Οι εικόνες είναι εικονικές για όλους όσους έχουν βυθίσει ένα δάχτυλο στο τεράστιο και αινιγματικό απόθεμα νευροεπιστημών: Ένα λεπτό μοτίβο διακλάδωσης προέρχεται από και περιβάλλει ένα μικρό μαύρο splotch. Τα ποικίλα βάρη γραμμών υποδηλώνουν την τρισδιάστατη δομή που περιγράφει το σχέδιο, που θυμίζει γυμνό-διακλαδισμένο δέντρο το χειμώνα. Αυτοί είναι τα σχέδια των νευρώνων του Ισπανικού νευροανατομισμού του Santiago Ramón y Cajal.
σχετικό περιεχόμενο
- Η επιστήμη πίσω από την αναζήτηση για τον Waldo
Πάνω από πέντε δεκαετίες εργασίας, ο Cajal (1852-1935) δημιούργησε πάνω από 2.900 σχέδια που περιγράφουν την αρχιτεκτονική του νευρικού συστήματος. Αμέτρητες ώρες προσεκτικής παρατήρησης πληροφόρησαν αυτά τα σχέδια και τον βοήθησαν να συνειδητοποιήσει δύο θεμελιώδεις αλήθειες της νευροανατομίας. Πρώτον, συνήγαγε ότι ο εγκέφαλος αποτελείται από πολλά μεμονωμένα κύτταρα, που ονομάζονται νευρώνες, και όχι από μια δομή συντηγμένων κυττάρων (η άποψη πολλών από τους συγχρόνους του). Δεύτερον, τα ηλεκτρικά σήματα αυτά τα κύτταρα παράγουν ροή μέσα από τους νευρώνες σε μία κατεύθυνση: οι διακλαδούμενοι δενδρίτες δέχονται τον παλμό, το μεταφέρουν στο κύριο σώμα του κυττάρου και έπειτα κατά μήκος των μακρών προεξοχών που μπορούν να συνδέουν μακρινά τμήματα του εγκεφάλου.
Για το έργο του, ο Cajal μοιράστηκε το βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής του 1906 με τον Camillo Golgi, έναν Ιταλό που εφευρέθηκε η μέθοδος χρώσης ιστών, που ο Cajal χρησιμοποίησε για να δει μεμονωμένους νευρώνες. Απίστευτα, θα ήταν δεκαετίες πριν οι άλλοι ερευνητές να επιβεβαιώσουν τις απόψεις τους για τη δομή και τη λειτουργία του εγκεφάλου. Τώρα, αναγγέλλεται ως πατέρας της σύγχρονης νευροεπιστήμης.
"Ήταν μια ιδιοφυΐα και ένας σπουδαίος επιστήμονας, ο οποίος ήταν σε θέση να δει τα πράγματα να μην μπορούν άλλοι», λέει ο Eric Newman, ένας νευροεπιστήμονας του Πανεπιστημίου της Μινεσότα, ο οποίος συνέταξε ένα νέο βιβλίο για το Cajal, The Beautiful Brain: Τα σχέδια του Santiago Ramón y Cajal, μαζί με τους συναδέλφους Alfonso Araque και Janet M. Dubinsky, επίσης νευροεπιστήμονες στο πανεπιστήμιο. Το βιβλίο τους περιέχει περισσότερα από 80 σχέδια του Cajal και είναι σύντροφος σε μια περιοδεύουσα έκθεση που ανοίγει στις 28 Ιανουαρίου στο Μουσείο Τέχνης Weisman στη Μινεάπολη.
Ο όμορφος εγκέφαλος: Τα σχέδια του Σαντιάγκο Ραμόν και Cajal
ΑγοράΌπως δείχνουν το βιβλίο και το show, ο Cajal ήταν εξειδικευμένος καλλιτέχνης και οι εξουσίες του παρατήρησης τον οδήγησαν να είναι τιτάνιο στην ιστορία της επιστήμης.
