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

Translator: Kelwalin Dhanasarnsombut Reviewer: Supakij Patthanapitoon

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

ช่วงปลายคริสต์ทศวรรษ 1860 นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า

of uncovering the brain’s biggest secret.

พวกเขาใกล้จะได้เปิดเผย ปริศนาที่ยิ่งใหญ่ของสมอง

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

พวกเขารู้แล้วว่าสมองควบคุมร่างกาย ผ่านกระแสประสาทไฟฟ้า

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

แต่คำถามก็คือ สัญญาณเหล่านี้ เดินทางไปทั่วร่างกาย

without changing or degrading?

โดยไม่เปลี่ยนแปลงหรือสลายไปได้อย่างไร

It seemed that perfectly transmitting these impulses

ราวกับว่ากระแสสัญญาณเหล่านี้

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

จะต้องเดินทางอย่างต่อเนื่อง ไปตามเนื้อเยื่อสักอย่าง

This idea, called reticular theory,

แนวคิดนี้ เรียกว่าทฤษฎีร่างแห

imagined the nervous system as a massive web of tissue

ลองจินตนาการว่า ระบบประสาท เป็นเครือข่ายเนื้อเยื่อขนาดใหญ่

that physically connected every nerve cell in the body.

ที่เชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทในร่างกาย

Reticular theory captivated the field with its elegant simplicity.

ทฤษฎีร่างแหฟังดูสมบูรณ์เรียบง่ายนี้ ก็เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวาง

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

แต่ไม่นาน ศิลปินรุ่นเยาว์ก็ทลายข้อสรุปนี้

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

และร่างแนวคิดสุดท้าทายขึ้นใหม่ ว่าสมองของเราทำงานอย่างไร

60 years before reticular theory was born,

60 ปีก่อนที่จะมีทฤษฎีร่างแห

developments in microscope technology

การพัฒนาของเทคโนโลยีกล้องจุลทรรศน์

revealed cells to be the building blocks of organic tissue.

เปิดเผยว่าเซลล์เป็นโครงสร้างพื้นฐาน ของเนื้อเยื่อชีวภาพ

This finding was revolutionary,

การค้นพบนี้เป็นข่าวสะเทือนวงการก็จริง

but early microscopes struggled to provide additional details.

แต่กล้องจุลทรรศน์รุ่นบุกเบิกนั้น ไม่สามารถที่จะให้รายละเอียดเพิ่มเติมได้

The technology was especially challenging for researchers studying the brain.

ข้อจำกัดของเทคโนโลยีนี้เป็นอุปสรรค สำหรับนักวิจัยที่ศึกษาสมองเป็นอย่างยิ่ง

Soft nervous tissue was delicate and difficult to work with.

เนื้อเยื้อประสาทที่อ่อนนุ่ม บอบบางและดูแลยาก

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

ถึงแม้นักวิจัยจะสามารถ นำมันไปไว้ใต้กล้องจุลทรรศน์ได้

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

เนื้อเยื่อก็อัดตัวกันแน่น เสียจนยากที่จะเห็นรายละเอียด

To improve their view,

เพื่อให้เห็นชัดเจนขึ้น

scientists began experimenting with special staining techniques

นักวิทยาศาสตร์ก็เริ่มใช้เทคนิค การย้อมแบบต่าง ๆ

designed to provide clarity through contrast.

เพื่อช่วยเพิ่มความชัดเจนด้วยสีที่แตกต่าง

The most effective came courtesy of Camillo Golgi in 1873.

วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุด พัฒนาโดย คามิลโล โกลกี ในปีค.ศ. 1873

First, Golgi hardened the brain tissue with potassium bichromate

โดยโกลกีทำให้เนื้อเยื้อสมองแข็ง ด้วยโพแทสเซียมไบโครเมต

to prevent cells from deforming during handling.

เพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์เสียรูปทรง ระหว่างการทดลอง

Then he doused the tissue in silver nitrate,

จากนั้นราดเนื้อเยื่อด้วยซิลเวอร์ไนเตรต

which visibly accumulated in nerve cells.

ซึ่งจะเข้าไปสะสมอยู่ในเซลล์ประสาท

Known as the “black reaction,”

เรียกว่า การเกิดปฏิกิริยาสีดำ

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

วิธีการของโกลกี ทำให้นักวิจัย ได้เห็นเซลล์ทั้งเซลล์

of what would later be named the neuron.

ซึ่งต่อมาถูกเรียกว่า เซลล์ประสาท

The stain even highlighted the fibrous branches

การย้อมยังช่วยเน้นส่วนแขนงเส้นใย

that shot off from the cell in different directions.

ที่ยื่นยาวออกไปจากเซลล์ในทิศทางต่าง ๆ

Images of these branches became hazy at the ends,

ลองจินตนาการถึงปลายแขนงเหล่านี้ ที่ดูมัว ๆ สิ

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

ซึ่งมันทำให้ยากที่จะระบุได้ชัดเจน ว่ามันจะประกอบออกมาเป็นเครือข่ายอย่างไร

But Golgi concluded that these branches connected,

แต่โกลกีสรุปว่า แขนงเหล่านี้เชื่อมต่อกัน

forming a web of tissue comprising the entire nervous system.

