bj
    >> Φυσικές Επιστήμες >  >> βιολογία

Γιατί καταστράφηκαν τα πρώτα σχέδια των νευρώνων


Δουλεύοντας μόνος στις αρχές του 20ου αιώνα στην Ισπανία, ο Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) τολμούσε στην επιστήμη τόσο ως καλλιτέχνης όσο και ως παθολόγος και έγινε ο πρώτος άνθρωπος που είδε νευρώνα. Δουλεύοντας με φως αερίου, έφτιαξε λεπτές φέτες εγκεφαλικού ιστού και τις υπέβαλε στην ίδια χημεία νιτρικού αργύρου που χρησιμοποιούσε για να απαθανατίσει εικόνες σε φωτογραφικές πλάκες.

Κοιτάζοντας μέσα από ένα μικροσκόπιο τον χρωματισμένο με ασήμι ιστό, ο Cajal είδε μια πυκνότητα από παράξενα μαύρα σχήματα που μοιάζουν με σμήνη ακανθωτών εντόμων ενσωματωμένα σε ημιδιαφανές κεχριμπάρι. Άλλοι επιστήμονες που εξέτασαν παρόμοια παρασκευάσματα αντιλήφθηκαν μόνο ένα μπερδεμένο κουβάρι συνεχών ινών, οι οποίες θεώρησαν ότι μετέδιδαν νευρική ενέργεια σε όλο τον εγκέφαλο, σαν δονήσεις μέσω ενός ιστού αράχνης. Αλλά ο Cajal παρατήρησε τις διαφάνειές του με το οξυδερκές μάτι ενός καλλιτέχνη για διακριτική μορφή και λειτουργία μέσα στο χάος, και είδε νευρώνες - μεμονωμένα κύτταρα, το καθένα ένα ξεχωριστό, μοναδικό κόσμημα περίπλοκης ομορφιάς.

Επιπλέον, ο Cajal είδε ότι ο νευρώνας δεν είναι ένας κόμβος σε ένα δίκτυο που εκπέμπει σήματα προς κάθε κατεύθυνση:Ο νευρώνας, συμπέρανε, πρέπει να περάσει ηλεκτρικές πληροφορίες μόνο προς μία κατεύθυνση. Απλώς από τη μορφή τους, ο Cajal συμπέρανε ότι τα νευρικά σήματα εισέρχονται στον νευρώνα μέσω των περίτεχνων ριζοειδών δενδριτών του και εξέρχονται από τον μοναδικό λεπτό άξονα του, και ότι ο ένας νευρώνας αναμεταδίδει μηνύματα στον επόμενο περνώντας πληροφορίες σε ένα κενό διαχωρισμού, τη σύναψη.

Οι δύο λαμπρές ιδέες του Cajal - ότι κάθε νευρώνας στον εγκέφαλο είναι ξεχωριστός και ότι οι νευρώνες επικοινωνούν μεταξύ των συνάψεων - έγιναν γνωστές ως το δόγμα των νευρώνων. Επειδή αυτό το χάσμα μεταξύ των νευρώνων είναι πολύ μικρό για να το δούμε μέσω ενός μικροσκοπίου φωτός, ο Camillo Golgi και άλλοι αυστηροί επιστήμονες της εποχής του Cajal αρχικά απέρριψαν το δόγμα των νευρώνων ως φαντασία. Θα χρειαζόταν άλλος μισός αιώνας έως ότου ένα νέο όργανο, το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, θα μπορούσε επιτέλους να επιβεβαιώσει αυτό που είχε δει ο Cajal στα μάτια του — και να σκιαγραφήσει προσεκτικά χιλιάδες εκπληκτικά διαγράμματα με στυλό και μελάνι.

Αλλά πολύ πριν γίνει ορατή η σύναψη, το δόγμα των νευρώνων του Cajal είχε μεταμορφώσει την κατανόηση των επιστημόνων για το νευρικό σύστημα και είχε σχηματίσει το θεμέλιο πάνω στο οποίο οικοδομείται η νευροεπιστήμη. Για αυτόν τον λόγο, ο Cajal τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ φυσιολογίας ή ιατρικής το 1906 (μια τιμή που, σε μια ειρωνική αλλαγή, μοιράστηκε με τον Golgi, ο οποίος είχε εφεύρει την τεχνική χρώσης αργύρου που έκανε δυνατές τις παρατηρήσεις του Cajal). Και τα εξαίσια, σχολαστικά σχέδια των νευρώνων στον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό του Cajal αποδείχθηκαν ισχυρά εργαλεία για την πειστική επικοινωνία του οράματός του στον επιστημονικό κόσμο. Ακόμη και σήμερα, συνεχίζουν να εμπνέουν νευροεπιστήμονες.

