התגלה בציורים המופלאים האלה של אבי מדעי המוח

התמונות הן איקוניות עבור כל מי שטבל בוהן בבריכה העצומה והחידתית של מדעי המוח: תבנית הסתעפות עדינה נובעת ממקומה של שיבוץ שחור קטן. משקולות קו מגוונות רומזות למבנה התלת מימדי שהציור מתאר, ומזכירות עץ מסועף חשוף בחורף. אלה רישומי הנוירואנטומיה הספרדית סנטיאגו רמון י קג'אל של נוירונים.

תוכן קשור

• המדע שמאחורי חיפושנו אחר וולדו

במשך חמישה עשורים של עבודה, קג'ל (1852-1935) יצר יותר מ- 2, 900 רישומים המפרטים את הארכיטקטורה של מערכת העצבים. אינספור שעות של התבוננות מקרוב הודיעו על אותם רישומים ועזרו לו לממש שתי אמיתות בסיסיות של נוירואנטומיה. ראשית, הוא הסיק כי המוח מורכב מתאים בודדים רבים, המכונים נוירונים, ולא מבנה דמוי רשת עכביש של תאים ממוזגים (השקפתם של רבים מבני דורו). שנית, האותות החשמליים אותם תאים מייצרים זרימה דרך נוירונים בכיוון אחד: דנדריטים מסתעפים מקבלים את הדופק, מעבירים אותו לגוף התא הראשי ואז לאורך האקסונים שלהם - השלכות ארוכות שיכולות לחבר חלקים מרוחקים של המוח.

על עבודתו חלק קאג'ל את פרס נובל לפיזיולוגיה או רפואה משנת 1906 עם קמילו גולגי, איטלקי שהמציא את שיטת הכתמת הרקמות שקייגל נהג לראות נוירונים בודדים. לא ייאמן, עברו עשרות שנים עד שחוקרים אחרים יכלו לאשר את השקפותיו בנוגע למבנה ותפקוד המוח. כעת הוא מבשר כאבי מדעי המוח המודרניים.

"הוא היה גאון ומדען נהדר, שהצליח לראות דברים שאחרים לא יכלו", אומר אריק ניומן, מדעי המוח באוניברסיטת מינסוטה, שערך יחד ספר חדש על קג'אל, המוח היפה: רישומיו של סנטיאגו רמון קייג'ל, עם הקולגות אלפונסו אראק וג'נט מ 'דובינסקי, גם הם מדעני המוח באוניברסיטה. ספרם מכיל יותר מ -80 מציוריו של קייג'ל והוא בן לוויה לתערוכה נודדת שנפתחת ב -28 בינואר במוזיאון האמנות ויסמן במיניאפוליס.

המוח היפה: רישומיו של סנטיאגו רמון y Cajal

קנה

כפי שממחיש הספר והתצוגה, קג'אל היה אמן מיומן וכוחות ההתבוננות שלו הובילו אותו להיות טיטאן בתולדות המדע.

היופי המובהק של רישומיו של קג'ל נובע מהתכתיבים המורכבים של הביולוגיה הנוירונית ושיטת ההכתמה הכהה של גולגי ששכלל קאגל, אך עבודתו מכילה עוד משהו. רבות מהתמונות אינפורמטיביות עד כדי כך שהן עדיין משמשות בשיעורי נוירוביולוגיה כיום. "הרישומים שלו הם עדיין הציורים הטובים ביותר, " אומר ניומן. "הם ממחישים כל כך הרבה נקודות מפתח." אפילו טכנולוגיות הדמיה מודרניות אינן יכולות להתעלות על האלגנטיות בה קייג'ל קישרה בין צורה ותפקוד.

הספר מחולק לארבעה חלקים עיקריים. הראשון מציג את הווסת של סוגים שונים של תאים במוח, החל מתאי העצבנים השופעים של פורקינה, השומרים על הגוף זקוף ומאוזן ועד עצבים דלילים המווסתים את התכווצויות השרירים המעבירים אוכל דרך המעיים.

