美麗的大腦
編譯 卓思琪
審校 嚴(yán)冰
COURTESY INSTITUTO CAJAL（圖1）
圖1，1934年 圖中描繪了腦干內(nèi)聽覺系統(tǒng)的一部分。Cajal 用黑色粗線條代表軸突，突出它們的絕緣特性，這也是 Cajal 提出的“神經(jīng)元學(xué)說”的要點(diǎn)。
“如果沒有從事科學(xué)行業(yè)，你會去干什么？”
當(dāng)你向科學(xué)家拋出這個問題的時候，大概會得到兩種反應(yīng)：
“這……”
“我曾經(jīng)也是身不由己……”
諾獎得主 Santiago Ramón y Cajal 的反應(yīng)很有可能屬于后者。Cajal 是一名神經(jīng)解剖學(xué)家，生于1852年，逝于1934年。因?yàn)閷ι窠?jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識做出了杰出貢獻(xiàn)，于1906年被授予諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎。
如果 Cajal 的父親沒有堅(jiān)持讓他進(jìn)入醫(yī)學(xué)院，Cajal 可能會成為一名藝術(shù)家。
Cajal 將他在顯微鏡下詳細(xì)觀察的神經(jīng)細(xì)胞繪制出來，以細(xì)致的鉛筆筆觸和條理清晰的墨跡線條描繪了大腦內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，作為他科學(xué)研究的重要組成部分。MIT 博物館周四（5月3日）的展覽開幕中展示了部分作品。19世紀(jì)的解剖學(xué)教科書曾經(jīng)相信，這些讓人能夠思考、感受和運(yùn)動的神經(jīng)元是連成一束的，而 Cajal 認(rèn)為，神經(jīng)元是獨(dú)立的、一個個的細(xì)胞。
“這就是 Cajal 的‘神經(jīng)元學(xué)說’?！泵髂崽K達(dá)大學(xué)（University of Minnesota）的神經(jīng)生物學(xué)家 Eric Newman 解釋道。
在兩位同事的協(xié)助下，Newman 在韋斯曼藝術(shù)博物館（Weisman Art Museum）發(fā)起了名為“美麗的大腦：Santiago Ramón y Cajal 繪筆下的神經(jīng)元”的巡回展覽。你看，Cajal 那米羅風(fēng)格的繪圖仿佛在向世界講述“神經(jīng)元學(xué)說”：神經(jīng)信號沿神經(jīng)元的軸突向下傳遞，進(jìn)入下一個神經(jīng)元的樹突，通過細(xì)胞體，再沿軸突傳出，進(jìn)入回路中的下一個神經(jīng)元。
神經(jīng)元-神經(jīng)元之間的信號傳遞發(fā)生在細(xì)胞間的間隙處，也就是說，這種復(fù)雜精巧之極的結(jié)構(gòu)之間的信號傳遞，竟然是“隔空”發(fā)生的！
“神經(jīng)元之間看上去連續(xù)的連接部位，實(shí)際上卻存在空隙”，Newman 說道：“到了19世紀(jì)90年代，Cajal 的神經(jīng)元學(xué)說已經(jīng)被大多數(shù)學(xué)者認(rèn)可”——部分歸功于 Cajal 的繪圖。
19世紀(jì)后半葉，生物科學(xué)的中心在德國，而不是Cajal所處的西班牙，因此 Cajal 當(dāng)時的工作可以說孤立無援，他甚至將論文發(fā)表在自己創(chuàng)建的期刊上——像是老套故事中那些不得志的藝術(shù)家。
但這可能“讓 Cajal 不受主流觀點(diǎn)的影響，用不帶偏見的眼光來思考所有人都能觀察到的現(xiàn)象?！薄成窠?jīng)學(xué)家如是寫道。
Cajal 繪制了約2900張科學(xué)繪圖。從“美麗的大腦”展出的80張來看，他的眼光絕不僅僅是“不帶偏見”可以形容的。他洞悉了大腦最深處的隱秘，其清晰程度是科學(xué)發(fā)展多年所不能及的。
