Ein „Feindpaar“ erhielt auf derselben Bühne eine Auszeichnung – oder war es ein Nobelpreis?

Bei der Nobelpreisverleihung im Jahr 1906 standen zwei „Rivalen auf diesem Gebiet“ mit diametral entgegengesetzten akademischen Ansichten gemeinsam auf dem Podium. Das Thema der Rede des älteren Gewinners bestand nicht darin, seine eigenen akademischen Leistungen vorzustellen, sondern die akademischen Theorien eines anderen jungen Gewinners zu kritisieren. Letztendlich hat die Geschichte ihr Urteil gefällt und der diesjährige Nobelpreis für Physiologie oder Medizin war fair und gerecht: Ohne die Golgi-Färbung gäbe es Ramón y Cajals Neuronentheorie nicht. Ersterer lieferte die Methode und Letzterer etablierte die Theorie, was in der Tat eine erfolgreiche Kombination ist.

Geschrieben von Chen Guanrong (City University of Hong Kong)

Es gibt nichts auf der Welt, das komplexer und erstaunlicher ist als das menschliche Gehirn.

Das Gehirn ist die Kommandozentrale des Körpers. Es steuert das Denken, die Emotionen, die Sprache und die Handlungen einer Person und ermöglicht anderen Organen des Körpers, ihre Funktionen zu erfüllen, um das Leben insgesamt aufrechtzuerhalten.

Über die spezifischen Sinnesfunktionen des menschlichen Körpers wie Sehen, Riechen, Hören und Schmecken werden dem Gehirn verschiedene externe Informationen übermittelt. Das Gehirn empfängt und verarbeitet diese Informationen dann über das sensorische Nervensystem und verwendet sie, um die entsprechenden Organe des Körpers zu einer Reaktion anzuleiten. Heute verfügt die medizinische Fachwelt über ein beträchtliches Verständnis der Struktur und Funktionsweise einzelner Zellen im menschlichen Gehirn. Wie Hunderte Milliarden Neuronen in Clustern zusammenarbeiten, bleibt jedoch ein Rätsel.

Seit der Antike versuchen Menschen, die innere Struktur des Gehirns und seine eigentlichen Funktionen zu verstehen. Im alten China gibt es eine Legende, dass Hua Tuo (145–208) eine Kraniotomie durchgeführt hat. In Europa hinterließen das antike Griechenland und das Römische Reich einige Aufzeichnungen über die Medizin des menschlichen Gehirns und die Struktur des tierischen Gehirns. Die Geschichte von Leonardo da Vinci (1452–1519), der während der Renaissance menschliche Körper zum Zwecke der Malerei sezierte, ist wohlbekannt. Aus Sicht der modernen Medizin war der belgische Arzt Andreas Vesalius (1514–1564) jedoch wahrscheinlich der erste Mensch, der das menschliche Gehirn für die medizinische Forschung öffnete. Er gilt als Begründer der modernen menschlichen Anatomie und verfasste 1543 ein relativ umfassendes anatomisches Werk mit dem Titel „De humani corporis fabrica“, in dem er zahlreiche strukturelle Merkmale des Gehirns und des Nervensystems beschreibt.

Wird die Funktion des Gehirns durch seine Struktur bestimmt? Ja, aber nicht vollständig. Derzeit gibt es keine endgültige Antwort – das Gehirn ist zu komplex. Die komplexe Netzwerkwissenschaftsforschung der letzten Jahre hat ergeben, dass die Strukturen des neuronalen Netzwerks des Gehirns, des planetaren Netzwerks des Universums und des künstlichen Internets äußerst ähnlich sind. Sie alle verfügen über die topologischen Eigenschaften eines sogenannten „Small-World-Netzwerks“ und eines „Scale-Free-Netzwerks“, ihre Funktionen sind jedoch unterschiedlich. Wenn wir dieses Thema jedoch weiter diskutieren, gehen wir zu weit.

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Ein Paar „Feinde“ teilte sich den Nobelpreis auf derselben Bühne

In der langen Geschichte der medizinischen und wissenschaftlichen Forschung über das Gehirn gibt es unzählige Ärzte und Wissenschaftler, die herausragende Beiträge geleistet haben. Hier stellen wir nur zwei besonders wichtige Persönlichkeiten vor. „Feinde“ sind der italienische Neuroanatom, Histologe und Pathologe Camillo Golgi (7. Juli 1843 – 21. Januar 1926) und der spanische Pathologe, Histologe und Neurologe Santiago Ramón y Cajal (1. Mai 1852 – 17. Oktober 1934).

Im Jahr 1906 wurde Golgi und Ramón y Cajal gemeinsam der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin „für ihre Arbeit über die Struktur des Nervensystems“ verliehen.

