Le immagini sono iconiche per chiunque abbia immerso un dito nel vasto ed enigmatico pool di neuroscienze: un delicato motivo ramificato emana e circonda una piccola macchia nera. Spessori di linea vari suggeriscono la struttura tridimensionale descritta dal disegno, che ricorda un albero a rami nudi in inverno. Questi sono i disegni dei neuroni del neuroanatomista spagnolo Santiago Ramón y Cajal.
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In cinque decenni di lavoro, Cajal (1852-1935) ha creato oltre 2.900 disegni che descrivono in dettaglio l'architettura del sistema nervoso. Innumerevoli ore di attenta osservazione hanno informato quei disegni e lo hanno aiutato a realizzare due verità fondamentali della neuroanatomia. In primo luogo, ha dedotto che il cervello era costituito da molte singole cellule, chiamate neuroni, piuttosto che da una struttura simile a una ragnatela di cellule fuse (l'opinione di molti dei suoi contemporanei). In secondo luogo, i segnali elettrici che queste cellule generano flusso attraverso i neuroni in una direzione: i dendriti ramificati ricevono l'impulso, lo passano al corpo cellulare principale e quindi lungo i loro assoni, lunghe proiezioni che possono collegare parti distanti del cervello.
Per il suo lavoro, Cajal ha condiviso il Premio Nobel per la fisiologia o la medicina nel 1906 con Camillo Golgi, un italiano che ha inventato il metodo di colorazione dei tessuti che Cajal utilizzava per vedere i singoli neuroni. Incredibilmente, sarebbero passati decenni prima che altri ricercatori potessero confermare le sue opinioni sulla struttura e sulla funzione del cervello. Ora, è annunciato come il padre della moderna neuroscienza.
"Era un genio e un grande scienziato, che era in grado di vedere cose che gli altri non potevano", afferma Eric Newman, neuroscienziato dell'Università del Minnesota che ha co-redatto un nuovo libro su Cajal, The Beautiful Brain: I disegni di Santiago Ramón y Cajal, con i colleghi Alfonso Araque e Janet M. Dubinsky, anche neuroscienziati all'università. Il loro libro contiene oltre 80 dei disegni di Cajal ed è il compagno di una mostra itinerante che si aprirà il 28 gennaio al Weisman Art Museum di Minneapolis.
The Beautiful Brain: The Drawings of Santiago Ramon y Cajal
AcquistareCome dimostrano il libro e lo spettacolo, Cajal era un abile artista e i suoi poteri di osservazione lo hanno portato ad essere un titano nella storia della scienza.
La nuda bellezza dei disegni di Cajal deriva dagli intricati dettami della biologia dei neuroni e dal metodo di colorazione del Golgi scuro che Cajal ha perfezionato, ma il suo lavoro contiene qualcosa in più. Molte immagini sono così istruttive da essere ancora oggi utilizzate nelle lezioni di neurobiologia. "I suoi disegni sono ancora i migliori disegni", afferma Newman. "Illustrano così tanti punti chiave." Anche le moderne tecnologie di imaging non possono superare l'eleganza con cui Cajal ha unito forma e funzione.
Il libro è diviso in quattro sezioni principali. Il primo introduce il serraglio di diversi tipi di cellule nel cervello, dai neuroni Purkinje ramificati esuberanti che mantengono il corpo eretto ed equilibrato ai neuroni radi che regolano le contrazioni muscolari che spostano il cibo attraverso l'intestino.
La seconda sezione mostra come quelle molte cellule si integrano per creare sistemi sensoriali. Qui, le immagini di Cajal esplorano come il cervello e gli organi sensoriali ricevono ed elaborano odori, immagini e suoni. La terza sezione comprende disegni di neuroni che lavorano insieme in circuiti, costruendo percorsi che collegano diverse parti del cervello o danno origine a determinati comportamenti. La sezione finale esplora le immagini delle cellule che crescono, si dividono e muoiono.
Newman ha scritto le didascalie per le immagini. "Da un disegno all'altro, provo a raccontare una storia in modo che le persone possano conoscere le neuroscienze mentre leggono", dice. Ma le sue spiegazioni sono tutt'altro che didattiche; invece la storia del sistema nervoso si svolge in modo avvincente, facilitata in gran parte dalla sorpresa visiva del lavoro di Cajal.
"Alcuni dei disegni che abbiamo scelto principalmente per la loro bellezza", afferma Newman. Quindi, il team ha dovuto immergersi nelle riviste e negli articoli scientifici originali di Cajal per comprendere meglio il contesto e il significato di ciascun disegno.
Il libro contiene anche un saggio di Larry W. Swanson, neurobiologo presso l'Università della California del sud, e un altro scritto di Lyndel King, direttore e curatore capo del Weisman Art Museum, ed Eric Himmel, caporedattore di Abrams Books, l'editore.
Swanson approfondisce la vita e le conquiste scientifiche di Cajal, definendolo "un personaggio affascinante, multidimensionale, più grande della vita". King e Himmel esplorano la sua arte e i suoi metodi. Entrambi i saggi attingono dall'autobiografia dell'uomo, Recollections of My Life .
