Deleite-se nestes desenhos maravilhosos do pai da neurociência

As imagens são icônicas para qualquer um que mergulhou um dedo na vasta e enigmática piscina da neurociência: um delicado padrão de ramificação emana e envolve uma pequena mancha preta. Pesos variados indicam a estrutura tridimensional que o desenho descreve, que lembra uma árvore de galhos nus no inverno. São desenhos de neurônios do neuroanatomista espanhol Santiago Ramón y Cajal.

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Ao longo de cinco décadas de trabalho, Cajal (1852-1935) criou mais de 2.900 desenhos detalhando a arquitetura do sistema nervoso. Inúmeras horas de observação cuidadosa informaram esses desenhos e o ajudaram a perceber duas verdades fundamentais da neuroanatomia. Primeiro, ele deduziu que o cérebro era composto de muitas células individuais, chamadas neurônios, em vez de uma estrutura semelhante a uma teia de aranha de células fundidas (a visão de muitos de seus contemporâneos). Segundo, os sinais elétricos que essas células geram fluem pelos neurônios em uma direção: os dendritos ramificados recebem o pulso, passam para o corpo celular principal e depois para os seus axônios - projeções longas que podem conectar partes distantes do cérebro.

Por seu trabalho, Cajal dividiu o Prêmio Nobel de 1906 em Fisiologia ou Medicina com Camillo Golgi, um italiano que inventou o método de coloração de tecido que Cajal costumava ver em neurônios individuais. Inacreditavelmente, levaria décadas até que outros pesquisadores pudessem confirmar suas visões da estrutura e função do cérebro. Agora, ele é anunciado como o pai da neurociência moderna.

"Ele era um gênio e um grande cientista, capaz de ver coisas que os outros não conseguiam", diz Eric Newman, neurocientista da Universidade de Minnesota que co-editou um novo livro sobre Cajal, O belo cérebro: Os desenhos de Santiago Ramón y Cajal, com os colegas Alfonso Araque e Janet M. Dubinsky, também neurocientistas na universidade. Seu livro contém mais de 80 desenhos de Cajal e é o companheiro de uma exposição itinerante que começa em 28 de janeiro no Museu de Arte Weisman, em Minneapolis.

O Cérebro Bonito: Os Desenhos de Santiago Ramon y Cajal

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Como o livro e o espetáculo demonstram, Cajal era um artista habilidoso e seus poderes de observação o levaram a ser um titã na história da ciência.

A beleza gritante dos desenhos de Cajal surge dos intrincados ditames da biologia dos neurônios e do método sombrio de coloração de Golgi que Cajal aperfeiçoou, mas seu trabalho contém algo mais. Muitas das imagens são tão informativas que ainda são usadas nas aulas de neurobiologia hoje. "Seus desenhos ainda são os melhores desenhos", diz Newman. “Eles ilustram muitos pontos-chave.” Mesmo as modernas tecnologias de imagem não podem superar a elegância com a qual Cajal vinculou forma e função.

O livro é dividido em quatro seções principais. O primeiro introduz o zoológico de diferentes tipos de células no cérebro, desde os exuberantes neurônios de Purkinje que mantêm o corpo ereto e equilibrado a neurônios esparsos que regulam as contrações musculares que movem o alimento através do intestino.

A segunda seção mostra como essas muitas células se integram para criar sistemas sensoriais. Aqui, as imagens de Cajal exploram como o cérebro e os órgãos sensoriais recebem e processam odores, visões e sons. A terceira seção inclui desenhos de neurônios trabalhando juntos em circuitos, construindo caminhos que conectam diferentes partes do cérebro ou dão origem a certos comportamentos. A seção final explora imagens de células crescendo, dividindo e morrendo.

Newman escreveu as legendas para as imagens. "De um desenho para o outro, tento contar uma história para que as pessoas possam aprender sobre a neurociência enquanto lêem", diz ele. Mas suas explicações estão longe de ser didáticas; em vez disso, a história do sistema nervoso se desdobra de maneira convincente, facilitada em grande parte pelo tratamento visual do trabalho de Cajal.

"Alguns dos desenhos que escolhemos principalmente por causa de sua beleza", diz Newman. Depois, a equipe teve que mergulhar nos diários de Cajal e nos trabalhos científicos originais para entender melhor o contexto e a importância de cada desenho.

O livro também apresenta um ensaio de Larry W. Swanson, um neurobiólogo da Universidade do Sul da Califórnia, e outro co-escrito por Lyndel King, diretor e curador-chefe do Museu de Arte Weisman, e Eric Himmel, editor chefe da Abrams Books., O editor.

Swanson investiga a vida e as realizações científicas de Cajal, chamando-o de "um caráter fascinante, multidimensional, maior que a vida". King e Himmel exploram sua arte e métodos. Ambos os ensaios são extraídos da autobiografia do homem, Recollections of My Life .