เกิดเป็นเครือข่ายเนื้อเยื่อ ที่ประกอบเป็นระบบประสาท

14 years later, a young scientist and aspiring artist

14 ปีต่อมา นักวิทยาศาสตร์หนุ่ม และศิลปินฝีมือดี

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

ซานเตียโก รามอน อี กาฆัล เริ่มสานต่องานของโกลกี

While writing a book about microscopic imaging,

ในขณะที่เขียนหนังสือ เกี่ยวกับภาพจากกล้องจุลทรรศน์

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

เขาได้พบกับภาพของเซลล์ ที่ถูกย้อมด้วยวิธีของโกลกี

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

กาฆัลในฐานะนักวิทยาศาสตร์และศิลปิน ก็ที่งกับรายละเอียดที่วิจิตร

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

เขาจึงเริ่มต่อยอดพัฒนาวิธีการย้อมของโกลกี

and create more detailed references for his artwork.

และสร้างผลงานที่มีรายละเอียดมากขึ้น เพื่อใช้อ้างอิงสำหรับงานศิลปะของเขา

By staining the tissue twice in a specific time frame,

ด้วยการย้อมเนื้อเยื่อสองครั้ง ในกรอบเวลาจำเพาะ

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

กาฆัลพบว่าเขาสามารถย้อนเซลล์ประสาท ในจำนวนที่มากกว่า ด้วยความคมชัดที่มากกว่า

And what these new slides revealed would upend reticular theory—

และสไลด์เหล่านี้ก็ได้เผยสิ่งที่ ทำเอาทฤษฎีร่างแหพลิกคว่ำพลิกหงาย

the branches reaching out from each nerve cell

แขนงประสาทที่ยื่นออกไปจากเซลล์ประสาทนั้น

were not physically connected to any other tissue.

ไม่ได้เชื่อมต่อสัมผัสกันโดยตรง กับเนื้อเยื่ออื่นใด

So how were these individual cells transmitting electrical signals?

แล้วเซลล์พวกนี้ส่งสัญญาณไฟฟ้าอย่างไรล่ะ

By studying and sketching them countless times,

จากการศึกษาและการร่างภาพนับครั้งไม่ถ้วน

Cajal developed a bold, new hypothesis.

กาฆัลพัฒนาทฤษฎีใหม่ที่ท้าทายแนวคิดเดิม

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

แทนที่สัญญาณไฟฟ้าจะเดินทางต่อเนื่อง ผ่านเครือข่ายใยประสาท

he proposed that signals were somehow jumping from cell to cell

เขาเสนอว่าสัญญาณนั้น กระโดดจากเซลล์หนึ่งไปอีกเซลล์หนึ่ง

in a linear chain of activation.

ด้วยการกระตุ้นแบบลูกโช่เป็นเส้นตรง

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

แนวคิดที่ว่าสัญญาณไฟฟ้าเดินทางในลักษณะนี้ ไม่เป็นที่รู้จักกันมาก่อน

when Cajal proposed it in 1889.

ตอนที่กาฆัลเสนอมันในปีค.ศ. 1889

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

อย่างไรก็ตาม ชุดภาพวาดจำนวนมหาศาลของเขา สนับสนุนทฤษฎีของเขาจากทุกแง่มุม

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

และกลางคริสต์ทศวรรษ 1900 กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนส่งเสริมแนวคิดนี้

by revealing a membrane around each nerve cell

โดยเผยโครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ ของแต่ละเซลล์ประสาท

keeping it separate from its neighbors.

ซึ่งแยกแต่ละเซลล์ออกจากกัน

This formed the basis of the “neuron doctrine,”

นี่เป็นการสร้างหลักการพื้นฐาน เกี่ยวกับเซลล์ประสาท

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

ซึ่งกล่าวว่า เนื้อเยื่อสมองประกอบด้วย เซลล์มากมายที่ไม่ได้ปะติดปะต่อกัน

instead of one connected tissue.

แทนที่จะเป็นเนื้อเยื่อที่เชื่อมต่อกัน

The neuron doctrine laid the foundation for modern neuroscience,

หลักการพื้นฐานนี้ เป็นพื้นฐานให้กับประสาทวิทยาศาสตร์ยุคใหม่

and allowed later researchers to discover that electrical impulses

และต่อมาทำให้นักวิจัยค้นพบว่า กระแสไฟฟ้า

are constantly converted between chemical and electrical signals

ถูกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องระหว่าง สัญญาณเคมีและไฟฟ้า

as they travel from neuron to neuron.

ในขณะที่มันเดินทางจากเซลล์ประสาทหนึ่ง ไปยังอีกเซลล์หนึ่ง

Both Golgi and Cajal received the Nobel Prize

ทั้งโกลกีและกาฆัลได้รับรางวัลโนเบล

for their separate, but shared discoveries,

จากการทำงานแยกกัน แต่ค้นพบสิ่งเดียวกัน

and researchers still apply their theories and methods today.

และนักวิจัยก็ยังใช้ทฤษฎีและวิธีของพวกเขา จวบจนทุกวันนี้

In this way, their legacies remain connected as discrete elements

ด้วยเหตุนี้ มรดกจากพวกเขาจึงยังคงอยู่ ในรูปแบบของหน่วยอิสระ

in a vast network of knowledge.

ในเครือข่ายแห่งความรู้อันไพศาล