Die wichtigsten wissenschaftlichen Beiträge und Ansichten dieser beiden Gewinner sind wie folgt:

Im Jahr 1873 entwickelte Golgi eine Chrom-Silbernitrat-Färbetechnik für Nervengewebe: Die Neuronen und Gliazellen im gefärbten Nervengewebe verfärbten sich braunschwarz, sodass die schwarzen Zellen in der Probe unter dem Mikroskop deutlich vor dem gelben Hintergrund sichtbar wurden. Diese Färbetechnik wurde später „Golgi-Färbung“ genannt. Mithilfe dieser Technologie entdeckte Golgi 1898 die Organellen in eukaryotischen Zellen, die später als „Golgi-Apparat“ bezeichnet wurden.

Golky war ein überzeugter Anhänger der retikulären Theorie des Nervensystems, die vom deutschen Neuroanatomen Otto F. K. Deiters (1834–1863) begründet und vom deutschen Anatomen Joseph von Gerlach (1820–1896) etabliert wurde. Die Theorie besagt, dass das Nervensystem aus einfachen, kontinuierlichen Netzwerken („Retikulum“) besteht, wobei das lateinische Wort „Retikulum“ Netz bedeutet. Golgi glaubte, dass das Gehirn eher ein integriertes Netzwerk aus Nervenfasern als eine Kombination einzelner Zelleinheiten sei. Das neuronale Netzwerk verfügt nicht über unidirektionale Nervensignale und weist keine physiologischen Diskontinuitätseigenschaften auf.

Ramón y Cajal war neun Jahre jünger als Gorki und galt in der akademischen Welt als Gelehrter einer späteren Generation. Er verbesserte die Golgi-Färbemethode durch die Verwendung einer höheren Konzentration von Kaliumdichromat und eine Verlängerung der Einwirkzeit von Silbernitrat, um präzisere, detailliertere, vollständigere und zuverlässigere Färbungsproben zu erhalten. Auf der Grundlage einer großen Zahl detaillierter und präziser experimenteller Beobachtungen glaubte Ramón y Cajal, dass das Nervensystem des Gehirns aus vielen unabhängigen Neuronen (und nicht aus einem Retikulum) besteht. Neuronen sind die Grundeinheiten des Nervensystems. Die Signalleitung innerhalb der Neuronen ist unidirektional und die Aktivität zwischen den Neuronen ist diskontinuierlich. Neuronale Signale können unverbundene Gewebestrukturen durchqueren und durch gegenseitigen Kontakt zwischen Neuronen übertragen werden.

Offensichtlich sind die akademischen Ansichten dieser beiden Nobelpreisträger diametral entgegengesetzt.

Abbildung 1 Gewinner des Nobelpreises für Physiologie oder Medizin 1906: Maxim Golgi (links), Ramón y Cajal (rechts)

Kehren wir nun zur Nobelpreisverleihung im Jahr 1906 zurück.

Bei der Preisverleihung sollte Gorki als Erster sprechen. Zur Überraschung der Anwesenden diente Gorkis Rede nicht der Erläuterung seiner eigenen Forschungsergebnisse, sondern einer Kritik der Theorie von Ramón y Cajal. Das Thema seines Vortrags war „Die Neuronenlehre“. In seiner Rede wandte er sich ausdrücklich gegen Ramón y Cajals „diskrete“ Neuronentheorie und verteidigte seine eigene „kontinuierliche“ Schaltkreistheorie neuronaler Systeme. Er sagte:

„Komischerweise war ich immer gegen die Neuronentheorie, aber erst aufgrund meiner Arbeit begann sie sich durchzusetzen. Ich wählte das Neuron als Thema meiner Vorlesungen, aber jetzt ist diese Ansicht allgemein unbeliebt. ... Obwohl diese [Schaltkreistheorie] dem Trend der Einzelkomponenten zuwiderläuft, kann ich die Idee, dass das Nervensystem als Ganzes funktioniert, immer noch nicht aufgeben. Machen Sie mir also keine Vorwürfe, wenn ich an alten Ideen festhalte.“

Golgi war der Ansicht, dass es nicht genügend Beweise dafür gebe, dass die Neuronentheorie richtig sei. Er schloss mit einem Zitat von Nobel: „Jede neue Entdeckung hinterlässt einen Samen im menschlichen Gehirn und ermöglicht es neuen Generationen, über größere wissenschaftliche Ideen nachzudenken.“

Als nächster war Ramon Cajal an der Reihe zu sprechen. Er antwortete:

Ja, aus analytischer Sicht wäre es sehr praktisch und ökonomisch, wenn alle Nervenzentren aus einem durchgehenden Netzwerk von Vermittlern zwischen motorischen und sensorischen Nerven bestünden. Leider scheint die Natur das Bedürfnis unserer Intelligenz nach Bequemlichkeit und Einheitlichkeit nicht zu kennen und begrüßt oft Komplexität und Vielfalt.

Die Wissenschaft schenkt der Persönlichkeit der Wissenschaftler keine Beachtung und die Schlussfolgerungen der Geschichte unterliegen nicht dem menschlichen Willen. Mithilfe von Präzisionsinstrumenten und fortschrittlicher Technologie bewiesen spätere Generationen, dass Ramón y Cajals Theorie richtig war. Heute ist Ramón y Cajal als „Vater der Neurowissenschaften“ bekannt.

