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

Translator: Kimia Kiani Reviewer: shirin etebar

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

در اواخر دهه ۱۸۶۰،

دانشمندان باور داشتند که در آستانه‌ی کشفِ بزرگ‌ترین رازِ مغز هستند.

of uncovering the brain’s biggest secret.

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

آن‌ها می‌دانستند که مغز بدن را از طریقِ پالس‌های الکتریکی کنترل می‌کند.

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

سوال این بود که این سیگنال‌ها چگونه در بدن سفر می‌کنند

without changing or degrading?

بدون این که تغییر کنند یا ضعیف شوند؟

It seemed that perfectly transmitting these impulses

به نظر می‌رسید برای این که این پالس‌ها به درستی انتقال داده شوند

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

نیاز دارند که بدون وققه از طریقِ نوعی بافت سفر کنند.

This idea, called reticular theory,

این ایده، به نامِ نظریه‌ی مشبک،

imagined the nervous system as a massive web of tissue

سیستم عصبی را به شکلِ یک توده‌ی بزرگ بافتی تصور می‌کرد

that physically connected every nerve cell in the body.

که هر سلولِ عصبی در بدن را به هم متصل می‌کرد.

Reticular theory captivated the field with its elegant simplicity.

نظریه‌ی مشبک میدان را با سادگیِ ظریفش تسخیر کرده بود.

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

ولی خیلی زود، یک هنرمندِ جوان این نظریه را زیر سوال برد،

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

و یک چشم‌اندازِ نو و برجسته از چگونگی فعالیت مغز ما به تصویر کشید.

60 years before reticular theory was born,

۶۰ سال قبل از پیدایش نظریه‌ی مشبک،

developments in microscope technology

پیشرفت‌های تکنولوژیِ میکروسکوپی

revealed cells to be the building blocks of organic tissue.

نشان دادند که سلول‌ها سازنده‌ی بافت‌های زنده اندام هستند.

This finding was revolutionary,

این یافته انقلابی بود،

but early microscopes struggled to provide additional details.

ولی میکروسکوپ‌های اولیه در ارائه‌ی جزئیاتِ کافی ناتوان بودند.

The technology was especially challenging for researchers studying the brain.

تکنولوژی به خصوص برای محققانی که برروی مغز کار می‌کردند، چالش‌ برانگیز بود.

Soft nervous tissue was delicate and difficult to work with.

بافتِ عصبیِ نرم، ظریف و کار با آن دشوار بود.

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

حتی زمانی که محققان توانستند آن را زیر میکروسکوپ ببرند،

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

بافت به حدی متراکم بود که نمی‌شد چیز زیادی دید.

To improve their view,

برای بهبود دیدشان،

scientists began experimenting with special staining techniques

دانشمندان شروع به آزمایش با تکنیک‌های مخصوصِ رنگ‌آمیزی کردند

designed to provide clarity through contrast.

که طوری طراحی شده بودند که از طریق تضاد، وضوح نمایش ایجاد کنند.

The most effective came courtesy of Camillo Golgi in 1873.

موثرترین کار توسط کامیلو گُلژی در۱۸۷۳ انجام شد.

First, Golgi hardened the brain tissue with potassium bichromate

گلژی در ابتدا بافت مغز را با پتاسیم بی‌کرومات سفت کرد

to prevent cells from deforming during handling.

تا از تغییر شکل سلول‌‌ها در حین جابه‌جایی جلوگیری کند.

Then he doused the tissue in silver nitrate,

سپس بافت را در نیتراتِ نقره فرو برد،

which visibly accumulated in nerve cells.

که به طور مشهودی در سلول‌های مغز جمع شد.

Known as the “black reaction,”

شناخته شده به عنوان «واکنش سیاه»،

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

روشِ گلژی به محققان این امکان را داد تا سرانجام تمامِ بدن سلولی را ببینند

of what would later be named the neuron.

چیزی که بعد نورون نام گرفت.

The stain even highlighted the fibrous branches

این رنگ‌آمیزی، حتی شاخه‌های الیاف مغزی را برجسته کرد

that shot off from the cell in different directions.

که از سلول به جهات مختلف پخش شده بودند.

Images of these branches became hazy at the ends,

عکس‌های شاخه‌ها در انتها نامشخص بودند،

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

که تشخیص دقیق نحوه قرارگیری آن‌ها در شبکه‌ی بزرگ‌تر را دشوار می‌کرد.

But Golgi concluded that these branches connected,

ولی گلژی به این نتیجه رسید که این شاخه‌ها متصل هستند،

forming a web of tissue comprising the entire nervous system.

