Човешкият мозък е най-голямата мистерия на нашата физиология. Просто мозъците ни все още не могат да проумеят как работят. Но се опитваме, поне някои от нас. Неврологията се развива с все по-бързи темпове и съвременните технологии ни помагат по-добре да разбираме как точно работят машинките в главите ни. Или поне така сме свикнали да чуваме. За обикновените хора дори прости въпроси, като какво е мозъкът, как работи той, до голяма степен остават непонятни. Истината е, че дори и хората, които се занимават научно с материята, все още се затрудняват да дадат еднозначен и категоричен отговор на тези въпроси.

Учените от Франклинския институт във Филаделфия, щата Пенсилвания, наскоро се опитаха да подходят по нетрадиционен начин и да хвърлят светлина върху тази тъмна, сива материя. Става дума за инсталацията "Замислени", която представлява разрез на човешки мозък, който е увеличен 22 пъти. Инсталацията е изградена от 25 гравирани метални платна или литографии, за направата на които са използвани 1,750 листа златно фолио. Размерите й са 3.5 на 2.5 метра и на нея са изобразени мозъчните връзки, образувани от около половин милион неврона. 144 LED светлини пък премигват с честота от 0.0005 секунди и формират анимация, наподобяваща мозъчната активност, докато гледащият преминава пред инсталацията.

Идеята и изпълнението на високотехнологичното произведение на изкуството и науката са на художника Грег Дън и учения Брайън Едуардс. Едуардс работи в лабораторията на научния си ръководител Надер Енуета – професор по електронно и системно инженерство в университета в Пенсилавния.

Двамата обаче не работели сами. В продължение на две години и половина техни помощници били шест дипломанти. Така те създават най-високотехнологичното произведение на изкуството, което има за цел едновременно да покаже човешкия мозък в голям мащаб, но и да проследи в реално време дейността на отделните неврони, създаваща човешката мисъл.

Огромното предизвикателство Едуардс описва така:

Повечето системи, като часовниците и компютърните чипове например, могат лесно да бъдат сведени до сбор от различни компоненти. При мозъка обаче можеш да разбереш как работи всеки отделен неврон и въпреки това магията на съзнанието да продължи да бъде мистерия. Облягайки се на поговорката, че може и да не видиш гората заради дърветата, ние искахме да покажем едновременно и дърветата, и гората, във възможно най-голяма детайлност. Ако се приближите достатъчно до нашето произведение, можете да видите отделните дендрити от неврони, но ако отстъпите назад, пред вас ще се разкрият мозъчните вълни и активността в отделните мозъчни зони.

Под капана на мозъка

Всичко това звучи наистина страхотно, но нямаше да е възможно без една авангардна технология, чрез която те успяват да манипулират рефлективността (отразителната способност и свойства) на произведението си на микроскопско ниво. Това позволява на "Замислени" да борави с трето измерение на информацията въз основа на ъгъла на отразяване, което им позволява да правят анимации върху двуизмерна повърхност. Те постигат това,  използвайки големите си мозъци, но и комбинирайки рисуване на ръка, научни данни, компютърни симулации, фотографска литография със спомената вече позлата и светлинен дизайн.

Така те създадат литографии с вградени в тях изключително малки златни нишки, пречупващи светлината на микроскопско ниво, а също и множество миниатюрни набраздявания с определен ъгъл. Браздите са проектирани така, че да пречупват светлината, идваща от източника, и да я отразяват към гледащия, а оцветяването идва не от заложен предварително пигмент или боя, а от ъгъла на пречупване и цвета на самата светлина. Чрез плавни промени в ъгъла на пречупване литографиите се анимират, следвайки или промените на позицията на източника, или движението на гледащия. И въпреки че изложбата се състои само от едно произведение, то винаги изглежда различно в зависимост от мястото, на което е застанал гледащият.

Пътят към проекта

Едуардс и Дън не се хвърлят направо в дълбините на човешкото съзнание с първия си голям проект. Преди това те започват да правят визуализации на отделни групи от неврони. Професионалният и творческият път на Дън са доста нетипични. След като защитава докторска степен по невробиология в университета "Пен" през 2011 г. той започва изцяло да се занимава с изкуство. Не след дълго бива поканен да направи самостоятелна изложба във Вашингтон от Националната научна фондация. Именно добрите впечатления от тези ранни литографски произведения карат фондацията да покани двойката на предварителен разговор, довел до предложение за големия проект.

Успехът за тях не дошъл бързо, но усилията си заслужавали. През 2014 г. им е отпуснат грант за изследвания в начален стадий, с който те трябвало да създадат функционална и разбираема за широката публика илюстрация на човешкия мозък. Три години по-късно "Замислени" получава голямо признание както от Националната научна фондация, така и от списание "Популярна наука", което обявява инсталацията за избор на редакторите в категорията за визуална медия, която артистично и ясно да комуникира научни и изследователски данни с широката публика.

По думите на Едуардс хората във фондацията изключително много държат на образованието и популяризирането на наука, и допълва: "Те усетиха, че "Замислени" дава възможността да се предаде на публиката нещо, което не може да бъде изразено чрез традиционни научни методи и учебници. Ние сме им много благодарни за това, че повярваха в идеята ни".

Едуардс и Дън не забравят да отдадат дължимото и на базата в университета Пен. Едуардс посещавал множество курсове по оптика, електроника и компютърни науки, но и многократно се възползвал от лабораторията, която Енуета на драго сърце му предоставял. Като дипломант, а вече и като учен в лабораторията, където изследванията се фокусират върху полета, вълните и множеството характеристики на взаимодействията между вълните и материята, Едуардс натрупал огромен опит, провеждайки оптически, радиочестотни и микрофлуидни експерименти.

Така Едуардс успял да преодолее най-голямото предизвикателство пред "Замислени" – да създаде специализиран компютърен алгоритъм, който да направи възможно онагледяването чрез анимация на невронната мрежа, но и да проектира системи за литографско онагледяване, опериращи с възможно най-сложните светлинни системи. По думите ключът към успеха се криел във факта, че университетът в Пенсилвания винаги е бил насочен към това знанието и практическите умения да вървят ръка за ръка. Само една такава работна и научна обстановка може да доведе до "замислянето" и изпълнението на проект от такова голямо значение и мащаб.

по medium.com