Το περίεργο είναι ότι κάθε ένα από τα αθάνατα σχέδια του Cajal αμαυρώνεται από ένα περίεργο κομμάτι εσκεμμένου βανδαλισμού:μια μπλε σφραγίδα καταλογογράφησης, που συχνά τοποθετείται ακριβώς στη μέση του έργου τέχνης. Την πρώτη φορά που είδα ένα από τα σχέδιά του με νευρώνες, όταν ήμουν μεταπτυχιακός φοιτητής νευροεπιστήμης στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Σαν Ντιέγκο, εντυπωσιάστηκα από την ομορφιά και την πολυπλοκότητά του, αλλά σκέφτηκα ότι ήταν μια καρτ ποστάλ επειδή είχε παραβιαστεί από αυτό που έμοιαζε με άσχημη σφραγίδα του ταχυδρομείου. Ο μέντοράς μου, ο νευροηθολόγος Theodore H. Bullock, με διαβεβαίωσε ότι όλα τα σχέδια του Cajal είχαν αυτή τη σφραγίδα. Γιατί; δεν ήξερε. Τις δεκαετίες από τότε, όταν μίλησα για αυτό με άλλους στη νευροεπιστήμη, κανείς δεν μπορούσε να λύσει το μυστήριο.



Πέρυσι, έμαθα τελικά την αλήθεια κατά τη διάρκεια μιας επίσκεψης στο Ινστιτούτο Cajal στη Μαδρίτη. Αυτά τα γραμματόσημα με μπλε μελάνι ήταν έργο ενός και μόνο ανθρώπου για δεκαετίες. Αλλά σε μια εκπληκτική ανατροπή, ανακάλυψα επίσης ότι, ενώ μπορεί κατά μία έννοια να παραμορφώνουν τα σχέδια, βοήθησαν επίσης στη διάσωσή τους.

Μέσα στο Ινστιτούτο Cajal, μια σπειροειδής σκάλα ανεβαίνει από το μικρό λόμπι μέσα από τρεις ορόφους εργαστηρίων, ο καθένας κρυμμένος πίσω από μια πράσινη πόρτα με ένα στρογγυλό φινιστρίνι, δίνοντας στους επισκέπτες την αίσθηση ότι βρίσκονται σε πλοίο. Η βιβλιοθήκη του ισογείου περιέχει μια έκθεση αφιερωμένη στα σχέδια και τα επιστημονικά όργανα του Cajal. Αλλά κατά τη διάρκεια της επίσκεψής μου, ο Ignacio Torres Alemán, ένας νευροεπιστήμονας που ήταν ο διευθυντής του ινστιτούτου εκείνη την εποχή, και ο Ricardo Martinez Murillo, ειδικός στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό που ήταν τότε αντιδιευθυντής, ήταν αρκετά ευγενικοί και με πήγαν σε ένα δωμάτιο που δεν είναι ανοιχτό στο κοινό και είναι γεμάτο με κάθε είδους αντικείμενα από το εργαστήριο του Cajal. Η συλλογή περιλαμβάνει τα πάντα:τα μικροσκόπια του, τους μικροτόμους που χρησιμοποίησε για να κόψει τους εγκεφάλους σε λεπτές φέτες, τα κουτιά με τις διαφάνειες μικροσκοπίου που έβαψε με το χέρι για να αποκαλύψει νευρώνες και τα έργα τέχνης του, συμπεριλαμβανομένων σχεδίων και ζωγραφιών από όταν ήταν παιδί, ελαιογραφίες των πτωμάτων που ανατέμνονται από τον γιατρό πατέρα του που έκανε ως έφηβος, και των ασπρόμαυρων φωτογραφιών, των αρνητικών, των στερεογράφων και των έγχρωμων φωτογραφιών του.



