O cérebro humano, com toda a sua capacidade de resolução de problemas e capacidade criativa, é poderoso o suficiente para se entender? Nada no universo conhecido (com exceção do próprio universo) é mais complexo; o cérebro contém cerca de 100 bilhões de células nervosas, ou neurônios, cada uma das quais pode se comunicar com milhares de outras células cerebrais.
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Como nós, primatas, somos primariamente criaturas visuais, talvez a melhor maneira de entendermos o cérebro seja vê- lo claramente. Esse tem sido o objetivo há 125 anos, desde que o cientista espanhol Santiago Ramón y Cajal começou a usar uma mancha que marcou os neurônios individuais. Ele espiou por um microscópio as células marcadas e as projeções ramificadas com as quais se conectavam a outros neurônios. "Aqui tudo era simples, claro e inconfundível", escreveu ele sobre suas observações, o início da neurociência moderna.
Desde então, os cientistas conceberam métodos para determinar as tarefas específicas nas quais diferentes regiões do cérebro se especializam - por exemplo, alguns neurônios, dedicados ao processamento da visão, detectam apenas linhas horizontais, enquanto outros percebem o perigo ou produzem a fala. Pesquisadores criaram mapas delineando como regiões do cérebro não adjacentes são conectadas por longos trechos de projeções celulares chamadas axônios. As mais novas técnicas de microscópio revelam os neurônios mudando de forma em resposta à experiência - potencialmente registrando uma memória. A capacidade de ver o cérebro sob uma nova luz deu origem a uma riqueza de insights nas últimas décadas.
Agora, as incursões dos cientistas nesse universo estão sendo usadas de maneira diferente - como objetos de arte. Carl Schoonover, um neurocientista em formação na Universidade de Columbia, reuniu imagens intrigantes do cérebro para um novo livro, Retratos da Mente (Abrams). "Eles são dados reais, não de artistas", diz ele. “Isso é o que os neurocientistas estão olhando em seus microscópios, máquinas de ressonância magnética ou sistemas de eletrofisiologia. A neurociência existe por causa dessas técnicas ”.
Ao tomar emprestado um gene da medusa fluorescente e inseri-lo no DNA de vermes ou camundongos no laboratório, os cientistas fizeram os neurônios brilharem. A técnica de coloração de Cajal funcionou apenas em tecido post-mortem e marcou os neurônios aleatoriamente, mas os novos corantes permitiram aos cientistas “estudar os neurônios em animais e tecidos vivos ”, observa Joshua Sanes, da Universidade de Harvard, em um ensaio do livro.
Um dos mais novos métodos se baseia em um gene que torna as algas sensíveis à luz. Iluminar os neurônios contendo o gene pode mudar seu comportamento. "Os avanços nos permitem manipular as atividades de células individuais e tipos de células usando feixes de luz", escreve Terrence Sejnowski, do Instituto Salk de Estudos Biológicos.
O cérebro permanece misterioso, mas os padrões nessas imagens - ricos redemoinhos de conexões neurais, simetrias inesperadas e camadas de estrutura - encorajam os cientistas a acreditar que ainda vão decifrá-lo. De sua parte, Schoonover espera "fazer os leitores pensarem que vale a pena tentar descobrir quais são as imagens e por que elas são tão bonitas".
Laura Helmuth é editora sênior do Smithsonian .
As fotografias são de Retrato da Mente: Visualizando o Cérebro desde a Antiguidade até o Século XXI por Carl Schoonover, publicado por Abrams.
