История нейронаук в биографиях. Выпуск 6: Сантьяго Рамон-и-Кахаль

И снова мы продолжим рассказ об истории нейронаук через биографии ее творцов. На сей раз поговорим об отце современной нейробиологии, вожде одной из сторон в Первой нейронаучной войне, обладателе одной из первых Нобелевских премий, прекрасном художнике, гистологе, анатоме, человеке многих талантов и увлечений (ибо у гениев по-другому не бывает), а также о том, кто в конце XIX века сломал стереотипы о представлении учеными нервной системы и выстроил совершенно новую концепцию восприятия и изучения области мозгов и иже с ними. Причем, для этого воспользовался методами своего ярого пожизненного противника и оппонента, с которым по иронии судьбы и разделил Нобелевскую премию 1906 года «за работу по изучению структуры нервной системы». Итак, знакомьтесь — Сантьяго Рамон-и-Кахаль.

Родился: 1 мая 1852 года, Петилья-де-Арагон (провинция Наварра, Испания)

Умер: 17 октября 1934 года, Мадрид (Испания)

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1906 года (совместно с Камиллом Гольджи).

Формулировка Нобелевского комитета: в знак признания их трудов о структуре нервной системы.

В том, что в семье Рамон-и-Касасусов в разгар весны родился гений, родителям ни разу в жизни усомниться не пришлось. Но достаточно скромные и небогатые Джюсто и Антония даже подозревать не могли, что их сын Сантьяго когда-нибудь прославит Петилью — маленькую горную деревушку на юге Пиренеев с населением в 23 человека (на 2010 год) — на весь мир и, более того — на века. Юное дарование оказывается крайне резвым, шаловливым, и неусидчивым, но чрезвычайно одаренным и разносторонним. «Я прыгал как кузнечик, лазал как обезьяна, бегал как газель», — пишет о себе ученый в автобиографии «Воспоминания о моей жизни». Мальчик рано начинает рисовать и уже буквально в трехлетнем возрасте поражает родителей достаточно подробными и технически правильными рисунками. Овладев словом, он пишет небольшие стихотворения и рассказы, продолжив это писательское дело и во взрослом возрасте. Кроме того, он обожает и хорошо чувствует музыку, плюс, помимо своих творческих данных, увлекается спортом и также достигает успехов.

Кахалю год

Неудивительно, что при такой всесторонней одаренности уже подросток оказывается перед крайне трудным выбором — ему нравится всё. Но всё же, в конце концов он больше склоняется к профессии художника, чем расстраивает отца, который настаивал на врачевательстве, заманивая мальчика на докторскую стезю. И снова история показывает отличный пример того, как родительская мечта, и потому рекомендация благополучно сказывается на судьбе ребенка. Почему мечта? Дело в том, что Джюсто мечтал стать врачом, и именно поэтому, когда Сантьяго исполнилось пять лет, семья переехала в Сарагосу, где отец семейства все же свою мечту осуществил. И даже стал профессором прикладной анатомии в университете Сарагосы.

Попробовав себя и в роли парикмахера, и в роли сапожника, Сантьяго все же поддался уговорам отца и шестнадцатилетним подростком поступил на медицинский факультет Сарагосского университета. Вот здесь и развернулась душа художника — вместе с отцом будущий гистолог подготовил к выпуску анатомический атлас, рисунки к которому выполнил самостоятельно, но по стечению обстоятельств и банальному отсутствию денег книгу опубликовать не удалось. Анатомия увлекла исследователя не на шутку, но творческая натура взяла своё, и в 1872 году Сантьяго объединил свои привязанности к живописи и писательству в создании романа.

«Я написал объёмистый биологический роман… В нём рассказывается о драматических приключениях путешественника, необъяснимым образом попавшего на планету Юпитер и повстречавшего человекоподобных чудовищ, в десятки тысяч раз больших, чем человек. По отношению к таким колоссам путешественник имел размеры микроба и был невидим. Герой через кожные железы проник в кровь чудовищ и, перемещаясь на эритроците, наблюдал сражения лейкоцитов и паразитов, зрительные, слуховые, мышечные и другие функции и, наконец, прибыл в мозг и открыл секрет мысли и волевого импульса. Многочисленные цветные рисунки иллюстрировали приключения героя, не раз спасавшегося от вязких щупальцев лейкоцитов. Жаль, что я потерял эту книгу, её вполне можно было бы опубликовать с современными доработками», — сетует ученый в автобиографических воспоминаниях.

