Vita e scoperte di Santiago Ramón y Cajal
di Marina Bentivoglio
Schizzo biografico
Santiago Ramón y Cajal nacque nel maggio 1852 nel villaggio di Petilla, nella regione dell’Aragona nel nord-est della Spagna. Suo padre era a quel tempo il chirurgo del villaggio (più tardi, nel 1870, suo padre fu nominato professore di dissezione all’Università di Saragozza). Cajal era un adolescente ribelle, e suo padre lo fece apprendere per un po’ da un calzolaio e da un barbiere. Cajal, tuttavia, aveva deciso di diventare un artista. La sua passione per il disegno, la sua sensibilità per l’estetica visiva e il suo talento nel convertire le immagini visive in disegni rimasero i tratti distintivi della sua futura attività scientifica. Iscritto finalmente alla scuola di medicina di Saragozza, da giovane studente, Cajal, preso da una “mania grafica”, era molto appassionato di filosofia e ginnastica, irrequieto, energico, timido e solitario. Si laureò in medicina all’Università di Saragozza nel 1873. Poco dopo la sua laurea fu arruolato nell’esercito e inviato a Cuba, a quel tempo sotto il dominio spagnolo, come ufficiale medico. Cajal tornò in Spagna molto malato (aveva contratto la malaria a Cuba, e poi la tubercolosi), e alla fine del 1875 iniziò la sua carriera accademica come “professore ausiliario” di anatomia all’Università di Saragozza.
Ritratto di Cajal con sua moglie nei loro primi anni a Madrid.
Nel 1879 sposò Silvería Fañanás García, una giovane donna non istruita, che rimase al suo fianco per tutta la vita (morì nel 1930). Ebbero sette figli (due di loro morirono durante l’infanzia).
Autoritratto di Cajal con i suoi figli (da sinistra a destra: Fe, Jorge, Pula e Santiago) a Barcellona.
A Saragozza, Cajal acquistò nel 1877 con fondi propri (“usando ogni peseta risparmiata dal servizio a Cuba”), un microscopio vecchio stile e iniziò la sua attività scientifica. I suoi primi studi furono dedicati all’infiammazione e alla struttura delle fibre muscolari. Nel 1883, Cajal fu nominato alla cattedra di Anatomia a Valencia. Nel 1885, durante il suo mandato come professore all’Università di Valencia, il governo provinciale di Saragozza, in riconoscimento del suo lavoro durante un’epidemia di colera, lo premiò con un moderno microscopio Zeiss. Alla fine del 1887 Cajal si trasferì a Barcellona, dove accettò la cattedra di Istologia normale e patologica, e nel 1892 fu nominato professore di istologia e anatomia patologica all’Università di Madrid. Cajal continuò a lavorare produttivamente a Madrid fino alla sua morte nel 1934.
Autoritratto di Cajal nel suo laboratorio di Valencia.
Un lampo di luce
L’evento chiave per la carriera scientifica di Cajal e per lo sviluppo delle moderne neuroscienze ebbe luogo a Madrid nel 1887, quando Cajal aveva 35 anni. In quell’anno, Luis Simarro Lacabra, un brillante psichiatra interessato alla ricerca istologica, mostrò a Cajal, che aveva viaggiato da Valencia per aggiornarsi sui progressi tecnologici, del materiale impregnato con la colorazione del Golgi. Il dottor Simarro era appena tornato da Parigi, e aveva portato dei campioni colorati con la nuova tecnica di impregnazione d’argento (la reazione nera), che era stata scoperta 14 anni prima da Camillo Golgi ma aveva ancora una diffusione molto limitata. Cajal scrisse nella sua autobiografia “fu lì, nella casa del dottor Simarro … che per la prima volta ebbi occasione di ammirare … quelle famose sezioni del cervello impregnate con il metodo dell’argento del savant di Pavia”
Diapositive al microscopio con i preparati istologici di Cajal; la lettera ‘b’ (bueno, buono) indica la qualità delle sezioni.
