مغزی در جست‌وجوی خاستگاه خویش

یکم ماه مِی (11 اردیبهشت)، صدو‌هفتادمین سالروز تولد «سانتیاگو رامون کاخال» بود. کاخال را پیشگام علوم اعصاب نوین می‌دانند. مردی که ثمره پشتکار فراوان، دقت کم‌نظیر و هنرش در بافت‌شناسی و نقاشی به یکی از بزرگ‌ترین کشف‌های تاریخ منجر شد. او نخستین کسی بود که اعلام کرد بافت مغز از زیرواحدهای مستقل یعنی نورون تشکیل شده است. به دنبال کشف سلول عصبی یا نورون [نامی که بعدتر باب شد]، تحولی در علوم اعصاب و در پی آن در سایر شاخه‌‌ها پدید آمد. گفته می‌شود در بهار سال 1998 محموله اصلی فضاپیمای کلمبیا یک آزمایشگاه عصبی مملو از آزمایش‌های متمرکز بر مغز انسان بود. این فضاپیما حاوی «اولین مصنوعات علمی مهم تاریخ بود که در فضا به پرواز درآمده بودند»، از جمله اسلایدهای میکروسکوپی شیشه‌ای از نقاشی‌های کاخال پیشگام عصب‌شناسی. کتاب «بافت سیستم عصبی انسان و مهره‌داران» یک کتاب درسی مهم در حوزه علوم اعصاب به شمار می‌رود. بسیاری این کتاب را با کتاب «منشأ گونه‌ها»ی داروین در زیست‌شناسی تکاملی هم‌ارز می‌دانند. مقاله پیش‌رو نگاهی گذرا به زندگی این دانشمند، کارهای او و اهمیت کشف او در دنیای علم دارد.

«سانتیاگو رامون کاخال» در یکم ماه می‌ سال 1852م. در پِتیلا، روستایی در شمال‌شرقی اسپانیا به دنیا آمد. از کودکی میل و شیدایی انکارناپذیری به نقاشی داشت. او در کتاب خاطراتش به ترس همیشگی‌ای اشاره می‌کند که از تأثیر زندگی در محیط توسعه‌نیافته در خود احساس می‌کرد. پیوسته بیم آن را داشت که زندگی در روستا او را از رشد فکری بازدارد. با این وجود در ادامه خواهیم دریافت که زیستن در محیطی متفاوت از هم‌نسلانش نه‌تنها منجر به عقب‌ماندگی او نشد بلکه درک متفاوتی از پدیده‌ها نیز به او بخشید. پدر او «هوستو رامون کاخال» استاد آناتومی و پزشک حاذقی بود. هوستو از شخصیتی پرتلاش، مصمم و متواضع برخوردار بود. گرچه علاقه سانتیاگو به هنر و نقاشی از کودکی نمایان بود و در نوجوانی به عکاسی، شطرنج، فلسفه و ژیمناستیک می‌پرداخت، اما پدر با پیش‌زمینه‌ که از زندگی دشوار خود در اوان کودکی و جوانی داشت، مانع از روی آوردن پسر به سوی هنر شد. با این حال با درایت خود، زمانی که استاد آناتومی بود از راه تشویق سانتیاگو در آناتومی تلاش کرد تا او را به حوزه کاری خود علاقه‌مند کند. پدر از او می‌خواست تا برای ترسیم اشکال اسکلت بدن انسان سر کلاس‌هایش حاضر شود و به او یاری برساند. سانتیاگو فرزند اول خانواده، بنا به خواسته پدر وارد مدرسه پزشکی شهر ساراگوسا شد. کاخال جوان بعد از فارغ‌التحصیلی به خدمت ارتش اسپانیا درآمد و در مأموریتی در کوبا برای مبارزه با مالاریا و سل شرکت داشت. مدتی بعد یعنی در سال 1883 کرسی آناتومی تشریحی در دانشکده پزشکی والنسیا را به دست آورد. رامون کاخال در سال 1887 استاد بافت‌شناسی و سپس رئیس گروه پاتولوژی در دانشگاه بارسلونا شد. در این زمان بود که رفته‌رفته فرصتی برای تحقیقات جدی خود روی بافت مغز یافت. او این زمان را غنیمت دانسته و کوشید تا علاقه دیرین خود یعنی نقاشی را به شکلی متفاوت و حرفه‌ای در بافت‌شناسی مغز دنبال کند. درنهایت ثبت دقیق و تلاش او در به تصویر کشیدن آنچه از مغز مشاهده می‌کرد منجر به دریافت جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی در سال 1906 شد. رامون کاخال پی برد که سیستم عصبی مرکزی از شبکه‌ای از نورون‌ها تشکیل شده است و رشته‌های نخ‌مانندی از آنها رشد می‌کنند. هر نورون فیبرهای ورودی بسیاری دارد و دارای یک فیبر خروجی (آکسون) است که در مواردی ممکن است چند شاخه هم داشته باشد.

