Těšte se z těchto úžasných kreseb Otcem neurověd

Obrázky jsou ikonické pro každého, kdo má ponořený prst v obrovském a záhadném souboru neurověd: Jemný větvící se vzor vyzařuje a obklopuje malé černé skvrny. V trojrozměrné struktuře, kterou kresba popisuje, se objevují různé hmotnosti čar, které připomínají v zimě holé větve. Jedná se o kresby neuronů španělského neuroanatomisty Santana Ramóna a Cajala.

Související obsah

• Věda za naším hledáním Walda

Během pěti desetiletí práce vytvořil Cajal (1852-1935) více než 2900 kreseb podrobně popisujících architekturu nervového systému. Nespočet hodin pečlivého pozorování tyto výkresy informoval a pomohl mu realizovat dvě základní pravdy neuroanatomie. Nejprve vyvodil, že mozek je tvořen mnoha jednotlivými buňkami, nazývanými neurony, spíše než pavučinou podobnou strukturou fúzovaných buněk (pohled mnoha jeho současníků). Za druhé, elektrické signály, které tyto buňky generují, proudí neurony v jednom směru: větvené dendrity přijímají puls, předávají jej do těla hlavní buňky a poté podél jejich axonů - dlouhé projekce, které mohou spojovat vzdálené části mozku.

Za svou práci sdílel Cajal Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu z roku 1906 s Camilem Golgi, Italem, který vynalezl metodu barvení tkáně, kterou Cajal používal k vidění jednotlivých neuronů. Je neuvěřitelné, že by to bylo desetiletí, než by ostatní vědci mohli potvrdit své názory na strukturu a funkci mozku. Nyní je ohlašován otcem moderní neurovědy.

„Byl to génius a velký vědec, který viděl věci, které ostatní nemohli, “ říká Eric Newman, neurovědec univerzity v Minnesotě, který společně editoval novou knihu o Cajalu, The Beautiful Brain: Kresby Santiago Ramón y Cajal, s kolegy Alfonso Araque a Janet M. Dubinsky, také neurovědci na univerzitě. Jejich kniha obsahuje více než 80 Cajalových kreseb a je společníkem putovní výstavy, která se otevře 28. ledna ve Weismanově uměleckém muzeu v Minneapolis.

Krásný mozek: Kresby Santiaga Ramona a Cajala

Koupit

Jak ukazuje kniha a show, Cajal byl zručný umělec a jeho pozorovací síla ho vedla k titánu v historii vědy.

Výrazná krása Cajalových kreseb vychází ze složitých diktátů biologie neuronů a z temné Golgiho barvicí metody, kterou Cajal zdokonalil, ale jeho práce obsahuje něco více. Mnoho obrázků je natolik informativní, že se dnes používají v hodinách neurobiologie. "Jeho kresby jsou stále nejlepší kresby, " říká Newman. "Zobrazují tolik klíčových bodů." Dokonce ani moderní zobrazovací technologie nemohou překonat eleganci, se kterou Cajal propojil formu a funkci.

Kniha je rozdělena do čtyř hlavních sekcí. První představuje menagerie různých buněčných typů v mozku, od bujného větvení purkinských neuronů, které udržují tělo vzpřímené a vyvážené, až po řídké neurony, které regulují svalové kontrakce, které pohybují potravou střevem.

Druhá část ukazuje, jak se tyto mnoho buněk integruje do vytváření senzorických systémů. Cajalovy snímky zde prozkoumávají, jak mozkové a smyslové orgány přijímají a zpracovávají pachy, památky a zvuky. Třetí část zahrnuje kresby neuronů pracujících společně v obvodech, budování cest, které spojují různé části mozku nebo vedou k určitému chování. Závěrečná část zkoumá představy o pěstování, dělení a umírání buněk.

Newman napsal titulky pro obrázky. „Z jednoho kresby na další se snažím vyprávět příběh, aby se lidé mohli při čtení číst o neurovědě, “ říká. Jeho vysvětlení však zdaleka nejsou didaktická; místo toho se příběh nervového systému vyvíjí přesvědčivě a v malém díle je zmírněn vizuálním zpracováním Cajalovy práce.

"Některé kresby, které jsme si vybrali především kvůli jejich kráse, " říká Newman. Poté se tým musel ponořit do Cajalových časopisů a originálních vědeckých článků, aby lépe porozuměl kontextu a významu každého výkresu.

Kniha obsahuje také esej Larryho W. Swansona, neurobiologa na University of Southern California, a dalšího spoluautorů Lyndela Kinga, ředitele a kurátora Weismanova muzea umění a Erica Himmela, šéfredaktora Abrams Books, vydavatel.

Swanson se ponoří do Cajalových životů a vědeckých úspěchů a nazývá ho „fascinujícím, vícerozměrným, větším než životním charakterem“. King a Himmel prozkoumávají jeho umění a metody. Obě eseje vycházejí z autobiografie člověka, Vzpomínky na můj život .