החלק השני מראה כיצד אותם תאים רבים משתלבים ליצירת מערכות חישה. כאן, תמונותיו של קג'אל חוקרות כיצד המוח ואיברי החישה מקבלים ומעבדים ריחות, מראות וצלילים. החלק השלישי כולל רישומים של נוירונים העובדים יחד במעגלים, בונים מסלולים המחברים בין חלקים שונים במוח או מעוררים התנהגויות מסוימות. החלק האחרון בוחן תמונות של תאים הגדלים, מתפצלים ומתים.

ניומן כתב את הכיתובים לתמונות. "מרישום אחד למשנהו אני מנסה לספר סיפור כדי שאנשים יוכלו ללמוד על מדעי המוח בזמן שהם קוראים, " הוא אומר. אבל ההסברים שלו רחוקים מלהיות דידקטיים; במקום זאת, סיפור מערכת העצבים מתגלה בצורה משכנעת, ולא נקל בחלקו הקטן על ידי הטיפול הוויזואלי בעבודתו של קייג'ל.

"חלק מהרישומים שבחרנו בעיקר בגלל היופי שלהם", אומר ניומן. לאחר מכן, הצוות היה צריך לצלול בכתבי העת של קאג'ל ובמאמרים מדעיים מקוריים כדי להבין טוב יותר את ההקשר והמשמעות של כל רישום.

בספר מופיעים גם מאמר מאת לארי וו. סוונסון, נוירוביולוג באוניברסיטת דרום קליפורניה, וכתב נוסף על ידי לינדל קינג, מנהל ואוצר ראשי של מוזיאון האמנות ויסמן, ואריק הימל, עורך הראשי של ספרי אברמס., המו"ל.

סוונסון מתעמק בחייו של קג'אל והישגיו המדעיים, מכנה אותו "דמות מרתקת, רב ממדית, גדולה מהחיים." קינג והימל חוקרים את האמנות והשיטות שלו. שתי המאמרים שואבים מתוך האוטוביוגרפיה של הגבר, זכרונות מחיי .

דיוקן עצמי, שצילם קג'אל במעבדתו בוולנסיה כשהיה בשנות השלושים המוקדמות לחייו, ג. 1885. (באדיבות Instituto Cajal del Consjo Superior de Investigaciones Científicas, מדריד, © 2017 CSIC) דיוקן עצמי שצילם קג'אל בספריה שלו כשהיה בשנות השלושים לחייו. (באדיבות Instituto Cajal del Consjo Superior de Investigaciones Científicas, מדריד, © 2017 CSIC) ארבע דיוקנאות עצמיים שצולמו על ידי קג'ל כשהיה בן 34, 1886. (באדיבות Instituto Cajal del Consjo Superior de Investigaciones Científicas, מדריד, © 2017 CSIC)

סווינסון, שנולד בשנת 1852 בעיירה קטנה בצפון מזרח ספרד, תיאר את עצמו כסטודנט עני, ביישן וחסר מודעות. בגיל צעיר הוא צייר בכפייה ורצה להיות אמן. אביו, רופא מקומי, רצה שהוא יהיה רופא. השניים התפייסו כשג'אג'ל גילה עד כמה גוף האדם ריתק אותו ואביו ראה עד כמה מצויירים רישומיו ללימוד האנטומיה. קג'ל למד בבית ספר לרפואה מקומי.

לאחר שהמלריה נדבקה במהלך השירות הרפואי בצבא הותירה את קג'ל חלש מכדי להפוך לרופא מתרגל, הוא פנה להיסטולוגיה, המחקר המיקרוסקופי ברקמות הגוף. היה לו גם כשרון להסבר פואטי: קייג'ל כתב שההיסטולוגיה חשפה בפניו את "זמזמת המכוורת חסרת המנוחה שיש לכולנו בתוכנו." במעבדה שנבנתה בעצמה בביתו, הוא כפר את מלאכתו. ביקור בגולגי באיטליה הכיר לו את השיטה מבוססת הכסף שמכתים כמה נוירונים אקראיים בשחור עמוק, ומספקים את הבסיס לציוריו.

