پدر علوم اعصاب مدرن و کشف واحد اساسی سیستم عصبی

سلول‌های پورکنژ پشت دست انسان که وظیفهٔ حفظ تعادل را بر عهده دارند. نقاشی سانتیاگو رامون ئی کاخال برای سال‌ها، سانتیاگو رامون ئی کاخال (Santiago Ramón y Cajal) ساعت‌ها را تنها در آزمایشگاه خود می‌گذراند. با سری خمیده و پشتی قوز کرده، با چشم‌های سیاهش به چشمی میکروسکوپ خود خیره می‌شد؛ تنها وسیله‌ای که او را به دنیای بیرون متصل می‌کرد. پیشانی عریض و بینی منقاری‌اش به او چهرهٔ یک مرد شاخص و سلطنتی می‌داد، علی‌رغم این که سرش مانند یک کشیش طاس بود. تنها چیزی که برای مهمانانش داشت بطری‌هایی شیشه‌ای با ابعاد و شکل‌های متفاوت و حاوی پودرها و مایعات رنگی بود که با چوب‌پنبه بسته شده بودند. روی صندلی‌ها مجلات و دفترهای یادداشت انباشته شده بود و جایی برای نشستن کسی پیدا نمی‌شد. طرح‌ها و نقاشی‌های رومیزی جای خود را به رنگ، جوهر و خون داده بودند. اسلایدهای رنگی و شفاف، انباشته از برش‌های بافت‌های عصبی حیوانات قربانی‌شده که با مواد شیمیایی تازگی‌شان حفظ شده بود، روی میزکار پراکنده شده بودند. کاخال با انگشتان دست چپ خود اسلایدها را مانند یک نقاشی مینیاتور زیر لنز میکروسکوپ تنظیم می‌کرد. با دست راست خود پیچ برنجی میکروسکوپ را می‌چرخاند و با غُرهای فراوان تصویر را به حالت فوکوس در می‌آورد. جسم‌های قهوه‌ای-سیاه شبیه به لکه‌های جوهر با دنباله‌های درخشان و رشته‌مانند در پس‌زمینه‌ای زرد و شفاف. با این تصویر منظرهٔ شگفت‌انگیز مغز بالاخره برای او آشکار شد؛ واقعی‌تر از چیزی که می‌توانست تصور کند. در اواخد قرن ۱۹ اکثر دانشمندان عقیده داشتند که مغز از یک تودهٔ پر پیج و خم و هزارتو مانند فیبر تشکیل شده است. کاخال اولین مدرک واقعی را که نشان می‌داد مغز از سلول‌های تکی (که بعدها نورون نامیده شدند) تشکیل شده است که اساسا تفاوتی با سلول‌های باقی جهان زنده ندارند. پرتره‌ای از کاخال در جوانی او باور داشت که نورون‌ها به عنوان واحدهای ذخیره‌سازی فعالیت‌های ذهنی نظیر افکار و احساسات عمل می‌کنند و در نتیجه تجربهٔ زنده بودن به ما القا می‌شود. او می‌نویسد «شناختن مغز معادل است با شناسایی مسیر مادی افکار و اراده.» کاخال اعلام می‌کند که بالاترین ایده‌آل برای یک بیولوژیست حل معمای خود است. او فکر می‌کرد که در ساختار نورون‌ها خانهٔ خودآگاهی را پیدا کرده است. کاخال بنیان‌گذار علوم اعصاب مدرن شناخته می‌شود. تاریخ‌دانان او را در کنار پاستور و داروین به عنوان یکی از بزرگترین بیولوژیست‌های قرن ۱۹ و در کنار کوپرنیک، گالیله و نیوتون به عنوان یکی از بزرگترین دانشمندان تاریخ قرار می‌دهند. شاهکار او، بافت سیستم عصبی انسان و مهره‌داران (Texture of the Nervous System of Man and the Vertebrates)، یکی از کتاب‌های بنیادی علوم اعصاب است؛ مشابه منشأ گونه‌ها اثر داروین در رشته بیولوژی تکاملی. کاخال در سال ۱۹۰۶ به خاطر کار متعهدانه و دلسوزانهٔ خود روی ساختار