Liv og opdagelser af Santiago Ramón y Cajal
af Marina Bentivoglio
Biografisk skitse
Santiago Ramón y Cajal blev født i maj 1852 i landsbyen Petilla, i regionen Aragonien i det nordøstlige Spanien. Hans far var på det tidspunkt landsbyens kirurg (senere, i 1870, blev hans far udnævnt til professor i dissektion ved universitetet i Zaragoza). Cajal var en oprørsk teenager, og hans far satte ham i lære hos en skomager og en barber i en periode. Cajal havde imidlertid besluttet sig for at blive kunstner. Hans passion for tegning, hans følsomhed over for visuel æstetik og hans talent for at omdanne visuelle billeder til tegninger forblev kendetegnende for hans fremtidige videnskabelige virksomhed. Da Cajal endelig blev indskrevet på medicinstudiet i Zaragoza som ung studerende, blev han grebet af en “grafisk mani”, var meget glad for filosofi og gymnastik, rastløs, energisk, genert og ensom. Han blev uddannet i medicin ved universitetet i Zaragoza i 1873. Kort efter sin eksamen blev han indkaldt til hæren og sendt til Cuba, der på det tidspunkt var under spansk styre, som lægeofficer. Cajal vendte tilbage til Spanien meget syg (han havde pådraget sig malaria på Cuba og derefter tuberkulose), og i slutningen af 1875 indledte han sin akademiske karriere som “hjælpeprofessor” i anatomi ved Zaragoza Universitet.
Portræt af Cajal med sin kone i deres første år i Madrid.
I 1879 giftede han sig med Silvería Fañanás García, en ung kvinde uden uddannelse, som stod ved hans side resten af deres liv (hun døde i 1930). De fik syv børn (to af dem døde i barndommen).
Selvportræt af Cajal med sine børn (fra venstre mod højre: Fe, Jorge, Pula og Santiago) i Barcelona.
I Zaragoza købte Cajal i 1877 med egne midler (“ved hjælp af hver eneste peseta sparet fra tjenesten på Cuba”) et gammeldags mikroskop og startede sin videnskabelige virksomhed. Hans første undersøgelser var viet til betændelse og til muskelfibrenes struktur. I 1883 blev Cajal udnævnt til professor i anatomi i Valencia. I 1885, mens han var professor ved universitetet i Valencia, overrakte provinsregeringen i Zaragoza ham i 1885 et moderne Zeiss-mikroskop som anerkendelse af hans arbejde under en koleraepidemi. I slutningen af 1887 flyttede Cajal til Barcelona, hvor han overtog lærestolen for normal og patologisk histologi, og i 1892 blev han udnævnt til professor i histologi og patologisk anatomi ved universitetet i Madrid. Cajal fortsatte med at arbejde produktivt i Madrid indtil sin død i 1934.
Selvportræt af Cajal i hans laboratorium i Valencia.
Et lynnedslag
Den afgørende begivenhed for Cajals videnskabelige karriere og for udviklingen af den moderne neurovidenskab fandt sted i Madrid i 1887, da Cajal var 35 år gammel. I dette år viste Luis Simarro Lacabra, en genial psykiater, der var interesseret i histologisk forskning, Cajal, der var rejst fra Valencia for at få en opdatering om de teknologiske fremskridt, materiale imprægneret med Golgi-farve. Dr. Simarro var netop vendt tilbage fra Paris og havde medbragt prøver farvet med den nye teknik med sølvimprægnering (reazione nera), som var blevet opdaget 14 år tidligere af Camillo Golgi, men som stadig havde en meget begrænset udbredelse. Cajal skrev i sin selvbiografi “det var der, i Dr. Simarros hus … at jeg for første gang fik lejlighed til at beundre … de berømte snit af hjernen imprægneret med sølvmetoden af Savant af Pavia.”
Mikroskopdias med Cajals histologiske præparater; bogstavet “b” (bueno, god) angiver snittenes kvalitet.
