Santiago Ramón y Cajals liv och upptäckter
av Marina Bentivoglio
Biografisk skiss
Santiago Ramón y Cajal föddes i maj 1852 i byn Petilla, i regionen Aragonien i nordöstra Spanien. Hans far var vid den tiden byns kirurg (senare, 1870, utnämndes hans far till professor i dissektion vid universitetet i Zaragoza). Cajal var en upprorisk tonåring, och hans far satte honom under en tid i lära hos en skomakare och en frisör. Cajal hade dock bestämt sig för att bli konstnär. Hans passion för teckning, hans känslighet för visuell estetik och hans talang för att omvandla visuella bilder till teckningar förblev kännetecknande för hans framtida vetenskapliga verksamhet. Cajal, som till slut blev inskriven vid medicinska fakulteten i Zaragoza, var som ung student gripen av en ”grafisk mani”, var mycket förtjust i filosofi och gymnastik, rastlös, energisk, blyg och ensam. Han tog examen i medicin vid universitetet i Zaragoza 1873. Kort efter sin examen blev han inkallad till armén och skickad till Kuba, som då var under spanskt styre, som läkare. Cajal återvände till Spanien mycket sjuk (han hade fått malaria på Kuba och sedan tuberkulos), och i slutet av 1875 inledde han sin akademiska karriär som ”hjälpprofessor” i anatomi vid universitetet i Zaragoza.
Porträtt av Cajal med sin fru under deras första år i Madrid.
År 1879 gifte han sig med Silvería Fañanás García, en ung kvinna utan utbildning, som stod vid hans sida resten av deras liv (hon dog 1930). De fick sju barn (två av dem dog i barndomen).
Självporträtt av Cajal med sina barn (från vänster till höger: Fe, Jorge, Pula och Santiago) i Barcelona.
I Zaragoza köpte Cajal 1877 med egna medel (”med hjälp av varenda peseta som han sparat från tjänstgöringen på Kuba”), ett gammaldags mikroskop och började sin vetenskapliga verksamhet. Hans första studier ägnade han åt inflammation och åt muskelfibrernas struktur. År 1883 utsågs Cajal till ordförande i anatomi i Valencia. År 1885, under hans tid som professor vid universitetet i Valencia, belönade provinsregeringen i Zaragoza honom med ett modernt Zeiss-mikroskop som ett erkännande för hans arbete under en koleraepidemi. I slutet av 1887 flyttade Cajal till Barcelona, där han accepterade professuren i normal och patologisk histologi, och 1892 utnämndes han till professor i histologi och patologisk anatomi vid universitetet i Madrid. Cajal fortsatte att arbeta produktivt i Madrid fram till sin död 1934.
Självporträtt av Cajal i hans laboratorium i Valencia.
En blixtblixt
Den avgörande händelsen för Cajals vetenskapliga karriär och för utvecklingen av den moderna neurovetenskapen ägde rum i Madrid 1887, när Cajal var 35 år gammal. Detta år visade Luis Simarro Lacabra, en lysande psykiater som var intresserad av histologisk forskning, Cajal, som hade rest från Valencia för att få en uppdatering om de tekniska framstegen, material som var impregnerat med Golgi-färgning. Dr Simarro hade just återvänt från Paris och hade med sig prover som färgats med den nya tekniken med silverimpregnering (reazione nera), som hade upptäckts 14 år tidigare av Camillo Golgi, men som fortfarande hade en mycket begränsad spridning. Cajal skrev i sin självbiografi ”det var där, i dr Simarros hus … som jag för första gången fick tillfälle att beundra … de berömda sektionerna av hjärnan som impregnerats med silvermetoden av Savant från Pavia.”
Mikroskopglas med Cajals histologiska preparat; bokstaven ”b” (bueno, bra) anger kvaliteten på sektionerna.
