Сотворивший нейробиологию: Сантьяго Рамон-и-Кахаль
06 сентября 2015
Сотворивший нейробиологию: Сантьяго Рамон-и-Кахаль
- 5921
- 0
- 8
-
Автор
-
Редактор
Снова речь наша зайдет в дремучие, словно нейронная сеть в головном мозге, леса неврологии. На сей раз поговорим об отце современной нейробиологии, обладателе одной из первых Нобелевских премий, прекрасном художнике, гистологе, анатоме, человеке многих талантов и увлечений (ибо у гениев по-другому не бывает), а также о том, кто в конце 19 века сломал стереотипные представления ученых о нервной системе и выстроил совершенно новую концепцию восприятия и изучения области мозгов и иже с ними. Причем для этого он воспользовался методами своего ярого пожизненного оппонента, с которым по иронии судьбы и разделил Нобелевскую премию 1906 года. Формулировка Нобелевского комитета: «в знак признания трудов о структуре нервной системы». Итак, знакомьтесь — Сантьяго Рамон-и-Кахаль.
В том, что в семье Рамон-и-Касасусов в разгар весны 1852 года родился гений, родителям ни разу в жизни усомниться не пришлось. Но достаточно скромные и небогатые Хусто и Антония даже подозревать не могли, что их сын Сантьяго когда-нибудь прославит Петилью — маленькую горную деревушку на юге Пиренеев с населением в 23 человека (на 2010 год) — на весь мир и, более того, на века. Юное дарование оказалось крайне резвым, шаловливым и неусидчивым, но чрезвычайно способным и разносторонним [1]. «Я прыгал как кузнечик, лазал как обезьяна, бегал как газель», — пишет о себе ученый в автобиографии «Воспоминания о моей жизни». Мальчик рано начал рисовать и уже буквально в трехлетнем возрасте поражал родителей достаточно подробными и технически правильными рисунками. Овладев словом, он писал небольшие стихотворения и рассказы, продолжив писательское дело и во взрослом возрасте. Кроме того, он обожал и хорошо чувствовал музыку плюс — помимо творчества — увлекался спортом, в чём также достиг успехов.
Неудивительно, что при такой всесторонней одаренности подросток оказался перед крайне трудным выбором — ему нравилось всё. Но всё же он больше склонялся к профессии художника, чем расстраивал отца, который настаивал на врачевательстве, заманивая мальчика на докторскую стезю. И снова история показала отличный пример того, как родительская мечта, и потому рекомендация, благотворно сказалась на судьбе ребенка. Почему мечта? Дело в том, что Хусто мечтал стать врачом, и именно поэтому, когда Сантьяго исполнилось пять лет, семья переехала в Сарагосу, где отец семейства всё же свою мечту осуществил. И даже стал профессором прикладной анатомии в университете Сарагосы.
Попробовав себя и в роли парикмахера, и в роли сапожника, Сантьяго наконец поддался уговорам отца и шестнадцатилетним подростком поступил на медицинский факультет Сарагосского университета. Вот здесь и развернулась душа художника: вместе с отцом будущий гистолог подготовил к выпуску анатомический атлас, рисунки к которому выполнил самостоятельно, но по стечению обстоятельств и банальному отсутствию денег книгу опубликовать не удалось. Анатомия увлекла исследователя не на шутку, но творческая натура взяла своё, и в 1872 году Сантьяго объединил привязанности к живописи и писательству в создании романа.
«Я написал объёмистый биологический роман... В нём рассказывается о драматических приключениях путешественника, необъяснимым образом попавшего на планету Юпитер и повстречавшего человекоподобных чудовищ, в десятки тысяч раз бóльших, чем человек. По отношению к таким колоссам путешественник имел размеры микроба и был невидим. Герой через кожные железы проник в кровь чудовищ и, перемещаясь на эритроците, наблюдал сражения лейкоцитов и паразитов, зрительные, слуховые, мышечные и другие функции и наконец прибыл в мозг и открыл секрет мысли и волевого импульса. Многочисленные цветные рисунки иллюстрировали приключения героя, не раз спасавшегося от вязких щупальцев лейкоцитов. Жаль, что я потерял эту книгу, ее вполне можно было бы опубликовать с современными доработками», — сетует ученый в автобиографических воспоминаниях.
