Pobierz fragment - Wydawnictwo SONIA DRAGA

Cała prawda o komórkach glejowych – komórkach mózgu, które pomogą nam
wyostrzyć zmysły, wyleczyć urazy oraz leczyć choroby mózgu
Z języka angielskiego przełożył
Marek Fabin
1
Miasta i autostrady
W latach sześćdziesiątych XX w. odkryto, że komórki glejowe stanowią
90 procent komórek mózgu. Neurony to zaledwie 10 procent komórek
mózgowych. Można by pomyśleć, że w wyniku tego odkrycia naukowcy dojdą do wniosku, iż komórki glejowe stanowią główny komponent
układu nerwowego. Nic podobnego. Wywnioskowali, że korzystamy tylko z 10 procent naszego mózgu.
Od najmłodszych lat wpaja się nam, że neuron to najważniejsza komórka mózgu. Uczy się nas także, że w mózgu właśnie neurony przechowują
wszystkie informacje. Nawet na studiach w badaniach układu nerwowego
najważniejsze są neurony. Lecz doktryna neuronalna stała się bardziej religią
niż prawdą naukową, wyjaśniając nawet najbardziej oczywiste fakty twierdzeniami takimi, jak: „Korzystamy tylko z 10 procent naszego mózgu”.
Nie udało się jednak przedstawić niezbitych argumentów oraz nie
dokonano żadnych odkryć, które pozwoliłyby zrozumieć, skąd biorą się
nasze myśli, gdzie rezyduje nasza wyobraźnia, gdzie rodzą się nasze sny
i jak rozkwita nasza kreatywność. Są to tajemnice tłumaczone pojęciami
takimi, jak „przypadkowe wyładowania neuronalne” lub „zdolność do wzajemnego łączenia się”. Prawda tymczasem jest taka, że neuron najmniej
się nadaje na źródło myśli.
Komórki glejowe uznawano jeszcze do niedawna za elementy strukturalne aktywnych neuronów, za jakby puste przestrzenie, których jedynym celem jest zapewnić integralność mózgu – nakrętki, śruby oraz rama
silnika naszego umysłu.
Obecnie bardzo agresywnie kwestionuje się znaczenie neuronu. Tylko dogłębne badanie komórek glejowych daje możliwość pełnego zrozu5
mienia procesu powrotu do zdrowia po urazie mózgu, przyczyn chorób
zwyrodnieniowych mózgu, procesu leczenia zaburzeń psychiatrycznych
i zrozumienia ludzkiej inteligencji.
Nagły wzrost zainteresowania komórkami glejowymi wynika z trzech powodów. Po pierwsze, komórki glejowe przekazują sobie sygnały w sposób
sprzyjający gromadzeniu informacji. Po drugie, od dawna wiadomo, że
większość nowotworów mózgu zawiera komórki glejowe. Po trzecie, badacze świadomi są dzisiaj tego, że komórki glejowe to dorosłe komórki
macierzyste mózgu.
Dawniej panowało przekonanie, że mózg człowieka rozwija się już
w łonie matki i we wczesnym dzieciństwie, po czym nie ulega zmianie
aż do śmierci. Wiadomo dziś, że regenerujemy komórki w całym okresie
dorosłego życia. Komórkami macierzystymi mózgu są komórki glejowe,
które mają zdolność powielania samych siebie oraz neuronów, jeśli zajdzie taka potrzeba.
Komórki glejowe dysponują także zdolnością do regeneracji miejscowej służącej gromadzeniu większej liczby informacji. Jednym z najbardziej
fascynujących badań przeprowadzonych w ciągu ostatnich 30 lat okazała się analiza mózgu Alberta Einsteina. Po przeanalizowaniu markerów
różnych typów komórek odkryto, że w porównaniu do normalnych mózgów mózg Einsteina zawiera znacznie więcej komórek glejowych w lewym zakręcie kątowym kory mózgowej, w obszarze, który jak się sądzi,
odpowiada za zdolności językowe oraz matematyczne.
Jeśli komórki glejowe pełnią funkcję biblioteki gromadzącej informacje w mózgu i jeśli założymy, że ludzie mają najwyższy poziom inteligencji, to niższe formy życia powinny mieć mniej komórek glejowych. Jak się
okazało, do najbardziej niezwykłych wyników badań należy odkrycie, że
u pijawki pojedyncza komórka glejowa przypada na każde 30 neuronów.