Η αυστηρή ομορφιά των σχεδίων του Cajal προκύπτει από τις περίπλοκες επιταγές της βιολογίας των νευρώνων και τη σκούρα μέθοδο χρωματισμού Golgi που τελείωσε ο Cajal, αλλά το έργο του περιέχει κάτι περισσότερο. Πολλές από τις εικόνες είναι τόσο ενημερωτικές που εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται στις τάξεις νευροβιολογίας σήμερα. "Τα σχέδιά του είναι ακόμα τα καλύτερα σχέδια", λέει ο Newman. "Εικονογραφούν τόσα πολλά βασικά σημεία." Ακόμα και οι σύγχρονες τεχνολογίες απεικόνισης δεν ξεπερνούν την κομψότητα με την οποία ο Cajal συνδέει τη μορφή και τη λειτουργία.
Το βιβλίο χωρίζεται σε τέσσερα κύρια τμήματα. Ο πρώτος εισάγει τον θηλασμό των διαφορετικών κυτταρικών τύπων στον εγκέφαλο, από τους τεράστιους διακλαδισμένους νευρώνες Purkinje που κρατούν το σώμα όρθιο και ισορροπημένο σε αραιά νευρώνες που ρυθμίζουν τις μυϊκές συσπάσεις που μεταφέρουν τρόφιμα μέσω του εντέρου.
Η δεύτερη ενότητα δείχνει πώς αυτά τα πολλά κύτταρα ενσωματώνονται για να δημιουργήσουν αισθητήρια συστήματα. Εδώ, οι εικόνες του Cajal διερευνούν πώς ο εγκέφαλος και τα αισθητήρια όργανα λαμβάνουν και επεξεργάζονται τις μυρωδιές, τα αξιοθέατα και τους ήχους. Το τρίτο τμήμα περιλαμβάνει σχέδια των νευρώνων που δουλεύουν μαζί σε κυκλώματα, δημιουργούν μονοπάτια που συνδέουν διάφορα μέρη του εγκεφάλου ή δημιουργούν ορισμένες συμπεριφορές. Η τελευταία ενότητα διερευνά εικόνες κυττάρων που αναπτύσσονται, διαιρούνται και πεθαίνουν.
Ο Newman έγραψε τις λεζάντες για τις εικόνες. "Από το ένα σχέδιο στο άλλο, προσπαθώ να πω μια ιστορία έτσι ώστε οι άνθρωποι να μπορούν να μάθουν για τη νευροεπιστήμη καθώς διαβάζουν", λέει. Αλλά οι εξηγήσεις του απέχουν πολύ από τη διδασκαλία. Αντίθετα, η ιστορία του νευρικού συστήματος ξεδιπλώνεται επιτακτικά, χαλαρώνοντας σε ελάχιστο βαθμό από την οπτική απόλαυση του έργου του Cajal.
"Μερικά από τα σχέδια που επιλέξαμε κυρίως λόγω της ομορφιάς τους", λέει ο Newman. Στη συνέχεια, η ομάδα έπρεπε να βουτήξει στα περιοδικά του Cajal και σε πρωτότυπες επιστημονικές εργασίες για να κατανοήσει καλύτερα το πλαίσιο και τη σημασία κάθε σχεδίου.
Το βιβλίο παρουσιάζει επίσης ένα δοκίμιο από τον Larry W. Swanson, νευροβιολόγο στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας και ένα άλλο συν-γραμμένο από τον Lyndel King, σκηνοθέτη και επικεφαλής επιμελητή του Μουσείου Τέχνης Weisman και Eric Himmel, αρχισυντάκτης βιβλίων Abrams, ο εκδότης.
Ο Swanson ασχολείται με τη ζωή και τα επιστημονικά επιτεύγματα του Cajal, αποκαλώντας τον "έναν συναρπαστικό, πολυδιάστατο, μεγαλύτερο από τον χαρακτήρα ζωής". Ο βασιλιάς και ο Himmel εξερευνούν την τέχνη και τις μεθόδους του. Και τα δύο δοκίμια προέρχονται από την αυτοβιογραφία του ανθρώπου, Αναμνήσεις της ζωής μου .