و شبکه‌ای از سلول‌های کلِ سیستمِ عصبی را تشکیل می‌دهند.

14 years later, a young scientist and aspiring artist

۱۴ سال بعد، یک دانشمند جوان و هنرمندِ مشتاق

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

به نامِ سانتیاگو رامون یی کاخال شروع به تکمیل کارِ گلژی کرد.

While writing a book about microscopic imaging,

در حین نوشتنِ کتابی درباره‌ی تصویربرداریِ میکروسکوپی،

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

او به تصویری از سلول رسید که با روش گلژی رنگ‌آمیزی شده بود.

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

کاخال تحت تاثیر جزئیات دقیق آن بود - هم به عنوان یک دانشمند و هم یک هنرمند.

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

او به زودی تلاش کرد که رنگ‌آمیزی گلژی را حتی بیشتر بهبود دهد

and create more detailed references for his artwork.

و مراجع دقیق‌تری برای هنرش بسازد.

By staining the tissue twice in a specific time frame,

با دو بار رنگ‌آمیزی کردنِ بافت در بازه‌های زمانی مشخص،

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

کاخال فهمید که می‌شود نورون‌های بیشتری را با وضوح بهتری رنگ‌آمیزی کند.

And what these new slides revealed would upend reticular theory—

و آن‌چه این اسلاید‌های جدید از آن پرده برداشتند پایانی بر نظریه مشبک شد --

the branches reaching out from each nerve cell

شاخه‌هایی که از هر نورون بیرون زده بودند

were not physically connected to any other tissue.

به هیچ بافت دیگری به طور فیزیکی متصل نبودند.

So how were these individual cells transmitting electrical signals?

پس این سلول‌های منفرد چطور سیگنال‌های الکتریکی را انتقال می‌دادند؟

By studying and sketching them countless times,

با بررسی و کشیدنِ بی‌شمار آن‌ها،

Cajal developed a bold, new hypothesis.

کاخال فرضیه‌ای برجسته و نوین را مطرح کرد.

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

به جای این که سیگنال‌های الکتریکی بی‌وقفه در شبکه‌ای از الیاف حرکت یابند،

he proposed that signals were somehow jumping from cell to cell

او مطرح کرد که سیگنال‌ها به طریقی از سلولی به سلول دیگر

in a linear chain of activation.

در یک زنجیره‌ی فعال‌سازیِ خطی می‌پرند.

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

ایده‌ی این که سیگنال‌های الکتریکی بتوانند به این شکل سفر کنند قبل از این که

when Cajal proposed it in 1889.

کاخال در۱۸۸۹ آن را بیان کند، شنیده نشده بود.

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

اما مجموعه‌ی بزرگِ نقاشی‌هایش فرضیه‌اش را از هر زاویه‌ای تایید می‌کرد.

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

در اواسط قرن بیستم، میکروسکوپ الکترونی از این ایده‌ بیش از پیش حمایت کرد

by revealing a membrane around each nerve cell

با نشان دادنِ غشای دور هر سلول عصبی

keeping it separate from its neighbors.

که آن را از همسایه‌هایش جدا می‌کرد.

This formed the basis of the “neuron doctrine,”

این پایه‌ی «اصول نورون» شد،

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

که می‌گفت بافتِ مغز از سلول‌های مجزای بسیاری ساخته شده،

instead of one connected tissue.

به جای یک بافتِ پیوسته.

The neuron doctrine laid the foundation for modern neuroscience,

اصول نورون، علومِ اعصابِ مدرن را پایه‌گذاری کرد،

and allowed later researchers to discover that electrical impulses

و به محققانِ آینده اجازه داد که کشف کنند پالس‌های الکتریکی

are constantly converted between chemical and electrical signals

مرتب به سیگنال‌های شیمیایی و الکتریکی تبدیل می‌شوند

as they travel from neuron to neuron.

در حین این که از نورونی به نورون دیگر منتقل می‌شوند.

Both Golgi and Cajal received the Nobel Prize

هر دو دانشمند گلژی و کاخال

به خاطر کشفیات جداگانه ولی مشترکشان جایزه‌ی نوبل دریافت کردند،

for their separate, but shared discoveries,

and researchers still apply their theories and methods today.

و امروزه محققان هم‌چنان تئوری‌ها و روش‌هایشان را استفاده می‌کنند.

In this way, their legacies remain connected as discrete elements

به این ترتیب، میراثشان به شکلِ عناصرِ مجزا

in a vast network of knowledge.

در شبکه‌ی گسترده‌ای از دانش هم‌چنان متصل است.