Ta pojedyncza komórka glejowa otrzymuje informacje sensoryczne od
neuronów i kontroluje wyładowania neuronalne w organizmie. W miarę
przesuwania się w górę po szczeblach drabiny ewolucyjnej odkrywamy, że
u nicieni z gatunku Caenorhabditis elegans, powszechnie wykorzystywanego
do celów badawczych, komórki glejowe stanowią 16 procent wszystkich
komórek układu nerwowego. W mózgu muszki owocowej komórki glejowe stanowią około 20 procent komórek. U gryzoni, takich jak na przy6
kład myszy i szczury, komórki glejowe stanowią do 60 procent wszystkich
komórek układu nerwowego. Komórki glejowe układu nerwowego szympansów stanowią 80 procent komórek nerwowych, a u ludzi wartość ta
wynosi 90 procent. Proporcja komórek glejowych do neuronów zwiększa
się wraz z naszą definicją poziomu inteligencji.
W procesie ewolucji zwiększeniu ulega nie tylko proporcja komórek
glejowych do neuronów, podobna sytuacja ma także miejsce w przypadku
rozmiarów komórek glejowych. Okazuje się, że objętość ludzkich komórek astroglejowych jest 27 razy większa niż objętość tych samych komórek w mózgu myszy.
U zwierząt nie obserwuje się pofałdowania kory mózgowej jak u ludzi,
dopóki nie dojdziemy do wyższych gatunków zwierząt, takich jak koty,
delfiny oraz inne naczelne. Ludzie posiadają o 35 procent więcej komórek
glejowych w korze mózgowej niż szympansy.
Tak duża liczba komórek glejowych w naszym mózgu może tłumaczyć większą, w porównaniu do innych zwierząt, podatność ludzi na rozwój chorób degeneracyjnych mózgu zakłócających procesy myślowe, takich
jak choroba Alzheimera i Parkinsona. W przypadku wszystkich chorób
degeneracyjnych mózgu utrata zmysłu węchu jest pierwszą oznaką takiej
choroby, pojawiającą się jeszcze przed wystąpieniem jej właściwych objawów. Wiadomo, że opuszka węchowa charakteryzuje się najwyższym poziomem obrotu komórkowego w mózgu, co spowodowane jest charakterem zapachu. Zapachy podlegają nieustannym zmianom, toteż opuszka
węchowa musi się przystosować do tego procesu. Wspomniany obrót komórkowy, czyli proces wymiany komórek, nie byłby możliwy bez komórek
macierzystych, w tym wypadku komórek glejowych.
Badania nad degeneracyjnymi chorobami mózgu prowadzone dzisiaj
w większości laboratoriów koncentrują się na białkach, które są produktami ubocznymi choroby i gromadzą się w neuronach. To tak jakby sądzić,
że przyczyną rozpadania się dróg są koleiny.
Jeśli mechanizm proliferacji komórek glejowych wykazuje nadmierną aktywność, komórki te przekształcają się w komórki nowotworowe.
Prawie wszystkie nowotwory mózgu to glejaki składające się z komórek
glejowych. Czy istnieje możliwość, że regeneracja komórek glejowych jest
zachodzącym w mózgu naturalnym procesem, który musi być utrzymywany na stałym poziomie w zależności od liczby zdobywanych i przyswaja7
nych informacji? Czy istnieje możliwość, że kiedy proces ten nie występuje, dochodzi do choroby degeneracyjnej, a kiedy staje się zbyt agresywny,
dochodzi do rozwoju guza?
Panowało także przekonanie, że wraz z wiekiem mózg każdego z nas
traci neurony. Dalsze badania wykazały jednak, że liczba neuronów nie
ulega zmianie, nie można tego natomiast powiedzieć o komórkach glejowych, zaobserwowano bowiem zwiększenie ich liczby. Całkiem niedawno ujawniono, że komórki glejowe komunikują się ze sobą za pomocą fal
elektrycznych, które rozchodzą się w rozległych sieciach i związane są
z napływem jonów wapnia. Napływy jonów wapnia mogą się rozprzestrzeniać miejscowo poprzez sieci komórek glejowych. Wykazano także,
że komórki glejowe wywołują ekspresję receptorów niezbędnych do otrzymywania podstawowych informacji od neuronów, a także że przekazują
one sygnały samym neuronom.