После получения диплома врача в возрасте 21 года (в 1873-м) Сантьяго ушел на фронт в качестве военного хирурга. Отслужив в Каталонии, а затем на Кубе в экспедиционных войсках, он внезапно тяжело заболел малярией, из-за чего стал инвалидом (мучался от приступов малярии всю жизнь) и досрочно вернулся на родину. В 23 года, по возвращении, он активно занялся наукой, будучи ассистентом профессора на кафедре анатомии в Сарагосе (рис. 1). Это принесло свои плоды, и нужно сказать — немалые, ибо всего лишь в возрасте 25 лет (в 1877 году) Рамон-и-Кахаль накопил столько материалов, что их хватило для защиты докторской диссертации. В Мадриде он сдал аспирантские экзамены экстерном и получил звание доктора медицинских наук (попробуйте так сделать в наше время). Случай оказался судьбоносным — при сдаче экзамена по гистологии молодой человек впервые в жизни заглянул в микроскоп, и увиденное там его настолько потрясло, что, вернувшись в родные стены Сарагосского университета, он где-то откопал антикварную модель микроскопа и принялся самостоятельно изучать микроструктуру различных тканей.
Первая его по-настоящему серьезная научная работа была по сути обо всём и ни о чём одновременно: о сути воспаления соединительной ткани на примере брыжейки, хрящей и роговицы (а называлась эта работа 1880-го года «Экспериментальные исследования вопроса развития воспаления, в особенности миграции лейкоцитов»). Его безумно интересовала нервная ткань — как самая сложная и непознанная, — но он оставил ее «на десерт», решив приступить к ее исследованию лишь после того, как закончит с описанием всех других видов клеточных структур организма. Талант художника воплощался на поприще гистологии с лихвой, поэтому все работы Сантьяго сопровождались красочными и очень подробными картинками, подобными полотнам Босха или Дюрера. Особенностью стиля отличался и текст, где реснички мерцательного эпителия колосились, словно поля ржи, дендриты нейронов превращались в щупальца осьминога, а кора головного мозга и вовсе представала пред читателями в виде дивного сада с витиеватой кроной деревьев — пирамидных нейронов.
Особую романтичность первым текстам молодого ученого придало еще одно событие, фактически перевернувшее его жизнь и подарившее счастье и душевный покой на долгие годы, — свадьба с Доньей Сильверией Фаньянас Гарсия (18 июля 1879 года). Нежность и необычайную любовь к жене Кахаль сохранил на всю жизнь, о чём говорит в автобиографии:
«...Между супругами может возникнуть духовное единение, подчиненное высоким идеалам. Так оказалось в моем случае. В жене я нашел помощника в реализации моих целей... Несмотря на красоту, которая могла бы тянуть ее к развлечениям, она с радостью приговорила себя к затворничеству, непритязательности, заботам по дому и созданию счастья мужа и детей... Только благодаря такому самопожертвованию жены стала возможной моя научная работа. Об этом даже говорили: „Половина Кахаля — это его жена“».
Семья Рамон-и-Кахаля произвела на свет семерых замечательных детей, двое из которых, к огромному сожалению, погибли еще при жизни отца (дочь Энрикета, умершая в семь лет, и сын Сантьяго, который умер в 27-летнем возрасте).
Стоит заметить, 1879 год помимо хорошего (свадьба и избрание Кахаля на пост директора анатомического музея Университета Сарагосы) принес немало бед — ослабленный малярией организм ученого легко подвергся воздействию палочки Коха. Однако долгие месяцы лечения — и от туберкулеза не осталось и следа, а значит, можно было продолжать научные исследования.
После обретения второй половинки карьера у ученого пошла в гору в прямом смысле этого слова: в 31 год он стал профессором общей и описательной анатомии в Валенсии (в 1883 году), в 35 лет (1887) его приглашают на пост профессора гистологии и патологической анатомии в Барселоне, где он будет находиться вплоть до 1892 года, пока не переместится в Мадрид на ту же должность. В это же время он издает первые большие труды: «Руководство по гистологии и микрографии» (1889 год) и «Руководство по общей и патологической анатомии» (1890 год), где впервые в истории описывает опухолевые клетки аденокарциномы молочной железы:
«Островки эпителиальной ткани не окружены базальной мембраной... Клетки не прикреплены друг к другу... Это объясняет их инвазивность: так как они свободны от межклеточного цемента, они могут мигрировать через соединительные ткани». Таким образом, Кахаль впервые описал процесс так называемой эпителиально-мезенхимальной трансформации (перехода клетки из одного вида ткани в другой), который является основой злокачественного роста. Заметьте — все это он издает на свои деньги, ибо Испания была слишком обособлена от Европы в подобных исследованиях, чтобы считать нужным их финансировать.
