Откриће Голгијеве „црне реакције“ и њене импликације на посматрање нервног ткива имале су огроман научни значај. Од његовог побољшања започела су савремена истраживања хистолошке структуре нервног система и јединица од којих је он састављен.

Елиана Берра - ОТВОРЕНА ШКОЛА Когнитивне студије Милан





Какав неочекивани призор! Раштркане, глатке и танке црне нити или трновите, густе, троугласте, црне ћелије у облику звезде или вретена могу се видети на савршено провидној жутој позадини! Готово би се могле упоредити слике са цртежима кинеског мастила на прозирном јапанском папиру [...] ово је Голгијева метода.(Цајал)

Реклама Овако се у својим списима присећао шпански лекар, подсећајући на своје прво запажање, које се одиграло у рудиментарној лабораторији постављеној у дому колеге, нервног ткива третираног „црном реакцијом“ коју је неколико година раније осмислио Италијан Цамилло Голги.



Шпански лекар био је Сантаиго Рамон и Цајал. Онај који би са Цамиллом Голгијем делио Нобелову награду за медицину из 1906. Онај који би идентификовао неурон као суштински градивни елемент нервног ткива, износећи у први план ћелијску теорију нервног система.

„Теорија ћелија“, према којој су ћелије елементарне компоненте живих организама, предложена је 1600. године, али су је ботаничар Маттхиас Сцхлеиден и зоолог Тхеодор Сцхванн формализовали тек 1800. године и даље потврдили у погледу органа који чине људско тело, немачки патолог Рудолпх Вирцхов. До почетка 1900-их, међутим, расправљало се о томе да ли је ова теорија применљива и на нервни систем; у ствари, нервно ткиво се структурно чинило сложенијим од оног код других органа, а тадашње методе испитивања нису дозвољавале разликовање ћелија од нервних влакана. Превладала је теорија према којој је нервни систем био скуп густе мреже танких филамената који су се спајали да би формирали нервна влакна, међусобно повезана. Ова теорија, коју је 1871. описао Немац Јосеф вон Герлацх, узела је име „ретикуларна теорија“ и прихватила је већина научника тог времена. Међу њима је био и Цамилло Голги.

Цамилло Голги дипломирао је медицину 1865. године на Универзитету у Павији под вођством професора чија је слава и данас позната: Цесаре Ломбросо. Међутим, хистолошке студије на нервном ткиву започеле су за недавно дипломираног Голгија, када се придружио лабораторији Павиа у режији Гиулио Биззозеро, и биле би прекинуте за неколико година да његова одлучност није превагнула и заобишла тешкоће са којима се суочавао. У ствари, именован је главним лекаром у провинцијској болници, Пие Цасе дегли Инцурабили у Аббиатеграссо, где нису планиране истраживачке активности, није постојала лабораторија, а расположива средства су била основна. Занемарљиви детаљи за научника који је болничку кухињу трансформисао у лабораторију и наставио студије уз подршку својих колега из Павије.



Голги је желео да проучава нервно ткиво и да то учини желео је да посматра мождано ткиво на начине који до тада нису били могући. Оптички микроскопи, који се користе за научна истраживања од 1600-их, претрпели су даљи развој 1800-их, али су и даље били покварени неким оптичким и хроматским артефактима. Даље, да би под микроскопом посматрали нервна ткива, морали су их сецирати на врло танке „кришке“ и третирати фиксаторима, који су у то време углавном били алкохол и хромна киселина, и бојама, попут кармина. Међутим, ове технике нису омогућиле оптималне резултате. Голгијева „црна реакција“ револуционисала би посматрање нервног ткива, „рецепт“ развијен након бројних покушаја у кухињи / лабораторији Аббиатеграссо-а.

Поново сам користио осмичку киселину, која је, посебно за нервни систем, један од најдрагоценијих реагенаса, јер без изазивања промена у облику и односу елемената, она за неколико сати очвршћава ткива, такође бојећи масноћу и нервних влакана, и у мање или више тешкој смеђој боји, осталим елементима, са изузетком алкохола, који се из дугогодишњег искуства показао прилично неприкладним за проучавање нервних ткива.