اعصاب، تولد، رشد، زوال و مرگ آن‌ها، طوری که گویی موجوداتی انسانی هستند، جایزهٔ نوبل دریافت کرد. او هزاران نقاشی زیبا و پیچیده از نورون‌ها تهیه کرد که امروزه نیز در کتاب‌های نوروآناتومی چاپ می‌شوند و در موزه‌ها به نمایش در می‌آیند. به گفته خود او «تنها هنرمندان حقیقی جذب علم می‌شوند.» با گذشت بیش از هزار سال از جایزهٔ نوبل کاخال، ما دانش خود از ظاهر سیستم عصبی را مدیون او هستیم. یک حقیقت جدید نقاشی کاخال از انتهای نورون‌های تالاموس یک موش در دوران کاخال، پیشرفته‌ترین روش برای به تصویر کشیدن سلول‌ها بافت‌شناسی بود؛ فرایندی ظریف و حساس رنگ‌آمیزی بافت‌های تشریح شده با موادی شیمیایی که مولکول‌هایشان به معماری ریز سلول‌ها می‌چسبیدند و آن‌ها را زیر یک میکروسکوپ نوری آشکار می‌کردند. با وجود رنگ‌های ابتدایی، دانشمندان سرتاسر اروپا در تلاش برای تشخیص ماهیت چیزی که در مغز (اندامی که اندام ذهن در نظر گرفته می‌شد) وجود داشت ناکام ماندند. سپس در سال ۱۸۷۳، در آشپزخانهٔ آپارتمانی در آبیاته‌گراسو در خارج از میلان، کامیلو گلجی (Camillo Golgi)، دانشمند ایتالیایی، از روی شانس و مهارت به یک تکنیک دست یافت که نوروآناتومی را دگرگون کرد. گلجی در نامه‌ای به یک دوست نوشت «من به نتایج خارق‌العاده‌ای دست یافته‌ام و امیدوارم که در آینده نیز بهتر شود.» او متد خود را به اندازه‌ای قدرتمند می‌دانست که حتی می‌توانست ساختار بافت مغز را برای نابینایان آشکار کند. گلجی این دستاورد را واکنش سیاه نامید. کاخال، که برای اولین بار این تکنیک را در خانهٔ یکی از همکارانش که تازه از پاریس بازگشته بود، دیده بود، شگفت زده شد. او در خاطرات خود این‌گونه می‌نویسد: «روی پس‌زمینهٔ کاملا ضفاف و زرد، رشته‌های پراکندهٔ سیاهی پدیدار شدند که نرم و نازک یا زیر و ضخیم بودند، مثل ستاره‌هایی سه‌گوشه یا جسم‌هایی دوک‌مانند! می‌شد آن‌ها را مانند طراحی‌هایی با جوهر چینی روی کاغذهای شفاف ژاپنی تصور کرد ... اینجا همه چیز ساده، واضح و مرتب بود ... نمی‌شد چشم از این خلسه برداشت. این تکنیک رویایی یک واقعیت است!» با این که واکنش سیاه تعداد عناصر عصبی قابل مشاهده زیر یک اسلاید میکروسکوپ را کاهش داد، این عناصر همچنان فشرده‌تر از آن بودند که فیبرهای آن‌ها را بتوان از هم تمییز داد. به طور متداول، پژوهشگران بافت‌های عصبی را در سیستم عصبی افراد بالغی می‌دیدند که بعد از عمر زیاد به طور طبیعی مرده بودند. مشکل اینجا بود که در سیستم عصبی بزرگسالان فیبرها به طور کامل رشد یافته و در پیچیده‌ترین حالت ساختاری خود بودند. آسروسیت‌ها، سلول‌های پشتیبان نورون‌ها کاخال برای حل این مشکل به رویان‌شناسی (Embryology) یا رشدشناسی (Ontogeny) روی آورد. او می‌گوید «اگر روند طبیعی را به طور برعکس ببینیم، جای تعجب نیست که در یابیم بسیاری از پیچیدگی‌های ساختاری سیستم عصبی به مرور محو می‌شوند.» در سیستم عصبی نمونه‌های جوان‌تر سلول‌ها از آموزش آشپزی و مطالب جالب جدید...