Uncovering the brain's biggest secret - Melanie E. Peffer

Μετάφραση: MYRTO MALLO Επιμέλεια: Chryssa Rapessi

In the late 1860s, scientists believed they were on the verge

Στα τέλη της δεκαετίας του 1860, οι επιστήμονες πίστευαν ότι ήταν κοντά

of uncovering the brain’s biggest secret.

στο να ανακαλύψουν τα μεγαλύτερα μυστικά του εγκεφάλου.

They already knew the brain controlled the body through electrical impulses.

Ήδη, ήξεραν ότι ο εγκέφαλος έλεγχε το σώμα μέσω ηλεκτρικών ερεθισμάτων.

The question was, how did these signals travel through the body

Το ερώτημα ήταν, πώς αυτά τα σήματα κινούνται διαμέσου του σώματος,

without changing or degrading?

χωρίς να αλλάζουν ή να υποβαθμίζονται;

It seemed that perfectly transmitting these impulses

Η τέλεια μετάδοση αυτών των ερεθισμάτων έμοιαζε

would require them to travel uninterrupted along some kind of tissue.

να απαιτεί την αδιάκοπη κίνησή τους μέσω κάποιου είδους ιστού.

This idea, called reticular theory,

Αυτή η ιδέα, που ονομάζεται δικτυωτή θεωρία,

imagined the nervous system as a massive web of tissue

εκλαμβάνει το νευρικό σύστημα, ως ένα πυκνό δίκτυο ιστών,

that physically connected every nerve cell in the body.

που ενώνει, φυσικά, κάθε νευρικό κύτταρο του σώματος.

Reticular theory captivated the field with its elegant simplicity.

Η δικτυωτή θεωρία συνεπήρε, με την εκλεπτυσμένη απλότητά της

But soon, a young artist would cut through this conjecture,

Σύντομα όμως, ένας νέος καλλιτέχνης θα άφηνε αυτή την εικασία,

and sketch a bold new vision of how our brains work.

και θα σχεδίαζε μια τολμηρή νέα προσέγγιση για τον τρόπο λειτουργίας του εγκεφάλου.

60 years before reticular theory was born,

60 χρόνια πριν τη γέννηση της δικτυωτής θεωρίας,

developments in microscope technology

εξελίξεις στη μικροσκοπική τεχνολογία

revealed cells to be the building blocks of organic tissue.

αποκάλυψαν ότι τα κύτταρα ήταν τα δομικά στοιχεία του ιστού των οργάνων.

This finding was revolutionary,

Αυτό ήταν ένα επαναστατικό εύρημα,

but early microscopes struggled to provide additional details.

αλλά τα πρώτα μικροσκόπια δεν κατάφεραν να παρέχουν επιπρόσθετες λεπτομέρειες.

The technology was especially challenging for researchers studying the brain.

Οι ερευνητές που μελετούσαν τον εγκέφαλο, είχαν ως πρόκληση την τεχνολογία.

Soft nervous tissue was delicate and difficult to work with.

Ο μαλακός νευρικός ιστός ήταν ευαίσθητος και δύσκολος στην επεξεργασία του.

And even when researchers were able to get it under the microscope,

Ακόμα και όταν οι ερευνητές μπορούσαν να τον παρατηρήσουν στο μικροσκόπιο,

the tissue was so densely packed it was impossible to see much.

ήταν τόσο πυκνά στοιβαγμένος, που ήταν αδύνατον να διακρίνουν πολλά.

To improve their view,

Για να βελτιώσουν την παρατήρηση,

scientists began experimenting with special staining techniques

οι επιστήμονες άρχισαν να πειραματίζονται με ειδικές τεχνικές χρώσης,

designed to provide clarity through contrast.

που σχεδιάστηκαν για να προσδώσουν διαύγεια, μέσω της αντίθεσης.

The most effective came courtesy of Camillo Golgi in 1873.

Η πιο αποτελεσματική, προήλθε από τον Καμίλο Γκόλτζι, το 1873.

First, Golgi hardened the brain tissue with potassium bichromate

Αρχικά, χρησιμοποίησε διχρωμικό κάλιο για τη σκλήρυνση του εγκεφάλου,

to prevent cells from deforming during handling.

για να εμποδίσει την αλλοίωση των κυττάρων κατά τη διαχείρισή τους.

Then he doused the tissue in silver nitrate,

Έπειτα εμβάπτισε τον ιστό σε νιτρικό άργυρο,

which visibly accumulated in nerve cells.

η συσσώρευση του οποίου, κατέστησε ορατά τα νευρικά κύτταρα.

Known as the “black reaction,”

Γνωστή ως «Μαύρη Αντίδραση»,

Golgi’s Method finally allowed researchers to see the entire cell body

αυτή η μέθοδος του Γκόλτζι επέτρεψε στους ερευνητές να δουν το κυτταρικό σώμα,

of what would later be named the neuron.

που αργότερα θα ονομαζόταν νευρώνας.

The stain even highlighted the fibrous branches

Η χρώση ανέδειξε ακόμα και τις ινώδεις διακλαδώσεις,

that shot off from the cell in different directions.

που εκβάλουν από το κύτταρο προς διαφορετικές κατευθύνσεις.

Images of these branches became hazy at the ends,

Οι εικόνες αυτών των διακλαδώσεων γίνονταν ασαφείς στις απολήξεις,

making it difficult to determine exactly how they fit into the larger network.

καθιστώντας δυσχερή τον καθορισμό της θέσης τους στο ευρύτερο δίκτυο.

But Golgi concluded that these branches connected,

Ωστόσο, ο Γκόλτζι κατέληξε ότι οι διακλαδώσεις συνδέονται,

forming a web of tissue comprising the entire nervous system.