Ο Murillo ξεκλείδωσε τις διπλές πόρτες ενός πυρίμαχου χρηματοκιβωτίου που περιείχε περίπου 3.000 σχέδια νευρώνων του Cajal από τον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό σχεδόν κάθε ζώου που μπορεί να φανταστεί κανείς, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Μου έφερε επίσης ένα βιβλίο με κατάλογο της συλλογής, με κάθε αντικείμενο να προσδιορίζεται από έναν όμορφα γραμμένο αριθμό. Σύντομα μαζί μας ήρθε ο Adolfo Toledano Gasca, ο πρώην γραμματέας του ινστιτούτου, ο οποίος, ως ομότιμος καθηγητής από το 2015, συνεχίζει να μελετά τη νευροεκφυλιστική νόσο. Από αυτούς έμαθα ότι σχεδόν όλη η καταλογογράφηση και η σφράγιση των σχεδίων του Cajal ήταν έργο ενός ανθρώπου, του Pedro Manzano, ο οποίος ξεκίνησε λίγο μετά το τέλος του Β' Παγκοσμίου Πολέμου.

Ο Manzano ήταν χαμηλού επιπέδου επιστάτης του κτιρίου του ινστιτούτου στον οποίο είχε δοθεί η δουλειά για να σώσει τη ζωή του προέδρου του ισπανικού ερευνητικού συμβουλίου κατά τη διάρκεια του πολέμου. Είχε κάνει αίτηση για μόνιμη εργασία εκεί αλλά απορρίφθηκε εν μέρει επειδή δεν είχε τα προσόντα γι' αυτήν. Ωστόσο, το 1945 ο διευθυντής του ινστιτούτου του ανέθεσε να συλλέξει και να καταγράψει τα τεχνουργήματα του Cajal. Ο Manzano δεν είχε εμπειρία ή εκπαίδευση στην επιμέλεια εκθέσεων, αλλά κανείς άλλος δεν ήταν διαθέσιμος για το έργο εκείνη τη στιγμή. Όπως μου τόνισε ο Torres Alemán, "Αυτό που πρέπει να εκτιμηθεί είναι ο επείγων χαρακτήρας της κατάστασης."

«Τα σχέδια [του Cajal] ήταν σε όλο το ινστιτούτο», εξήγησε ο Murillo. «Εξαφανίζονταν. Ο κόσμος θα τα έπαιρνε.»



Ο Manzano συγκέντρωσε περίπου 1.200 σχέδια του Cajal κατά τη διάρκεια αυτής της μεταπολεμικής περιόδου και σφράγισε το καθένα με έναν μοναδικό αριθμό, τον οποίο εισήγαγε στο καθολικό που είχα δει. Όταν ο Toledano έφτασε στο ινστιτούτο το 1967 ως γραμματέας του, ανέλαβε να συλλέξει τα έργα του Cajal για τους επόμενους πιο επιθετικά, παρόλο που δεν υπήρχαν ακόμη διαθέσιμα κεφάλαια και επαγγελματική επιμελητική βοήθεια για τη διατήρηση των ανεκτίμητων έργων. «Όλα τα πράγματα του Καχάλ ήταν διασκορπισμένα σε όλη τη χώρα, στη Σαραγόσα, τη Βαρκελώνη, τη Βαλένθια και πολλά άλλα μέρη», είπε ο Τολεδάνο. Εργάστηκε με τον μικρότερο γιο του καλλιτέχνη για να εντοπίσει τα σχέδια και τα όργανα διάσπαρτα στη χώρα. Αυτή η προσπάθεια απέδωσε καρπούς, συγκεντρώνοντας το μεγαλύτερο μερίδιο των έργων τέχνης και άλλων αντικειμένων της συλλογής. Αλλά και αυτοί σφραγίστηκαν από τον Manzano με τον συνήθη τρόπο του:ακριβώς στο κέντρο, με την προφανή αδιαφορία ενός συνοριακού πράκτορα που σφραγίζει ένα διαβατήριο.

«Τα γραμματόσημα τοποθετήθηκαν απευθείας στα σχέδια του Cajal, σε πολλές περιπτώσεις ακριβώς πάνω από το έργο, όχι στο πλάι», είπα. "Δεν αισθάνεστε ότι αυτό παραβίασε το έργο;"

«Τώρα είναι φρικτό, αλλά αυτή τη στιγμή στην ιστορία δεν ήταν», είπε ο Τολεδάνο. «Στην Εθνική Βιβλιοθήκη και στα πανεπιστήμια εκείνη την εποχή, αυτό ήταν φυσιολογικό. Το πιο σημαντικό ήταν ότι η σφραγίδα ήταν τοποθετημένη στο κέντρο της σελίδας των βιβλίων και των σχεδίων και ούτω καθεξής». Εξήγησε ότι αν η σφραγίδα είχε τοποθετηθεί στο πλάι του έργου τέχνης ή της σελίδας στο τετράδιο εργαστηρίου του Cajal, θα μπορούσε απλώς να κοπεί από έναν κλέφτη. Ομοίως, αν είχε τοποθετηθεί στο πίσω μέρος του έργου, θα είχε κρυφτεί από τα μάτια, χωρίς να προσφέρει κανένα αντικίνητρο στους κλέφτες. "Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, πολλοί άνθρωποι πήραν τα σχέδια του Cajal στο σπίτι", είπε ο Toledano.

