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

Vertaald door: Charlotte van Noort Nagekeken door: Tahlia Flora

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

Aan het einde van de 1860er jaren

dachten wetenschappers op het punt te staan

of uncovering the brain’s biggest secret.

om het grootste geheim van het brein te onthullen.

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

Ze wisten al dat hersenen het lichaam besturen met elektrische impulsen.

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

De vraag was hoe deze impulsen zich door het lichaam verplaatsen

without changing or degrading?

zonder te veranderen of te verzwakken?

It seemed that perfectly transmitting these impulses

Het leek erop dat om deze impulsen perfect over te brengen,

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

ze ongehinderd moesten reizen via een soort weefsel.

This idea, called reticular theory,

Dit idee, de reticulaire theorie,

imagined the nervous system as a massive web of tissue

zag het zenuwstelsel als een enorm web van weefsel

that physically connected every nerve cell in the body.

dat elke zenuwcel in het lichaam fysiek verbond.

Reticular theory captivated the field with its elegant simplicity.

De reticulaire theorie veroverde de discipline

met zijn elegante simpelheid.

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

Maar al snel zou een jonge kunstenaar dit idee doorbreken

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

en een gewaagde nieuwe visie schetsen van hoe ons brein werkt.

60 years before reticular theory was born,

Zestig jaar voordat de reticulaire theorie ontstond

developments in microscope technology

onthulden ontwikkelingen in de microscopie

revealed cells to be the building blocks of organic tissue.

dat cellen de bouwstenen zijn van biologisch weefsel.

This finding was revolutionary,

Deze ontdekking was revolutionair,

but early microscopes struggled to provide additional details.

maar vroege microscopen konden weinig details verschaffen.

The technology was especially challenging for researchers studying the brain.

De technologie was vooral lastig voor het bestuderen van het brein.

Soft nervous tissue was delicate and difficult to work with.

Zacht zenuwweefsel was teer en moeilijk om mee te werken.

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

En zelfs toen onderzoekers het onder de microscoop konden krijgen

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

was het weefsel zo dicht opeengepakt dat er niet veel te zien was.

To improve their view,

Om het zicht te verbeteren

scientists began experimenting with special staining techniques

begonnen wetenschappers te experimenteren met histologische kleuring

designed to provide clarity through contrast.

ontworpen om helderheid te verschaffen door middel van contrast.

The most effective came courtesy of Camillo Golgi in 1873.

De meest effectieve kwam van Camillo Golgi in 1873.

First, Golgi hardened the brain tissue with potassium bichromate

Om te beginnen

maakte Golgi het hersenweefsel hard met kaliumdichromaat

to prevent cells from deforming during handling.

om te voorkomen dat de cellen van vorm zouden veranderen.

Then he doused the tissue in silver nitrate,

Dan smoorde hij het weefsel in zilvernitraat,

which visibly accumulated in nerve cells.

wat zich zichtbaar verzamelt in zenuwcellen.

Known as the “black reaction,”

Golgi’s methode, deze ‘zwarte reactie’,

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

gaf onderzoekers eindelijk de kans om het hele cellichaam te zien

of what would later be named the neuron.

van wat later de zenuwcel zou worden genoemd.

The stain even highlighted the fibrous branches

De kleuring liet zelfs de uitlopers zien

that shot off from the cell in different directions.

die vanuit de cel in verschillende richtingen schoten.

Images of these branches became hazy at the ends,

Afbeeldingen van deze uitlopers vervaagden aan de uiteindes,

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

zodat het moeilijk was te bepalen hoe ze precies op het netwerk aansloten.

But Golgi concluded that these branches connected,

Maar Golgi concludeerde dat de uitlopers met elkaar verbonden zijn

forming a web of tissue comprising the entire nervous system.

en een web van weefsel vormen dat het hele zenuwstelsel omvat.

14 years later, a young scientist and aspiring artist

Veertien jaar later

begon een jonge wetenschapper en aspirant-kunstenaar

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

genaamd Santiago Ramón y Cajal op Golgi’s werk te bouwen.

While writing a book about microscopic imaging,

Bij het schrijven van een boek over microscopische beeldvorming,

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

kwam hij een afbeelding tegen van een cel met golgikleuring.

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

Cajal was onder de indruk van de details als wetenschapper en als kunstenaar.

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

Hij begon al snel de golgikleuring verder te verbeteren

and create more detailed references for his artwork.

en gedetailleerdere referenties voor zijn kunst te creëren.

By staining the tissue twice in a specific time frame,

Door het weefsel twee keer te kleuren binnen een bepaalde tijd

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

kon Cajal een groter aantal zenuwcellen kleuren met een betere resolutie.

And what these new slides revealed would upend reticular theory—

En wat deze nieuwe afbeeldingen onthulden zette de reticulaire theorie op de kop --

the branches reaching out from each nerve cell

de uitlopers die uit elke zenuwcel staken

were not physically connected to any other tissue.

waren niet fysiek verbonden met ander weefsel.

So how were these individual cells transmitting electrical signals?

Dus hoe brachten deze individuele cellen elektrische impulsen over?

By studying and sketching them countless times,

Door ze ontelbare keren te bestuderen en schetsen

Cajal developed a bold, new hypothesis.

ontwikkelde Cajal een gewaagde nieuwe hypothese.

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

In plaats van elektrische impulsen die ononderbroken door een netwerk reizen,

he proposed that signals were somehow jumping from cell to cell

stelde hij voor dat signalen van cel naar cel overspringen

in a linear chain of activation.

in een doorlopende ketting van activatie.

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

Het idee dat elektrische impulsen zich op die manier kunnen verplaatsen

was totaal ondenkbaar toen Cajal het in 1889 voorstelde.

when Cajal proposed it in 1889.

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

Maar zijn enorme verzameling tekeningen bevestigde de hypothese van alle kanten.

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

En halverwege de 1900er jaren bevestigde ook elektronenmicroscopie dit idee

by revealing a membrane around each nerve cell

door een membraan om elke zenuwcel te onthullen

keeping it separate from its neighbors.

dat het gescheiden houdt van zijn buren.

This formed the basis of the “neuron doctrine,”

Dit vormde de basis van de neurondoctrine,

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

die stelde dat het hersenweefsel bestaat uit individuele cellen,

instead of one connected tissue.

in plaats van één verbonden weefsel.

The neuron doctrine laid the foundation for modern neuroscience,

De neurondoctrine legde de basis voor de moderne neurowetenschappen

and allowed later researchers to discover that electrical impulses

en bood onderzoekers later de kans te ontdekken dat elektrische impulsen

are constantly converted between chemical and electrical signals

constant worden omgezet van chemische naar elektrische signalen

as they travel from neuron to neuron.

bij de reis van zenuwcel naar zenuwcel.

Both Golgi and Cajal received the Nobel Prize

Zowel Golgi als Cajal kregen een Nobelprijs

for their separate, but shared discoveries,

voor hun individuele, maar gedeelde ontdekkingen

and researchers still apply their theories and methods today.

en onderzoekers passen hun theorieën en methodes nog altijd toe.

In this way, their legacies remain connected as discrete elements

Op deze manier blijven hun erfenissen verbonden als discrete elementen

in a vast network of knowledge.

in een groot netwerk van kennis.