החוקר שנכנס אל המוח

רק מדענים מעטים מותירים חותם עמוק על התחום שהם עוסקים בו. מתוכם, רק קומץ עדיין זכור ומוכר גם מאה שנים ויותר לאחר מכן. יחידים ממש הם המדענים ששינו תחום מחקר מהיסוד, או פרצו במו-עבודתם תחום חדש. יחידי סגולה ממש זכורים גם בזכות עבודתם המדעית וגם בזכות הצלחתם בתחומים אחרים. עם כל קבוצות העילית האלה נמנה חוקר המוח הספרדי, שלא רק שינה מהיסוד את חקר מערכת העצבים, אלא היה גם אמן מוכשר והשכיל לשלב בין כישוריו בשני התחומים. 

מספריים, נעליים ומלריה

סנטיאגו רמון אי קחל (Ramón y Cajal) נולד ב-1 במאי 1852 בכפר פֶּטִייָה (Petilla) שבצפון ספרד. אביו היה רופא כפרי, ולאחר מכן מונה לפרופסור לרפואה באוניברסיטת סרגוסה. הוא קיווה כי בנו יילך בעקבותיו, אבל סנטיאגו לא גילה נטייה ללימודים. הוא לא הסתדר עם המשמעת בבתי הספר, הרבה להסתבך ולהענש, והעדיף לעסוק בציור מאשר ללמוד. כישרונו בציור ניכר לעין, והוא חלם להיות אמן במקום ללמוד מקצועות משעממים. גם העובדה שמשפחתו נדדה הרבה בין כפרים בעקבות עבודתו של האב, והוא נאלץ להחליף בתי ספר, לא סייעה לו להתאקלם בשום מוסד. בסופו של דבר נואשו הוריו והחליטו לעשותו שוליית סַפָּר, כדי שילמד את המקצוע. כשגם זה לא לא הלך, ניסה את כוחו כשולייה של סנדלר, אבל גם בתחום הנעליים הוא לא החזיק מעמד. 

כשהיה בן 16 החליט אביו לנסות לזרום עם הכישרון של בנו, בניסיון לרתום אותו ללימודים. הוא לקח אותו לבית קברות עתיק שעצמות המתים נחשפו בו, ועודד את הנער לנסות לצייר את העצמות השונות, בתקווה לעורר אצלו עניין בתחום האנטומיה. התוכנית הצליחה, וכבר באותה שנה נרשם קחל לבית הספר לרפואה בסרגוסה שבו לימד אביו. הוא התגלה ככישרון בתחום האנטומיה והניתוחים, זכה בפרס הצטיינות ועוד במהלך לימודיו מונה לעוזר הוראה. ב-1873 סיים את חמש שנות הלימודים והוסמך לרופא בגיל 21. 

לאחר הלימודים גויס קחל לצבא, וכעבור זמן לא רב נשלח כרופא גדודי לקובה, שניהלה אז מלחמת עצמאות נגד הכיבוש הספרדי. השירות באי הטרופי לא היטיב עמו. הוא נדבק במלריה וכמעט מת, ולאחר מכן כנראה חלה גם בשחפת. הוא חזר לספרד, שוחרר מהצבא, ובזכות טיפול מסור של אמו ואחיותיו החלים והתאושש. בסוף 1875 החל לעבוד כמרצה זוטר לאנטומיה באוניברסיטת סרגוסה. כדי לעסוק במחקר, השקיע את מעט הכסף שהצליח לחסוך בשירותו בקובה, וקנה לעצמו מיקרוסקופ משומש ומיקרוטוֹם, מכשיר לחיתוך דגימות דקיקות. מחקריו הראשונים עסקו בתיאור המבנה המיקרוסקופי של סיבי השריר וקצות העצבים, אך בעיקר התמקדו בחקר התגובה הדלקתית בעקבות מחלות זיהומיות כמו כולרה, צרעת, עגבת וכלבת. 

כמעט מת ממלריה בעת השירות במלחמה בקובה. רמון אי קחל במדי צבא, כרופא גדודי ב-1874. ציור של אִיסְקִייֶרְדוֹ וִיוֶס במוזיאון הצבאי בטולדו | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

הקדים את זמנו

תחום נוסף שבו החל רמון אי קחל לעסוק בו בשנים האלה היה חקר הסרטן. הוא הגיע לכמה פריצות דרך בתחום, ובין השאר הציג ראיות משכנעות לכך שהגידול הסרטני אינו גוף עצמאי אלא מושפע מאוד מרקמת הבסיס שלו, ניזון ממנה וחש את האותות הכימיים שלה. כמו כן הוא הראה שקיימים בגידולים תאי גזע, שמהם מתפתחים תאי הגידול, ואף הציג טענה חלוצית כי מערכת החיסון של הגוף פועלת נגד התאים הסרטניים. מאמריו החדשניים בחקר הסרטן עוררו עניין מועט מאוד בקהילה המדעית והרפואית, כנראה משום שרובם ככולם פורסמו בספרדית, בכתבי עת מקומיים. רבות מהתגליות שלו התבררו כנכונות רק אחרי שהתגלו מחדש במחקרים מודרניים, כעבור עשרות שנים. 