COURTESY INSTITUTO CAJAL（圖2）
圖2 Cajal 最出名的這幅繪畫，不僅以其形似禿樹枝的美感而聞名，還因其囊括了神經(jīng)元學(xué)說的觀念而為人稱道。圖中描繪了一個簡單的錐體細(xì)胞——大腦中最大的細(xì)胞。它長長的直指向下的軸突，胡須般的從相鄰神經(jīng)元接受信號的樹突，以及煢煢獨(dú)立的形象，都是對“神經(jīng)元是獨(dú)立實(shí)體”這一發(fā)現(xiàn)的經(jīng)典描繪。
COURTESY INSTITUTO CAJAL（圖3）
圖3，1890年 圖中是腦膜內(nèi)的腫瘤細(xì)胞。幾乎所有人都會聯(lián)想到梵高的《星月夜》。這種旋渦樣結(jié)構(gòu)正好是該類細(xì)胞的特征。
COURTESY INSTITUTO CAJAL（圖4）
圖4，1914年 任何一份的大腦樣本的腦干區(qū)域（貓的）都不會包含如此多樣的受損的浦肯野神經(jīng)元（Purkinje neurons）類型，但 Cajal 將它們展示在同一幅圖中，以展示細(xì)胞退化的次序。細(xì)胞中心的空白區(qū)域是胞液，在受損細(xì)胞接近死亡的時候會變得越來越大。不過，腦細(xì)胞不可能是圖中的企鵝形狀。這大概源于 Cajal 頑皮的想象力，他從正在死亡的細(xì)胞中看到一只鳥的形象，以藝術(shù)家的筆觸為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)繪圖添彩。
SANTIAGO RAMóN Y CAJAL（圖5）
圖5，1876年 Cajal 選擇用畫筆繪制腦內(nèi)世界，因?yàn)樗X得相比當(dāng)時的攝影技術(shù)，繪畫更能準(zhǔn)確、完整地捕獲信息。有趣的是他本人就是個攝影大師，從這張自拍便可看出。
COURTESY INSTITUTO CAJAL（圖6）
圖6，1899年 這張小鼠脊髓截面圖展現(xiàn)了輻射狀的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞——它們是腦細(xì)胞中得不到任何尊重的“羅德尼·丹澤菲爾德”，Cajal 猜測——后來也被證實(shí)——膠質(zhì)細(xì)胞不僅僅是當(dāng)時廣泛認(rèn)為的支持細(xì)胞，而且還能轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元、調(diào)節(jié)腦內(nèi)血流、影響神經(jīng)元電性。盡管后來神經(jīng)科學(xué)家曾一度忽略膠質(zhì)細(xì)胞的作用，到20世紀(jì)60年代其重要性又被重新發(fā)現(xiàn)，并與 Cajal 繪圖中推測的角色幾乎無二。
COURTESY INSTITUTO CAJAL（圖7）
圖7，1904年 星形膠質(zhì)細(xì)胞是一種典型的膠質(zhì)細(xì)胞，Cajal 絕不可能在顯微鏡下觀察到圖中這么多迥然不同的形態(tài)。但在這幅兒童大腦皮層細(xì)胞中，他試圖對這些煙火一般的細(xì)胞進(jìn)行分類。
JEFF LICHTMAN, JOSHUA SANES AND JEAN LIVET（圖8）
圖8，2007年 這些“腦內(nèi)彩虹”是2007年哈佛學(xué)者 Jeff Lichtman, Joshua Sanes 和 Jean Livet 構(gòu)造的，通過遺傳工程，讓細(xì)胞表達(dá)綠色、黃色、橙色和紅色的熒光蛋白。圖中是通過共聚焦顯微鏡拍攝的錐體細(xì)胞，將它和Cajal畫的單個錐體細(xì)胞比較一下——長長的直指向下的軸突，胡須般的從相鄰神經(jīng)元接受信號的樹突——兩者是不是很相似？
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