Cajal hade då bara studerat nervsystemet i ett år, främst för att samla in lämpliga illustrationer till en bok om histologiska tekniker, och han hade insett hur otillräckliga de vanliga metoderna var för att studera nervvävnad. Observationen av preparat som impregnerats med Golgifärgningen var en blixt: ”Det räckte med en titt och Cajal var hänförd. Nervcellerna framstod som ”färgade brunsvarta till och med deras finaste förgreningar, och de framträdde med oöverträffad klarhet på en genomskinlig gul bakgrund”. Allt var skarpt som en skiss med kinesiskt bläck”, skrev Cajal i sin självbiografi. I ett febrilt utbrott av aktivitet (”…när nya fakta dök upp i mina förberedelser, kokade idéer upp och stöttes mot varandra i mitt sinne. En feber för publicering uppslukade mig”) arbetade Cajal med näthinnan, lillhjärnan och ryggmärgen och använde Golgifärgen på vävnaderna, som han modifierade.
Fotomikrografer från Cajals preparat (förvarade i Museo Cajal vid Cajalinstitutet, Madrid, Spanien) av hjärnbarken hos ett nyfött spädbarn, som visar neuroner som impregnerats med Golgifärgen. Materialet tillhandahölls vänligen av dr Javier DeFelipe och återges med tillstånd av dr Ricardo Martínez-Murillo, direktör för Cajalinstitutet, CSIC, Madrid. Dessa två bilder har också publicerats i DeFelipe och Jones ”Cajal on the Cerebral Cortex”. Oxford University Press, New York, 1988.
En outtröttlig och kreativ forskare
I oktober 1889 åkte Cajal, som aldrig hade rest utanför Spanien med undantag för sin tjänstgöring på Kuba, till Berlin, till det tyska anatomiska sällskapets kongress, för att visa sina diabilder för de ledande auktoriteterna på området, för att övertyga dem om betydelsen av sina observationer. Vid detta tillfälle fick han erkännande av flera kvalificerade professorer, däribland den framstående schweiziska histologen Rudolf Albert von Kölliker (1817-1905), som från och med nu blev en anhängare av Cajal och av ”neurondoktrinen”, som skulle komma att officiellt uttalas av Wilhelm Waldeyer (1836-1921) år 1891.
Cajal var våldsamt motståndare till idén att nervsystemet utgjordes av ett nätverk av kontinuerliga element, vilket hade hävdats av Joseph von Gerlach (1820-1896) och stöddes av Golgi själv. Camillo Golgi hade trott sig ha funnit i sina egna förberedelser beviset för att nervsystemet bestod av ett utbrett nätverk av trådar i kontinuitet med varandra (rete nervosa diffusa, ”diffust neuralt nätverk”). Tvärtom, sedan de första observationerna och i hans efterföljande studier eldades Cajals fantasi upp av tanken att nervsystemet består av miljarder separata nervceller. Cajals arbete ledde till slutsatsen att de grundläggande enheterna i nervsystemet representerades av enskilda cellelement (som Waldeyer döpte till ”neuroner” 1891). Denna slutsats är den moderna grundprincipen för nervsystemets organisation.
Cajals verk ”Textura del Sistema Nervioso del Hombre y los Vertebrados” (1894-1904), gjordes tillgängligt för det internationella forskarsamhället i sin franska översättning, ”Histologie du Système Nerveux de l’Homme et des Vertébrés”, (översatt av L. Azoulay, publicerad 1911 av Maloine, Paris; den engelska översättningen, av N. och L.W. Swanson, publicerades 1994 av Oxford University Press). Cajals opus utgjorde grunden för den moderna neuroanatomin, med en detaljerad beskrivning av nervcellsorganisationen i det centrala och perifera nervsystemet hos många olika djurarter, och illustrerades av Cajals berömda teckningar, som i årtionden (och än idag) har återgivits i läroböcker i neurovetenskap.
Cajals teckning av lillhjärnans cortex (från ett preparat som baserades på Golgi-impregnering av en kattunges lillhjärna). Bokstaven A markerar Purkinjecellerna med sina karakteristiska dendritiska förgreningar.
