поделитесь на PinterestПроверьте себя по анатомии нейрона!
Клетки нервной системы называются нейронами. Они состоят из трех отдельных частей, включая тело клетки, аксон и дендриты. Эти части помогают им отправлять и получать химические и электрические сигналы.
Хотя существуют миллиарды нейронов и тысячи разновидностей нейронов, их можно разделить на три основные группы в зависимости от функции.
Это двигательные нейроны, сенсорные нейроны и интернейроны.
Мы еще многого не знаем о нейронах и их роли в развитии определенных заболеваний мозга. Но в настоящее время ведется множество исследовательских проектов и клинических испытаний, чтобы попытаться найти эти ответы.
Neuron Drawing — Etsy.de
Etsy больше не поддерживает старые версии вашего веб-браузера, чтобы обеспечить безопасность пользовательских данных. Пожалуйста, обновите до последней версии.
Воспользуйтесь всеми преимуществами нашего сайта, включив JavaScript.
Найдите что-нибудь памятное,
присоединяйтесь к сообществу, делающему добро.
(
129 релевантных результатов,
с рекламой
Продавцы, желающие расширить свой бизнес и привлечь больше заинтересованных покупателей, могут использовать рекламную платформу Etsy для продвижения своих товаров.