Viele Jahre später sagte Ramón y Cajal in seiner Autobiografie humorvoll: „Was für eine grausame Ironie des Schicksals, so unterschiedliche wissenschaftliche Rivalen wie siamesische Zwillinge nebeneinander zu bringen!“ Er blieb jedoch gelassen: „Die andere Hälfte (des Nobelpreises) wurde völlig zu Recht Camilo Gorki verliehen, dem herausragenden Professor an der Universität Pavia. Er ist der Erfinder der Methoden, mit denen ich meine erstaunlichen Entdeckungen gemacht habe.“

Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin von 1906 wurde als fair und ehrlich angesehen: Ohne die Golgi-Färbung gäbe es keine Neuronentheorie von Ramón y Cajal. Ersterer lieferte die Methode und Letzterer etablierte die Theorie, was in der Tat eine erfolgreiche Kombination ist.

Camillo Gorki

Biographie

Gorki wurde am 7. Juli 1843 in der Stadt Corteno in der italienischen Provinz Brescia geboren. Sein Vater, Alessandro Golgi, war Arzt und Leiter einer örtlichen medizinischen Einrichtung. Nach dem Abitur schrieb sich Gorki an der medizinischen Fakultät der Universität Pavia in Italien ein. Die Gründung der Universität Pavia lässt sich bis ins Jahr 825 n. Chr. zurückverfolgen und ihre Geschichte reicht mehr als tausend Jahre zurück. Dort hatte Gorki das Glück, von Giulio Bizzozero (1846–1901), einem nur drei Jahre älteren Pionier der Histologie, sowie von dem berühmten Pathologen, Physiologen und Anthropologen Paolo Mantegazza (1831–1910) und dem Histologen und Physiologen Eusebio Oehl (1827–1903) unterrichtet zu werden. Im Jahr 1865 schloss Gorki sein Studium ab und wurde Assistenzarzt am St. Matteo Hospital, wo er mit der Erforschung von Erkrankungen des Nervensystems begann.

Im Jahr 1867 kehrte Gorki an die Medizinische Fakultät der Universität Pavia zurück, um dort sein Studium der Medizintheorie bei Cesare Lombroso (1835–1909), Professor für Psychiatrie und Anthropologie, fortzusetzen. Im folgenden Jahr schloss er seine Abschlussarbeit zum Thema „Ätiologie psychischer Störungen“ ab und erhielt seinen Doktortitel in Medizin. Gorki widmete sein Leben der medizinischen Lehre und der wissenschaftlichen Forschung und hatte einige Verwaltungspositionen inne, praktizierte jedoch nie tatsächlich klinische Medizin.

Im Jahr 1872 kam Gorki als Chefarzt in ein Krankenhaus für chronische Krankheiten in der Nähe von Mailand. Während dieser Zeit gründete und leitete er das Institut für Serumtherapie, Impfstoffe und Antigenerkennung in Pavia.

Im Jahr 1875 kehrte Gorki als angesehener Professor an die Universität Pavia zurück und diente außerdem als Professor für allgemeine Pathologie und Ehrendekan des St. Matteo-Krankenhauses. Dort war er als guter Lehrer bekannt und sein Labor stand jedem offen, der forschen wollte.

1879 wechselte Gorki als Professor für Anatomie an die Universität Siena. Im Jahr 1881 kehrte Gorki an die Medizinische Fakultät der Universität Pavia zurück und übernahm die Position seines Mentors Bizzozero als Professor für umfassende Pathologie. Er arbeitete bis zu seiner Pensionierung an der Universität Pavia. Gorki war von 1893 bis 1896 und von 1901 bis 1909 Präsident der Universität Pavia. Er heiratete Bizzozeros Nichte, Donna Lina Aletti. Sie hatten keine Kinder, adoptierten aber eine Tochter, Carolina.

Während des Ersten Weltkriegs war der über siebzigjährige Gorki noch immer Leiter der Militärmedizinischen Schule Borrmeo in Pavia. Dort baute er auch ein Zentrum für Neuropathologie und Physiotherapie auf, untersuchte und behandelte Nervenverletzungen und war für die Versorgung der Verwundeten zuständig.

beitragen

Zu Golgis Zeiten war die Untersuchung des zentralen Nervensystems äußerst schwierig, da es unmöglich war, einzelne Zellen zu identifizieren. Gegen empfindliches Nervengewebe war die damalige Technik zur Färbung groben Gewebes machtlos. Gorki hat die Geschichte verändert: Er entwickelte eine neue Färbemethode, die die Art und Weise, wie Menschen das Gehirn beobachten, völlig veränderte. Das war, als er im Krankenhaus für chronische Krankheiten arbeitete. Da das kleine Krankenhaus weder über Labor- noch Forschungsgeräte verfügte, richtete Gorki in der kleinen Küche seiner Wohnung ein einfaches Labor ein, stellte ein Mikroskop hinein und führte nachts bei Kerzenlicht Experimente durch.

