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自学成才的现代神经科学之父的经典神经元手稿要“重现江湖”了...

中国生物技术网

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西班牙邮票上面的卡哈尔以及他手绘的视网膜神经元结构示意图 来源:中华医学集邮研究会副会长王平

作者|生物技术君 来源|中国生物技术网(ID:biotech-china)

1852年5月1日,西班牙萨拉戈萨大学的应用解剖学教授Antonia Cajal喜得一子,并取名Santiago Ramón y Cajal(以下简称卡哈尔)。卡哈尔的童年是平凡的,他先在理发店当学徒,后来又做了鞋匠,但他本人一直梦想成为一名艺术家。在父亲的影响下,他进入了医学研究领域的大门。

起初,卡哈尔帮助父亲手绘解剖图课件,也正因此,他的绘画天赋在其作品中体现得淋漓尽致。1873年,卡哈尔自学成才在萨拉戈萨大学医学院取得硕士学位;1877年取得了医学博士学位,并在母校成为一名组织学和病理解剖学教授。

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卡哈尔在实验室 图片来源:wiki

19世纪末,卡哈尔凭借自己高超的观察能力和绘画天赋,已完成几百幅精美、细致的神经解剖学绘图。这些作品帮助人们了解了脑细胞的面貌,以及它们共同形成的更广泛网络。

卡哈尔对于大脑神经解剖学的研究是开创性的,他是银染法的创始人,并提出了“神经元学说”,颠覆了高尔基早先奠定的网状理论。卡哈尔认为神经元是独立的单位,突起互不融合,但可以通过特殊的结构(后来被命名为突触)传递信号。也因此,他被誉为神经科学之父,并在1906年与高尔基共同分享了诺贝尔生理学或医学奖。

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卡哈尔(右)图片来源:中华医学集邮研究会副会长王平

卡哈尔的神经解剖学绘图后来长期被用作教学的范本,直到现在仍然会出现在教材中。

现在,一大群刺绣师志愿者以手工刺绣的方式勾勒出这些标志性脑细胞的布艺作品,向帮助我们了解大脑组织结构的这位伟大的科学家卡哈尔致敬。

去年3月,苏格兰爱丁堡大学的科学家发起了“卡哈尔刺绣项目”。来自六个国家和地区超过75名志愿者(科学家、艺术家和刺绣师)手工缝制的同尺寸正方形小幅作品最终将被缝合成一个大挂毯。该项目详情近日已发表在《柳叶刀神经学》上。

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爱丁堡大学的神经学家Catherine Abbott是该项目的发起人,她是在同事交谈时冒出这个想法的。她原本计划举办一场卡哈尔的绘画展。这些细致的绘画作品展现了神经细胞(神经元)以及其他类型的大脑细胞,包括被称为星形胶质细胞的支持细胞。Abbott说:“我当时灵光乍现:如果能将这些经典作品能以刺绣形式表现出来岂不是更好?”

这个项目刚刚开始时,新冠病毒正席卷了全球,各地的人们都处于居家隔离的状态。爱丁堡大学的神经免疫学家Katie Askew说:“在疫情期间不能回到学校讲课令人沮丧,但在家里缝制神经学经典画作着实令人宽慰。让某件事情占据着你的双手,这样就不会一直盯着手机看新闻了。” 

Askew选择重现卡哈尔绘制的浦肯野(Purkinje)细胞,这是从小脑皮质发出的唯一能够传出冲动的神经元,位于大脑的后部和底部,有助于协调运动。人小脑皮质约有1500万个浦肯野细胞,它通过浓密的卷须收集信号,然后发出自己的静默信号。

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卡哈尔手绘的浦肯野神经元 图片来源:The Drawings of Santiago Ramon y Cajal

这些特殊细胞几乎填满了Askew绣制的作品。她说:“这些细胞非常惊艳。我花几个月盯着它们使我联想到它与树枝之间的相似性。”

为了致敬卡哈尔的深刻见解,刺绣师们重新创作了他的九幅标志性绘画,这些绘画包含了大脑中的一系列细胞类型(见下图)。

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来自美国奥本大学的艺术家Annie Campbell是其中一名刺绣师志愿者说,她说:“卡哈尔的艺术眼光在他的作品中体现得相当明显。他的作品介于科学和艺术之间。至于要省去哪些部分,他其实做的是一个美学上的折中,这使得看到它的人就会说,‘哦,那是一个没有树突的神经元,所以我可以看到包围它的星形胶质细胞。”

Campbell决定绣一个带环状卷须的星形胶质细胞,以保持作品的美感。在绣制过程中,她也开始了解这些细胞的更多信息:它们在大脑中执行各种关键的工作,包括治疗损伤。

Abbott说:“卡哈尔的画作在现在仍然具有意义,即使使用功能强大、高分辨率的显微镜,今天的科学家也是以类似的方式观察细胞。一想到即使有这么多先进的设备,我们也没有领先于前人,这几乎是令人沮丧的。然而,让我欣喜的是,通过这种方式我可以与一个世纪前的前辈直接‘沟通’。”

Abbott说:“现在,这些纺线将刺绣师与卡哈尔的作品联系在一起。我们看到的是同一件事物,感受到的是同样的神奇。”

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参考资料:

1.https://www.thelancet.com/journals/laneur/article/PIIS1474-4422(20)30348-3/fulltext

2.https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1906/cajal/facts/

3.https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1906/cajal/biographical/

编者按:本文转载自微信公众号:中国生物技术网(ID:biotech-china),作者:生物技术君


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