קג'אל זיקק לעיתים קרובות תצפיות על מאות נוירונים כדי לצייר את המבנה האלגנטי הייחודי בדמותו הסופית. קינג והימל משתמשים באחד הדיוקנאות העצמיים שלו כדי לדמיין את יומו האופייני: קייג'ל יושב ליד שולחן המחזיק כמה מיקרוסקופים, מניח את ראשו על ידו ומביט בצופה. מדפים של כימיקלים בבקבוקי זכוכית ובד מוכתם על השולחן מעידים על כתמי הרקמה הנהוגים ברקמות של בעלי חיים, כולל אלה מארנבים, צפרדעים ויונים וכן על רקמות גבס אנושיות.

המאמרים מסבירים כי קאג'ל יכול היה להציץ במיקרוסקופ שלפניו ולשרטט על משטח ציור קטן לצד. הם כותבים:

הוא עשוי להתחיל לשרטט בעיפרון, ואז אחר כך לעבור על דיו בהודו, להוסיף שטיפות דיו או צבעי מים לאזורים טונאליים. לעתים קרובות הוא היה מבלה בוקר במיקרוסקופ מבלי לשרטט כלל ומצייר מהזיכרון אחר הצהריים, וחוזר למיקרוסקופ כדי לאשר ולשנות את תצפיותיו; אנו יכולים לראות עקבות מהתהליך באזורים לבנים שהוא לא היה מרוצה מהם.

התהליך העמלני הזה היה המפתח לתגליותיו של קייג'ל. "אפשר לטעון שהוא פשוט צופה טוב בהרבה ומסוגל לפרש את מה שהוא מסתכל מתחת למיקרוסקופ, " אומר ניומן.

בעבור ניומן, עבודתו של קייג'ל מעוררת תהודה מיוחדת. המחקר של ניומן עצמו מתמקד בתאים לא עצביים במוח הנקראים גליאה. באופן מסורתי, תאים אלה נחשבו כתאי תמיכה פסיביים, הכינור השני לנוירונים. רק בשנים האחרונות התהפך רעיון זה. תאי גלייה הם שחקנים מרכזיים המעודדים ומגזמים את הקשרים בין נוירונים, מסייעים במודולציה של תאי עצב ומווסתים את זרימת הדם במוח. בדוגמה נוספת לתובנה שלו, זיהה קאג'ל את חשיבותם של תאי העיניים לפני יותר ממאה שנה.

"הוא למעשה הציע הרבה מתפקידי תאי הזוהר שאנו מגלים כעת שהם נכונים, " אומר ניומן.

הספר נסגר עם חיבור אחרון מאת דובינסקי המספק ומסביר תמונות של המוח והמבנים שלו שנוצרו בטכניקות מודרניות ופורסם בכתבי עת מדעיים כיום. אלה כוללים עכבר מוח, הנושא תאי עצב שפורחים בכמאה צבעים שונים, ושחזור דיגיטלי של ממש סוף האקסון - המבוסס על מיקרוסקופי סריקת אלקטרונים וניסויים המזהים חלבון - מלאים בשליחים כימיים הממתינים לשפוך ולשלוח מידע לתא הבא. פארם הצבעוני מדגיש את מה שקייל עשה נכון כמו גם עד כמה הבנתם של המדענים התקדמה מאז ימיו.

אפילו ביישני המדע יכולים להעריך את הפאר הוויזואלי של רישומיו של קג'ל ועד כמה הם האירו את תעלומות המוח, שיכולות להיראות מפחידות כמו היקום עצמו. "כשאנחנו מסתכלים על הרישומים שלו היום", כותבים קינג והימל במאמרם, "אנו לא רואים דיאגרמות או טיעונים, אלא את התמונה הברורה הראשונה של אותה גבול נידח, שצייר האיש שהתרחק הכי רחוק אל גבולותיו הבלתי נגמרים."

המוח היפה פורסם ב -17 בינואר והוא ניתן לרכישה. התערוכה המלווה עם רישומיו המקוריים של קייג'ל היא במוזיאון האמנות ויסמן במיניאפוליס החל מה 28 בינואר עד 21 במאי. לאורך השנה הזו ועד אביב האביב של 2019 היא תיסע לוונקובר שבקנדה; העיר ניו יורק; קיימברידג ', מסצ'וסטס; ולבסוף צ'אפל היל, צפון קרוליינה.