Obwohl Golgi nicht der erste war, der versuchte, Zellen zu färben, erzielte er erhebliche Verbesserungen gegenüber der traditionellen Methode. Seine Methode zur Färbung von Nervengewebe ermöglicht die Gesamtfärbung einer begrenzten Anzahl von Zellen. Er behandelte zunächst ein kleines Stück Nervengewebe des Gehirns mit Kaliumdichromat, ließ es aushärten und tränkte es dann in Silbernitrat. Unter dem Mikroskop heben sich die Umrisse einer kleinen Anzahl von Neuronen (weniger als 3 %) vom umgebenden Gewebe und den Zellen ab: Silberchromatpartikel bilden auf ihrer Oberfläche hellschwarze Ablagerungen, die das Soma und Axon der Nervenzellen sowie alle Dendriten hervorheben und so ein ziemlich klares Bild der Neuronen liefern. Sie bilden einen starken Kontrast zum gelben Hintergrund und zeigen die Grundstruktur der Nervenzellen des Gehirns. Da die Zellen selektiv schwarz gefärbt wurden, nannte Golgi diesen Prozess die „Schwarzreaktion“. Am 2. August 1873 veröffentlichte er diese Färbemethode in der italienischen medizinischen Fachzeitschrift Gazzeta Medica Italiani. Heute ist diese Methode als „Golgi-Färbung“ bekannt.

Abbildung 2 Golgis Manuskript zeigt Neuronen (links) und Hippocampus (rechts) unter Verwendung seiner Färbemethode

Als nächstes nutzte Golgi seine Färbemethode, um eine Reihe wichtiger Beobachtungen über das menschliche Nervensystem zu machen.

Er entdeckte Rezeptoren, die Muskelspannungen erkennen und heute als Golgi-Sehnenorgan bezeichnet werden. 1878 entdeckte er die Golgi-Mazzoni-Körperchen, die Druck übertragen. Im Jahr 1879 entdeckte er den Myelinringapparat, auch bekannt als Golgi-Rezzonico-Horntrichter.

Im Jahr 1885 entdeckte Golgi, dass es im Gehirn zwei grundlegende Neuronentypen gibt: Neuronen mit sehr langen Axonen, die sich von der Großhirnrinde zu anderen Teilen des Gehirns erstrecken, und Neuronen mit sehr kurzen Axonen oder überhaupt keinen Axonen. Diese beiden Neuronentypen wurden später „Golgi Typ I“ bzw. „Golgi Typ II“ genannt. Er war auch der Erste, der die Struktur des Kleinhirns, des Hippocampus, des Rückenmarks, des Riechlappens sowie der striatalen und kortikalen Läsionen bei Chorea klar beschrieb.

Ein weiterer wichtiger Beitrag von Golgi war die Entdeckung und detaillierte Beschreibung der Organellen in Zellen, die für die Verpackung von Proteinen und Lipiden verantwortlich sind und in Biologielehrbüchern heute als „Golgi-Apparat“ bezeichnet werden. Die Hauptfunktion des Golgi-Apparats besteht darin, synthetisierte Proteine ​​zu verarbeiten, zu sortieren und zu transportieren und sie dann an bestimmte Teile der Zelle zu senden oder sie in verschiedenen Kategorien außerhalb der Zelle auszuscheiden. Dieser Prozess umfasst die Glykosylierung von Proteinen, die Teilnahme an Zellsekretionsaktivitäten, Membrantransformationsfunktionen, die Hydrolyse von Proteinen in Wirkstoffe, die Teilnahme an der Bildung von Lysosomen und die Teilnahme an der Bildung von Pflanzenzellwänden. Zu den weiteren Funktionen gehört die Regulierung des zellulären Flüssigkeitshaushalts bei einigen Protozoen.

Darüber hinaus untersuchte Gorki auch die menschliche Nierenfunktion und Malariaparasiten im menschlichen Körper. Er war der erste, der das Nephron vollständig sezierte und entdeckte, dass das Nephron im distalen Tubulus (Henle-Schleife) zum Glomerulus zurückkehrt. Im Jahr 1885 entdeckte er, dass verschiedene Arten von Malaria durch unterschiedliche Plasmodium-Arten verursacht wurden. Im folgenden Jahr entdeckte er, dass das Fieber bei Malariapatienten mit dem Zyklus der roten Blutkörperchen im menschlichen Blut zusammenhängt. Es stellte sich heraus, dass Malariaparasiten in roten Blutkörperchen leben und der Patient Fieber bekommt, wenn die roten Blutkörperchen auflösen. Dieses Gesetz wird „Golgi-Gesetz“ genannt.

Hinter

Im Jahr 1918 ging Gorki von der Universität Pavia in den Ruhestand und wurde emeritierter Professor. Seine lebenslange Liebe zur medizinischen Forschung und zu Beobachtungsexperimenten blieb jedoch ungebrochen. Am 26. Januar 1926 starb Gorki und wurde im Alter von 82 Jahren auf dem Pavia Memorial Cemetery begraben. Die Universität Pavia errichtete auf dem Campus ein Denkmal für ihn, auf dem auf Italienisch steht:

Camilo Gorki (1843–1926), ein herausragender Histologe und Pathologe, ein Pionier und Meister. Durch seine akribische Arbeit wurde die geheime Struktur des Nervengewebes entdeckt und klar beschrieben. Hier arbeitete er, hier lebte er, und hier leitete und inspirierte er auch zukünftige Wissenschaftler.

