墨水、水彩画和铅笔似乎不是神经科学家的关键工具。然而，正是这些工具帮助圣地亚哥Ramón y Cajal，现代神经科学之父，发现神经元是大脑的主要功能单位。他绘制的复杂的脑细胞图就像一个透镜，通过它他可以检查脑细胞的结构如何决定它们的功能。
Ramón卡哈尔的19世纪末和20世纪初的素描与大多数现代教科书中平淡无奇的插图截然不同。它们本身就是艺术作品——精美的黑色墨水卷须从单个细胞体中伸展出来，与邻近的神经元纠缠在一起。它们仍然被誉为展示神经系统固有之美的力量。
今天的说明性工具更具技术性。科学家们使用化学染色剂向细胞注入荧光，或使用成像机器以爆发的颜色突出大脑活动。但结果往往是一样的:壮观的视觉效果，帮助我们更好地理解我们大脑的内部运作。
在研究过程中收集的图像很少能离开实验室，但一年一度的神经科学艺术竞赛有助于将一些图像公之于众。该比赛由荷兰神经科学研究所的Tycho Hoogland、Chris Klink和Cathrin Canto组织，从广泛的参赛作品中选出一名大奖得主和四名荣誉奖得主，所有作品都打算以某种方式将艺术与科学结合起来。以下是今年参赛作品的一部分——一些获奖作品和一些我们觉得特别漂亮或特别有启发性的作品。所有提交的作品可在以下网站浏览http://aon.nin.knaw.nl．
大奖得主
1.互波机
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你被笼罩在黑暗之中。一束光在你面前爆发，投射在半透明的白色屏幕上。当它融合成一张脸——你的脸时，它会跳动。这一奇观是互波机的压轴表演，只有一起坐在装置里的伙伴才能看到，他们的波长实际上是相同的。耳机使用微型脑电图监视器测量每个人的脑电波。当它们的频率对齐时，投射的光线中就会出现图案。更大的同步产生更生动的图像，逐渐演变成他们的面部图像。
纽约大学和荷兰乌得勒支大学的研究员Suzanne Dikker和艺术家Matthias Oostrik共同创作了这个装置，现在已经在世界各地展出。它使通常不确定的东西变得直接:两个人之间的个人联系。
二等奖
2.轴突的形状
一种叫做髓磷脂的蛋白质使轴突绝缘，使它们成为更好的导电体。在这张由牛津大学的博士后核磁共振物理学家Michiel Kleinnijenhuis制作的横切面上，一簇单独的轴突呈现红色，周围包裹着白色的髓鞘。这个视图使我们更容易看到它们变化的大小和形状。轴突的直径和密度，以及其他特性，决定了它的工作情况，是研究大脑功能的有用指标。
3.大脑爆炸神话
大脑是极其复杂的，关于它的神话比比皆是:我们只使用了大脑的10%。左脑的人更有逻辑，右脑的人更有艺术。有一种激素能让我们坠入爱河。等等。荷兰阿姆斯特丹自由大学的神经学家里安农·梅雷迪思制作了一个视频系列，通过YouTube可以看到，来澄清事实。这张静态图片来自最后一个视频，它解释了为什么大脑训练游戏不能提高你的整体智力。学习新事物被认为只会改变那些直接参与该活动的细胞，如图所示。
4.Aurore Boreale
在法国艺术家Alicia Lefebvre的这幅画中，海马体的一部分就像著名的北极光。这个大脑区域有明确的层，每一层都有特定类型的细胞，这里用不同的颜色表示。这些细胞在记忆巩固中扮演着相对不同的角色，记忆巩固是大脑将短期记忆转化为长期记忆的过程。该区域也是阿尔茨海默病中最先受损的区域之一。
5.灵魂蝴蝶