Auto-retrato, tirado por Cajal em seu laboratório em Valência, quando tinha trinta e poucos anos, c. 1885. (Cortesia Instituto Cajal del Consjo Superior de Investigações Científicas, Madri, © 2017 CSIC) Auto-retrato, tirado por Cajal em sua biblioteca quando tinha trinta e poucos anos. (Cortesia Instituto Cajal del Consjo Superior de Investigações Científicas, Madri, © 2017 CSIC) Quatro autorretratos feitos por Cajal aos 34 anos de idade, 1886. (Cortesia Instituto Cajal del Consjo Superior de Investigações Científicas, Madri, © 2017 CSIC)

Nascido em 1852 em uma pequena cidade no nordeste da Espanha, Cajal descreveu a si mesmo como um estudante pobre, tímido e insociável, escreve Swanson. Em tenra idade, ele desenhou compulsivamente e queria ser um artista. Seu pai, um médico local, queria que ele fosse médico. Os dois se reconciliaram quando Cajal descobriu o quanto o corpo humano o fascinava e seu pai via como seus desenhos eram excelentes para ensinar anatomia. Cajal frequentou uma escola de medicina local.

Depois que a malária contraída durante o serviço médico militar deixou Cajal muito fraco para se tornar um médico praticante, ele voltou-se para a histologia, o estudo microscópico dos tecidos do corpo. Ele também tinha um talento para a explicação poética: Cajal escreveu que a histologia lhe revelou o “zumbido da colméia inquieta que todos temos dentro de nós”. Em um laboratório construído em sua casa, ele aperfeiçoou seu ofício. Uma visita a Golgi, na Itália, apresentou-o ao método baseado em prata que mancha alguns neurônios aleatórios em preto profundo, fornecendo a base para seus desenhos.

Cajal muitas vezes destilou observações de centenas de neurônios para desenhar a estrutura elegante singular em sua imagem final. King e Himmel usam um de seus auto-retratos para imaginar seu dia típico: Cajal está sentado em uma mesa segurando vários microscópios, descansando a cabeça na mão e olhando para o espectador. Prateleiras de produtos químicos em garrafas de vidro e tecidos manchados sobre a mesa atestam a coloração tecidual praticada nos tecidos animais, incluindo os de coelhos, rãs e pombos, bem como em tecidos de cadáveres humanos.

Os ensaístas explicam que Cajal podia espiar pelo microscópio à sua frente e desenhar em uma pequena superfície de desenho ao lado. Eles escrevem:

Ele pode começar um desenho a lápis e, em seguida, passar a tinta nanquim, adicionando tinta ou aquarela para áreas tonais. Muitas vezes, ele passava uma manhã no microscópio sem esboçar nada e retirava da memória à tarde, retornando ao microscópio para confirmar e revisar suas observações; podemos ver traços do processo em áreas que ele não estava satisfeito.

Esse processo laborioso foi fundamental para as descobertas de Cajal. "Você poderia argumentar que ele era apenas um observador muito melhor e capaz de interpretar o que ele estava olhando sob o microscópio", diz Newman.

Para Newman, o trabalho de Cajal traz ressonância especial. A própria pesquisa de Newman se concentra em células não neuronais no cérebro chamadas glia. Tradicionalmente, essas células foram pensadas como células de suporte passivo, o segundo violino dos neurônios. Somente nos últimos anos essa ideia foi derrubada. As células gliais são os principais atores que estimulam e eliminam as conexões entre os neurônios, ajudam a modular a sinalização dos neurônios e regulam o fluxo sanguíneo no cérebro. Em mais um exemplo de sua percepção, Cajal reconheceu a importância das células gliais há mais de um século.

"Ele realmente propôs que muitas das funções das células da glia que agora descobrimos são verdadeiras", diz Newman.

O livro termina com um ensaio final de Dubinsky que fornece e explica imagens do cérebro e suas estruturas criadas com técnicas modernas e publicadas em revistas científicas hoje. Estes incluem um mouse Brainbow, que contém neurônios que fluorescem em aproximadamente 100 cores diferentes, e uma reconstrução digital do final de um axônio - baseado em microscópios de varredura eletrônica e experimentos de identificação de proteínas - repletos de mensageiros químicos esperando para derramar e enviar informações para a próxima célula. Seu esplendor multicolorido destaca o que Cajal fez bem e até que ponto o entendimento dos cientistas avançou desde o seu dia.

Até mesmo os tímidos da ciência podem apreciar o esplendor visual dos desenhos de Cajal e como eles iluminaram completamente os mistérios do cérebro, que podem parecer tão assustadores quanto o próprio universo. "Quando olhamos para seus desenhos hoje", escrevem King e Himmel em seu ensaio, "não vemos diagramas ou argumentos, mas a primeira imagem clara daquela fronteira remota, desenhada pelo homem que viajou mais longe em seus alcances intermináveis".

The Beautiful Brain foi publicado em 17 de janeiro e está disponível para compra. A exposição complementar com os desenhos originais de Cajal está no Museu de Arte Weisman, em Minneapolis, de 28 de janeiro a 21 de maio. Ao longo deste ano e até a primavera de 2019, ele viajará para Vancouver, no Canadá; Cidade de Nova York; Cambridge, Massachusetts; e finalmente Chapel Hill, Carolina do Norte.