کامیلو گُلژی، هنرمندی که رنگ‌آمیز سلول‌های عصبی را ممکن کرد

در اواخر دهه ۱۸۶۰، دانشمندان باور داشتند که در آستانه‌ی کشفِ بزرگ‌ترین رازِ مغز هستند. آن‌ها می‌دانستند که مغز بدن را از طریقِ پالس‌های الکتریکی کنترل می‌کند. سوال این بود که این سیگنال‌ها چگونه در بدن سفر می‌کنند بدون این که تغییر کنند یا ضعیف شوند؟ به نظر می‌رسید برای این که این پالس‌ها به درستی انتقال داده شوند نیاز دارند که بدون وققه از طریقِ نوعی بافت سفر کنند. این ایده، به نامِ نظریه‌ی مشبک، سیستم عصبی را به شکلِ یک توده‌ی بزرگ بافتی تصور می‌کرد که هر سلولِ عصبی در بدن را به هم متصل می‌کرد. نظریه‌ی مشبک میدان را با سادگیِ ظریفش تسخیر کرده بود. ولی خیلی زود، یک هنرمندِ جوان این نظریه را زیر سوال برد، و یک چشم‌اندازِ نو و برجسته از چگونگی فعالیت مغز ما به تصویر کشید.

۶۰ سال قبل از پیدایش نظریه‌ی مشبک، پیشرفت‌های تکنولوژیِ میکروسکوپی نشان دادند که سلول‌ها سازنده‌ی بافت‌های زنده اندام هستند. این یافته انقلابی بود، ولی میکروسکوپ‌های اولیه در ارائه‌ی جزئیاتِ کافی ناتوان بودند. تکنولوژی به خصوص برای محققانی که برروی مغز کار می‌کردند، چالش‌ برانگیز بود. بافتِ عصبیِ نرم، ظریف و کار با آن دشوار بود. حتی زمانی که محققان توانستند آن را زیر میکروسکوپ ببرند، بافت به حدی متراکم بود که نمی‌شد چیز زیادی دید.

برای بهبود دیدشان، دانشمندان شروع به آزمایش با تکنیک‌های مخصوصِ رنگ‌آمیزی کردند که طوری طراحی شده بودند که از طریق تضاد، وضوح نمایش ایجاد کنند. موثرترین کار توسط کامیلو گُلژی در۱۸۷۳ انجام شد. گلژی در ابتدا بافت مغز را با پتاسیم بی‌کرومات سفت کرد تا از تغییر شکل سلول‌‌ها در حین جابه‌جایی جلوگیری کند. سپس بافت را در نیتراتِ نقره فرو برد، که به طور مشهودی در سلول‌های مغز جمع شد. شناخته شده به عنوان «واکنش سیاه»، روشِ گلژی به محققان این امکان را داد تا سرانجام تمامِ بدن سلولی را ببینند چیزی که بعد نورون نام گرفت. این رنگ‌آمیزی، حتی شاخه‌های الیاف مغزی را برجسته کرد که از سلول به جهات مختلف پخش شده بودند. عکس‌های شاخه‌ها در انتها نامشخص بودند، که تشخیص دقیق نحوه قرارگیری آن‌ها در شبکه‌ی بزرگ‌تر را دشوار می‌کرد. ولی گلژی به این نتیجه رسید که این شاخه‌ها متصل هستند، و شبکه‌ای از سلول‌های کلِ سیستمِ عصبی را تشکیل می‌دهند.

۱۴ سال بعد، یک دانشمند جوان و هنرمندِ مشتاق به نامِ سانتیاگو رامون یی کاخال شروع به تکمیل کارِ گلژی کرد. در حین نوشتنِ کتابی درباره‌ی تصویربرداریِ میکروسکوپی، او به تصویری از سلول رسید که با روش گلژی رنگ‌آمیزی شده بود. کاخال تحت تاثیر جزئیات دقیق آن بود – هم به عنوان یک دانشمند و هم یک هنرمند. او به زودی تلاش کرد که رنگ‌آمیزی گلژی را حتی بیشتر بهبود دهد و مراجع دقیق‌تری برای هنرش بسازد.

با دو بار رنگ‌آمیزی کردنِ بافت در بازه‌های زمانی مشخص، کاخال فهمید که می‌شود نورون‌های بیشتری را با وضوح بهتری رنگ‌آمیزی کند. و آن‌چه این اسلاید‌های جدید از آن پرده برداشتند پایانی بر نظریه مشبک شد — شاخه‌هایی که از هر نورون بیرون زده بودند به هیچ بافت دیگری به طور فیزیکی متصل نبودند. پس این سلول‌های منفرد چطور سیگنال‌های الکتریکی را انتقال می‌دادند؟ با بررسی و کشیدنِ بی‌شمار آن‌ها، کاخال فرضیه‌ای برجسته و نوین را مطرح کرد. به جای این که سیگنال‌های الکتریکی بی‌وقفه در شبکه‌ای از الیاف حرکت یابند، او مطرح کرد که سیگنال‌ها به طریقی از سلولی به سلول دیگر در یک زنجیره‌ی فعال‌سازیِ خطی می‌پرند.

ایده‌ی این که سیگنال‌های الکتریکی بتوانند به این شکل سفر کنند قبل از این که کاخال در۱۸۸۹ آن را بیان کند، شنیده نشده بود. اما مجموعه‌ی بزرگِ نقاشی‌هایش فرضیه‌اش را از هر زاویه‌ای تایید می‌کرد. در اواسط قرن بیستم، میکروسکوپ الکترونی از این ایده‌ بیش از پیش حمایت کرد با نشان دادنِ غشای دور هر سلول عصبی که آن را از همسایه‌هایش جدا می‌کرد. این پایه‌ی «اصول نورون» شد، که می‌گفت بافتِ مغز از سلول‌های مجزای بسیاری ساخته شده، به جای یک بافتِ پیوسته.

اصول نورون، علومِ اعصابِ مدرن را پایه‌گذاری کرد، و به محققانِ آینده اجازه داد که کشف کنند پالس‌های الکتریکی مرتب به سیگنال‌های شیمیایی و الکتریکی تبدیل می‌شوند در حین این که از نورونی به نورون دیگر منتقل می‌شوند. هر دو دانشمند گلژی و کاخال به خاطر کشفیات جداگانه ولی مشترکشان جایزه‌ی نوبل دریافت کردند، و امروزه محققان هم‌چنان تئوری‌ها و روش‌هایشان را استفاده می‌کنند. به این ترتیب، میراثشان به شکلِ عناصرِ مجزا در شبکه‌ی گسترده‌ای از دانش هم‌چنان متصل است.