בשנת 1879 עבר רמון אי קחל בהצלחה את בחינות ההסמכה לפרופסורה, ומונה למנהל המוזיאון האנטומי של אוניברסיטת סרגוסה, אף על פי שזו לא הייתה משרת המחקר שהוא חלם עליה. באותה שנה גם נשא לאישה את סילבריה פַנְייַאנַס גָרְסִיָה (Fañanás García). נולדו להם שבעה ילדים, ארבע בנות ושלושה בנים, מתוכם שניים מתו בינקותם. 

איש משפחה. רמון אי קחל ורעייתו סילבריה עם חמשת ילדיהם בסביבות 1895 | מקור: מכון קחל, CSIC, ויקיפדיה, נחלת הכלל

צבע הכסף

ב-1883 זכה סוף סוף רמון אי קחל למשרה האקדמית שציפה לה, ומונה לפרופסור לאנטומיה באוניברסיטת ולנסיה, אחת האוניברסיטאות החשובות בספרד אז. הוא המשיך שם במחקריו על התאים, וגם החל בהדרגה להתעניין יותר ויותר בתאי מערכת העצבים, שהידע עליהם היה מוגבל מאוד בימיו. 

אחד הכלים החשובים בחקר תאים ורקמות בימים ההם היה חומרי הצבע. התאים שלנו הם למעשה שקופים, וכדי לראות אותם במיקרוסקופ אור יש לצבוע אותם, או מרכיבים מסוימים שלהם. חלק לא מבוטל מעבודתו של קחל היה פיתוח ושיפור של צבעים מתאימים לחקר סוגים שונים של רקמות, והוא אף המציא בעצמו כמה סוגים חדשים של צבעים. 

אחרי כמה שנים מוצלחות בוולנסיה, זכה קחל לקידום נוסף עם מינויו לראש הקתדרה להיסטולוגיה (חקר רקמות) באוניברסיטת ברצלונה ב-1887. באותה שנה אירעה התפנית המקצועית ששינתה לא רק את חייו ועבודתו, אלא את כל ההיסטוריה של חקר מערכת העצבים. בעת ביקור במדריד נפגש קחל עם ידידו, הפסיכיאטר לואיס סימארו (Simarro), שעסק גם הוא במחקר היסטולוגי. סימארו, ששב זה עתה מפריז, הראה לידידו תתקינים מיקרוסקופיים של רקמות עצבים צבועות בשיטה חדשה המכונה "התגובה השחורה" (reazione nera). את השיטה פיתח הביולוג האיטלקי קמילו גוֹלְגִ'י (Golgi) יותר מעשור קודם לכן, אך לא מיהר להפיצה ברבים. בשיטה זו משרים את רקמת העצבים כמה ימים באשלגן דיכרומטי (K₂Cr₂O₇), ואז עוד יום או יומיים בניטראט הכסף (AgNO₃). בתגובה בין החומרים נוצר כרומט הכסף (Ag₂CrO₄), הצובע את תאי העצב בשחור (מכאן שמה), והם נראים בבירור על רקע צהוב-כתום.  

"מבט אחד הספיק", כתב לימים רמון אי קחל באוטוביוגרפיה שלו על אותו רגע בביתו של סימארו. "אפשר היה להבחין בבהירות רבה גם בפרטים הזעירים ביותר של התאים החומים-שחורים על הרקע הצהוב [...] הכל היה חד כמו רישום בדיו סינית". 

מתבונן במיקרוסקופ ומצייר ביד חופשית. ציור של רמון אי קחל במעבדתו | מקור: SCIENCE SOURCE / SCIENCE PHOTO LIBRARY

תפס עצבים

כששב למעבדתו החל קחל להתמסר לחקר תאי העצב בשיטה החדשה, וגם שיכלל ושיפר את השיטה, שלא הייתה נטולת בעיות ומגבלות. הוא גילה למשל כי השריה כפולה בתמיסות משפרת את איכות הצביעה, והתאים ריכוזי תמיסות וזמני השריה לסוגים שונים של תאים ורקמות. כמו כן הוא גילה שאי אפשר לצבוע בה רכיבים עטופים במיאלין, שכבת השומן המספקת בידוד חשמלי לסיבי עצבים, ולכן החל לחקור רקמות עצבים של בעלי חיים צעירים מאוד, או עוברים, שבהם השכבה הזו עוד לא התפתחה במלואה. 