Cajals ritning av lillhjärnbarken (från ett preparat av katthjärnbarken färgat med metylenblått) som visar Purkinjecellernas axoner som går ut från hjärnbarken riktade nedåt.
Preparat genom synnerven (från en sparv) impregnerat med Golgi-tekniken. Notera variationen av neuroner som Cajal ritade.
Superficiella lager av människans frontala cortex ritade av Cajal på grundval av Golgiimpregnering. De viktigaste celltyperna i hjärnbarken, dvs. små och stora pyramidala neuroner (A, B, C, D, E) och icke-pyramidala (F, K) celler (interneuroner i den moderna nomenklaturen) är utmärkt skisserade.
Därutöver definierade Cajal ”lagen om dynamisk polarisering”, enligt vilken nervcellerna är polariserade, tar emot information på sina cellkroppar och dendriter och leder information till avlägsna platser genom axoner, vilket visade sig vara en grundläggande princip för hur neurala förbindelser fungerar. Cajal gjorde också grundläggande observationer om nervsystemets utveckling och dess reaktion på skador (hans volym ”Degeneration and Regeneration of the Nervous System” översatt och redigerad av R. M. May, London, Oxford University Press, 1928, har omarbetats av J. DeFelipe och E. G. Jones, Oxford University Press, 1991).
Golgi och Cajal, som delade på nobelpriset 1906 för sina studier om nervsystemet, träffades endast i Stockholm för att ta emot priset. Golgi höll sin Nobelföreläsning först, där han knöt an till sin tro på ”retikulära” neurala nätverk, vilket helt motsades av Cajals Nobelföreläsning. Cajal, som var en ihärdig anhängare av sammanhängande (och inte kontinuerliga) enskilda celler som representerar de grundläggande enheterna i nervsystemet, kämpade för sina idéer ända till sin död.
Självporträtt av Cajal vid mikroskopet 1920.
Golgi och Cajal delade förvisso samma passion för vetenskapen och samma hängivenhet för vetenskapen, men deras personligheter var mycket olika. Cajal, impulsiv och brinnande av entusiasm, ägnade sitt liv åt att studera nervsystemets organisation, där han gjorde grundläggande upptäckter med sin säregna talang och intuition. Golgi, en ”kallare” akademiker, upptäckte det verktyg som Cajal använde i sina studier och gav enastående bidrag på många områden inom cellbiologi och patologi, och viktiga bidrag även till nervsystemets struktur (t.ex. beskrivningen av axonets förgreningar, olika typer av neuroner och gliaceller). Golgi misstolkade dock den övergripande synen på nervsystemets strukturella organisation, som i stället har utarbetats av Cajal.
Extremt produktiv var Cajal också en skicklig fotograf (hans fotografier av Spanien, byar, vänner, ansikten, förvaras på Cajal-museet i Madrid), och han skrev flera böcker som var avsedda för en bred publik som inte var strikt vetenskaplig, bland annat hans självbiografi ”Recollections of My Life” (Recuerdos de mi vida, översatt av E.H. Craigie med hjälp av J. Cano, MIT Press, Cambridge, Mass…, 1989), en liten volym med aforismer (”tankar, anekdoter och förtroenden”, som det står i undertiteln) med titeln ”Coffee Chatters” (Charlas de Café), ”The world seen at 80 years” (”El mundo visto a los ochenta años”, med den ironiska undertiteln ”Impresiones de un Arteriosclerótico”).
Credits
Cajals fyra teckningar från ”Histologie du Système Nerveux de l’Homme et des Vertébrés” har återgivits med tillstånd av dr Ricardo Martínez-Murillo, direktör för Cajalinstitutet, CSIC, Madrid. Cajals porträtt och självporträtt är hämtade från boken ”Santiago Ramón y Cajal o la Pasión de España” av Agustín Albarracín, utgiven av Editorial Labor, S.A. (1982).
Första gången publicerad den 20 april 1998