После получения диплома врача в возрасте 21 года (в 1873), Сантьяго уходит на фронт в качестве военного хирурга. Отслужив в Каталонии, а затем на Кубе в экспедиционных войсках, он внезапно тяжело заболел малярией, из-за чего стал инвалидом (мучился от приступов малярии потом всю жизнь) и досрочно вернулся на родину. В 23 года, по возвращении, он активно начал заниматься наукой, будучи ассистентом, а потом и помощником профессора кафедры анатомии в Сарагосе. Это принесло свои плоды, нужно сказать — немалые, ибо всего лишь в возрасте 25 лет (в 1877 году) Рамон-и-Кахаль накопил столько материалов, что их хватило для защиты докторской диссертации. В Мадриде он сдает аспирантские экзамены экстерном и получает звание доктора медицинских наук (попробуйте-ка так сделать в наше время). Случай оказывается судьбоносным — при сдаче экзамена по гистологии молодой человек впервые в жизни заглянул в микроскоп, и увиденное там его настолько потрясло, что вернувшись в родные стены Сарагосского университета, он где-то откопал антикварную модель микроскопа и принялся самостоятельно изучать микроструктуру различных тканей.

Первая его по-настоящему серьезная научная работа была по сути обо всем и ни о чём одновременно: о сути воспаления соединительной ткани на примере брыжейки, хрящей и роговицы (а называлась она «Экспериментальные исследования вопроса развития воспаления, в особенности миграции лейкоцитов» в 1880 году). Его безумно интересовала нервная ткань как самая сложная и непознанная, но он оставил ее «на десерт», решив приступить к ее исследованию лишь после того, как закончит с описанием всех других видов живых клеточных структур организма. Талант художника воплощался на поприще гистологии с лихвой, поэтому все работы Сантьяго сопровождались красочными и очень подробными картинками, подобными полотна Босха или Дюрера. Особенностью стиля отличался и текст, где реснички мерцательного эпителия колосились, словно поля ржи, дендриты нейронов превращались в щупальца осьминога, а кора головного мозга и вовсе представала пред читателями в виде дивного сада с витиеватой кроной деревьев — пирамидных нейронов.

Особую романтичность первым текстам молодого ученого придает еще одно событие, фактически перевернувшее его жизнь и подарившее счастье и душевный покой на долгие годы — свадьба с Доньей Сильверией Фаньянас Гарсия (18 июля 1879 года). Нежность и необычайную любовь к жене Кахаль сохранил на всю жизнь, о чем говорит в автобиографии: «…Между супругами может возникнуть духовное объединение, подчиненное высоким идеалам. Так оказалось в моем случае. В моей жене я нашел только помощника в реализации моих целей… Несмотря на красоту, которая могла бы тянуть ее к развлечениям, она с радостью приговорила себя к затворничеству, непритязательности, заботам по дому и созданию счастья мужа и детей… Только благодаря такому самопожертвованию жены стала возможной моя научная работа. Об этом даже говорили: “Половина Кахаля — это его жена”».

Семья Рамон-и-Кахаля произвела на свет семерых замечательных детей, двое из которых, к огромному сожалению, погибли еще при жизни отца (дочь Энрикета, умершая в семь лет, и сын Сантьяго, который умер в 27 лет).

Стоит заметить, 1879 год, помимо хорошего (свадьба и избрание Кахаля на пост директора анатомического музея университета Сарагосы) принес немало бед — ослабленный малярией организм ученого легко подвергся воздействию палочки Коха. Однако, долгие месяцы лечения — и от туберкулёза не осталось и следа, а значит, можно продолжать научные исследования.

Рамон-и-Кахаль в молодости, в военной форме на Кубе

После обретения второй половинки карьера у ученого пошла в гору в прямом смысле этого слова: в 31 год он стал профессором общей и описательной анатомии в Валенсии (в 1883 году), в 35 лет (1887) его приглашают на пост профессора гистологии и патологической анатомии в Барселоне, где он будет находиться вплоть до 1892 года — пока не переместится в Мадрид на ту же должность. В это же время он издает первые большие труды: «Руководство по гистологии и микрографии» (1889 год) и «Руководство по общей и патологической анатомии» (1890 год), где впервые в истории описывает опухолевые клетки аденокарциномы молочной железы: «Островки эпителиальной ткани не окружены базальной мембраной… Клетки не прикреплены друг к другу… Это объясняет их инвазивность: так как они свободны от межклеточного цемента, они могут мигрировать через соединительные ткани». Таким образом, Кахаль впервые описал процесс так называемой эпителиально-мезенхимальной трансформации (перехода клетки из одного вида ткани в другой), который является основой злокачественного роста. Заметьте — всё это он издает на свои деньги, ибо Испания была слишком обособлена от Европы в подобных исследованиях, чтобы считать нужным их финансировать.