All’epoca, Cajal aveva studiato il sistema nervoso solo per un anno, principalmente per raccogliere illustrazioni adatte per un libro di tecniche istologiche, e si era reso conto di quanto fossero inadeguati i metodi ordinari per studiare il tessuto nervoso. L’osservazione dei preparati impregnati della macchia di Golgi fu un lampo di luce: “uno sguardo era sufficiente” e Cajal fu estasiato. Le cellule nervose apparivano “colorate di nero brunastro fino alle loro più sottili ramificazioni, che si stagliavano con insuperabile chiarezza su uno sfondo giallo trasparente. Tutto era nitido come uno schizzo con inchiostro cinese”, scrisse Cajal nella sua autobiografia. In un’esplosione febbrile di attività (“…man mano che nuovi fatti apparivano nei miei preparativi, le idee bollivano e si agitavano nella mia mente. La febbre della pubblicazione mi divorava”), Cajal lavorò sulla retina, sul cervelletto e sul midollo spinale, applicando ai tessuti la macchia di Golgi, di cui elaborò alcune modifiche.
Fotomicrografie dei preparati di Cajal (conservati nel Museo Cajal dell’Istituto Cajal, Madrid, Spagna) della corteccia cerebrale di un neonato, che mostrano neuroni impregnati della macchia di Golgi. Il materiale è stato gentilmente fornito dal Dr. Javier DeFelipe; riprodotto con il permesso del Dr. Ricardo Martínez-Murillo, direttore dell’Istituto Cajal, CSIC, Madrid. Queste due foto sono state anche pubblicate in DeFelipe e Jones “Cajal on the Cerebral Cortex”. Oxford University Press, New York, 1988.
Uno studioso instancabile e creativo
Nell’ottobre del 1889, Cajal che non aveva mai viaggiato fuori dalla Spagna, tranne che per il suo servizio a Cuba, andò a Berlino, al Congresso della Società Anatomica Tedesca, per mostrare le sue diapositive alle maggiori autorità del settore, al fine di convincerle dell’importanza delle sue osservazioni. In questa occasione, ottenne il riconoscimento di diversi professori qualificati, tra cui l’eminente istologo svizzero Rudolf Albert von Kölliker (1817-1905), che da lì in poi divenne un sostenitore di Cajal e della “dottrina del neurone”, che sarà ufficialmente enunciata da Wilhelm Waldeyer (1836-1921) nel 1891.
Cajal si opponeva ferocemente all’idea che il sistema nervoso fosse costituito da una rete di elementi continui, come era stato affermato da Joseph von Gerlach (1820-1896) e sostenuto dallo stesso Golgi. Camillo Golgi aveva creduto di trovare nei propri preparati la dimostrazione che il sistema nervoso fosse costituito da una rete diffusa di filamenti in continuità tra loro (la rete nervosa diffusa). Al contrario, fin dalle prime osservazioni e nei suoi studi successivi, l’immaginazione di Cajal fu accesa dall’idea che il sistema nervoso sia composto da miliardi di cellule nervose separate. Il lavoro di Cajal portò alla conclusione che le unità di base del sistema nervoso erano rappresentate da singoli elementi cellulari (che Waldeyer battezzò come “neuroni” nel 1891). Questa conclusione è il moderno principio di base dell’organizzazione del sistema nervoso.
L’opus di Cajal “Textura del Sistema Nervioso del Hombre y los Vertebrados” (1894-1904), fu reso disponibile alla comunità scientifica internazionale nella sua traduzione francese, “Histologie du Système Nerveux de l’Homme et des Vertébrés”, (tradotto da L. Azoulay, pubblicata nel 1911 da Maloine, Parigi; la traduzione inglese, di N. e L.W. Swanson, è stata pubblicata nel 1994 dalla Oxford University Press). L’opera di Cajal ha fornito le basi della moderna neuroanatomia, con una descrizione dettagliata dell’organizzazione delle cellule nervose nel sistema nervoso centrale e periferico di molte specie animali diverse, ed è stata illustrata dai famosi disegni di Cajal, che per decenni (e ancora oggi) sono stati riprodotti nei libri di testo di neuroscienze.
Il disegno di Cajal della corteccia cerebellare (da una preparazione basata sull’impregnazione Golgi di un cervelletto di gattino). La lettera A indica le cellule di Purkinje con le loro caratteristiche ramificazioni dendritiche.