Neurony komunikują się za pomocą długich wypustek zwanych aksonami. Komórki te wyładowują się lub nie, działają więc zgodnie z zasadą
„wszystko albo nic”. W przypadku komórek glejowych sprawa jest o wiele
bardziej złożona. Prawdopodobnie metoda komunikowania się komórek
glejowych, przypominająca wysyłanie fal elektromagnetycznych, o wiele
bardziej sprzyja płynnemu przetwarzaniu informacji.
Jaką więc funkcję pełnią neurony, jeśli to komórki glejowe przechowują i przetwarzają informacje? Ponieważ badacze wiedzą, że komórki
glejowe przesyłają sygnały do neuronów, wydawać by się mogło, że neurony to niewykazujące własnej aktywności komórki, przesyłające impulsy
nerwowe na każde żądanie komórek glejowych do pozostałych obszarów
zajętych przez komórki glejowe, które muszą być pobudzone w celu wygenerowania myśli.
Na przykład, jeśli myślicie o pizzy, podobnie zresztą jak autor niniejszej
książki, a następnie myślicie o mozarelli, kierując myśli w stronę Włoch,
pobudzacie trzy ośrodki komórek glejowych w swoim mózgu. Żeby się
dostać z jednego ośrodka do drugiego, zwłaszcza jeśli dzieli je duża odległość, musicie wykorzystać połączenie neuronalne. Kiedy ośrodek komórek glejowych odpowiedzialny za mozarellę otrzymuje silne wyładowanie
neuronalne z ośrodka odpowiedzialnego za pizzę, zostaje on pobudzony
i myśli o wszystkim, co łączy się z mozarellą i przechowywane jest w tym
ośrodku komórek glejowych.
8
Na przestrzeni stulecia naukowcy praktycznie nie kwestionowali idei
dominacji neuronu. Nawet dziś nie ma przesady w stwierdzeniu, że 99 procent laboratoriów na świecie prowadzących prace badawcze nad ludzkim
mózgiem koncentruje swoje badania na neuronach.
Przypomina to jednak sytuację, w której obcy lądują na Ziemi gdzieś
w południowej części stanu Kalifornia i dochodzą do wniosku, że z naukowego punku widzenia autostrada łącząca San Diego i Los Angeles jest
o wiele ciekawszym obiektem badań niż miasta, które łączy.
Piśmiennictwo
M. C. Diamond, A. B. Scheibel, G. M. Murphy, T. Harvey, „On the Brain of
a Scientist: Albert Einstein”. Experimental Neurology, 88, s. 198-204, 1985.
G. I. Hatton, V. Parpura, Glial-Neuronal Signaling. Boston, Kluwer Academic Publishers, 2004.
H. Kettenmann, B. B. Ransom, Neuroglia, wyd. 2, Nowy Jork, Oxford
University Press, 2005.
P. R. Laming, E. Syková, A. Reichenbach, G. I. Hatton, H. Bauer, Glial
Cells: Their Role in Behavior, Nowy Jork, Cambridge University Press,
1998.
S. Murphy, Astrocytes: Pharmacology and Function, San Diego, Academic
Press Inc., 1993.
A. Verkhratsky, A. Butt. Glial Neurobiology, Chichester, John Wiley & Sons
Ltd., 2007.
A. Volterra, P. Magistretti, P. Haydon, The Tripartite Synapse: Glia in
Synaptic Transmission, Nowy Jork, Oxford University Press, 2002.
2
Krajobraz po bitwie
Jeszcze do niedawna panowało przekonanie, że nasza wyobraźnia i myśli mają swoje źródło wyłącznie w neuronach. Komórki glejowe, najliczniejsze komórki mózgu, uważano za nieaktywne – ot, po prostu bufor dla
elektrycznych wyładowań neuronalnych naszych tajemnic i snów. Koncepcję dominacji neuronów wymyślono mniej więcej na przełomie XIX
i XX wieku, po tym jak stosowanie mikroskopów stało się szeroko rozpowszechnione. Neuron uważany był w tym okresie za absolutnie najważniejsze osiągnięcie badań nad mózgiem człowieka. Z chwilą gdy wybitny
naukowiec tego okresu zajmujący się badaniem mózgu przyjął ideę swojego
brata zakładającą, że komórki glejowe nie odgrywają znaczącej roli, doszło
do sytuacji, w której starano się umniejszyć czynności i sposób funkcjonowania tych komórek, nie podejmując w zasadzie żadnych rozważań w tej
kwestii. Retrospektywne spojrzenie na osiągnięcia nauki o mózgu może
odsłonić przyczyny takiego stanu rzeczy.
