داستان کشف واحد اصلی سیستم عصبی توسط پدر نوروساینس مدرن(بخش دوم)

کژال در سن 36 سالگی، کار جوجه کشی تخم را انجام می داد؛ درست همانطور که در دوران کودکی دوست داشت این کار را انجام بدهد. اما کژال این بار، به جای اینکه منتظر بماند تا شاهد «تغییر شکل نوزاد تازه متولد شده» باشد، پس از طی چند روز پوسته تخم مرغ را شکست و جنین را بیرون آورد. بافت جنینی برای مقاومت در برابر فشار ناشی از گیره میکروتوم بسیار ظریف بود. بنابراین، با نگه داشتن بلوک بافتی، بین انگشت شست و سبابه دست چپ خود، با تیغ بخش هایی را برش داد. جالب است بدانید کژال هیچ وقت پیش بینی نمی کرد که آموزش های  سلمانی که در دوران کارآموزی و جوانی اش در زمینه ی مد یاد گرفته بود و از آن متنفر بود روزی به کارش بیاید. یکی از شاگردان خصوصی کژال در بارسلونا که در آزمایشگاه با او کار می‌کرد، تأیید کرد که برش‌هایی که کژال با دست انجام می‌داد اغلب بین 15 تا 20 میکرون ضخامت داشتند و به اندازه قطعاتی که با هر دستگاهی برش بخورد، دقیق بودند.

کژال در آوریل 1888 نمونه‌هایی از مخچه جنین کبوتر سه روزه را تهیه کرد. او نگاهش را از درون میکروسکوپ به آکسون شفاف و ظریفی خیره کرد که از قاعده اش یک برآمدگی نرم و مخروطی شکل روی بدن سلول به سمت پایین منحنی می‌شد، آن خط سیاه را دنبال کرد، طوری که انگار هنوز پسربچه ای است که مسیر رودخانه را دنبال می‌کند. آکسون منحنی می شد و به سمت امتداد لایه سلول های زیر آن متمایل می­شد تا اینکه به نزدیکی شروع شاخه شدن می رسید. در چشم کژال، سلول پورکنژ که با واکنش سیاه (درقسمت اول این داستان به واکنش سیاه اشاره شده است) رنگ آمیزی شده بود، شبیه “زیباترین و پربرگ ترین درخت” بود. او کل مسیر شاخه‌ای از بدنه ی “مروارید مانند” مرکزی سلول تا انتها را دنبال کرد تا جایی که به سلول‌های دیگر نزدیک می شد؛ این سلول ها معروف به سلول‌های ستاره‌ای بودند و هر کدام نوعی از شکل «سبد» را تشکیل می دادند. اگرچه “گلابی” یک سلول و “سبد” سلول دیگر خیلی به هم نزدیک بودند، اما هرگز با هم تماس نداشتند. کژال احساس کرد که “حقیقت جدیدی” در ذهنش پدیدار می شود: انتهای سلول های عصبی آزاد است و آزادانه به پایان می رسد. آنها از یکدیگر متمایز بودند.

جنگل درهم

از زمانی که محققان برای اولین بار مطالعه سیستم عصبی را در دوران باستان آغاز کردند، همواره تمایل داشتند ساختار آن را با فناوری های موجود در زمان خود مقایسه کنند. برای مثال، مصریان باستان، پوسته بیرونی مغز به همراه شکاف ها و پیچش‌های آن را مانند تفاله‌های چین دار باقی مانده از ذوب سنگ معدن می دیدند. یونانیان باستان فکر می کردند که مغز مانند یک منجنیق عمل می کند. رنه دکارت معتقد بود که ارواح حیوانات از مغز و از طریق اعصاب توخالی راه می افتند و ماهیچه‌ها را باد می‌کنند، درست همانطور که مایع هیدرولیک از طریق ماشین‌هایی در باغ‌های سلطنتی در سن ژرمن به حرکت در می آید. در قرن نوزدهم در دوره جدیدی از حمل و نقل، کالبدشناسی به نام  اتو دیترز در میان بسیاری از کالبدشناسان دیگر، سیستم عصبی را به عنوان راه آهنی با تقاطع هایی که در آن ترافیک می تواند هدایت شود، تصور می کرد.

در اواسط قرن نوزدهم استفاده از استعاره راه آهن برای سیستم عصبی جای خود را به تکنولوژی دگرگون کننده دیگری به نام تلگراف داد. مدرسه بیوفیزیک آلمان به ریاست هرمان فون هلمهولتز اداره می شد و امیل دو بوآ ریموند مسئولیت این فناوری را بر عهده داشت. دو بوآ ریموند در یک سخنرانی در سال 1851 اظهار داشت: ” تلگراف الکتریکی پدیده ی عجیب زمانه ی ماست و  مدتها پیش در حیوانات مدل سازی شده است.

” او استدلال کرد که شباهت بین سیستم عصبی و تلگراف الکتریکی بسیار عمیق تر است. وی نوشت: “این چیزی بیشتر از شباهت است”. “این یک خویشاوندی است، توافقی است نه فقط در مورد معلول ها، بلکه شاید در مورد علت ها نیز باشد».