160 откуцаја у минути у мировању

подсећа истраживач из Павије у својим списима. Није било довољно. Тек након бројних тестова, Голги је схватио да може постићи жељени резултат потапањем нервног ткива у раствор калијум-дихромата и, у низу, сребрног нитрата. Под микроскопом је коначно било могуће посматрати ћелије и нервна влакна, која су се истицала својим црним профилом на светлој позадини.

О овом открићу рашириле су се разне легенде према којима је „црна реакција“ била резултат изванредне среће. Неки извори кажу да је истраживач лактом случајно просуо раствор сребра на узорке можданог ткива; други, да је службеник случајно бацио узорак можданог ткива у смеће где је неколико сати раније бачен узорак сребрног нитрата. У оба случаја, Голги би одлучио да поново употреби узорке на исти начин, посматрајући са великим чуђењем спектакл који је откривен његовом посматрању под микроскопом. Није могуће бити сигуран у истинитост ових епизода које су, ма колико сугестивне, прилично мало вероватне. Оно што је сигурно је да је, без обзира на то како се ово откриће заиста догодило, његов научни домет био огроман: ниједна друга метода тог времена није дозвољавала такво посматрање нервног ткива. Од његовог побољшања започела су савремена истраживања хистолошке структуре нервног система и јединица од којих је он састављен.

Први пут најављено 1873. године, откриће „црне реакције“ детаљније је описано следеће године у италијанском медицинском часопису.

Иако је Голги први имао прилику да јасно уочи нервне ћелије, обојене у црно и њихове последице, које ће тек деценијама касније бити крштене именом аксона и дендрита, извео је неке погрешне закључке. Са ограничењима методе, дендрити и аксони су били јасно видљиви, али чинило се да чине непрекидно преплитање, без икаквог решења за међусобно приближавање. За истраживача из Павије то је била потврда ретикуларне теорије нервног система.

Шпански истраживач Кајал, који ће током многих година постати противник, иако цењени, у европској научној панорами за Голгија, афирмишући индивидуалност нервних ћелија као саставних елемената можданог ткива.

Кајал, лекар који се вратио из војног искуства у кубанском рату, вратио се у Шпанију 1875. године и управо тада почео да се посвећује научним истраживањима. Окарактерисан од врло малих ногу креативном, импулсивном и страсном природом, одлучио је да опрему неопходну за лабораторијске активности купи уз плаћање војске, поделивши се у наредним годинама између универзитета у Мадриду и Барселони.

Нисам радио ништа осим претраживања без методе. Понуђено ми је дивно богато поље открића и истраживања, пуно сјајних изненађења. Имајући ово на уму, испитивао сам крвне ћелије, епителне ћелије, мишићна тела и живце, заустављајући се овде или тамо како бих нацртао или фотографирао најзанимљивије сцене у животу бескрајно малих.

лепота и звер психолошко значење

сећа се Кајал у својим списима. Било је то 1887. године да је први пут у рудиментарној лабораторији постављеној у кући колеге и пријатеља, психијатра др Симарроа, посматрао неке узорке нервног ткива третиране црном Голгијевом реакцијом.

Полазећи од тог запажања, Цајал је почео да користи Голгијеву методу у својој лабораторији, постепено правећи промене. Трајање потапања ткива у раствор варирао је у зависности од нервне структуре коју је желео да проучи и карактеристика животиње којој је ткиво припадало.

Захваљујући таквим модификацијама могао је да посматра нервно ткиво са још већом дефиницијом. Захваљујући свом уметничком таленту, коченог у младости од породице која је за њега тежила медицинској каријери, успео је да верно репродукује оно што је видео под микроскопом на стотинама сјајних ручно рађених цртежа. Са усавршавањем Голгијеве „црне реакције“, Кајал је приметио да су се неки аксони, иако врло блиски везним, слободно завршавали, без директне везе са другим нервним влакнима. 1889. године истраживач је закључио да су нервне ћелије, као и оне других ткива, независне јединице једна од друге. Била је то потврда ћелијске теорије нервног система.