O hipocampo ricamente em camadas é onde as memórias são feitas. Os três componentes principais do hipocampo neste cérebro de rato são indicados por letras. (Tamily Weissman, Jeff Lichtman e Joshua Sanes (2005) / Abrams Books) 
Sob as condições certas, os padrões emergem da complexidade monumental do cérebro. Uma das mais recentes aplicações da ressonância magnética rastreia o fluxo de água dentro das células, revelando tratos neurais que fazem conexões de longa distância dentro do cérebro. Nesta imagem de um cérebro, os tratos azuis vão entre o topo e a base, o vermelho entre a direita e a esquerda e o verde entre a frente e o verso. (Patric Hagmann (2006) / Abrams Books) 
A imagem do cérebro progrediu da anatomia macroscópica para os circuitos complexos. Neste primeiro diagrama conhecido de neurociência, por Ibn al-Haytham, por volta de 1027, os olhos e os nervos ópticos são ilustrados. (Ibn al-Haytham (c. 1027) / Cortesia da Biblioteca Süleymaniye, Istambul / Abrams Books) 
O desenho de Santiago Ramón y Cajal, em 1914, de um corpo de neurônio gordo entrelaçado por tentáculos de outros neurônios. (Santiago Ramón y Cajal (1914) / Cortesia do Dr. Juan A. de Carlos, Legado Cajal, Instituto Cajal (CSIC) / Abrams Books) 
A forma que um neurônio assume é determinada por sua função, assim como um grupo de neurônios é organizado. Mostrados aqui são aglomerados oblongos brilhantes em uma parte do cérebro do rato sensível ao toque; cada um processa sinais neurais de um whisker diferente. (Lasani Wijetunge e Peter Kind, 2008 / Abrams Books) 
Alimentando toda essa atividade cerebral e a base de algumas técnicas de imagem, existe uma densa rede de vasos sanguíneos delicados. (Alfonso Rodríguez-Baeza e Marisa Ortega-Sánchez (2009) / Abrams Books) 
Isso não é arte abstrata - é uma representação da atividade neural no cérebro de um macaco. Essa parte do cérebro, chamada de córtex visual, é uma das primeiras partes do cérebro a receber informações dos olhos. O córtex visual é ajustado para formas simples, como linhas retas. O macaco foi mostrado linhas em orientações diferentes, e as cores diferentes representam pedaços de córtex que estão particularmente interessados em um determinado tipo de linha. Os aglomerados de neurônios destacados em verde, por exemplo, ficam ativos quando o macaco vê uma linha vertical; aglomerados de neurônios amarelos são ajustados para linhas horizontais. (Cortesia de Yevgeniy B. Sirotin) 
Quando o cérebro está funcionando bem, as diferentes partes são conectadas por longas fibras chamadas axônios (ver foto 2). Mas quando o cérebro é danificado (como nesta imagem de um paciente que sofreu um derrame em uma parte do cérebro chamada tálamo), as conexões se desfazem. (Cortesia de Henning U. Voss) 
Neurônios se comunicam uns com os outros, liberando substâncias químicas, como a dopamina, de bolsas chamadas vesículas. As vesículas, vistas aqui em uma célula de fibroblasto, têm um revestimento externo geodésico que, eventualmente, se estende pelo lado da célula e libera sua mensagem química para ser detectada pelos vizinhos da célula. (Imagem produzida por John Heuser, MD) 
Nossas células são cercadas por um esqueleto de proteínas que mantém a forma de uma célula. Sob um microscópio eletrônico, as fibras de proteína chamadas filamentos de actina parecem cordas trançadas. (Imagem produzida por John Heuser, MD) 
O hipocampo é a sede da memória. Se estiver danificado, você pode se lembrar de coisas que aconteceram muito antes da lesão, mas você não será capaz de criar novas memórias. (Cortesia de Thomas Deerinck e Mark Ellisman) 
Agradeça ao cerebelo - o lóbulo confuso de tecido nas costas e no fundo do cérebro - por sua capacidade de dançar ou andar de bicicleta. É tudo sobre coordenação motora. Nesta fatia manchada de tecido cerebelar, as células de suporte chamadas glia estão em azul e as células chamadas neurônios de Purkinje estão em verde. Os neurônios de Purkinje são alguns dos maiores neurônios do cérebro e possuem extensas redes ramificadas de projeções chamadas dendritos. (Cortesia de Thomas Deerinck e Mark Ellisman) 
Há alguns anos, os neurocientistas descobriram como pegar duas proteínas fluorescentes que brilhavam em verde ou vermelho e transformá-las em um arco-íris de cores diferentes que podem ser incorporadas aos neurônios individuais. Aqui a técnica é usada para manchar células no cerebelo. O resultado? Uma “brainbow” (O rato Brainbow foi produzido por J. Livet, TA Weissman, H. Kang, RW Draft, J. Lu, RA Bennis, JR Sanes, JW Lichtman). 
O hipocampo densamente em camadas, que se revela crucial para a memória, foi o tema deste desenho de 1895 de Joseph Jules Dejerine. (Fotografia de Dwight Primiano, Anatomie des centres . Paris, Rueff, 1895-1901) 
O livro de Carl Schoonover inclui ensaios de alguns dos principais neurocientistas do mundo. (Cortesia de Abrams Books)