«کاخال» و اهمیت کار او

تا اواخر قرن نوزدهم میلادی برترین ابزار برای مشاهده نمونه‌های آزمایشگاهی، میکروسکوپ‌های نوری بود. گرچه هنوز هم عملکرد مغز از بزرگ‌ترین و بازپاسخ‌ترین پرسش‌های علم است، اما لازم به یادآوری است در آن زمان به دلیل توان پایین میکروسکوپ‌های نوری در بزرگ‌نمایی و تفکیک، مشاهده نمونه‌هایی در اندازه میکرون چندان موفقیت‌آمیز نبود. بنابراین جامعه علمی تصویر روشنی از واحدهای سازنده بافت مغز نداشت. عده‌ای از دانشمندان از جمله «گلژی» و «کاخال» طرفدار نظریه ساختار شبکه‌ای مغز بودند و عده‌ای دیگر با اینکه از لحاظ تجربی قابل اثبات نبود به نظریه «سلول منفرد» باور داشتند. کامیلو گلژی، آسیب‌شناس ایتالیایی که اندامک غشادار تازه‌ای را در سلول با روش رنگ‌آمیزی ابداعی خود کشف کرد از مخالفان نظریه سلول منفرد بود و معتقد بود ساختار مغز از بافتی شبکه‌ای تشکیل شده است. کاخال برای اولین‌بار در خانه یکی از همکاران خود که به‌تازگی از پاریس بازگشته بود با تکنیک رنگ‌آمیزی نقره گلژی آشنا شده و حسابی تحت تأثیر آن قرار می‌گیرد. او با این روش می‌توانست روی لام رشته‌هایی را ببیند که صاف، نازک، خاردار یا ضخیم بودند، علاوه بر آن اجسامی ستاره‌ای‌شکل و دوکی‌شکل سیاه می‌دید. تصاویر به‌قدری دقیق و پررنگ بودند گویی با جوهر اعلای چینی روی کاغذ شفاف ژاپنی نقش زده شده است. او بعدتر تغییراتی در این تکنیک به وجود آورد و مراحل دیگری را برای بالابردن دقت رنگ‌آمیزی به آن افزود. اما مشکل مشاهده نمونه‌های به‌دست‌آمده از بافت مغز در چه بود؟ نمونه‌های به‌دست‌آمده از مغز فرد بالغ، از لحاظ ساختاری پیچیدگی بالایی داشتند؛ الیاف و رشته‌ها به‌قدری متراکم بود که انگار قابل ردیابی نبود. گویی از چشمیِ میکروسکوپ تنها انبوهی از جنگل‌های بارانی نفوذناپذیر را می‌شد مشاهده کرد، به عنوان مثال تفکیک درخت بلوط از توسکا و صنوبر از کاج دشوار می‌نمود. کاخال برای این چالش راه‌حلی پیدا کرد. او توالی را به‌طور معکوس بررسی کرد. با خود اندیشید باید از بافت جنین که هنوز در مراحل آغازین تکوین قرار دارد بررسی را شروع کرد. در سیستم عصبی نمونه‌های جوان‌تر، اجسام سلولی ساده‌تر، رشته‌ها کوتاه‌تر و کم‌تعدادتر و تشخیص روابط بین آنها آسان‌تر است. گاهی اوقات آکسون بالغ بیش از چند فوت طول دارد در نتیجه احتمال برش پایانه آن در نمونه‌ بالاست. رامون کاخال برای این کار از جنین نوعی کبوتر کمک گرفت. مشکل دیگر این بود که بافت جنین در برابر دستگاه برش نمونه (میکروتوم) بسیار آسیب‌پذیر بود، بنابراین حقه آرایشگری‌اش را که البته از آن بیزار بود به کار گرفت. برای برش نمونه‌ها دست به کار شد. به گواه یکی از شاگردانش، او نمونه‌ها را به قدری دقیق و با ظرافت با تیغ می‌برید که ضخامت آنها به حدود 15-20 میکرون می‌رسید. درنهایت آنچه کاخال از سلول‌های عصبی مشاهده کرد درکی متفاوت از ساختار دستگاه عصبی بود. آشکار است در آن زمان دستگاهی که بتوان میکروسکوپ را به آن متصل کرد و تصویر آن را روی صفحه‌ای مشاهده کرد، وجود نداشت. بنابراین باید تصویر موجود در هر لام را با کمک دست می‌کشید. با ترسیم هر آکسون و دندریت یک قدم به نظریه سلول منفرد نزدیک‌تر می‌شد. او به چشم می‌دید بافت عصبی از سلول‌های مختلفی تشکیل شده است. با وجود فشردگی و ارتباط سلول‌ها به یکدیگر، هریک از استقلال برخوردارند. نقطه شروع و پایان مشخصی دارند. کاخال در سال 1888 برای ارائه نظریه خود به کنگره‌ انجمن آناتومی آلمان در برلین دعوت می‌شود. گرچه سخنرانی سرنوشت‌ساز خود را به زبان اسپانیولی ارائه داد و کمتر کسی متوجه صحبت‌های او شد، اما تصاویر و اشکال ترسیم‌شده توسط او به اندازه‌ای واضح و دقیق بود که اعضای کنگره بسیار تحت تأثیر قرار گرفتند. از اینجا به بعد بود که نام کاخال بر سر زبان‌ها افتاد. نظریه او که بعدها به «نظریه نورونی» شهرت یافت انقلابی در علوم اعصاب به راه انداخت. نیمه‌شب 6 اکتبر سال 1906 (در 54 سالگی) بود که رامون کاخال تلگرافی از بنیاد نوبل در سوئد دریافت می‌کند. او تلگراف را جدی نمی‌گیرد و با تصور اینکه یک شوخی از سوی شاگردانش است به رختخواب می‌رود، فردای آن روز وقتی نام خود را از خبرگزاری‌ها شنید متوجه شد ماجرا فراتر از شوخی است. کاخال و گلژی برای پاسخ به یکی از بزرگ‌ترین سؤالات علم به‌ طور مشترک برنده نوبل شدند. در اشتراک این جایزه با هم توافق داشتند، اما گلژی همچنان به نظریه شبکه‌ای خود درخصوص ساختار سیستم عصبی وفادار بود. با این حال اگر امروز درک بهتری از چگونگی تکانه‌های عصبی بین سلول‌های مختلف داریم و نیز درباره عصب‌شناختی بازتاب‌ها می‌دانیم، مدیون کوشش‌های این دو دانشمند هستیم.