Abbildung 3 Statue von Gorki auf dem Campus der Universität Pavia

Die Universität Pavia eröffnete außerdem im Geschichtsmuseum der Schule eine spezielle Ausstellungshalle mit dem Namen „Golky Hall“, um seine Leistungen in der Neurowissenschaft zu präsentieren und stellte mehr als 80 seiner Auszeichnungen und Ehrenurkunden aus. Zu den wichtigsten Ehrungen, die Gorki erhielt, gehören: die Ernennung zum Senator durch König Umberto I. von Italien im Jahr 1900; 1913 wurde er zum ausländischen Mitglied der Königlich Niederländischen Akademie der Künste und Wissenschaften ernannt; und erhielt Ehrendoktorwürden der Universität Cambridge, der Universität Genf, der Kristiania Academy University, der Nationalen Kapodistrias-Universität Athen und der Sorbonne-Universität Paris.

Im Jahr 1994 gaben die Europäischen Gemeinschaften in Italien eine Camillo Gorki gewidmete Gedenkbriefmarke heraus.

1956 wurde Gorkis Geburtsort Corteno in Corteno Golgi umbenannt. Darüber hinaus trägt der Asteroid Nr. 6875 am Himmel nun den Namen „Golgi-Stern“.

Santiago Ramón y Cajal

Biographie

Ramón y Cajal wurde am 1. Mai 1852 in Petilla de Aragón, Nordspanien, geboren. Sein Vater, Justo Ramón Casasús (1822–1903), war Chirurg und Professor für angewandte Anatomie an der Universität von Saragossa in Spanien. Ramón y Cajal erinnerte sich später daran, dass sein Vater glaubte, der menschliche Geist sei dazu geboren, Wissen zu erwerben. „Er verachtete und kritisierte alles an der Literatur und lehnte alles ab, was nur der Wertschätzung oder Unterhaltung diente.“ Sein Vater glaubte, Kunst sei eine tödliche Krankheit, und erlaubte im Haus nur medizinische Bücher. Literarische Romane waren absolut verboten. Ramón y Cajals Mutter, Antonia Cajal, war jedoch eine Romantikerin. Sie versteckte oft billige Fantasyromane ganz unten in einer Kiste und gab sie heimlich Ramón y Cajal, seinem jüngeren Bruder Pedro und seiner jüngeren Schwester Paula, damit alle Kinder ihre Mutter liebten.

Ramón y Cajal war seit seiner Kindheit sehr ungezogen und stur. Er war ein „Problemteenager“ und bereitete seinen Eltern und Lehrern viel Kopfzerbrechen. Um ihn zum Lernen zu animieren, schickte ihn sein Vater auf mehrere Grundschulen. Doch seine schulischen Leistungen waren sehr schlecht und er schwänzte häufig den Unterricht. Deshalb ließ ihn sein Vater einfach die Schule abbrechen und eine handwerkliche Ausbildung bei einem Friseur und einem Schuhmacher absolvieren, doch beide Male blieb er erfolglos. Später gelangte der „Problemjunge“ nach langem Hin und Her schließlich auf die Mittelschule.

Glücklicherweise ist Ramón Čajal nicht völlig nutzlos. Er malt und fotografiert gern und träumt davon, Künstler zu werden. Einmal nahm ihn sein Vater mit auf einen Friedhof, um ein altes Grab zu besichtigen, weil er dachte, das Zeichnen von Knochen könnte für ihn interessant sein. Unerwarteterweise zeichnete mein Sohn nicht nur gern das menschliche Skelett, sondern entwickelte auch ein großes Interesse an Anatomie. Tatsächlich war Ramón y Cajal beim Lesen einschlägiger Materialien von den Metaphern in einigen literarischen Werken tief fasziniert. Interessant fand er das berühmte Zitat des deutschen Pathologen Rudolf LC Virchow (1821-1902): „Der ganze Körper ist ein Land und jede Zelle ist sein Bürger.“ Ramón y Cajal bestätigte diese Aussage, als er zum ersten Mal ein Mikroskop zur Beobachtung verwendete – er „entdeckte faszinierende Szenen im unendlich kleinen Leben.“ Später erinnerte er sich, dass er so fasziniert war, dass er zwanzig Stunden lang ununterbrochen die Bewegung der weißen Blutkörperchen beobachtete.

Im Jahr 1868, im Alter von 16 Jahren, begann Ramón Čajal sein Studium an der Medizinischen Fakultät der Universität Saragossa, an der sein Vater lehrte. Unter der Aufsicht und Anleitung seines Vaters wurden seine Leistungen immer besser, insbesondere bei anatomischen Techniken. Drei Jahre später gewann er den Ehrenpreis und wurde als Assistenzlehrer für Anatomie eingestellt. Im Jahr 1873 schloss er sein Medizinstudium ab und wurde als Arzt zugelassen.