Najwcześniejsze wyobrażenia siedziby naszych myśli, fantazji, wyobraźni oraz marzeń odnotowano w starożytnej Grecji i Egipcie. Starożytni
wierzyli, że serce odpowiada za nasze myśli. Niepokój, którego doświadczamy, i złość, którą odczuwamy, wywołują reakcje emocjonalne w brzuchu. Przyglądając się poddanemu sekcji ludzkiemu ciału, w którym centralne miejsce zajmowało serce połączone z głównym płynem ludzkiego
organizmu – krwią, starożytni doszli do wniosku, że to serce odpowiada
za naszą kreatywność, intelekt, język oraz emocje.
Pogląd ten został jednak zakwestionowany przez Hipokratesa żyjącego w latach 460–379 p.n.e. Dla Hipokratesa urazy głowy skutkujące
deficytami językowymi i emocjonalnymi były dowodem na to, że właśnie
10
mózg jest siedzibą naszej inteligencji. Trepanacja – technika polegająca
na wywierceniu otworu w głowie celem obniżenia wzmożonego ciśnienia
śródczaszkowego, stosowana nadal przez neurochirurgów dla złagodzenia
objawów urazu – była dowodem prawdziwości tej teorii.
Hipokrates napisał: „Wiedzieć wszelako należy, że z mózgu bowiem,
i z mózgu jedynie, początek swój biorą wszystkie rozkosze nasze i radości,
śmiech oraz żarty, a takoż smutki nasze i bóle, żale i łzy. Dzięki niemu specjalnym sposobem zdobywamy wiedzę oraz mądrość, słyszymy, widzimy,
a także wiemy, co jest rzeczą niehonorową, co zaś uczciwą, co jest złe, co
zaś dobre, co jest smaczne, czego zaś jeść nie sposób... tak więc moim zdaniem to właśnie mózg sprawuje największą władzę nad człowiekiem”.
Hipokrates doszedł także do wniosku, że cierpimy wtedy, gdy mózg
poddawany jest działaniu gorąca, zimna, wilgoci oraz gdy jest suchy. Sądził
on, że obłęd pojawia się wtedy, gdy mózg jest wilgotny, był też przekonany, że człowiek może myśleć właściwie jedynie w sytuacji, gdy jego mózg
jest „spokojny”. Ostatnie z tych opinii nie są może całkowicie prawdziwe,
lecz były źródłem inspiracji dla Arystotelesa (384–322 p.n.e.). Arystoteles usiłował pogodzić badania Hipokratesa z badaniami zwolenników idei
serca jako organu odpowiedzialnego za nasz intelekt, emocje i język. Nadal był przekonany, że serce jest siedzibą wyższych procesów myślowych,
uważał jednak, że mózg chłodzi serce, gdy ulega przegrzaniu pod wpływem emocji. U osób rozumnych mózg w jego opinii dysponował lepszą
wydajnością chłodzącą.
W czasach rzymskich najwybitniejszym z lekarzy był Galen
(130–200 n.e.), który opiekował się gladiatorami. Był on zwolennikiem
poglądu Hipokratesa. Skrupulatnie przeprowadzał sekcje zwłok zwierząt,
takich jak owce, i obserwował gladiatorów, którzy doznali urazów. Wyciągnięte przez niego wnioski wyznaczają mózg na siedzibę inteligencji.
Jamy, nazywane komorami, znajdujące się w centrum naszego mózgu
oraz w rdzeniu kręgowym zawierają płyn mózgowo-rdzeniowy. W owych
czasach panowało przekonanie o istnieniu w organizmie czterech podstawowych płynów: krwi, flegmy, żółci i czarnej żółci. Według Galena wspomniane komory zawierały żółć. Aby kontrolować proces myślenia oraz
ruchy organizmu, mózg w jakiś sposób rozprowadzał żółć poprzez nerwy
rozciągające się w całym organizmie. Głoszony przez niego pogląd utrzymywał się przez 1500 lat, aż do czasów Kartezjusza (1596–1650).
11
Kartezjusz nie stworzył innego punktu widzenia, ale poszukiwał anatomicznego ujęcia człowieka opierającego się na niezaprzeczalnych prawdach religijnych. Sądził on, że mózg jest ośrodkiem nastrojów duszy. Nastrojami tymi były wspomniane płyny, które wedle Kartezjusza, podobnie
jak Galena, kontrolowały nasze myśli, a następnie rozpływały się po organizmie, powodując jego ruch.