Autoportrét, pořízený Cajalem ve své laboratoři ve Valencii, když mu bylo na počátku třicátých let, 1885. (Zdvořilostní institut Cajal del Consjo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, © 2017 CSIC) Autoportrét, pořízený Cajalem v jeho knihovně, když mu bylo třicet. (Zdvořilostní institut Cajal del Consjo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, © 2017 CSIC) Čtyři autoportréty pořízené Cajalem, když mu bylo 34 let, 1886. (Zdvořilostní institut Cajal del Consjo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, © 2017 CSIC)

Cajal se narodil v roce 1852 v malém městě v severovýchodním Španělsku a popsal se jako chudý student, plachý a nespojitelný, píše Swanson. V mladém věku se nutkavě přitahoval a chtěl být umělcem. Jeho otec, místní lékař, chtěl, aby byl lékařem. Když se Cajal objevil, jak ho lidské tělo fascinovalo, jeho dva se smířili a jeho otec viděl, jak vynikající jsou jeho kresby pro výuku anatomie. Cajal navštěvoval místní lékařskou školu.

Poté, co se malárie během vojenské lékařské služby zkrátila, Cajal nechal příliš slabého na to, aby se stal praktickým lékařem, a obrátil se k histologii, mikroskopické studii tělesných tkání. Měl také smysl pro poetické vysvětlení: Cajal napsal, že mu histologie odhalila „hučení neklidného úlu, který máme všichni v nás.“ V laboratoři, kterou si sám postavil, vyladil své řemeslo. Návštěva Golgiho v Itálii ho představila metodě na bázi stříbra, která obarví několik náhodných neuronů temně černou, což je základem jeho kreseb.

Cajal často destiloval pozorování stovek neuronů, aby do jeho konečného obrazu nakreslil jedinečnou elegantní strukturu. Král a Himmel používají jeden ze svých autoportrétů, aby si představili jeho typický den: Cajal sedí u stolu s několika mikroskopy, položil hlavu na ruku a hleděl na diváka. Police chemikálií ve skleněných lahvích a obarvené látky na stole svědčí o barvení tkání praktikovaném na zvířecích tkáních, včetně králíků, žab a holubů, jakož i na tkáních lidských mrtvol.

Esejisté vysvětlují, že Cajal se mohl dívat skrz mikroskop před sebou a nakreslit na malém kreslícím povrchu na stranu. Oni píší:

Mohl by začít kreslit tužkou a později ji přes inkoust v Indii přidávat, přidávat inkoustové výplachy nebo akvarel pro tónové oblasti. Často trávil ráno u mikroskopu, aniž by vůbec kreslil a odpoledne čerpal z paměti a vrací se do mikroskopu, aby potvrdil a revidoval svá pozorování; můžeme vidět stopy tohoto procesu v rozlehlých oblastech, s nimiž nebyl spokojený.

Tento pracný proces byl klíčem k Cajalovým objevům. „Dalo by se tvrdit, že byl mnohem lepší pozorovatel a dokázal interpretovat to, na co se díval pod mikroskopem, “ říká Newman.

Pro Newmana má Cajalova práce zvláštní rezonanci. Newmanův vlastní výzkum se zaměřuje na non-neuronální buňky v mozku zvané glia. Tradičně byly tyto buňky považovány za pasivní podpůrné buňky, druhé housle neuronů. Teprve v posledních letech byla tato myšlenka zvrácena. Gliové buňky jsou hlavními hráči, kteří podporují a prořezávají spojení mezi neurony, pomáhají modulovat signalizaci neuronů a regulovat průtok krve v mozku. V ještě dalším příkladu svého vhledu uznal Cajal význam gliových buněk před více než stoletím.

„Ve skutečnosti navrhoval mnoho funkcí gliových buněk, které nyní zjišťujeme, pravdivé, “ říká Newman.

Kniha uzavírá závěrečná esej od Dubinského, která poskytuje a vysvětluje obrazy mozku a jeho struktur vytvořených pomocí moderních technik a publikovaných dnes ve vědeckých časopisech. Patří mezi ně myš Brainbow, která nese neurony, které fluoreskují v přibližně 100 různých barvách, a digitální rekonstrukce samého konce axonu - založená na elektronových skenovacích mikroskopech a experimentech identifikujících proteiny - nabitá chemickými posly čekajícími na rozlití a odeslání informace do další buňky. Jejich různobarevná nádhera zdůrazňuje, co Cajal udělal správně, a také to, jak daleko vědci porozuměli od svého dne.

Dokonce i vědecky plachý může ocenit vizuální krásu Cajalových kreseb a to, jak důkladně osvětlili záhady mozku, což se může jevit jako skličující jako samotný vesmír. "Když se dnes podíváme na jeho kresby, " píšou ve své eseji King a Himmel, "nevidíme schémata ani argumenty, ale první jasný obrázek té vzdálené hranice, nakreslené mužem, který nejvzdálenější cestoval do svých nekonečných dosahů."

The Beautiful Brain byl vydán 17. ledna a je k dispozici ke koupi. Doprovodná výstava s původními kresbami Cajala je od 28. do 21. května ve Weismanově uměleckém muzeu v Minneapolis. Po celý rok a do jara 2019 putuje do kanadského Vancouveru; New York City; Cambridge, Massachusetts; a nakonec Chapel Hill, Severní Karolína.