Реклама Резултати његових студија, међутим, борили су се за ширење ван шпанских граница. Због тога је 1889. године Цајал одлучио да учествује на престижном конгресу у Берлину, плаћајући трошкове из свог џепа, пошто га универзитет није хтео да финансира. Међу организаторима догађаја био је и ауторитативни учењак тог доба: Вилхелм фон Валдејер, директор института за анатомију Универзитета у Берлину. Импресиониран Цајаловим студијама, Валдеиер је започео преглед досадашњих истраживања на нервним ћелијама. Резултат је то било 1891. године, објављивање дугог дела у шест делова, у којем су први пут крштене најважније ћелије нервног система именом под којим их познајемо: неурони. Дефинисани су као основне и независне јединице једна од друге. Теорија ћелија, захваљујући студијама Цајал-а и Валдеиер-овом раду, постала је „теорија неурона“. Убрзо су чак и огранци нервних влакана који потичу из тела неурона добили име: Вилхелм Хис је 1890. године влакна која спроводе нервни импулс са периферије према ћелијском телу назвао именом „дендрити“; 1896. Албрецтх вон Колликер назвао је 'аксоне' онима који га воде од ћелијске соме до периферије. Упркос доказима у прилог теорији неурона и широкој подршци научне заједнице, неки жестоки противници наставили су да јој се противе. Голги, који је у међувремену дао друге ауторитативне и вишеструке доприносе научним истраживањима, описујући глија ћелије као што су астроцити, идентификујући 'Голги ретикулум' унутар ћелије, мишићно-тетивне рецепторе зване 'Голгијеви органи' и кожне назван „Голги-Маззонијеви крвни телесци“, појашњавајући неке аспекте анатомске структуре бубрега и репликационог циклуса плазмодијума одговорног за маларију, на једно питање које није направио компромис: по његовом мишљењу, аксони су били сједињени једни с другима и годинама је наставио да борба за ретикуларну теорију.

Дијатриба није спласнула ни када је најављено да ће двојица антагонистичких научника, Голги и Цајал, делити Нобелову награду за медицину, један за проналазак методе „црне реакције”, други за то што су је искористили успостављањем структуру и функцију неурона.

Каква сурова иронија судбине да се паре, попут сијамских близанаца удружених иза научних противника са тако контрастним карактерима.

Цајал ће коментарисати у својим списима. Церемонија се одржала 1906. године, исте године када је Италијан Гиосуе Цардуцци такође добио Нобелову награду за књижевност. Чак је и ова прилика постала изговор за двојицу научника да бране своје теорије, покрећући нападе на антагониста у њиховим захвалним говорима.

Ако је ћелијска теорија неурона сада била доминантна, постојало је велико питање на које је још увек требало одговорити. Ако информације о нервима путују дуж дендрита и аксона, а ови нису спојени, како сигнал може прећи са једног неурона на други за кратко време, преносећи информације чак и на велике даљине? Ретикуларна теорија, која проглашава међусобни континуитет нервних влакана, имала је предност у овом погледу. Обоје, међутим, нису одговорили на још једно трновито питање: како настаје и шири се нервни сигнал?

Да би одговорили на оба питања, то би био још један пар научника који су, иронично, поделили Нобелову награду за медицину 1932. године: то су били Британац Едгар Доуглас Адриан и Цхарлес Сцотт Схеррингтон. Први је у електричној активности идентификовао механизам у основи преноса нервног импулса неурона, други је појаснио како се тај импулс преноси између два или више неурона.

Идеја да електрична активност представља начин преноса нервних сигнала била је присутна већ од 1700-их и пратила је дугу италијанску научну традицију научника као што су ГианБаттиста Беццариа, Луиги Галвани, Леополдо Нобили. Међутим, њихове водеће теорије су током два века у великој мери критиковане и игнорисане од стране других водећих европских истраживача. Требало је сачекати до 1928. године да би се захваљујући Адриану електрична активност могла легитимно препознати као основа нервног импулса. У свом чувеном експерименту, енглески лекар је изоловао неколико аксона из нерва на врату зеца и поставио електроду у контакт са њима. Електрода је сваки пут када је зец одахнуо, забележила електричну активност која се појачалом претвара у звучни сигнал сличан звечки. Свака пуцкетања одговарала је електричном импулсу који је неурон користио за пренос сигнала и „дијалога“ са суседним неуронима: акционим потенцијалом. Данас знамо да се акциони потенцијал ствара јер сваки неурон има стално присутан електрични набој, „потенцијал у мировању“. Потенцијал мировања гарантује структура неурона који, попут батерије, има с једне стране позитиван електрични набој изван мембране која га покрива, а с друге стране негативни набој, унутар ћелије. Позитивно или негативно наелектрисање даје преваленција електрички наелектрисаних атома, јона, између две стране мембране. Када стимулус стигне на неурон, долази до промене концентрације јона са обе стране мембране и, сходно томе, електричног наелектрисања. Конкретно, ако је стимулус подражајни, разлика у електричном наелектрисању се смањује: тако долази до појаве зване „деполаризација“. Једном када се прекорачи одређена „гранична“ вредност деполаризације, постоји „акциони потенцијал“: електрична манифестација нервног импулса, која представља начин на који неурони шире своје поруке.