Kartezjusz wierzył jednak, że wyjaśnienia zaproponowanego przez
Galena, porównującego ludzi do owiec, nie sposób pogodzić z poglądem,
wedle którego ludzie stworzeni zostali na obraz i podobieństwo Boże.
Sądził, że umysł jest niezależny od ciała i oddziałuje na nie niczym delikatny podmuch wypełniającego wszechświat eteru. Przysadka mózgowa
pełniła funkcję pompy, poprzez którą umysł kontrolował nastroje. Stworzenie zasad hydromechaniki, które nastąpiło w tym okresie we Francji,
utrwaliło pogląd reprezentowany przez Kartezjusza, podobnie jak dzieje
się dzisiaj, gdy współczesne wynalazki techniczne wpływają na nasz sposób pojmowania działania mózgu. Przysadka, niczym przyrząd hydrauliczny, pompuje płyn stworzony przez umysł, umożliwiając mu dotarcie
do mięśni i wywołanie ich skurczy.
Wraz z pojawieniem się w XVII wieku mikroskopu naukowcy ulegli fascynacji perspektywą prowadzenia obserwacji nerwów, przez które
przepływały nastroje. Gdyby tylko mogli dostrzec to, co odpowiada za
ludzką duszę, zbliżyliby się do Boga. Podczas pierwszych analiz układu
nerwowego za pomocą mikroskopu, które na przełomie XVII i XVIII
wieku przeprowadził holenderski naukowiec Antonie van Leeuwenhoek
(1632–1723), spreparowane fragmenty tkanki wciśnięto pomiędzy szkiełka
mikroskopu niczym mokre błoto. W nerwach obwodowych van Leeuwenhoek dostrzegł coś, co przypominało cylindryczne tunele. Potwierdzono
tym samym istnienie zaproponowanych przez Kartezjusza przewodów
służących przenoszeniu nastrojów.
Pogląd ten utrzymywał się przez 150 lat, do początku XIX wieku, kiedy
mikroskop stał się wiarygodniejszym urządzeniem i kiedy wprowadzono
termin „komórka”, który służył opisywaniu jednostki funkcjonalnej innych
organów i niższych form życia, takich jak jednokomórkowa ameba. Oczywiste stało się także to, że mózg również składa się z komórek. Następnie
Hermann von Helmholtz (1821–1894) dokonał odkrycia sprowadzającego się do tego, że mózg umieszczony w alkoholu nie ulega rozkładowi,
12
alkohol zaś wypiera wodę nagromadzoną w tkance, pozostawiając komórki
do analizy. Niezależnie od tego, co skłoniło Helmholtza do umieszczenia
czyjegoś rozkładającego się mózgu w winie, stanowi to bez wątpienia dowód, że ludzka pomysłowość i kreatywność nie zna granic.
Sformułowane przez Kartezjusza pojęcie nastrojów zostało podważone z chwilą, kiedy podejście religijne ustąpiło naukowemu. Przed nadejściem ery utrwalania próbek alkoholem (i formaldehydem na przełomie
XIX i XX wieku) usunięty po śmierci mózg wyglądem przypominał kupkę
lepkiej mazi połączonej długimi białymi włóknami. Włóknom tym przypisywano największe znaczenie – były alejami, którymi przemieszczały się
nastroje Kartezjusza, oraz mieszkaniem zajętym przez myśli.
Komórki glejowe to wszystko to, co otacza te włókna. Termin „glej”
wywodzi się ze starożytnej greki i oznacza coś oślizgłego lub lepkiego.
We współczesnym języku greckim – co być może odpowiada zwolennikom
idei dominacji neuronów – rdzeń „glej” jest częścią słowa oznaczającego
osobę ordynarną i moralnie nikczemną. Oczywiście może to być powodem
do dumy zwolenników gleju. U Herodota słowo to oznacza „klej”, a w sztukach Arystofanesa „lepki” lub „łotrowski”. Człowiekiem, który zapożyczył to słowo z języka greckiego i zastosował do opisu struktury mózgu,
był Rudolf Virchow (1821–1902). W 1858 roku, przyglądając się komórkom glejowym, uznał, że są one niczym „kit łączący komórki nerwowe”.
Wydawało się, że te obecne w całym mózgu komórki nie tworzą korzeni
włókien rozchodzących się po organizmie, ważnych pojemników zawierających żółć lub też nastroje. Pojawiło się przekonanie, że białe włókna
muszą przewodzić prąd elektryczny, ale skąd się one wzięły?