Im selben Jahr wurde Ramón Čajal zur Armee eingezogen. Nachdem er einige Monate in der Armee gedient hatte, bewarb er sich erfolgreich um die Aufnahme in den Sanitätsdienst. Im Jahr 1874 verlegte die Einheit, in der er diente, in die spanische Kolonie Kuba. Im folgenden Jahr wurde er von Kuba nach Spanien zurückgeschickt. Zu diesem Zeitpunkt hatte er sich Ruhr und Malaria zugezogen, an der er beinahe gestorben wäre. Nach seinem Ausscheiden aus der Armee kehrte Ramón y Cajal zur Schule zurück und promovierte 1877 in Medizin an der Universität Madrid in Spanien. Anschließend erhielt er Professuren an der Universität Barcelona und anschließend an der Universität Madrid.

Im Jahr 1879 heiratete Ramón y Cajal und zog später mit seiner Frau vier Töchter und zwei Söhne groß. Im selben Jahr wurde er Direktor des Saragossa-Museums. 1881 wurde er Professor an der Universität Valencia in Spanien. 1899 wurde er zum Direktor des spanischen Nationalen Gesundheitsinstituts ernannt.

Im Jahr 1932 gründete Ramón y Cajal das Cajal-Institut, eine dem spanischen Nationalen Forschungsrat angeschlossene Institution.

Ramón y Cajals Frau starb 1930, er selbst starb am 17. Oktober 1934 im Alter von 82 Jahren. Das Paar wurde gemeinsam in Madrid begraben.

Abbildung 4: Grab von Ramón y Cajal in Madrid

beitragen

Im Jahr 1887 besuchte der damals 35-jährige Ramón y Cajal Luis Simarro Lacabra (1851–1921), einen Neurologen und Psychiater der Universität Valencia, und sah zum ersten Mal eine Probe von Nervengewebe, das mit der Golgi-Methode gefärbt worden war. Ramón y Cajal schrieb später in seiner Autobiografie, dass die Golgi-Färbung damals „der überwiegenden Mehrheit der Neurologen unbekannt war oder von ihnen unterschätzt wurde“. Er erinnerte sich daran, wie er die imprägnierten Elemente damals beobachtet hatte, und beschrieb es als „wie ein mit Tusche gemaltes Gemälde“, das einen „Blitz in seinem Leben“ hinterließ.

Allerdings können mit der Golgi-Färbung nur die Zellkörper der Nervenzellen und eine kleine Anzahl proximaler Fortsätze sowie einige Nervenfasern dargestellt werden, die nicht deutlich gefärbt sind. Aus diesem Grund glaubte der Golgi-Apparat, dass Nervenzellen miteinander verwachsen seien und ein vages Gesamtnetzwerk bildeten.

Doch Ramón y Cajal gelang durch die Verwendung des „Doppeltauchverfahrens“ eine entscheidende Verbesserung der Golgi-Färbemethode. Er führte Färbeexperimente an verschiedenen Teilen des Nervensystems vieler verschiedener Arten durch. Von den etwa 1.500 Abschnitten des Nervensystems, die er der Nachwelt hinterließ, wurden mehr als 800 mithilfe der Golgi-Färbung gewonnen. Die von ihm gezeichneten Karten des Nervensystems umfassen bei manchen Tieren nahezu alle Gehirnregionen und umfassen verschiedene Nervengewebe von der Entwicklung bis zum Erwachsenenalter, normale und pathologische sowie degenerative und regenerative. Durch diese umfassenden Beobachtungen, Vergleiche und Analysen gelangte Ramón y Cajal zu dem Schluss, dass das, was er sah, keineswegs eine Ausnahme von der Theorie der neuronalen Zellnetzwerke darstellte, an die damals alle glaubten. Er erkannte und stellte fest, dass das Nervensystem aus unabhängigen Nervenzellen besteht und nicht aus einem ununterbrochenen Netzwerk von Schaltkreisen, wie Golky glaubte.

Abbildung 5: Ramón y Cajals Karte der Purkinje-Fasern des Kleinhirns

Im Jahr 1888 veröffentlichte Ramón y Cajal offiziell seine bahnbrechenden Ergebnisse. Er berichtete über die Nervensysteme im Gehirn einiger Vögel und Säugetiere und zeigte, dass sie aus vielen miteinander verbundenen, aber unabhängigen Neuronen bestehen. Dies konnte er damals sehr deutlich nachweisen, da der Anteil der anfärbbaren Zellen im Vogelhirn recht hoch war.

Im Oktober 1889 nahm Ramón y Cajal am Kongress der Deutschen Anatomischen Gesellschaft in Berlin teil. Auf dem Treffen zeigte er viele seiner experimentellen Bilder, die bei einigen Teilnehmern, insbesondere beim Schweizer Histologen Rudolf A. von Kölliker (1817–1905), Anklang und Unterstützung fanden.