מאמציו הניבו שפע של מידע חדש על המבנה של תאי עצבים וארגונם ברקמות העצב. ליכולת המרשימה שלו במעבדה הצטרף כישרון הציור שלו, שאיפשר לו לרשום בדיוק רב את מה שהעין רואה. בניגוד לחוקרים אחרים, הוא כמעט אף פעם לא נעזר ב"קַמֶרָה לוּסִידָה" ("לשכה מוארת", בלטינית) – התקן אופטי המטיל על דף נייר את מה שרואים במיקרוסקופ, ומסייע לשרטט אותו. קחל העדיף לשרטט ביד חופשית, ובמקרים רבים שילב בציור אחד את נקודת המבט מכמה תצפיות על אותן רקמות, מה שאיפשר לו גם לפענח טוב יותר את הקשרים והחיבורים בין התאים ובין אזורים ברקמות, ולהציע השערות חדשות בנושא. אלפי הרישומים שהוא צייר במשך עשרות שנות מחקר לא רק הפכו לנדבך מרכזי בחקר מערכת העצבים, אלא נחשבים גם ליצירות אמנות, ומוצגים עד היום בתערוכות. 

שפע עצום של מידע חדש. ציור של רמון אי קחל של תאי עצב במוח הקטן של אפרוח צעיר במאמר מ-1905 | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

תמונות אמנותיות. מבנה רשתית העין של יונק בציור של רמון אי קחל משנת 1900 | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

בתקופתו של קחל כבר הכירו המדענים את המבנה הכללי של תא העצב, המורכב משלושה חלקים עיקריים: גוף התא, הדֶנְדְרִיט – אזור של שלוחות קצרות ומסועפות בעלות צורה של עץ, והאַקְסוֹן – שלוחה יחידה וארוכה מאוד, שנשלחת מהתא לכיוון אחר. הוא גילה בין השאר כי קצות האקסונים, לפחות ברקמות מסוימות, אינם מגיעים ממש עד תא המטרה, ויש מרווח זעיר ביניהם. הוא אף זיהה שקצות האקסונים יכולים להתארך ולגדול, והעריך שזה מאפשר להם ליצור קשרים חדשים עם תאים אחרים. הוא גם היה הראשון שתיאר מבנים דמויי קוץ על שלוחות הדנדריטים, ושיער שיש להם חשיבות באופן קליטת המידע של התא. 

אחד הממצאים החשובים ביותר שלו היה הגילוי שבתאי עצבים במערכת החושים, במקרה זה ברשתית העין ובפקעיות הריח, התאים מסודרים כך שהדנדריטים פונים לסביבה החיצונית, ואילו האקסונים מובילים אל מרכזי עצבים. על בסיס הגילוי הזה הוא גיבש את התיאוריה שתאי העצב הם מעין מעגלים לעיבוד מידע, המגיע לתא מהשלוחות הרבות של הדנדריטים, מעובד בגוף התא, והתוצאה מועברת הלאה באקסון. זה היה ממצא פורץ דרך בהבנת התפקוד של מערכת העצבים, והקשר בין המבנה של תאי העצב ורקמות העצבים לתפקידם בגוף. 

שפע הפרסומים וההצלחה המקצועית גם הניבו לרמון אי קחל קידום נוסף: ב-1892 הוא מונה לפרופסור להיסטולוגיה ואנטומיה באוניברסיטת מדריד, ושם גם נשאר בסופו של דבר. 

פריצת דרך בהבנת דרך הפעולה של מערכת העצבים, בזכות כיוון התאים. תאי עצב במערכת הראייה של ציפור דרור, ציור של רמון אי קחל מ-1905 | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

תיאוריה ועובדות

ממצאיו הרבים של רמון אי קחל הצטרפו זה לזה וסייעו לו לגבש את התפיסה שקיבלה את השם דוקטרינת הנוירון. לפי התפיסה הזו תאי העצב, או נוירונים, הם יחידות הבסיס של מערכת העצבים, וכל תא הוא יחידה נפרדת, שאינה מחוברת אנטומית לתאים אחרים. את התפיסה הזו השלימה התובנה בדבר תפקיד תאי העצב בעיבוד מידע ובהעברתו. 

התיאוריה הזו הייתה מנוגדת לתפיסה המקובלת עד אז, כי מערכת העצבים היא רשת צפופה וסבוכה שארוגה מרצף של תאים המחוברים זה לזה. אחד מתומכיה העיקריים של התיאוריה ה"רשתית" היה קמילו גולג'י, שפיתח את שיטת הצביעה המהפכנית של תאי עצב. על אף ריבוי הראיות שהציג קחל לטובת דוקטרינת הנוירונים, וההכרה של רוב הקהילה המדעית בתפיסה הזו, נותר גולג'י ספקן וצידד בתפיסה הרשתית. ב-1906 החליטה ועדת פרס נובל לרפואה להעניק לשניהם את הפרס. זה יצר מצב מוזר, משום שהם החזיקו בתפיסות סותרות לגבי מבנה מערכת העצבים, ואם אחד מהם צודק – פירוש הדבר שהאחר טועה. גולג'י אף התעקש לתת להרצאת הנובל שלו את הכותרת דוקטרינת הנוירון – תיאוריה ועובדות. 