Ostatecznie, wraz z pojawieniem się w 1859 roku Darwinowskiej
teorii ewolucji, świat naukowy powszechnie uznał komórki za jednostki
funkcjonalne, z których wyewoluowało wszelkie życie.
Naukowcy byli teraz bliscy odkrycia komórek mózgowych odpowiedzialnych za proces myślenia – tych samych, którymi posłużył się Darwin,
budując swoją teorię. Jako że włókna postrzegano jako połączenia, którymi przemieszczały się nasze myśli, badacze pragnęli uzyskać pewność co
do tego, czym są owe włókna. Otto Deiters (1834–1863), jeden z uczniów
Virchowa, oraz Albrecht von Kolliker (1817–1905) byli autorami pierwszych dokładnych rysunków przedstawiających komórki nerwowe, które
zakończone były ogonami. Struktury te, przypominające wyglądem plem13
niki, były intrygujące, lecz naukowcy nie mieli absolutnej pewności, czy
ogonami tymi są owe włókna. Robert Remak (1815–1865) zbadał układ
nerwowy wołu i odkrył, że ciało komórki w rdzeniu kręgowym połączone jest z owym włóknem. Odkrycie to przekonało naukowców, że włókno
jest częścią komórki i że struktury, które przypominają rozchodzące się na
zewnątrz ogony, są tymi właśnie włóknami.
Pogląd, jakoby komórki znajdujące się w mózgu posiadały ogony (nazywane wypustkami) rozchodzące się po organizmie w postaci włókien,
oznaczał, że komórki te muszą przechowywać wszystkie informacje zgromadzone w mózgu. Komórki te zostały następnie nazwane neuronami.
No i wszyscy wyciągnęli przedwcześnie zbyt pochopne wnioski.
Okazało się, że najbardziej żarliwymi orędownikami neuronów są
dwaj ludzie. Jeden z nich był powszechnie uważany za osobę pompatyczną, nastawioną wyłącznie na promocję siebie. O swoją fryzurę dbał jak
mało kto. Jego wąsy mogły stawać w szranki z wąsami Theodore’a Roosevelta. Był pełnym wigoru Włochem kochającym kobiety, cygara, alkohol
oraz siebie. Odkrył jeden z najważniejszych w historii nauki pigmentów
barwiących komórki. Nazywał się Camillo Golgi (1843–1926). Pracując
w małym miasteczku na północy Włoch, odkrył metodę barwienia komórek z wykorzystaniem azotanu srebra. Pokrywając zakonserwowaną
tkankę azotanem srebra – na pomysł ten wpadł na podstawie wczesnych
metod barwienia taśmy filmowej – Golgi zdołał uwidocznić poszczególne komórki w mózgu oraz co ważniejsze, przypominające ogon wypustki rozchodzące się od ciał komórek, które czynią komórki mózgowe tak
wyjątkowymi. Golgi uzyskał tytuł profesora histologii i patologii na uniwersytecie w Pawii, a otrzymany przez niego barwnik nosi dziś nazwę
barwnika Golgiego.
Drugą osobą był wiecznie strojący miny groźny hiszpański histolog pracujący na uniwersytecie w Madrycie, Santiago Ramón y Cajal (1852– 1934;
zob. ryc. 2.1). Cajala opisywano jako człowieka spokojnego i pracowitego.
Wyglądał jak naburmuszony niedźwiedź łowiący w lesie ryby. Był autorem
wielu napisanych zwięzłym i przejrzystym językiem książek poświęconych
temu, co ujrzał pod mikroskopem dzięki wykorzystaniu metody barwienia
Golgiego oraz własnych odkryć, osiągniętych dzięki wykorzystaniu naturalnego barwnika uzyskanego z ryby należącej do gatunku Etroplus maculatus. Dzięki determinacji, skrupulatności i zbytniej pewności siebie – trzem
14
cechom cenionym w świecie naukowym – Cajal zdobył najwyższe uznanie
wśród kolegów po fachu. W owym czasie jednym z najważniejszych talentów, którymi winien się wykazywać badacz, były zdolności artystyczne.
Aby przedstawić to, co było widać pod mikroskopem, należało to po prostu
narysować. Zdolności artystyczne Golgiego nie miały sobie równych, lecz
Cajal nie znosił zbytniej swobody, na którą pozwalał sobie Golgi, tworząc
swoje rysunki. Mimo że sam był gorszym rysownikiem niż Golgi, Cajal
wierzył, że to, co rysuje, jest dokładniejsze. Swoje książki opatrywał licznymi anatomicznymi rysunkami mózgu, dołączając do nich także opisy
procesów zachodzących, jego zdaniem, w mózgu.
