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

翻訳: Emi Atarashi 校正: Tomoyuki Suzuki

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

1860年代後半 科学者たちは

脳の最大の謎が解明される時代が まもなく到来すると確信しました

of uncovering the brain’s biggest secret.

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

脳が電気信号で身体を制御していることは 既に解明されていました

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

残された謎は どのようにして 電気信号は

変化も劣化もせず 体内を伝わるのか？ ということでした

without changing or degrading?

It seemed that perfectly transmitting these impulses

インパルス信号が完璧に伝達するには ある種の体内組織に沿って

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

途切れずに伝わる必要が あるように思われました

This idea, called reticular theory,

この考えは「網状説」と呼ばれました

imagined the nervous system as a massive web of tissue

神経系を 「全身のあらゆる神経細胞が 物理的につながった

that physically connected every nerve cell in the body.

巨大なネットワーク」と考える理論です

Reticular theory captivated the field with its elegant simplicity.

網状説は その洗練された簡潔さで 研究者たちを魅了しました

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

しかし 程なくして １人の若い芸術家がこの推論を打ち破り

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

脳の機能に関する大胆なビジョンを 「描き」ました

60 years before reticular theory was born,

網状説が誕生する60年前

developments in microscope technology

顕微鏡技術の発達により

revealed cells to be the building blocks of organic tissue.

細胞が 有機組織の構成要素であることが 明らかになりました

This finding was revolutionary,

この発見は 画期的なものでしたが

but early microscopes struggled to provide additional details.

当時の顕微鏡では それ以上の詳細は得られませんでした

The technology was especially challenging for researchers studying the brain.

このことは 脳を研究する研究者たちに とりわけ困難を呈しました

Soft nervous tissue was delicate and difficult to work with.

柔らかい神経組織は 繊細で 扱いが難しく

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

たとえ 顕微鏡で見ることができても

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

組織があまりにも密集しているため 詳しく観察できなかったのです

To improve their view,

顕微鏡観察の質を向上させるため

scientists began experimenting with special staining techniques

科学者たちは 特殊な染色法により

designed to provide clarity through contrast.

像のコントラストを明瞭にした実験を 開始しました

The most effective came courtesy of Camillo Golgi in 1873.

最も有力だったのは 1873年のカミロ・ゴルジによる染色方法でした

First, Golgi hardened the brain tissue with potassium bichromate

まず初めに ゴルジは

作業による細胞の変形を防ぐため 重クロム酸カリウムで脳組織を硬化させました

to prevent cells from deforming during handling.

Then he doused the tissue in silver nitrate,

次に 脳の組織を硝酸銀に浸しました

which visibly accumulated in nerve cells.

これにより 硝酸銀が神経細胞に蓄積され 可視化されたのです

Known as the “black reaction,”

「黒い反応」として知られる このゴルジの染色方法により

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

科学者たちは 後に「ニューロン」と名付けられる

of what would later be named the neuron.

脳細胞の全容を 観察できるようになりました

The stain even highlighted the fibrous branches

この染色は 細胞から四方へ伸びる繊維状の枝さえも

that shot off from the cell in different directions.

浮き上がらせました

Images of these branches became hazy at the ends,

繊維状の枝先の画像は 先端では 不鮮明であったため

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

神経ネットワーク全体との関連性を 正確には判断できませんでしたが

But Golgi concluded that these branches connected,

ゴルジは これらの枝先がつながってー

forming a web of tissue comprising the entire nervous system.

神経系全体を構成する網目状の組織を 形成していると結論づけました

14 years later, a young scientist and aspiring artist

14年後 芸術家を志す 若き科学者 サンティアゴ・ラモン・イ・カハールが

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

ゴルジの研究を さらに展開していきました

While writing a book about microscopic imaging,

顕微鏡画像に関する本を執筆していた時

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

ゴルジの染色法で処理された 細胞の写真を目にし

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

科学者として また芸術家として 美しい細部に畏敬の念を抱きました

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

カハールはすぐに ゴルジ染色法を改良し

彼の芸術作品として より精緻な参考資料の制作に取り掛かりました

and create more detailed references for his artwork.

By staining the tissue twice in a specific time frame,

カハールは 特定の時間内で 組織を２回染色することによって

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

より多くの神経細胞を より高い解像度で 染色できることを発見しました

And what these new slides revealed would upend reticular theory—

新たなスライドガラス下から得られた像により 網状説は覆されることになります

the branches reaching out from each nerve cell

個々の神経細胞から伸びる枝は

were not physically connected to any other tissue.

他のどの組織にも 物理的に接触していなかったのです

So how were these individual cells transmitting electrical signals?

では これらの細胞は どのようにして 電気信号を伝達していたのでしょうか？

By studying and sketching them countless times,

神経細胞を何度も観察し スケッチすることによって

Cajal developed a bold, new hypothesis.

カハールは 大胆で新しい仮説を立てました

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

電気信号は 繊維からなるネットワークを 途切れずに伝わるのではなく

he proposed that signals were somehow jumping from cell to cell

(電気パルス)活性化の直線的な連鎖が起きて ジャンプするように

in a linear chain of activation.

何らかの方法で細胞から細胞へ 伝わるというものです

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

電気信号がこのようにして 伝わるという考えは

1889年にカハールの仮説を提案した時には 全く思いもよらぬことでした

when Cajal proposed it in 1889.

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

しかし 膨大な数のスケッチが あらゆる角度から 彼の仮説を裏付けました

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

さらに1900年代半ばには 電子顕微鏡によって

神経細胞は 細胞膜で覆われ 細胞ごとに分離していることが明らかになり

by revealing a membrane around each nerve cell

keeping it separate from its neighbors.

カハールの仮説の さらなる裏付けとなりました

This formed the basis of the “neuron doctrine,”

このことは「ニューロン説」の 基盤となりました

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

これは 脳の組織は １つのつながった組織ではなく

instead of one connected tissue.

分離した細胞から成り立つと 提唱する説です

The neuron doctrine laid the foundation for modern neuroscience,

ニューロン説は 現代神経科学の基礎を築き

and allowed later researchers to discover that electrical impulses

ニューロンからニューロンへと 電気インパルスが

are constantly converted between chemical and electrical signals

化学信号と電気信号に 絶えず変換されていることを

as they travel from neuron to neuron.

後の研究者が発見する 手助けとなりました

Both Golgi and Cajal received the Nobel Prize

ゴルジとカハールは

別々の しかし共通点を持つ発見により ノーベル賞を受賞しました

for their separate, but shared discoveries,

and researchers still apply their theories and methods today.

今日の研究者たちは 彼らの理論と手法を応用しています

In this way, their legacies remain connected as discrete elements

このようにして 彼らが残した功績は 広大な知識のネットワークの中で

in a vast network of knowledge.

「分離」した要素として 今も「つながって」いるのです