Однако, немного вернемся к очередному переломному и знаковому моменту в жизни Рамон-и-Кахаля. За год до переезда в Барселону (1886) он участвует в изучении эпидемии холеры. Здесь он знакомится, во-первых, с новым методом окраски препаратов нервной ткани по способу Камилло Гольджи (рис. 2), своего яростного противника в будущем (метод основан на импрегнации клеток нитратом серебра, что позволяет получить очень четкую картинку структуры ткани благодаря избирательной окраске и прокрашиванию всех отростков) [2], а во-вторых, со своим будущим последователем — Чарльзом Скоттом Шеррингтоном (рис. 3), который поставит жирную точку в пожизненных прениях с Гольджи и окончательно докажет правоту теории Кахаля [3].
«Всё было точно, как на эскизе, выполненном китайской тушью на японской бумаге. И подумать только, что это была та же ткань, которая при окраске кармином или гематоксилином представала перед глазом в виде запутанных зарослей. Здесь же, наоборот, всё было отчетливо и понятно, как на диаграмме. Ошеломленный, я не мог оторваться от микроскопа», — пишет Сантьяго о своих впечатлениях после испытания нового способа.
В Барселоне ученый усовершенствовал метод и вплотную занялся изучением тканей мозжечка, а затем и других участков головного мозга. Первое смелое предположение насчет структуры нервной ткани состояло в том, что, вопреки сложившемуся с 19 века мнению о ее «сетчатости» (которого, кстати, всю жизнь придерживался и Гольджи), Кахаль настаивал на анатомической самостоятельности каждого из нейронов. Чем, собственно, предопределил появление и развитие нейронной теории, или «нейронной доктрины». Более того, он и теоретически, и экспериментально показал, что подобная организация — универсальный принцип строения нервной ткани. Как? Логическим объяснением увиденного под микроскопом (рис. 4). Следя за ходом отдельных волокон, Рамон-и-Кахаль заметил, что, хотя многие из них прилежат очень тесно друг к другу, они не сливаются, а чуть соприкасаются, образуя утолщение в месте контакта. «Шесть единств» нейрона, определяющих его анатомическую, генетическую, функциональную, трофическую, патологическую и поведенческую индивидуальность, стали настоящей находкой внимательного и любопытного исследователя (собственно, как и структурные элементы нервной клетки — аксоны, дендриты, расширения пресинаптической мембраны на концах аксонов, дендритные шипики, характеризующие пластичность нервной системы, да даже тот самый аппарат Гольджи, которому ученый попросту не придал значения).
Помимо нервов Кахаль интересовался и другими тканями. Так, «случайно», изучая препараты сердечной мышцы, в 1888 году он обнаружил сарколемму (клеточную стенку) у кардиомиоцитов. Это исследование, правда, не заслужило должного внимания, хотя могло бы, ибо до этого считалось, что у клеток миокарда клеточной стенки нет.
Но всё-таки изучение нервной ткани оставалось в приоритете. И ученый пришел к открытию принципа динамической поляризации, рассматривая нейроны корковых центров зрительного и обонятельного анализаторов. Как-то, сидя поздним вечером перед микроскопом, Рамон-и-Кахаль заметил, что дендриты и аксоны этих клеток ориентированы определенным образом: дендриты направлены латерально, кнаружи, а аксоны — медиально, внутрь или к мозгу. Умозаключение родилось само собой: нейроны принимают импульс через дендрит и передают его сквозь тело в аксон. Что сказать — гений: столько открытий всего лишь к сорока годам (шёл 1891-й).
Работы и всевозможные звания множатся в арифметической прогрессии, а рисунки и мировая слава — вообще в геометрической. Сантьяго Рамон-и-Кахаль написал около 250 работ и 20 монографий, из которых почти все были, естественно, на родном испанском языке. Как ни странно, несмотря на популярность за рубежом, он считал, что иностранные ученые всегда слегка игнорировали его работы, и думал, что лишь немногие прочитаны в других странах, хотя по факту, конечно, это было далеко не так.