σχηματίζοντας ένα δίκτυο ιστού, που συγκροτεί όλο το νευρικό σύστημα.

14 years later, a young scientist and aspiring artist

14 χρόνια αργότερα, ένας νέος επιστήμονας και εμπνευσμένος καλλιτέχνης,

named Santiago Ramón y Cajal began to build on Golgi’s work.

που λεγόταν Σαντιάγο Ραμόν ι Καχάλ, εξέλιξε τη δουλειά του Γκόλτζι.

While writing a book about microscopic imaging,

Καθώς έγραφε ένα βιβλίο για τη μικροσκοπική παρατήρηση,

he came across a picture of a cell treated with Golgi’s stain.

βρήκε την εικόνα ενός κυττάρου με τη χρώση Γκόλτζι.

Cajal was in awe of its exquisite detail— both as a scientist and an artist.

Ο Καχάλ έμεινε άναυδος από τη λεπτομέρεια, εξίσου σαν επιστήμονας και καλλιτέχνης.

He soon set out to improve Golgi’s stain even further

Άμεσα ξεκίνησε να βελτιώνει κι άλλο τη χρώση Γκόλτζι,

and create more detailed references for his artwork.

και δημιούργησε πιο λεπτομερείς αναφορές για το έργο του.

By staining the tissue twice in a specific time frame,

εφαρμόζοντας διπλή χρώση στον ιστό ανά καθορισμένο χρονικό πλαίσιο,

Cajal found he could stain a greater number of neurons with better resolution.

Ο Καχάλ ανακάλυψε ότι επιχρωματίζονταν πιο πολλοί νευρώνες σε καλύτερη ανάλυση.

And what these new slides revealed would upend reticular theory—

Και αυτό που οι τομές θα αποκάλυπταν, θα ανέτρεπε την δικτυωτή θεωρία.

the branches reaching out from each nerve cell

Οι διακλαδώσεις που απλώνονταν από κάθε νευρικό κύτταρο

were not physically connected to any other tissue.

δεν ήταν φυσικά συνδεδεμένες με άλλον ιστό.

So how were these individual cells transmitting electrical signals?

Άραγε, πώς κάθε κύτταρο μετέδιδε τα ηλεκτρικά σήματα;

By studying and sketching them countless times,

Μελετώντας τα και σχεδιάζοντάς τα, αναρίθμητες φορές,

Cajal developed a bold, new hypothesis.

ο Καχάλ ανέπτυξε μια τολμηρή, νέα υπόθεση.

Instead of electrical signals traveling uninterrupted across a network of fibers,

Αντί τα ηλεκτρικά σήματα, να κινούνται αδιάκοπα σε ένα δίκτυο ινών,

he proposed that signals were somehow jumping from cell to cell

υπέθεσε ότι τα σήματα μεταπηδούν, κάπως, από κύτταρο σε κύτταρο

in a linear chain of activation.

σε μια γραμμική αλυσίδα ενεργοποίησης.

The idea that electrical signals could travel this way was completely unheard of

Η ιδέα ότι τα ηλεκτρικά ερεθίσματα, μεταδίδονταν έτσι, ήταν ανήκουστη,

when Cajal proposed it in 1889.

όταν την πρότεινε ο Καχάλ, το 1889.

However his massive collection of drawings supported his hypothesis from every angle.

Ωστόσο, η τεράστια συλλογή σχεδίων, υποστήριξε την υπόθεσή του ολόπλευρα.

And in the mid-1900s, electron microscopy further supported this idea

Στα μέσα του 1900, η ιδέα του ενισχύθηκε και από την ηλεκτρονική μικροσκοπία,

by revealing a membrane around each nerve cell

η οποία αποκάλυψε την μεμβράνη, γύρω από τα νευρικά κύτταρα

keeping it separate from its neighbors.

που τα κρατούσε χωριστά από τα γειτονικά.

This formed the basis of the “neuron doctrine,”

Αυτό αποτέλεσε τη βάση του «Νευρωνικού Δόγματος»,

which proposed the brain’s tissue was made up of many discrete cells,

που πρότεινε ότι ο εγκεφαλικός ιστός απαρτίζεται από πολλά διακριτά κύτταρα,

instead of one connected tissue.

αντί για έναν συνδετικό ιστό.

The neuron doctrine laid the foundation for modern neuroscience,

Το νευρωνικό δόγμα έθεσε τα θεμέλια της σύγχρονης νευροεπιστήμης,

και επέτρεψε στους επόμενους ερευνητές να ανακαλύψουν ότι τα ηλεκτρικά ερεθίσματα

and allowed later researchers to discover that electrical impulses

are constantly converted between chemical and electrical signals

διαρκώς μετασχηματίζονται, μεταξύ χημικών και ηλεκτρικών σημάτων,

as they travel from neuron to neuron.

καθώς κινούνται από νευρώνα σε νευρώνα.

Both Golgi and Cajal received the Nobel Prize

Εξίσου, ο Γκόλτζι και ο Καχάλ κέρδισαν το βραβείο Νόμπελ,

for their separate, but shared discoveries,

για τις ξεχωριστές, αλλά κοινές ανακαλύψεις τους,

and researchers still apply their theories and methods today.

ενώ, οι ερευνητές εφαρμόζουν τις θεωρίες και τις μεθόδους τους, μέχρι σήμερα.

In this way, their legacies remain connected as discrete elements

Έτσι, τα κληροδοτήματά τους παρέμειναν συνδεδεμένα, όπως τα διακριτά στοιχεία,

in a vast network of knowledge.

σε ένα ευρύ δίκτυο γνώσης.