Αυτοπροσωπογραφία, που τραβήχτηκε από τον Cajal στο εργαστήριό του στη Βαλένθια, όταν ήταν στα πρώτα του τριάντα χρόνια, γ. 1885. (Courtesy Instituto Cajal del Consjo Superior de Investigaciones Científicas, Μαδρίτη, © 2017 CSIC) 
Αυτοπροσωπογραφία, που τραβούσε ο Cajal στη βιβλιοθήκη του όταν ήταν στα τριάντα του. (Courtesy Instituto Cajal del Consjo Superior de Investigaciones Científicas, Μαδρίτη, © 2017 CSIC) 
Τέσσερα αυτοπροσωπογραφίες που έλαβε ο Cajal όταν ήταν 34 χρονών, 1886. (Courtesy Instituto Cajal del Consjo Superior de Investigaciones Científicas, Μαδρίτη, © 2017 CSIC) Γεννημένος το 1852 σε μια μικρή πόλη στη βορειοανατολική Ισπανία, ο Cajal χαρακτήρισε τον εαυτό του ως κακή φοιτητή, ντροπαλό και ανυπόφορη, γράφει ο Swanson. Σε νεαρή ηλικία, επέστησε επιμόνως και ήθελε να γίνει καλλιτέχνης. Ο πατέρας του, τοπικός γιατρός, ήθελε να είναι γιατρός. Οι δύο συμφιλιώθηκαν όταν ο Cajal ανακάλυψε πόσο το ανθρώπινο σώμα τον γοητεύει και ο πατέρας του είδε πόσο εξαιρετικά τα σχέδια του ήταν για τη διδασκαλία της ανατομίας. Ο Cajal παρακολούθησε μια τοπική ιατρική σχολή.
Μετά τη σύλληψη της ελονοσίας κατά τη διάρκεια της στρατιωτικής ιατρικής υπηρεσίας, ο Cajal ήταν πολύ αδύναμος για να γίνει εξάσκησος ιατρός, στράφηκε στην ιστολογία, στη μικροσκοπική μελέτη ιστών του σώματος. Είχε επίσης μια αίσθηση της ποιητικής εξήγησης: ο Cajal έγραψε ότι η ιστολογία του αποκάλυψε «το βουνό της ανήσυχης κυψέλης που όλοι έχουμε μέσα μας». Σε ένα αυτοκατασκεύαστο εργαστήριο στο σπίτι του, εξόργισε την τέχνη του. Μια επίσκεψη στο Golgi στην Ιταλία τον εισήγαγε στη μέθοδο με βάση το ασήμι που λερώνει μερικούς τυχαίους νευρώνες βαθύ μαύρο, παρέχοντας τη βάση για τα σχέδιά του.
Ο Cajal συχνά αποστάτησε παρατηρήσεις εκατοντάδων νευρώνων για να σχεδιάσει την μοναδική κομψή δομή στην τελική του εικόνα. Ο βασιλιάς και ο Himmel χρησιμοποιούν ένα από τα πορτραίτα του για να φανταστούν την τυπική του μέρα: ο Cajal κάθεται σε ένα τραπέζι κρατώντας πολλά μικροσκόπια, στηρίζοντας το κεφάλι στο χέρι του και κοιτάζοντας τον θεατή. Τα ράφια χημικών ουσιών σε γυάλινες φιάλες και βαμμένο ύφασμα στο τραπέζι πιστοποιούν τη χρώση ιστών που ασκείται σε ζωικούς ιστούς, συμπεριλαμβανομένων εκείνων από κουνέλια, βατράχια και περιστέρια καθώς και σε ιστούς ανθρώπινων πτωμάτων.
Οι δοκίμιοι εξηγούν ότι ο Cajal θα μπορούσε να κοιτάξει μέσα από το μικροσκόπιο μπροστά του και να σκιαγράψει σε μια μικρή επιφάνεια σχεδίασης στο πλάι. Γράφουν:
Μπορεί να ξεκινήσει ένα σχέδιο με μολύβι, και στη συνέχεια να το μεταβιβάσει στο μελάνι της Ινδίας, προσθέτοντας πλύσεις μελάνης ή ακουαρέλα για τονικές περιοχές. Συχνά, θα περάσει ένα πρωί στο μικροσκόπιο χωρίς να σκιαγραφήσει καθόλου και να τραβήξει από τη μνήμη το απόγευμα, επιστρέφοντας στο μικροσκόπιο για να επιβεβαιώσει και να αναθεωρήσει τις παρατηρήσεις του. μπορούμε να δούμε τα ίχνη της διαδικασίας σε περιοχές που δεν ήταν ευχαριστημένες.
