Ramon y Cajal en de ontdekking van de synaps

In The New York Review of Books las ik een artikel over Ramon y Cajal (1852 – 1934) de Spaanse neurowetenschapper. Deze kwalificatie is nogal voorbarig omdat de neurowetenschap eigenlijk nog nauwelijks bestond in zijn tijd. We wisten al wel dat spierbewegingen en geestelijk leven door de hersenen gestuurd worden, maar over de precieze aard van deze sturing tastte men nog in het duister. Wij eigenlijk ook nog hoor, maar ons tasten is wel veranderd. Ik kom daar zo op terug.

Om het revolutionaire aspect van Cajal’s werk te waarderen moeten we eerst naar de Italiaanse arts Camillo Golgi (1843 – 1926) die menselijk weefsel onder de microscoop bestudeerde. Als je weefsel in heel erg dunne plakjes snijdt om die onder doorvallend licht in de microscoop te bekijken dan zie je nauwelijks iets. De plakjes zijn bijna doorzichtig. Je kijkt door een microscoop nooit óp een stukje weefsel, maar er doorheen.

In 1873 ontdekte Golgi een methode om cellen aan te kleuren zodat je ze van elkaar kon onderscheiden. Hij gebruikte zilvernitraat (‘helse steen’) dat binnen de cel tot een zwart neerslag van zilversulfide leidt. In zenuwcellen zag hij dat die lange uitlopers hadden, axonen, die een onontwarbare kluwen vormden.

Nieuwe dingen leren

Men beschouwde de hersenen toen als één netwerk van cellen met hun uitlopers. Cajal vond dit onwaarschijnlijk omdat hersenen enigszins vervormbaar moeten zijn. Hoe zouden we anders nieuwe dingen kunnen leren? Als de zenuwcellen één netwerk vormen waarin de connecties voor altijd vast liggen dan kan er nooit iets nieuws ontstaan. Onze dagelijkse ervaring is dat er steeds iets nieuws ontstaat. Wijzigingen moeten mogelijk zijn dus deugt er iets niet aan dat netwerkidee.

In 1877 had een Engelse onderzoeker, Sharpey-Schafer, ontdekt dat de zenuwuitlopers in kwallen wel verstrengeld waren maar geen contact maakten. Hij meende terecht dat hij als eerste een zenuwstelsel beschreef dat bestond uit afzonderlijke eenheden. De Royal Society betwijfelde zijn werk en hij werd verzocht het in te trekken.

Cajal begon met Golgi’s kleurmethode in 1886 en zag dat zenuwcellen toch echt onafhankelijk van elkaar bestonden. Het duurde even voordat dit nieuws inzonk. In 1906 kreeg hij samen met Golgi de Nobelprijs voor geneeskunde. Bij die gelegenheid hielden ze allebei een toespraak. Golgi verdedigde nog steeds het netwerkmodel. Cajal verwierp het. Ik weet niet of ze elkaar waardeerden of verachtten.

Een sprong in het duister

Cajal was ook een begenadigd tekenaar. Zijn anatomische tekeningen zijn onmiddellijk herkenbaar als ‘een Cajal’. Dat is enigszins bedenkelijk. Hij werkte als volgt: hij bestudeerde een aangekleurd plakje hersenweefsel, ging vervolgens naar het café en keerde dan wat later terug om het geziene uit zijn hoofd te tekenen. Hij meende dat een letterlijke versie onbegrijpelijk zou zijn.

Wat we hier ook van denken, zijn anatomische ontdekking was baanbrekend, want nu was de weg vrij voor de ontdekking van de precieze aard van de connecties in de hersenen. De ruimte die Cajal zag tussen de zenuwcellen en de uitlopers noemen we nu de synaps. Zenuwcellen kunnen elkaar een stootje geven via deze spleet die gevuld is met stoffen die het doorgeven van een stootje kunnen tegenhouden of makkelijker maken, de neurotransmitters. En door hun steeds wisselende concentratie in de synapsen veroorzaken zij die duizelingwekkende variatiemogelijkheid die betekent dat er altijd nieuwe wegen zijn waarlangs een impuls kan reizen in onze hersenen. Hetgeen verklaart waarom we iets kunnen leren, en afleren, en herinneren en vergeten.

Men hoopt met psychomedicatie (slaappillen, antipsychotica, antidepressiva enzovoort) de activiteit van neurotransmitters zodanig te wijzigen dat je van je geestelijke probleem af raakt. Ja, dat is inderdaad een sprong in het duister, omdat we van de meeste geestesziekten nog altijd geen idee hebben welke neuronen zich anders zouden moeten gedragen om het probleem op te lossen.

Dat neemt niet weg dat we soms wel degelijk raak schieten al weten we niet goed waarom het raak is. Dit is één variant van rondtasten in de neurowetenschap. Er bestaat ook een andere variant, en die is voor de filosoof. Cajal dacht, weifelend, ‘psychische cellen’ te hebben ontdekt, die nauw zouden samenhangen met geestelijk leven. Op dit punt zijn we nog steeds waar ook Cajal wel vermoedde dat we waren: het is nog altijd onduidelijk hoe geestelijk leven uit hersenen voortkomt.