לימים התברר כמובן שרמון אי קחל צדק, והתפיסה של גולג'י הייתה מוטעית. עם זה, הוא עצמו צידד בהענקת הפרס ליריבו וכתב באוטוביוגרפיה שלו כי "מחצית הפרס הוענקה בצדק רב לפרופסור המכובד מפאביה, קמילו גולג'י, ממציא השיטה שבעזרה הגעתי לתגליות יוצאות הדופן שלי". כיום שמו של גולג'י מוכר לכל ביולוג בזכות תגלית אחרת, המערכת המעבירה ליעדם את החלבונים שהתא מייצר. 

תיאוריות מנוגדות, פרס משותף. רמון אי קחל ב-1906 (מימין) וקמילו גולג'י | צילומים: ויקיפדיה, נחלת הכלל, Science Photo Library

צילומים ופסלים

גם לאחר שקיבל פרס נובל, המשיך רמון אי קחל לעבוד במרץ בחקר מערכת העצבים. בין שאר תגליותיו הרבות הוא גילה כיצד תאי העצב מתפתחים, והעלה את ההשערה (שהתברר כנכונה ברובה) כי כיוון הצמיחה של האקסון מושפע מאותות כימיים בסביבתו. הוא פענח את מנגנוני הפירוק וההתחדשות של תאי עצב ושל סיבי עצבים, והיה בין הראשונים להצביע על הפלסטיות של המוח ועל השינויים המתחוללים בו במהלך החיים. כל אלה כמובן לצד מיפוי שיטתי של מגוון רחב של רקמות עצבים, זיהוי ותיאור של מגוון סוגי תאים, וחקר ההתפתחות והתפקוד של תאים ורקמות במצבי בריאות ובמחלות. 

רמון אי קחל פרסם יותר מעשרים ספרים וכמעט 300 מאמרים מדעיים. הוא הותיר אחריו אלפי רישומים של מערכת העצבים והניח יסודות מחקריים שחקר מערכת העצבים ניצב עליהם עד ימינו. 

נוסף על אהבתו הגדולה לציור, קחל התעניין מאוד גם בצילום, שהיה אז תחום צעיר וחדש. הוא אף פיתח תהליך כימי שאיפשר לקצר את משך החשיפה מדקות אחדות לכמה שניות בלבד, אבל גילה כי הממציא האמריקאי תומס אדיסון הקדים אותו ברישום פטנט דומה. 

אחד הגיבורים הלאומיים של ספרד. האנדרטה לזכרו של רמון אי קחל בפארק רטירו במדריד | צילום: Daderot, ויקיפדיה, נחלת הכלל

בשנת 1920, עם פרישתו לגמלאות מהאוניברסיטה, הקים משרד החינוך הספרדי, בצו של המלך אלפונסו ה-13, את מכון קחל למחקר נוירוביולוגי, וקחל עצמו מונה למנהלו. הקמת הבניין התעכבה מאוד והמכון החדש נחנך רק בשנת 1932. כיום זהו מכון המחקר הראשי בספרד בתחום מערכת העצבים, והוא גם הגוף המשמר את מורשתו של החוקר הפורה, הכוללת נוסף על ציוריו הרבים גם צילומים, תתקינים מיקרוסקופיים שהכין, מיקרוסקופים וציוד אחר ששימש אותו במחקר, ועוד. 

קחל המשיך בעבודתו גם כשבריאותו הידרדרה, וכמעט עד מותו באוקטובר 1934, בגיל 82. הוא נחשב גם היום לאחד הספרדים החשובים בהיסטוריה. בבית הולדתו הוקם מוזיאון לזכרו, פסלים שלו מוצבים במקומות רבים במדינה, ועל שמו קרויים מוסדות רבים, מבית החולים האוניברסיטאי במדריד ועד תוכנית המלגות לעידוד מדענים ספרדים שהשתקעו בחו"ל לשוב לארצם. על שמו נקרא גם האסטרואיד 117413 Ramonycajal. סדרת טלוויזיה ספרדית מ-1982 שגוללה את סיפור חייו מצטרפת למאות מאמרים וספרים הסוקרים ומנתחים גם כיום את חייו ואת עבודתו המדעית. 

עבודתו של סנטיאגו רמון אי קחל הוזכרה אפילו בפרק של סדרת הטלוויזיה המצליחה "המפץ הגדול", שאחת הדמויות בה היא חוקרת של מערכת העצבים (אנגלית):