Ryc. 2.1. Santiago Ramón y Cajal, ponury mruk.
Dopiero opracowanie przez Golgiego (zob. ryc. 2.2) słynnej techniki barwienia próbek mikroskopowych umożliwiło badaczom w pełni efektywną obserwację wypustek przypominających ogon (zwanych teraz aksonami) w całym mózgu, zrozumienie włókien rozchodzących się od ciała
komórki i potwierdzenie odkryć dokonanych przez Remaka. Opierając
15
się na wcześniejszych ideach, od tych przedstawionych przez Galena poprzez idee Kartezjusza aż po obowiązujące w tamtym okresie, uważano,
że ciało komórki jest ważnym ośrodkiem przechowywania informacji
i myśli w mózgu. Aksony, przenikające cały mózg i dochodzące także do
mięśni, były systemami przekazywania przechowywanych informacji na
duże odległości.
Ryc. 2.2. Golgi, wizjoner.
Barwnik opracowany przez Golgiego umożliwił także wizualizację komórek glejowych: swoim wyglądem przypominały pająki, które opanowały
cały mózg, otaczając duże ciała komórkowe neuronów i aksonów.
Golgi był przekonany, że mózg pracuje niczym zespólnia – wielojądrowa masa protoplazmy wytworzona przez zespolenie wielu komórek – lub niczym sieć. Sądził, że wszystkie komórki są ze sobą połączone
i w dostrzegalny sposób nie da się ich oddzielić. Swoim sposobem działania
przypominały siateczkę; innymi słowy, komórki mózgowe odpowiedzialne za nasze myśli funkcjonowały płynnie razem, nie zaś w funkcji przy16
rostowej. Golgi był przekonany, że główna funkcja komórek glejowych
sprowadza się do odżywiania neuronów. Jego przekonanie opierało się
na tym, że wypustki komórek glejowych zdawały się łączyć z naczyniami
krwionośnymi i neuronami.
Cajal i Golgi nie lubili się wzajemnie. Skrupulatny sposób prowadzenia
badań przez Cajala bardzo drażnił Golgiego. Cajal, być może powodowany małostkową zazdrością lub po prostu wściekłym gniewem, całkowicie
odrzucał wszelkie idee formułowane przez Golgiego. Według Cajala każdy, nawet najbardziej nieudolny naukowiec mógł dostrzec pod mikroskopem, dzięki odpowiedniej metodzie barwienia komórek, że mózg składa
się, podobnie jak pozostałe narządy ciała, z komórek charakteryzujących
się wzrostem przyrostowym. Komórki te podzielono na dwie główne części składowe: neurony i komórki glejowe. Neurony były najważniejsze, ponieważ komórki te rozciągały się na znaczne odległości. Ciało komórkowe
znajdowało się w środku takiej komórki, a wypustki sięgające po zgromadzone w ciałach komórkowych informacje wyglądem przypominały gałęzie drzewa. Choć nie ulegało wątpliwości, że informacje przekazywane
są poprzez długi pień nazywany aksonem, Cajal nie wiedział, co sądzić
o komórkach glejowych.
Carl Ludwig Schleich (1859–1922; zob. ryc. 2.3), błyskotliwy uczeń
Virchowa, sprzeciwił się ideom głoszonym przez swojego mentora i jako
pierwszy zaproponował teorię, wedle której komórki glejowe i neurony
mogły przekazywać sobie sygnały. Ten rewolucyjny pomysł obalił pogląd
datujący się jeszcze od czasów Galena, wedle którego wszelka komunikacja pomiędzy komórkami opierała się na „włóknach”, i stał się ważnym
skokiem innowacyjnym w badaniach nad mózgiem. Schleich uważał, że
fizyczne luki pomiędzy neuronami wypełnione komórkami glejowymi
przy przekazywaniu sobie sygnałów przez neurony umożliwiają komórkom glejowym modulowanie połączeń. Postulował, że komórki glejowe
muszą pomagać w procesie inhibicji sygnalizacji neuronalnej.
Oczywiście idee te umieszczone zostały na końcu opublikowanej w 1894 roku pracy naukowej będącej wprowadzeniem do znieczulenia miejscowego, głównego wkładu Schleicha w rozwój medycyny.
W roku, w którym wydana została publikacja Schleicha, Sigmund Exner
(1846– 1926) opublikował swoje poglądy zakładające, że komunikacja pomiędzy komórkami mózgu opiera się wyłącznie na neuronach.