Santiago Ramón y Cajal将神经元描述为“灵魂中神秘的蝴蝶”，研究助理Robin Scharrenberg说，当他在德国汉堡-埃本多夫大学医学中心汉堡分子神经生物学中心的显微镜下研究老鼠锥体细胞时，这个短语一直萦绕在他的脑海中，如图所示。他试图了解这些细胞(新皮层中最常见的神经元之一)的结构变化是如何促成类似于自闭症谱系障碍的功能变化的。从这张图中可以清楚地看到，锥体细胞的典型特征是长轴突向外伸展，向其他细胞传递信号，而较短的分支树突靠近细胞体，接收信息。
编辑的选择
也许最好的艺术作品是那些揭示其内容的真实性的作品。新利18luck体育科学美国人介意编辑们选择了以下图片，不仅因为它们的视觉吸引力，也因为它们揭示了大脑。它们代表了一系列科学思想和成像技术，处于艺术和神经科学的交叉点。
6.声音突触感
当我们听到一个声音时，它以空气中的物理波的形式进入耳朵，但必须变成化学信号，我们的大脑才能理解它。毛细胞——这里用绿色表示的部分——完成了关键的翻译。这些细胞有微小的手指状突起，当波经过时会摆动。这个运动打开和关闭细胞中的微小通道，开始一个电信号——反过来变成一个化学神经递质信号——传递到大脑的听觉处理区域进行解释。荷兰格罗宁根大学医学中心的神经科学家Sonja Pyott使用荧光标记来突出每个结构，这是她预防和逆转听力损失研究的一部分。
7.星状神经节着火了
章鱼的大脑和周围神经系统之间有一组叫做星状神经节的神经，如图中红橙色所示。只有两条姑息神经与星状神经节相连。切断一条神经就失去了对肌肉的控制，但多亏了先进的再生能力，章鱼可以在短短几个月内重新长出神经并恢复连接。这张图片是由意大利那不勒斯安东多恩动物研究所的博士生帕梅拉·Imperadore创作的，展示了一条神经被切断几天后的星状神经节。
8.注定要过去的时刻
这幅图中的少量黑色看起来像是无害的颜料飞溅，但实际上是阿尔茨海默症背后的关键因素之一。淀粉样斑块——在神经元之间形成的错误折叠蛋白质团块——可以在正常大脑中形成。但是，如果它们没有被清除并开始积累，它们就会扰乱大脑功能。这张照片由澳大利亚昆士兰大脑研究所显微镜设备经理卢克·马尼诺夫·哈蒙德拍摄，来自Jürgen Götz和他的同事进行的一项研究，研究超声波是否能减少小鼠大脑中的淀粉样斑块。红色和蓝色的小胶质细胞是大脑中主要的免疫细胞，与黑色斑块形成对比。
9.大脑印象派
这个黑色的、杂乱无章的神经元漂浮在粉红色的海洋中，就像一棵奄奄一息的树——事实上，它正在退化。它的颜色来自一种叫做氨基铜银的染色剂，这种染色剂最初被用于识别神经退行性疾病，因为只有濒死的神经元才会吸收它。阿根廷梅赛德斯医学研究所的神经科学家Soledad de Olmos和Martin Ferreyra用一种能引起大脑炎症的病毒感染了一只老鼠，从而制作了这张照片。这种病毒会使神经元过于兴奋。这种过度兴奋性会导致兴奋性毒性，神经细胞如此频繁地放电，以至于破坏了自身的结构。兴奋性毒性与许多神经退行性疾病有关，如阿尔茨海默症、多发性硬化症和肌萎缩性侧索硬化症。
10.心的空间
在这张图片中，艺术家伊丽莎白·詹姆森重新使用了用来诊断和追踪她自己多发性硬化症的脑部扫描。这种特殊的扫描是一种叫做弥散张量成像的MRI，它可以观察大脑中物质的流动。当詹姆森摆弄着扫描图像时，她偶然发现了这颗心脏的图像，这让她瞬间产生了一种好奇的感觉。她说，在对她患病大脑的分析扫描中，嵌入了爱和同情的象征，这让她感到振奋。