Im Jahr 1891 fasste ein weiterer Anhänger von Ramón y Cajal, der deutsche Anatom Heinrich WG von Waldeyer-Hartz (1836-1921), die experimentellen Beweise von Ramón y Cajal und anderen zusammen, definierte Chromosomen und perfektionierte die Neuronenlehre. Von da an wurde die Neuronentheorie zur theoretischen Grundlage der modernen Neurowissenschaften.

Im Jahr 1894 hielt Ramón y Cajal eine Rede vor der Royal Society of London, in der er über seine Beobachtungen der Ultrastruktur der dendritischen Dornfortsätze von Neuronen berichtete und spekulierte, dass dendritische Dornfortsätze Signale von Axonen empfangen könnten. Er schlug auch das „dynamische Polarisationsgesetz“ vor, das besagte, dass Nervenzellen „polarisiert“ sind und Informationen am Zellkörper und an den Dendriten empfangen und Informationen über das Axon an entfernte Orte übertragen. Diese Entdeckungen und Beschreibungen verfeinerten Golgis ursprüngliche Beobachtungen, die er viele Jahre zuvor gemacht hatte, erheblich.

Im Jahr 1904 führte Ramón y Cajal seine Ideen in dem Buch „Histologie des Nervensystems von Mensch und Wirbeltieren“ (Textura del Sistema Nervioso del Hombre y los Vertebrados) weiter aus. In diesem Buch beschreibt er detailliert die Merkmale der Nervenzellorganisation im zentralen und peripheren Nervensystem vieler Tiere und stellt diese Merkmale mit seinen exquisiten Malkünsten detailliert dar.

Im Jahr 1913 veröffentlichte Ramón y Cajal das Buch „Degeneración y Regeneración del Sistema Nervioso“ (Degeneration und Regeneration des Nervensystems), in dem er seine Beobachtungen zur Entwicklung des Nervensystems und seiner Reaktion auf Verletzungen detailliert beschrieb. Auf der Grundlage dieser Forschung verwendete Ramón y Cajal erstmals den Begriff „Plastizität“ in Bezug auf das Gehirn, um die Beschneidung und Verknüpfung des Nervensystems während der Entwicklung sowie seine strukturellen Veränderungen während des Lernprozesses und der Selbstrekonstruktion nach einem Trauma zu beschreiben. Er propagierte sogar „Gehirngymnastik“ zur Verbesserung der Intelligenz.

Abbildung 6 Ramón y Cajal im Labor

Zusammenfassend hat Ramón y Cajal drei grundlegende Komponenten zur modernen Neurowissenschaft beigetragen.

Zunächst verifizierte Ramón y Cajal das Konzept des „Neurons“ durch exquisite und detaillierte Beobachtungen und trug zur Etablierung der „Neuronentheorie“ bei. Er wies darauf hin, dass das Nervensystem keine kontinuierliche Netzwerkstruktur ist, sondern aus vielen unabhängigen Nervenzellen – den Neuronen – besteht, die durch Kontakte untereinander verbunden sind. Im Jahr 1897 nannte der britische Neurophysiologe Sir Charles S. Sherrington (1857–1952) diesen Kontaktpunkt „Synapse“.

Tatsächlich war Ramón y Cajal nicht der Erste, der diese Idee der „Zerstreuung“ hatte. Im Jahr 1886 beobachtete der in der Schweiz geborene deutsche Anatom und Embryologe Wilhelm His Sr. (1831–1904) Nervenfasern zu verschiedenen Entwicklungszeitpunkten und glaubte, dass Nervenzellen nicht miteinander verschmelzen, sondern ohne feste Verbindungen Informationen untereinander übertragen können. Im selben Jahr bemerkte auch der Schweizer Neuroanatom und Psychiater Auguste-Henri Forel (1848-1931), dass motorische Nerven nicht direkt mit Muskelfasern verbunden sind, und spekulierte daher, dass Nervenzellen im zentralen Nervensystem nicht miteinander verbunden sein müssen. Es besteht jedoch kein Zweifel daran, dass Ramón y Cajal der erste Neurowissenschaftler war, der diese Ansicht mit einer großen Zahl experimenteller Ergebnisse bestätigte. Dieses Konzept stellte die damals vorherrschende Meinung unter Führung des Golgi-Apparats auf den Kopf, die davon ausging, dass das Gehirn ein integriertes Netzwerk von Nervenfasern sei. Es widersprach Golgis Erkenntnis, dass „Gehirnnerven keine Kombination einzelner Zelleinheiten“ seien. Später bewies die fortschrittliche Erkennungstechnologie, dass Ramón y Cajal Recht hatte.