På det tidspunkt havde Cajal kun studeret nervesystemet i et år, hovedsageligt for at indsamle passende illustrationer til en bog om histologiske teknikker, og han havde indset, hvor utilstrækkelige de almindelige metoder var til at studere nervevævet. Observationen af præparater imprægneret med Golgifarve var et lynnedslag: “Et blik var nok”, og Cajal var betaget. Nervecellerne fremstod “farvet brunsort selv i deres fineste forgreninger og stod frem med en uovertruffen klarhed på en gennemsigtig gul baggrund”. Alt var skarpt som en skitse med kinesisk blæk”, skrev Cajal i sin selvbiografi. I et feberagtigt udbrud af aktivitet (“…efterhånden som nye kendsgerninger dukkede op i mine forberedelser, kogte ideerne op og skubbede til hinanden i mit sind. En feber for offentliggørelse opslugte mig”), arbejdede Cajal på nethinden, lillehjernen og rygmarven, idet han på vævet anvendte Golgifarven, som han udarbejdede nogle modifikationer af.
Fotomikrografer fra Cajals præparater (opbevaret i Museo Cajal på Cajal-instituttet, Madrid, Spanien) af hjernebarken fra et nyfødt spædbarn, der viser neuroner imprægneret med Golgifarve. Materialet blev venligst stillet til rådighed af Dr. Javier DeFelipe; gengivet med tilladelse fra Dr. Ricardo Martínez-Murillo, direktør for Cajal-instituttet, CSIC, Madrid. Disse to fotos er også blevet offentliggjort i DeFelipe og Jones “Cajal on the Cerebral Cortex”. Oxford University Press, New York, 1988.
En utrættelig og kreativ videnskabsmand
I oktober 1889 rejste Cajal, der aldrig havde rejst uden for Spanien bortset fra sin tjeneste i Cuba, til Berlin, til kongressen for det tyske anatomiske selskab, for at vise sine lysbilleder til de førende autoriteter på området for at overbevise dem om betydningen af sine observationer. Ved denne lejlighed fik han anerkendelse fra flere kvalificerede professorer, herunder den fremtrædende schweiziske histolog Rudolf Albert von Kölliker (1817-1905), som fra da af blev en tilhænger af Cajal og af “neuron-doktrinen”, som Wilhelm Waldeyer (1836-1921) officielt ville fremsætte i 1891.
Cajal var stærkt modstander af ideen om, at nervesystemet bestod af et netværk af sammenhængende elementer, som det var blevet hævdet af Joseph von Gerlach (1820-1896) og støttet af Golgi selv. Camillo Golgi havde ment at have fundet i sine egne præparater beviset for, at nervesystemet bestod af et udbredt netværk af filamenter i kontinuitet med hinanden (rete nervosa diffusa, “diffust neuralt netværk”). Tværtimod var Cajals fantasi siden de første observationer og i hans efterfølgende undersøgelser betændt af tanken om, at nervesystemet består af milliarder af separate nerveceller. Cajals arbejde førte til den konklusion, at de grundlæggende enheder i nervesystemet var repræsenteret af individuelle celleelementer (som Waldeyer døbte “neuroner” i 1891). Denne konklusion er det moderne grundprincip for nervesystemets organisation.
Cajals værk “Textura del Sistema Nervioso del Hombre y los Vertebrados” (1894-1904), blev stillet til rådighed for det internationale videnskabelige samfund i den franske oversættelse “Histologie du Système Nerveux de l’Homme et des Vertébrés”, (oversat af L. Azoulay, udgivet i 1911 af Maloine, Paris; den engelske oversættelse, af N. og L.W. Swanson, blev udgivet i 1994 af Oxford University Press). Cajals opus udgjorde grundlaget for den moderne neuroanatomi med en detaljeret beskrivelse af nervecellers organisation i det centrale og perifere nervesystem hos mange forskellige dyrearter, og blev illustreret af Cajals berømte tegninger, som i årtier (og også i dag) er blevet gengivet i neurovidenskabelige lærebøger.
Cajals tegning af lillehjernen (fra et præparat baseret på Golgi-imprægnering af en kattekillings lillehjernen). Bogstavet A markerer Purkinjecellerne med deres karakteristiske dendritiske forgreninger.