У каснијој студији крастаче, Адриан је забележио електричне импулсе, појачао их и графички претворио, приказујући их као оштре „врхове“. Посматрајући врхове, открио је да су акциони потенцијали датог неурона по амплитуди и трајању били исти, без обзира на интензитет стимулуса: варирала је њихова учесталост.

Адриан је стога описао како се нервни импулси, генерисани на овај начин на високој или ниској фреквенцији, шире дуж аксона, почев од ћелијског тела неурона до његовог екстремитета, „попут пламена дуж упаљеног осигурача“. „Осигурач“ се протеже дуж аксона читавом дужином и такође може путовати на прилично велике раздаљине. Међутим, ако, како тврди теорија неурона, аксони нису међусобно повезани, како је могуће њихово ширење између различитих неурона?

Одговор ће пружити оно што је за многе препознато као „филозоф нервног система“, Цхарлес Сцотт Схеррингтон, и има тачно име: синапсе.

Синапсе, термин који је први пут користио енглески лекар, значи „спој“, „спој“ и представља функционалну везу између два неурона кроз која се преноси нервни сигнал. У време Схеррингтона говорило се о „функционалној“ структури пошто је постојање синаптичког простора потврђено и структурно уочљиво тек у наредним деценијама, након појаве електронског микроскопа.

На нивоу синапсе, неурони комуницирају једни с другима невероватном трансформацијом поруке, која од електричног импулса постаје хемијски сигнал.

Као што се догодило за ћелијску теорију и ретикуларну теорију, о електричној и хемијској теорији нервног сигнала такође се дуго расправљало и већини научника се чинило непомирљивим.

Помирење ових теорија био је научни допринос трећег пара научника и нобеловаца за медицину 1936. године: Отто Лоеви и Хенри Дале. Лоевијеви експерименти на срцу жабе показали су да је електрични стимулус, пренесен дуж аксона, праћен ослобађањем хемијске супстанце способне да преноси „поруку“ између два неурона и између неурона и мишића са опипљивим последицама: срце жабе, у зависности од електричног стимулуса и хемијске супстанце која се као резултат тога ослободи, убрзава или успорава откуцаје срца. Хенри Дале, идентификовао је две супстанце укључене у синаптичку комуникацију: норадреналин и ацетилхолин. Названи су неуротрансмитерима, због њихове улоге у преносу информација у нервним ткивима. Касније, између тридесетих и педесетих година прошлог века, идентификовани су и други неуротрансмитери и њихове функције су разјашњене: глутамат и глицин, са побудним ефектом; серотонин, укључен у расположење; гама-амино маслачна киселина (ГАБА), инхибиторна; допамин, укључен у круг задовољства и кретања. Сигнали који путују кроз различите мождане кругове који укључују бројне неуроне и различите синапсе, преносе се низом електричних импулса и неуротрансмитера, који се, као у каскадном алгебарском збиру, сабирају или одузимају један од другог, у безброј различите конфигурације.

У деценијама које су уследиле након ових открића, нове студије су додатно разјасниле механизме који регулишу комуникацију између неурона и њихових кола на нивоу нервног система, истичући, с друге стране, неочекивану сложеност, која још увек није у потпуности дешифрована. .

Осећајући шарм и величину ове сложености, сам Схеррингтон је песнички написао:

Попут Млечног пута који улази у неку врсту космичког плеса, мозак је попут очараног разбоја, у који милиони блиставих осигурача ткају увек значајну, а опет увек променљиву, растварајућу конфигурацију, покретни склад подконфигурација.

реченице с речју врста