Zweitens hat Ramón y Cajal Gorkis frühere mehrdeutige Beobachtungen genau bestätigt und klargestellt. Er entdeckte, dass alle Neuronen eine asymmetrische Polaritätsstruktur haben: Ein Ende ist ein sehr langes faserartiges Axon und das andere Ende ist ein Dendrit mit vielen astartigen Verzweigungen. Er schlug daher ein „Gesetz der dynamischen Polarisation“ vor. Er glaubte, dass Nervenzellen „polarisiert“ seien, das Axon die Ausgangsstruktur des Neurons sei, die Informationen an entfernte Orte übertrage, während der Dendrit die Eingangsstruktur sei, die Signale von anderen Neuronen empfange, und dass die Signale innerhalb des Neurons unidirektional von den Dendriten zum Axon fließen. Diese Behauptung widerspricht der Ansicht von Golgi, dass es innerhalb von Neuronen keine unidirektionale Weiterleitung von Nervensignalen gibt. Später wurde bestätigt, dass Ramón y Cajals Theorie das Grundprinzip der Funktionsweise neuronaler Verbindungen darstellt.

Drittens entdeckte Ramón y Cajal, dass sich in der Wachstumsphase am vorderen Ende des Axons ein „Wachstumskegel“ befindet. Es sucht unter der Anregung von Chemikalien, die von den Zielzellen abgesondert werden, nach einem Wachstumspfad, findet schließlich seine Zielzellen und bildet dann synaptische Verbindungen.

Abbildung 7 Ramón y Cajals Diagramm der neuronenfaserähnlichen Axone und Dendriten

Hinter

Seit mehr als hundert Jahren wird Ramón y Cajal von der neurowissenschaftlichen Gemeinschaft als der herausragendste Neuroanatom anerkannt. Er interpretierte die Struktur und Funktion des Nervensystems richtig und lieferte zahlreiche wertvolle neuroanatomische Informationen. Viele seiner Karten von Neuronen und Nervensystemen werden noch immer in modernen Lehrbüchern der Neurowissenschaften verwendet. Dies sind seine beispiellosen Beiträge zur Neurowissenschaft.

Allerdings hatte die damals von Gorki geleitete Schule der neuronalen Schaltkreise die „ketzerische“ Theorie von Ramón y Cajal stets entschieden kritisiert und sich hartnäckig dagegen gewehrt. Zu seinen Lebzeiten führte Ramón y Cajal eine ziemlich schwierige und bemerkenswerte Debatte mit der gängigen Theorie der Neurowissenschaften. Ramón y Cajals Werke „Über die Struktur des Nervensystems des Menschen und der Wirbeltiere“ und „Neue Ansichten zur Histologie des Nervensystems“ spiegeln seinen mühsamen Kampf wider. Ramón y Cajal kämpfte bis zum letzten Moment seines Lebens für die Verbreitung und Verteidigung seiner Lehre. 1933, ein Jahr vor seinem Tod, schrieb er noch immer Neuronismo ó Reticularismo. Das Manuskript wurde 1952 vom Cajal-Institut offiziell veröffentlicht und seine englische Übersetzung erschien 1954.

Zusätzlich zu seinen Monographien verfasste Ramón y Cajal auch mehrere fortgeschrittene wissenschaftliche Forschungslektüren für junge Leute. In seinen Werken wie „Reglas y consejos sobre investigación científica“ aus dem Jahr 1899 und „Advice for a Young Investigator“ aus dem Jahr 1897 betonte er wiederholt die Unabhängigkeit, Konzentration und Beharrlichkeit der wissenschaftlichen Forschung. Er war der Ansicht, dass Intelligenz nicht der wichtigste Faktor sei und dass auch Wissenschaftler mit durchschnittlicher Qualifikation bedeutende wissenschaftliche Leistungen erbringen könnten. Er sagte: „Ich bin wirklich kein Genie. Ich bin nur … ein unermüdlicher Arbeiter.“ Er hinterließ zukünftigen Generationen einen großartigen Ratschlag: „Die Einstellung zum Scheitern lässt sich in vier einfachen Worten zusammenfassen: Versuchen Sie es weiter.“

Abbildung 8 Ausgewählte Werke von Ramón y Cajal

Ramón y Cajal ist der zweite spanische Wissenschaftler in der Geschichte, der den Nobelpreis gewonnen hat. Der erste war José Echegaray (1832–1916), ein Bauingenieur, Mathematiker, Politiker und Dramatiker, der 1904 den Nobelpreis für Literatur erhielt.

Ramón y Cajal hinterließ der Neurowissenschaft ein großes Erbe, doch zu Lebzeiten wurde ihm nicht viel Ehre zuteil. Vielleicht ist es diesem „Problemteenager“ egal.

Erwähnenswert ist auf jeden Fall, dass das gesamte Archiv von Ramón y Cajal (darunter Manuskripte, Zeichnungen, Gemälde, Fotografien, Bücher und Briefe) im Jahr 2017 dauerhaft in das UNESCO-Weltdokumentenerbe aufgenommen wurde.

Abbildung 9 Die Schönheit des Gehirns: Eine Sammlung von Illustrationen von Santiago Ramón y Cajal, herausgegeben von Eric A. Newman et al., übersetzt von Yan Qing, herausgegeben von Fu He, veröffentlicht von Hunan Science and Technology Press im Oktober 2020

Dieser Artikel wird vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützt

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

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