17
Ryc. 2.3. Siedzący nonszalancko Carl Ludwig Schleich
Trzy lata wcześniej Wilhelm Gottfried von Waldeyer (1836–1921) stworzył termin „neuron” dla opisania określonych komórek wyposażonych
w długie wypustki. Obserwując te komórki, Exner jako pierwszy stwierdził, że neurony są najważniejszymi komórkami służącymi do przechowywania informacji w mózgu. Posługując się niestarannymi rysunkami
siatek neuronalnych oraz zmniejszonym widokiem siedziby inteligencji,
Exener objaśnił sposób transmisji neuronalnej. Cajal przyjął tę teorię jako
własną, a następnie wyjaśnił ją i udoskonalił. Wbrew temu co sądził Golgi, wszystkie komórki były odrębne i niepołączone.
Idea przedstawiona przez Schleicha, zakładająca przekazywanie sygnałów przez komórki glejowe, przeszła bez echa w obliczu ostentacyjnego
uwielbienia okazywanego ideom głoszonym przez Exnera i Cajala. Znaczenie, jakie przywiązywano do neuronów, określone zostało mianem doktryny
neuronalnej. Doktryna ta, podobnie jak każda inna, opierała się na wierze.
Kapłani doktryny neuronalnej poświęcili się próbom pogodzenia
faktu istnienia niezwykle licznych komórek glejowych z dominującą
rolą neuronów. Carl Weigert (1845–1904) wysunął popularną teorię
opartą na idei zaproponowanej przez Virchowa w 1854 roku, zakła18
dającą, że komórki glejowe są po prostu elementami strukturalnymi
mózgu, które pełnią funkcję kleju spajającego wszystkie komórki mózgowe. Teraz, gdy już przyjęto, że długie mocne pnącza rozciągające
się od mózgu do rdzenia kręgowego i dalej, do mięśni, są wypustkami neuronów, czyż nie można było wykluczyć, że komórki glejowe to
po prostu elementy strukturalne wypełniające przestrzenie niezajęte
przez neurony – swoiste neuronalne wypełnienie, za które wszyscy
początkowo je uważali? Cajal nie dał się przekonać. Ale wtedy jego
brat Pedro przyjął tę ideę i zaproponował, że komórki glejowe pełnią
po prostu funkcje izolatorów zapobiegających niepożądanemu rozchodzeniu się impulsów neuronalnych. Cajal przystał na to i komórki
glejowe zostały zepchnięte na dalszy plan. Omawiana idea wykładana
jest do dnia dzisiejszego.
Być może na okrutny żart zakrawa uhonorowanie przez Komitet Noblowski w 1906 roku Nagrodą Nobla w dziedzinie medycyny
Golgiego oraz Cajala. Nadeszła pora na rozstrzygające starcie. Jako że
Cajal nie odkryłby niczego, gdyby wcześniej Golgi nie odkrył metody
barwienia komórek, Golgiemu pozwolono wygłosić przemowę dzień
przed Cajalem. W wygłoszonych przemówieniach czuć było napięcie,
przy czym Golgi tak zatytułował swoje wystąpienie: „doktryna neuronalna: teoria i fakty”. Przedstawiwszy teorię, Golgi powiedział: „Będąc
pełnym podziwu dla błyskotliwości doktryny (neuronalnej), która jest
jakże wartościowym produktem wysokiego intelektu mojego znakomitego hiszpańskiego kolegi, nie mogę zgodzić się z nim w kilku kwestiach
natury anatomicznej, które z punktu widzenia tej teorii mają najważniejsze znaczenie...” Golgi mocno wierzył w organ nerwowy w działaniu przypominający drobną sieć, w której komórki są ze sobą fizycznie
połączone i która składa się z komórek glejowych, dzięki połączeniu
z krwiobiegiem działających jak wzmacniacze sygnałów przesyłanych
przez neurony.
Mając pełną świadomość tego, że Golgi od jakiegoś już czasu nie cieszył się poparciem świata naukowego, i wiedząc, że jako włoski senator nie
śledzi skrupulatnie najnowszych odkryć naukowych, w swoim przemówieniu wygłoszonym następnego dnia Cajal po prostu obstawał przy swoich
argumentach. W wystąpieniu przytaczał Waldeyera, Exnera, Deitersa i Kollikera, unikając odniesień do ostrej krytyki formułowanej pod jego adresem
19