Ο Manzano πέθανε μόλις πριν από δύο χρόνια. Σήμερα, όταν οι άνθρωποι βλέπουν αυτές τις σφραγίδες με μπλε μελάνι που άφησε σε κάθε έργο του Ramón y Cajal, οι απαντήσεις τους ποικίλλουν. Για κάποιους, τα γραμματόσημα είναι ένα ενοχλητικό ψεγάδι. Για άλλους, είναι σημάδια αφοσίωσης, γιατί χωρίς τις προσπάθειες του Τολεδάνο και του Μαντσάνο, είναι πιθανό το μεγαλύτερο μέρος του έργου του Καχάλ να είχε χαθεί στην ταραχώδη ιστορία της Ισπανίας.

«Δεν με ενοχλεί η σφραγίδα», είπε η Dawn Hunter, αναπληρώτρια καθηγήτρια στη Σχολή Εικαστικής Τέχνης και Σχεδίου στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καρολίνας που δημιουργεί νέα έργα εμπνευσμένα από τα σχέδια του Cajal. "Είναι μέρος του τώρα."

Η μπλε σφραγίδα επίσης δεν εμπόδισε το έργο του Cajal να παραμείνει δημοφιλές στους επιστημονικούς κύκλους. Ακόμη και σε αυτήν την εποχή της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας και της απεικόνισης πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού, τα σχέδιά του διατηρούν τη δύναμή τους να εμπνέουν και να ενημερώνουν. Ενώ ήμουν στο ινστιτούτο, ο Τολεδάνο άνοιξε ένα από τα μαύρα κουτιά με γυάλινες διαφάνειες μικροσκοπίου και κράτησε ένα ιστολογικό τμήμα ανθρώπινου εγκεφάλου που είχε κοπεί και χρωματιστεί από τον Καχάλ στις αρχές του 20ού αιώνα. «Αυτή χρησιμοποίησα στη νέα μου εργασία για τη γεροντική άνοια», είπε χαμογελώντας.



Η τέχνη της διδασκαλίας των Μαθηματικών και των Φυσικών Επιστημών

Χρόνος. Μολύβια κάτω. Ως έθνος, ιδρώσαμε πάνω από τεστ, αναλύσαμε τα σχολεία με χαμηλές επιδόσεις, καταστρέψαμε τα πρότυπα και τα προγράμματα σπουδών και ξεπλύναμε και επαναλάβαμε. Πετάξαμε την καρέκλα της τάξης στο πρόβλημα και εξακολουθούμε να κερδίζουμε τίποτα καλύτερο από ένα C-μείον όταν πρόκει

Διαφορά μεταξύ εξωπαράσιτου και ενδοπαρασίτου

Κύρια διαφορά – Εκτοπαράσιτο έναντι Ενδοπαράσιτου Ο παρασιτισμός είναι μια συμβιωτική σχέση μεταξύ δύο ειδών σε ένα οικοσύστημα. Το παράσιτο επωφελείται σε βάρος του ξενιστή. Γενικά, τα παράσιτα είναι ορατά με γυμνό μάτι. Το εξωπαράσιτο και το ενδοπαράσιτο είναι δύο τύποι παρασίτων που κατηγοριοποιο

Χρήση βλαστοκυττάρων και έρπητα για την καταπολέμηση του καρκίνου του εγκεφάλου

Μια τροποποιημένη έκδοση του ιού του απλού έρπητα (HSV) έχει αποδειχθεί ότι είναι ένα πολλά υποσχόμενο μέσο για την καταπολέμηση των καρκινικών όγκων του εγκεφάλου. Ο ιός μολύνει εύκολα τα κύτταρα του όγκου και προκαλεί λύση, καταστρέφοντας το κύτταρο, αλλά δεν αναπαράγεται σε τερματικά διαφοροποιημ