مخالفت کاخال با استعاره تلگراف

یکی از ماندگارترین کارهای کاخال در علم تأکید بر «نوروپلاستیسیتی» است. آن زمان ساختار مغز را به شکل شبکه‌ای از پیش مستقر مانند شبکه‌ سیم‌های تلگراف می‌دانستند. اما کاخال با این استعاره مخالف بود. به باور او در شبکه تلگراف، هیچ ایستگاه یا خط جدیدی ایجاد نمی‌شود و به نوعی سخت و تغییرناپذیر است. درست برخلاف مفهومی که اکنون هریک از ما از ذهن داریم. کاخال بر این باور بود که اندام فکری ما در محدوده‌‌های معینی «انعطاف‌پذیر» است و با ژیمناستیک ذهنی می‌توان آن را به خوبی هدایت کرد. به اعتقاد او مسئله مهم وجود ظرفیت تغییر است. او بر این امر تأکید داشت که موجود برای «بقا» به این ویژگی نیازمند است. گرچه او نخستین فردی نبود که بر اهمیت «پلاستیسیتی» مغز تصریح می‌کرد، اما احتمالا یکی از سخنرانی‌های او در کنگره بین‌المللی پزشکی در رم در سال 1894 را می‌توان از دلایل مهم محبوبیت این مفهوم به شمار آورد. کاخال بر اهمیت «یادگیری» تأکید داشت و بر این باور بود که یادگیری می‌تواند در نتیجه برخی از ارتباطات بین نورونی باشد. نیم قرن بعد «نظریه هب» مهر تأییدی بر این باور زد و نشان داد نورون‌ها حین یادگیری ارتباطات جدیدی را ایجاد می‌کنند و تغییرات متابولیک برخی از سیناپس‌ها را تقویت می‌کند.