Однако, немного вернемся к очередному переломному и знаковому моменту в жизни Рамон-и-Кахаля. За год до переезда в Барселону (1886), он участвует в изучении эпидемии холеры. Здесь он знакомится, во-первых, с новым методом окраски препаратов нервной ткани по способу своего яростного противника в будущем — Камилло Гольджи (метод основан на импрегнация клеток нитратом серебра, что позволяет получить очень четкую картинку структуры ткани благодаря избирательной окраске и прокрашивание всех отростков), а во-вторых, со своим будущим последователем — Чарльзм Скоттом Шеррингтоном, который поставит жирную точку в пожизненных прениях с Гольджи и окончательно докажет правоту теории Кахаля.

Чарльз Шеррингтон

«Все было точно, как на эскизе, выполненном китайской тушью на японской бумаге. И подумать только, что это была та же ткань, которая при окраске кармином или гематоксилином представала перед глазом в виде запутанных зарослей. Здесь же, наоборот, все было отчетливо и понятно, как на диаграмме. Ошеломленный, я не мог оторваться от микроскопа», — пишет Сантьяго о своих впечатлениях после испытания нового способа.

Клетки Пуркинье (А) и гранулярные клетки (В) мозжечка голубя. Рисунок Рамона-и-Кахаля

В Барселоне ученый усовершенствовал метод, и вплотную занялся изучением тканей мозжечка, а затем и головного мозга. Первое смелое предположение насчет структуры нервной ткани состояло в том, что вопреки сложившемуся в XIX веке мнению о ее «сетчатости» (чего, кстати, всю жизнь придерживался Гольджи, вступив с Кахалем в непримиримый спор, вылившийся в то, что историки науки называют Первой нейронаучной войной), Кахаль настаивал на анатомической самостоятельности каждого из нейронов. Чем, собственно, предопределил появление и развитие нейронной теории или «нейронной доктрины» (да и сам термин «нейрон» появился в ходе этих дискуссий). Более того, он и теоретически, и экспериментально показал, что подобная организация – универсальный принцип строения нервной ткани. Как? Логическим объяснением увиденного в микроскопе. Следя за ходом отдельных волокон, исследователь заметил, что, хотя многие из них прилежат очень тесно друг к другу, они не сливаются, а скорее чуть соприкасаются, образуя утолщение в месте контакта.«Шесть единств» нейрона, определяющих его анатомическую, генетическую, функциональную, трофическую, патологическую и поведенческую индивидуальность, стали настоящей находкой внимательного и любопытного исследователя (собственно как и структурные составные нервной клетки — аксоны, дендриты, расширения пресинаптической мембраны на концах аксонов, дендритный шипики, характеризующие пластичность нервной системы, да даже тот самый аппарат Гольджи, которому ученый попросту не придал значения).

Помимо нервов Кахаль интересуется и другими тканями. Так, «случайно», изучая препараты сердечной мышцы, обнаруживает сарколемму (клеточную стенку) у кардиомиоцитов (в 1888 году). Это исследование, правда, не заслужило должного внимания, хотя могло бы, ибо до этого считалось, что клетка мышцы сердца клеточной стенки не имеет.

Микроскопия клеток сетчатки, выполненная Кахалем

Но все-таки изучение нервной ткани остается в приоритете. Ученый приходит к открытию принципа динамической поляризации, рассматривая нейроны корковых центров зрительного и обонятельного анализаторов. Как-то, сидя поздним вечером перед микроскопом, Рамон-и-Кахаль заметил, что дендриты и аксоны этих клеток ориентированы определенным образом: дендриты направлены латерально, кнаружи, а аксоны – медиально, внутрь или к мозгу. Умозаключение родилось само собой — нейроны принимают импульс через дендрит и передают его сквозь тело в аксон. Что сказать, гений: столько открытий всего лишь к сорока годам (1891 год).