به نوبه خود، مهندسانی که شبکه­‌های تلگراف را طراحی کرده اند از جمله ساموئل مورس و ورنر فون زیمنس، به سیستم عصبی بیولوژیکی به عنوان مدلی از تمرکز و سازمان نگاه کرده‌­اند. با سفر کردن مردم به کشورهای مختلف و برقراری ارتباط برای اولین بار با یکدیگر در سراسر جهان، ارتباط متقابل به یک ایده آل اجتماعی تبدیل شد. هنگامی که سرانجام آلمان در سال 1871 متحد شد، شبکه تلگراف آن در برلین راه اندازی شد و به تمام قلمروهای آن رسید و هم به نماد و هم به ابزار قدرت امپراتوری تبدیل شد. در حوالی آن زمان، شاید تحت تأثیر این استعاره غالب، آناتومیست آلمانی به نام جوزف فون گرلاخ از طریق میکروسکوپ خود به بافت عصبی نگاه کرد و درهم تنیدگی الیاف -ساختمان شبکه ای- را دید.

کژال که در روستاهای قبل از دوره ی صنعتی شدن بزرگ شده بود، تصاویر طبیعی دوران کودکی خود را در سیستم عصبی می دید. سوال کژال این بود :

” آیا در پارک های ما درختی زیباتر و پربرگ تر از جسم پورکنژ مخچه یا سلول روانی، به عبارت دیگر، هرم معروف مغزی وجود دارد؟”

او شاخه‌هایی از آکسون‌ها “به‌شکل خزه یا بوته روی دیوار” را مشاهده کرد که غالبا توسط “یک ساقه کوتاه و ظریف مانند گل” نگه داشته شده بود. یک سال بعد، او به بررسی اصطلاح “الیاف خزه ای” پرداخت. او دریافت که این الیاف به “گل و بوته هایی” ختم می‌شوند که به دندریت‌های سلول‌های دیگر نزدیک می‌شوند اما همچنان آنها را لمس نمی‌کنند. “انتهای پیچش ها” و “الیاف بالارونده” مثل “پیچک یا درخت انگور” به تنه درخت می‌چسبند.

مهمتر از همه، به نظر می رسید که سلول ها مانند “جنگلی از درختان انبوه” به هم متصل می شوند. ماده خاکستری یک “باغستان” بود؛ سلول­های هرمی در یک “بیشه ای در هم تنیده” بسته بندی شده بودند. استفاده از روش جنین شناسی برای مطالعه سیستم عصبی به ذهن کژال خطور کرد.

او گفت: در عین حال این روش، تفاوت پیچیدگی بین “جنگل کاملا رشد کرده” و یک “جنگل جوان” را نشان خواهد داد. برای کژال، قشر مغز یک “جنگل وحشتناک”، غیرقابل نفوذ و وحشی بود و به همان اندازه که در کوبا در جنگ ده ساله جنگیده بود، ترسناک بود. کژال معتقد بود که با نیروی اراده، انسان ها می توانند “جنگل درهم تنیده سلول های عصبی” را به “باغی منظم و لذت بخش” تبدیل کنند. کژال همیشه از این موضوع واهمه داشت که مبادا عقب ماندگی محیطش، رشد فکری او را متوقف کرده باشد. او در زندگی نامه خود نوشت: “متأسفم که اولین بار نور را در یک شهر بزرگ ندیدم”. اما چشم اندازهای روستایی دوران کودکی او به زمینی غنی تبدیل شد که درک متفاوتی از درک هم عصرانش در مورد سیستم عصبی در وی ایجاد کرد.

اگرچه کژال گهگاهی از تلگراف نام می برد، اما در خطابه ای از وی که در غیابش و در کنگره بین‌المللی پزشکی 1894 در رم خوانده شد، اساساً این استعاره را برای سیستم عصبی رد کرده بود. ریشه ی مخالفت او هم از یافته های آناتومیکی و هم از مشاهدات ذهنی او نشات می گرفت.

وی اظهار کرد: «یک شبکه ی پیوسته  و از پیش مستقرشده – مانند توری مشبکی  از سیم‌های تلگراف که در آن هیچ ایستگاه یا خط جدیدی ایجاد نمی‌شود – به نوعی سفت، تغییرناپذیر و غیرقابل تغییر است و برخلاف مفهومی است که همه ما از “اندام فکر” داریم: این که مغز در حدود معین، انعطاف پذیر است و می تواند با کمک ژیمناستیک ذهنی و هدفمند، کامل شود.

به عبارت دیگر او می دانست که می تواند ذهن خود را تغییر دهد. به همین دلیل بود که او نمی توانست تشبیه سیستم عصبی به شبکه ای که ساختار آن ثابت است را تحمل کند. سیستم عصبی باید قابلیت تغییر را داشته باشد و به گفته او این قابلیت برای بقای ارگانیسم بسیار مهم است. کژال برای بیان این مفهوم بر اصطلاحات مختلفی تکیه کرد: “پویایی”، “نیروی تمایز درونی”، “سازگاری [نرون‌ها] با شرایط محیطی” – ​​و در نتیجه، “پلاستیسیته”.

اگرچه کژال اولین کسی نبود که از اصطلاح «پلاستیسیته» استفاده کرد اما سخنرانی او در رم که در برابر مخاطبان بین المللی زیادی ارائه شد، احتمالاً باعث شد که این اصطلاح، عمومی و محبوب شود. این مفهوم با الهام از جهان بینی منحصر به فرد و غیر متعارف کژال، یکی از ماندگارترین کمک های وی به علم است.

این مقاله در اصل با عنوان «پروانه‌های اسرارآمیز روح» در مجله علمی آمریکایی 326، 4، 50-57 (آوریل 2022) منتشر شده است.