Disegno di Cajal della corteccia cerebellare (da una preparazione del cervelletto di gatto colorata con blu di metilene) che mostra gli assoni delle cellule di Purkinje che escono dalla corteccia diretti verso il basso.
Preparazione attraverso il tectum ottico (di un passero) impregnato con la tecnica del Golgi. Si noti la varietà dei neuroni disegnati da Cajal.
Strati superficiali della corteccia frontale umana disegnati da Cajal sulla base dell’impregnazione Golgi. I principali tipi di cellule della corteccia cerebrale, cioè i neuroni piramidali piccoli e grandi (A, B, C, D, E) e le cellule non piramidali (F, K) (interneuroni nella nomenclatura moderna) sono superbamente delineati.
Inoltre, Cajal definì “la legge della polarizzazione dinamica”, affermando che le cellule nervose sono polarizzate, ricevendo informazioni sui loro corpi cellulari e dendriti, e conducendo informazioni a luoghi lontani attraverso gli assoni, che si rivelò essere un principio fondamentale del funzionamento dei collegamenti neurali. Cajal fece anche osservazioni fondamentali sullo sviluppo del sistema nervoso e la sua reazione alle lesioni (il suo volume “Degeneration and Regeneration of the Nervous System” tradotto e curato da R. M. May, Londra, Oxford University Press, 1928, è stato riedito da J. DeFelipe e E.G. Jones, Oxford University Press, 1991).
Golgi e Cajal, che hanno condiviso il premio Nobel nel 1906 per i loro studi sul sistema nervoso, si sono incontrati solo a Stoccolma, per ricevere il premio. Golgi tenne per primo la sua conferenza sul Nobel, in cui legò la sua convinzione sulle reti neurali “reticolari”, che era interamente contraddetta dalla conferenza sul Nobel di Cajal. Cajal, strenuo sostenitore della contiguità (e non della continuità) delle singole cellule che rappresentano le unità di base del sistema nervoso, lottò per le sue idee fino alla sua morte.
Autoritratto di Cajal al microscopio nel 1920.
Golgi e Cajal condividevano certamente la stessa passione e dedizione alla scienza ma le loro personalità erano molto diverse. Cajal, impetuoso, ardente di entusiasmo, dedicò la sua vita allo studio dell’organizzazione del sistema nervoso, sul quale fece scoperte fondamentali con il suo peculiare talento e intuito. Golgi, un accademico più “freddo”, scoprì lo strumento usato da Cajal nei suoi studi e fornì contributi eccezionali in molti campi della biologia cellulare e della patologia, e importanti contributi anche sulla struttura del sistema nervoso (come, per esempio, la descrizione delle ramificazioni emesse dall’assone, dei diversi tipi di neuroni, delle cellule gliali). Tuttavia, Golgi ha travisato la visione complessiva dell’organizzazione strutturale del sistema nervoso, che invece è stata elaborata da Cajal.
Estremamente produttivo, Cajal fu anche un abile fotografo (le sue fotografie della Spagna, dei villaggi, degli amici, dei volti, sono conservate al Museo Cajal di Madrid), e scrisse diversi libri destinati ad un vasto pubblico non strettamente scientifico, tra cui la sua autobiografia “Recollections of My Life” (Recuerdos de mi vida, tradotto da E.H. Craigie con l’assistenza di J. Cano, MIT Press, Cambridge, Mass, 1989), un piccolo volume di aforismi (“pensieri, aneddoti e confidenze”, come recita il sottotitolo) intitolato “Coffee Chatters” (Charlas de Café), “The world seen at 80 years” (“El mundo visto a los ochenta años”, con l’ironico sottotitolo di “Impresiones de un Arteriosclerótico”).
Credits
I quattro disegni di Cajal da “Histologie du Système Nerveux de l’Homme et des Vertébrés” sono stati riprodotti con il permesso del dottor Ricardo Martínez-Murillo, direttore dell’Istituto Cajal, CSIC, Madrid. Il ritratto e gli autoritratti di Cajal sono stati tratti dal libro “Santiago Ramón y Cajal o la Pasión de España” di Agustín Albarracín, pubblicato da Editorial Labor, S.A. (1982).
Pubblicato per la prima volta il 20 aprile 1998