В возрасте 52 лет ученый публикует свои обобщенные и оформленные многолетние исследования нервной системы в большом труде «Нервная система человека и позвоночных» («The Nervous system in man and vertebrates»), где раскрывает и объясняет еще одно фундаментальное нейроанатомическое понятие — цитоархитектонику, или послойное строение ткани головного мозга в зависимости от структурных и функциональных различий слоев нервных клеток. Она до сих пор служит основой для изучения церебральной локализации — явления, когда каждой специальной функции соответствует своя область головного мозга.
Так незаметно и подошла пора для действительно внушительного признания полноценности ученого (в 54 года). В полночь 6 октября 1906 года Сантьяго Рамон-и-Кахаль получил телеграмму из Швеции. В сообщении значилось, что ему присудили Нобелевскую премию по физиологии и медицине совместно с — кем бы вы думали? — Камилло Гольджи! Человеком, с которым уже как 16 лет он вел ожесточенные и непрекращающиеся споры. Естественно, он не поверил и сказал: «Это шутка студентов». И лёг спать. В подлинности сообщения он убедился, когда на следующий день открыл газету.
Кахаль вспоминает, что, возражая Гольджи в научной трактовке результатов, всегда «высказывал ему восхищение, и во всех моих книгах можно прочесть восторженные отзывы о вкладе ученого из Павии», чего, к сожалению, нельзя сказать о Гольджи, который то и дело норовил исказить воззрения испанского коллеги. Даже в своей нобелевской речи [4] он просто проигнорировал открытия и заслуги Рамон-и-Кахаля. Вспоминая это, тот пишет в своей «Автобиографии»: «Какая жестокая ирония судьбы — соединить в пару, как сиамских близнецов, сросшихся туловищами, научных противников с такими противоположными характерами».
В последующие годы Кахаль занялся исследованиями дегенерации нервов и их восстановления, а также активной просветительской деятельностью, выступая с научно-популярными лекциями перед совершенно разными аудиториями. Пожалуй, две самые известные его книги — это «Беседы в кафе» и «Мир, каким он видится в восемьдесят: впечатления артериосклеротика» («Conversations at the сafe» и «The World as seen at eighty: impressions of an arteriosclerotic»). Их можно назвать коллекцией умных, часто грустных афоризмов ученого.
Интересно, что знаменитый испанский гистолог очень тепло относился к своим русским коллегам. Лаборатория Рамон-и-Кахаля всегда была открыта для русских исследователей — в ней, например, проходил стажировку известный морфолог Дмитрий Иванович Дейнека. Кахаль вел переписку с учеными Москвы, Петербурга, Казани, Харькова, а письма до сих пор сохранились в музеях и частных коллекциях.
«Он был яркой экспрессивной личностью с удивительно выразительными и прекрасными глазами, — напишет впоследствии в биографических мемуарах Чарльз С. Шеррингтон. — Глубокие и темные, они зажигались или мрачнели в зависимости от изменения его настроения».
Удивителен тот факт, что, оставив яркий след в медицине и биологии, Рамон-и-Кахаль успел стать известным и как специалист по цветной фотографии. Ему принадлежит в этой области одно из первых руководств в мире, выпущенное в 1912 году. Также он изобрел новый вариант фонографа (заменил восковой валик на дисковую запись).
Такой вот необыкновенный человек всю жизнь возделывал свой сад неврологии, который «представляет исследователю захватывающий, ни с чем не сравнимый спектакль». «Я охотился в красочном саду серого вещества мозга за клетками с их тонкими элегантными формами, таинственными бабочками души, биение крыльев которых, быть может, когда-то — кто знает? — прояснит тайну духовной жизни. Вряд ли в наших парках есть более изящное и пышное дерево, чем клетка Пуркинье мозжечка, или „психическая“ клетка — знаменитая пирамида больших полушарий. Кроме того, радость открытия так сладка и так желанна». Рамон-и-Кахаль всегда отмечал, что, пока мозг остается космосом, тайной, люди не перестанут биться над ее разгадкой. Так и есть.
Литература
- Bentivoglio M. (1998). Life and discoveries of Santiago Ramón y Cajal. Сайт Нобелевского комитета;
- Окрасивший нейроны;
- Обратная сторона рефлекса;
- The neuron doctrine — theory and facts. Нобелевская речь К. Гольджи (1906)..