Cajals tegning af cerebellar cortex (fra et præparat af kattecerebellum farvet med methylenblå), der viser Purkinjecellers axoner, der udgår fra cortexen med retning nedad.
Præparation gennem synsnerven (fra en musvåge) imprægneret med Golgi-teknikken. Bemærk de mange forskellige neuroner tegnet af Cajal.
Superficielle lag af den menneskelige frontale cortex tegnet af Cajal på grundlag af Golgi-imprægnering. De vigtigste celletyper i hjernebarken, dvs. små og store pyramidale neuroner (A, B, C, D, E) og ikke-pyramidale (F, K) celler (interneuroner i den moderne nomenklatur) er glimrende skitseret.
Dertil kommer, at Cajal definerede “loven om dynamisk polarisering”, der fastslår, at nervecellerne er polariserede, idet de modtager information på deres cellelegemer og dendritter og leder information til fjerne steder gennem axoner, hvilket viste sig at være et grundlæggende princip for neurale forbindelsers funktion. Cajal gjorde også grundlæggende observationer om nervesystemets udvikling og dets reaktion på skader (hans bind “Degeneration and Regeneration of the Nervous System” oversat og redigeret af R. M. May, London, Oxford University Press, 1928, er blevet genudgivet af J. DeFelipe og E.G. Jones, Oxford University Press, 1991).
Golgi og Cajal, som delte Nobelprisen i 1906 for deres studier af nervesystemet, mødtes kun i Stockholm for at modtage prisen. Golgi holdt sin Nobelforelæsning først, hvori han knyttede an til sin tro på “retikulære” neurale netværk, hvilket blev fuldstændig modsagt af Cajals Nobelforelæsning. Cajal, der var en ihærdig tilhænger af sammenhængen (og ikke kontinuiteten) af de enkelte celler, der repræsenterer de grundlæggende enheder i nervesystemet, kæmpede for sine ideer indtil sin død.
Selvportræt af Cajal ved mikroskopet i 1920.
Golgi og Cajal delte helt sikkert den samme passion for videnskab og dedikation til videnskaben, men deres personligheder var meget forskellige. Cajal, ustyrlig, brændende af entusiasme, dedikerede sit liv til studiet af nervesystemets organisation, hvor han med sit særlige talent og sin intuition gjorde fundamentale opdagelser. Golgi, en “køligere” akademiker, opdagede det værktøj, som Cajal brugte i sine studier, og leverede fremragende bidrag på mange områder inden for cellebiologi og patologi samt vigtige bidrag til nervesystemets struktur (f.eks. beskrivelsen af axonets forgreninger, af forskellige typer neuroner og gliaceller). Golgi fejlfortolkede imidlertid det overordnede syn på nervesystemets strukturelle organisation, som i stedet er blevet udarbejdet af Cajal.
Som yderst produktiv var Cajal også en dygtig fotograf (hans fotografier af Spanien, landsbyer, venner, ansigter, opbevares på Cajal-museet i Madrid), og han skrev flere bøger, der var bestemt til et ikke strengt videnskabeligt bredt publikum, herunder hans selvbiografi “Recuerdos de mi vida” (Recuerdos de mi vida, oversat af E.H. Craigie med bistand af J. Cano, MIT Press, Cambridge, Mass, 1989), et lille bind med aforismer (“tanker, anekdoter og fortroligheder”, som det fremgår af undertitlen) med titlen “Coffee Chatters” (Charlas de Café), “The world seen at 80 years” (“El mundo visto a los ochenta años,” med den ironiske undertitel “Impresiones de un Arteriosclerótico”).
Credits
Cajals fire tegninger fra “Histologie du Système Nerveux de l’Homme et des Vertébrés” er gengivet med tilladelse fra Dr. Ricardo Martínez-Murillo, direktør for Cajal-instituttet, CSIC, Madrid. Portræt og selvportrætter af Cajal er hentet fra bogen “Santiago Ramón y Cajal o la Pasión de España” af Agustín Albarracín, udgivet af Editorial Labor, S.A. (1982).
Første gang offentliggjort 20. april 1998