Работы и всевозможные звания множатся в арифметической прогрессии, а рисунки и мировая слава — вообще в геометрической. Сантьяго Рамон-И-Кахаль написал порядка 250 работ и 20 монографий, из которых почти все, естественно, на родном испанском языке. Как ни странно, несмотря на популярность за рубежом, он считал, что иностранные ученые всегда относились с некоторым игнорированием к его работам, и думал, что лишь немногие прочитаны в других странах, хотя по факту, конечно, было далеко не так. В возрасте 52 лет ученый публикует свои обобщенные и оформленные многолетние исследования нервной системы в большом труде «Нервная система человека и позвоночных» («The Nervous System in Man and Vertebrates»), где раскрывает и объясняет еще одно фундаментальное нейроанатомическое понятие — цитоархитектоника или послойное строение ткани головного мозга в зависимости от структурных и функциональных различий слоев нервных клеток. Она до сих пор является основой для изучения церебральной локализации – явления, когда каждой специальной функции принадлежит своя область головного мозга.

Так незаметно и подошла пора для действительно внушительного признания полноценности ученого (в 54 года). В полночь 6 октября 1906 года, Сантьяго Рамон-и-Кахаль получил телеграмму из Швеции. В сообщении значилось, что ему присудили Нобелевскую премию по физиологии и медицине совместно с, кем бы вы думали? Камилло Гольджи! Человеком, с которым уже как 16 лет он вел ожесточенные и непрекращающиеся споры. Естественно, он не поверил, и сказал: «Это шутка студентов». И лег спать. В подлинности сообщения он убедился, когда на следующий день открыл газету.

Соперник Кахаля Камилло Гольджи

Кахаль вспоминает, что, возражая Гольджи в научной трактовке результатов, всегда «высказывал ему восхищение, и во всех моих книгах можно прочесть восторженные отзывы о вкладе ученого из Павии», чего, к сожалению, нельзя сказать о Гольджи, который то и дело норовил исказить воззрения испанского коллеги. Даже в своей Нобелевской речи он просто проигнорировал открытия и заслуги Кахаля. Вспоминая это, тот пишет в своей «Автобиографии»: «Какая жестокая ирония судьбы – соединить в пару, как сиамских близнецов, сросшихся туловищами, научных противников с такими противоположными характерами».

В последующие годы занялся исследованиями дегенерации нервов и их восстановления, но также занялся и активной лекторской деятельностью, выступая с научно-популярными лекциями перед совершенно разными аудиториями. Пожалуй, две самые известные его книги — это «Беседы в кафе» и «Мир, каким он видится в восемьдесят: впечатления артериосклеротика» (Conversations at the Cafe и The World as Seen at Eighty: Impressions of an Arteriosclerotic). Их можно назвать коллекцией умных, часто грустных афоризмов ученого.

Интересно, что знаменитый испанский гистолог очень тепло относился к своим русским коллегам. Лаборатория Кахаля всегда была открыта для русских исследователей — в ней проходил стажировку известный морфолог Дмитрий Иванович Дейнека. Кахаль вел переписку с учеными Москвы, Петербурга, Казани, Харькова, а письма до сих пор сохранились в музеях и частных коллекциях. «Он был яркой экспрессивной личностью с удивительно выразительными и прекрасными глазами, – напишет впоследствии в биографических мемуарах Чарлз С. Шеррингтон. – Глубокие и темные, они зажигались или мрачнели в зависимости от изменения его настроения».

Удивителен тот факт, что оставив яркий след в медицине и биологии, Рамон-и-Кахаль успел стать известным и как специалист по цветной фотографии. Ему принадлежит в этой области одно из первых руководств в мире, выпущенное в 1912 году. Также он изобрел новый вариант фонографа (заменил восковой валик на дисковую запись).

Такой вот необыкновенный человек, всю жизнь возделывал свой сад неврологии, который «представляет исследователю захватывающий, ни с чем не сравнимый спектакль… Я охотился в красочном саду серого вещества мозга за клетками с их тонкими элегантными формами, таинственными бабочками души, биение крыльев которых, быть может, когда-то – кто знает? – прояснит тайну духовной жизни. Вряд ли в наших парках есть более изящное и пышное дерево, чем клетка Пуркинье мозжечка, или психическая клетка – знаменитая пирамида больших полушарий. Кроме того, радость открытия так сладка и так желанна.»

Рамон-и-Кахаль всегда отмечал, что, «пока мозг остается космосом, тайной, люди не перестанут биться над ее разгадкой». Так и есть.

Текст: Анна Хоружая