نقش هنر در علم

شاید در نگاه اول نقش هنر در تکوین نظریه علمی عجیب به نظر آید. علم به ظاهر بر پایه استدلال‌های منطقی شکل گرفته است. ما باید دنبال شواهدی متقن برای فرضیات خود باشیم و آنها را به بوته نقد و بررسی بسپاریم. اما این یک رویه سطحی در نگاه به علم است. یک دانشمند آن هم دانشمندی در سطح کاخال بیش از هر چیزی انسانی خلاق با ایده‌های بزرگ است. همین خلاقیت می‌تواند به خوبی بیانگر رابطه علم و هنر در ذهن کسی همچون کاخال باشد. همان‌طور که گفته شد کاخال علاقه بسیاری به نقاشی داشت. از طرف دیگر رشته‌ای که او در آن به موفقیت کامل رسید یعنی بافت‌شناسی سیستم عصبی نیازمند درک تصویری بالایی بود که کاخال در درجه‌ای اعلا از آن برخوردار بود. نقاشی‌هایی که از کاخال در ترسیم جنبه‌های مختلف بافت‌های عصبی به جا مانده است نشان از مهارت بالای او در نقاشی، توجه تمام به جزئیات و نیز درک تصویری قوی دارد. او اولین کسی بود که نورون را دید و ترسیم کرد. دانشمندان قبل از او بافت عصبی را متشکل از اجزای منفرد نمی‌دانستند. در نظر آنها بافت عصبی یکپارچه بود. اما شاید این دید هنری و درک تصویری کاخال بود که به او کمک کرد در این پیوستگی ظاهری نوعی انفصال را تشخیص و به کشف نورون نائل شود. یک نقاش درست است که در نهایت به مخاطب خود تصویری یکپارچه ارائه می‌دهد، اما درحقیقت کار او از اجزای منفصل ضربات قلم مو روی صفحه نقاشی به وجود آمده است. از سوی دیگر «کاخال» به عکاسی نیز بسیار علاقه‌مند بود. او عکاسی را وسیله‌ای برای گسترده‌کردن میزان و توانایی قدرت بینایی می‌دید. لذا نه‌تنها به گرفتن عکس بلکه به تکنولوژی آن نیز علاقه بسیاری داشت. عکاسی به غیر از اینکه می‌تواند نوعی چشم گسترش‌یافته به شمار آید، پایه‌ای برای انیمیشن نیز هست. انیمیشن‌های اولیه از ترکیب عکس‌های متعدد تشکیل شده‌اند. همین موضوع باز در ذهن عکاس این ایده را می‌پروراند که تصویرهای متحرک که در نگاه ما پیوسته به نظر می‌آیند از تصویرهای منفرد و مجزا تشکیل شده‌اند. کاخال غیر از اینکه بر ماهیت مجزا و منفرد نورون‌ها به عنوان اجزای تشکیل‌دهنده بافت عصبی به عنوان دکترین خود تأکید داشت بلکه عنوان می‌کرد که نورون‌ها از طریق شکاف بسیار کوچکی به نام سیناپس با یکدیگر مرتبط می‌شوند موضوعی که مورد مخالفت کسانی چون گلژی قرار گرفت و باید سال‌ها می‌گذشت تا با اختراع میکروسکوپ الکترونی نظریات کاخال اثبات می‌شد. درک سیناپسی کاخال از ارتباط بین نورون‌ها نیز شاید از همان درک تصویری و تبحر وی در نقاشی برمی‌خاست. اینکه یک تصویر پیوسته از اجزای منفرد و منفصل تشکیل شده است به کاخال کمک کرد تا دکترین خود را با چنین دقتی ارائه دهد.