Autoritratto, scattato da Cajal nel suo laboratorio a Valencia quando aveva circa trent'anni, c. 1885. (Courtesy Instituto Cajal del Consjo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, © 2017 CSIC) 
Autoritratto, scattato da Cajal nella sua biblioteca quando aveva trent'anni. (Courtesy Instituto Cajal del Consjo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, © 2017 CSIC) 
Quattro autoritratti scattati da Cajal quando aveva 34 anni, 1886. (Per gentile concessione dell'Istituto Cajal del Consjo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, © 2017 CSIC) Nato nel 1852 in una piccola città nel nord-est della Spagna, Cajal si descriveva come uno studente povero, timido e non socievole, scrive Swanson. In giovane età, ha disegnato compulsivamente e voleva essere un artista. Suo padre, un medico locale, voleva che diventasse un medico. I due si riconciliarono quando Cajal scoprì quanto il corpo umano lo affascinasse e suo padre vide quanto fossero eccellenti i suoi disegni per insegnare anatomia. Cajal ha frequentato una scuola di medicina locale.
Dopo che la malaria contratta durante il servizio medico dell'esercito lasciò Cajal troppo debole per diventare un medico praticante, si rivolse all'istologia, lo studio microscopico dei tessuti del corpo. Aveva anche un talento per la spiegazione poetica: Cajal scrisse che l'istologia gli rivelava "il ronzio dell'alveare irrequieto che tutti abbiamo dentro di noi". In un laboratorio autocostruito nella sua casa, ha affinato la sua arte. Una visita a Golgi in Italia lo ha introdotto al metodo a base d'argento che colora alcuni neuroni casuali di un nero intenso, fornendo la base per i suoi disegni.
Cajal spesso distillava le osservazioni di centinaia di neuroni per disegnare la singolare struttura elegante nella sua immagine finale. King e Himmel usano uno dei suoi autoritratti per immaginare la sua giornata tipo: Cajal è seduto a un tavolo con diversi microscopi, appoggiando la testa sulla mano e guardando lo spettatore. Scaffali di sostanze chimiche in bottiglie di vetro e tessuti colorati sul tavolo attestano la colorazione dei tessuti praticata sui tessuti animali, compresi quelli di conigli, rane e piccioni, nonché su tessuti di cadavere umani.
I saggisti spiegano che Cajal poteva scrutare attraverso il microscopio di fronte a lui e disegnare su una piccola superficie di disegno a lato. Loro scrivono:
Potrebbe iniziare un disegno a matita, e successivamente ripassarlo con inchiostro indiano, aggiungendo lavaggi con inchiostro o acquerello per le aree tonali. Spesso trascorreva una mattinata al microscopio senza fare schizzi e attingere alla memoria nel pomeriggio, tornando al microscopio per confermare e rivedere le sue osservazioni; possiamo vedere tracce del processo in aree sbiancate di cui non era contento.
Quel laborioso processo fu la chiave delle scoperte di Cajal. "Si potrebbe sostenere che era solo un osservatore molto migliore e in grado di interpretare ciò che stava guardando al microscopio", afferma Newman.
Per Newman, il lavoro di Cajal ha una risonanza speciale. La ricerca di Newman si concentra sulle cellule non neuronali nel cervello chiamate glia. Tradizionalmente, queste cellule sono state pensate come cellule di supporto passivo, il secondo violino per i neuroni. Solo negli ultimi anni questa idea è stata ribaltata. Le cellule gliali sono i principali attori che incoraggiano e potano le connessioni tra i neuroni, aiutano a modulare la segnalazione dei neuroni e regolano il flusso sanguigno nel cervello. In un altro esempio della sua intuizione, Cajal ha riconosciuto l'importanza delle cellule gliali più di un secolo fa.
"In realtà ha proposto molte delle funzioni delle cellule gliali che stiamo scoprendo che sono vere", afferma Newman.
Il libro si chiude con un saggio finale di Dubinsky che fornisce e spiega le immagini del cervello e delle sue strutture create con tecniche moderne e pubblicate su riviste scientifiche oggi. Questi includono un mouse Brainbow, che sopporta neuroni che fluiscono in circa 100 colori diversi, e una ricostruzione digitale della fine di un assone, basata su microscopi a scansione elettronica e esperimenti di identificazione delle proteine, piena di messaggeri chimici in attesa di fuoriuscire e inviare informazioni alla cella successiva. Il loro splendore multicolore evidenzia ciò che Cajal ha fatto bene e fino a che punto la comprensione degli scienziati è avanzata dai suoi giorni.
Persino il timido scienziato può apprezzare lo splendore visivo dei disegni di Cajal e quanto accuratamente illuminassero i misteri del cervello, che possono sembrare scoraggianti come l'universo stesso. "Quando guardiamo i suoi disegni oggi", King e Himmel scrivono nel loro saggio, "non vediamo diagrammi o argomenti, ma la prima immagine chiara di quella frontiera remota, disegnata dall'uomo che ha viaggiato più lontano nelle sue infinite distanze."
The Beautiful Brain è stato pubblicato il 17 gennaio ed è disponibile per l'acquisto. La mostra dei compagni con i disegni originali di Cajal è al Weisman Art Museum di Minneapolis dal 28 gennaio al 21 maggio. Durante tutto l'anno e nella primavera del 2019, viaggerà a Vancouver, in Canada; New York City; Cambridge, Massachusetts; e infine Chapel Hill, nella Carolina del Nord.