Αυτή η επίπονη διαδικασία ήταν καθοριστική για τις ανακαλύψεις του Cajal. "Θα μπορούσατε να υποστηρίξετε ότι ήταν απλά ένας πολύ καλύτερος παρατηρητής και ήταν σε θέση να ερμηνεύσει αυτό που κοιτούσε κάτω από το μικροσκόπιο", λέει ο Newman.
Για τον Newman, το έργο του Cajal ασκεί ιδιαίτερη απήχηση. Η ίδια η έρευνα του Newman επικεντρώνεται σε μη νευρωνικά κύτταρα στον εγκέφαλο που ονομάζονται γλία. Παραδοσιακά, αυτά τα κύτταρα έχουν θεωρηθεί ως παθητικά κύτταρα υποστήριξης, το δεύτερο βιολί σε νευρώνες. Μόνο τα τελευταία χρόνια έχει ανατραπεί αυτή η ιδέα. Τα νευρογλοιακά κύτταρα είναι σημαντικοί παράγοντες που ενθαρρύνουν και κλαδεύουν τις συνδέσεις μεταξύ νευρώνων, βοηθούν στην τροποποίηση της σηματοδότησης των νευρώνων και ρυθμίζουν τη ροή αίματος στον εγκέφαλο. Σε ένα ακόμα παράδειγμα της διορατικότητας του, ο Cajal αναγνώρισε τη σημασία των γλοιακών κυττάρων πριν από περισσότερο από έναν αιώνα.
"Στην πραγματικότητα πρότεινε πολλές από τις λειτουργίες των νευρογλοιακών κυττάρων που τώρα διαπιστώνουμε ότι είναι αλήθεια", λέει ο Newman.
Το βιβλίο κλείνει με ένα τελευταίο δοκίμιο του Dubinsky που παρέχει και εξηγεί εικόνες του εγκεφάλου και των δομών του που δημιουργούνται με σύγχρονες τεχνικές και δημοσιεύονται σε επιστημονικά περιοδικά σήμερα. Αυτά περιλαμβάνουν ένα ποντίκι Brainbow που φέρει νευρώνες που φθορίζουν σε περίπου 100 διαφορετικά χρώματα και μια ψηφιακή ανακατασκευή του άκρου ενός μικροσκοπίου που βασίζεται σε άξονα με μικροσκόπια σάρωσης ηλεκτρονίων και πειράματα ταυτοποίησης πρωτεϊνών γεμάτα με χημικούς αγγελιοφόρους που περιμένουν να διαχυθούν και να στείλουν πληροφορίες στο επόμενο κελί. Η πολύχρωμη λαμπρότητα τους υπογραμμίζει τι έκανε ο Cajal σωστά καθώς και πόσο μακριά έχει καταφέρει η κατανόηση των επιστημόνων από την εποχή του.
Ακόμη και η επιστήμη-ντροπαλός μπορεί να εκτιμήσει την οπτική μεγαλοπρέπεια των σχεδίων του Cajal και πόσο καλά φωτίζουν τα μυστήρια του εγκεφάλου, τα οποία μπορεί να φαίνονται τόσο αποθαρρυντικά όσο το ίδιο το σύμπαν. «Όταν βλέπουμε τα σχέδια του σήμερα, » γράφει ο βασιλιάς και ο Himmel στο δοκίμιό τους, «δεν βλέπουμε διαγράμματα ή επιχειρήματα αλλά την πρώτη σαφή εικόνα αυτού του απομακρυσμένου συνόρου, που τραβούσε ο άνθρωπος που ταξίδεψε μακρύτερα στις ατέλειωτες εστίες του».
Το Beautiful Brain δημοσιεύθηκε στις 17 Ιανουαρίου και είναι διαθέσιμο για αγορά. Η συντροφική έκθεση με τα αρχικά σχέδια του Cajal βρίσκεται στο Μουσείο Τέχνης Weisman στη Μινεάπολη από τις 28 Ιανουαρίου έως τις 21 Μαΐου. Καθ 'όλη τη διάρκεια αυτού του έτους και την άνοιξη του 2019, θα ταξιδέψει στο Βανκούβερ του Καναδά. Νέα Υόρκη; Cambridge, Massachusetts. και τελικά Chapel Hill, Βόρεια Καρολίνα.