درهم‌تنیدگی علوم

نقاشی‌های کاخال از بافت‌های عصبی، علاوه بر دقت و ظرافت بالا نوعی درهم‌تنیدگی را نیز به نمایش می‌گذارند. اگرچه کاخال در دکترین نورونی خود از نورون‌های مجزایی سخن می‌گفت که از طریق سیناپس‌ها با هم در ارتباط بودند، اما وقتی به نقاشی‌های او از این سیستم نورونی نگاه می‌کنیم بیش از هر چیزی نوعی درهم‌تنیدگی و درک شبکه‌ای را مشاهده می‌کنیم. شاید مخالفت کاخال با استعاره تلگراف نیز در همین درک شبکه‌ای او از کل بافت عصبی ریشه داشته باشد. از سوی دیگر همان‌طور که دیدیم موفقیت کاخال در ارائه دکترین نورونی، حاصل استفاده او از تمام ظرفیت‌های علمی و نیز هنری بود. او نمایش کاملی از درهم‌تنیدگی علوم را به نمایش گذاشت. تکنولوژی، درک آناتومیک، استفاده از تکنیک‌های جدید برش بافتی، رنگ‌آمیزی و توجه به عکاسی به عنوان یک علم همه و همه در کنار هم قرار گرفتند تا درنهایت کاخال را به یکی از مهم‌ترین کشف‌های بشری رهنمون سازند. اگر به آنچه بعد از کاخال و بر پایه یافته‌های او به‌وجود آمده است بنگریم شاید اغراق‌آمیز نباشد که درک انسان از ماهیت خود را مدیون کارهای کاخال بدانیم. درکی که در عین حال ریشه در ارائه یک دکترین بسیار مهم با نمایی از درهم‌تنیدگی علوم و از آن بالاتر علم و هنر دارد. دکترین نورونی کاخال مهم‌ترین هسته علوم اعصاب در زمانه ماست. همین علوم اعصاب با توانایی و روش‌های خود توانسته در تمام جنبه‌های مطالعات انسانی ریشه دوانده و درک ما را از آنها دگرگون کند. اکنون می‌دانیم که شناخت انسان بدون شناخت مغز کاری غیرممکن است. زیرا شناخت توسط مغز، این ارگان هزاروچهارصد گرمی حاصل می‌شود. ما جهان را به واسطه مغز خود می‌شناسیم و آنچه به عنوان معرفت‌های گوناگون مطرح می‌شود حاصل ترکیب ویژگی‌های مغز ما و جهان خارج است. همین موضوع توانایی دکترین نورونی کاخال در درک جهان را نشان می‌دهد. علوم اعصاب می‌تواند به تمامی حوزه‌های انسانی رسوخ کرده و درک ما را از آنها تغییر دهد. علوم اعصاب بیش از هر رشته دیگری راه را برای در‌هم‌تنیدگی علوم گشوده است. اکنون صحبت از آگاهی، رفتارهای فردی و اجتماعی انسان، کنش‌های اقتصادی و حتی دیدگاه‌های سیاسی بدون بررسی ریشه‌های عصبی آنها ممکن نیست. به غیر از این موضوع باید به نقش دکترین نورونی کاخال در تشخیص و درمان بیماری‌ها اشاره کرد. درک نورون به عنوان یک واحد مجزا گامی ابتدایی و در عین حال بسیار مهم در برخورد با بیماری‌های عصبی است. زیرا سؤال بعدی این خواهد بود که آیا همه نورون‌ها در سیستم عصبی عملکرد یکسانی دارند یا نه هر‌کدام برای انجام کاری تخصیص یافته‌اند؟ همین موضوع سبب می‌شود ما درکی جامع از سیستم عصبی و عملکرد آن پیدا کرده و بر مبنای همین درک به تشخیص و سپس درمان بیماری‌ها بپردازیم. جالب است که ویژگی‌های اختصاصی هر نورون در کنار درهم‌تنیدگی آنها اکنون خود را در مفهومی بسیار جامع و مهم از مغز به نام «کانکتوم» به نمایش گذاشته است. کانکتوم که نقشه راه‌های عصبی مغز است در عین پیچیدگی بسیار بالای خود انسان را عمیقا به یاد نقاشی‌های کاخال از بافت عصبی می‌اندازد و تلویحا بر این موضوع پافشاری می‌کند که دکترین نورونی رامون کاخال پایه اصلی تمام کشفیات بعدی در حوزه علوم اعصاب است.

* کارشناس‌ ارشد روان‌شناسی بالینی
** متخصص مغز و اعصاب