Om betydningen af visuelt at kunne illustrere videnskabelige teorier - med neurologen og tegneren Ramón y Cajal som overbevisende case

Selvportræt af hjerneforskeren Santiago Ramón Cajal i sin laboratorium, ca. 1885.

Denne blok har 'kreativitet' som gennemgående tema - som den røde tråd. I princippet indebærer det at jeg mindst en gang i et indlæg skal bruge ordet kreativ eller afledninger af det. 

   Kreativitet indbærer at mennesker kobler fænomener, forestillinger, ideer sammen på tværs af etablerede grænser og rammer, og derigennem får nye ideer og opnår ny indsigt.
     Kreativitet synes også at hænge sammen med mulighederne af at kunne visualisere - dvs. af aktiviteter i bestemte dele af højre hjernehalvdel.

Inden for den kognitive sprogvidenskab har man begreber som 'konceptuel blending' og 'konceptuel metafor' til at indfange centrale sider af den kreative tænkning.

   Inden for psykologien er kernebegrebet 'den særligt kreative personlighed', opfundet og udvikle af psykologen Mihaly Csikszentmihalyi. 

   Det var også ham der udviklede begrebet 'flow' som kendetegner den særligt produktive mentale tilstand som som udøvelsen af fx malerkunst, musik eller skribentvirksomhed skaber i hjernen. Når man kommer eller er 'i flow,' så glemmer man sig selv og fornemmelsen af tid og sted.

Fra jeg begyndte at skrive indlæg til bloggen her i marts 2010, har jeg især været optaget af den del af hjerneforskningen hvis resultater siden starten af 80'erne hovedsagelig skyldtes mulighederne for at scanne (MR) de områder i hjernen hvor der unde bestemte indre eller ydrer omstændigheder er markant højere aktivitet en i resten; en teknik som blandt meget andet har ført til opdagelsen af det særlige netværk af 'moduler. som er aktivt når hjernen ikke er optaget af at gennemføre ydre job og målrettede aktiviteter. 

   Oprindelig blev det omtalt som 'the default mode network' eller 'the task negative network'. 

   På det seneste har jeg set det omtalt som 'the imaginativ network' - altså det netværk af ellers adskilte moduler i hjernen som samarbejder når hjernen dagdrømmer, fantaserer, har tanker om fremtiden, genkalder sig erindringer, og forstiller sig hvordan andre (hjerner) oplever verden.

Derfor er det også interessant og fascinerende at finde en aktuel artikel på Videnskab.dk som omtaler en for mig ukendt nobelprismodtager fra begyndelsen af 1900-tallet, Santiago Ramón y Cajal, som var den første hjerneforsker der korrekt visualiserede hjernens nervmæssige byggesten og deres forbindelser: dens 'neuroner' og dens 'synapser'. 

   Det var i høj grad disse visualiseringer som i det 20. århundrede dannede grundlag for den efterfølgende udvikling af en videnskabelig funderet teori om hvordan hjernen fungerer.

Artiklen indledes under den lidt specielle overskrift:

Vilde tegninger: Sådan forestillede forskere sig hjernen i 1800-tallet

Manchetten forklarer:

I en tid hvor flere troede, at hjernen var én stor celle, tegnede en spansk forsker meget detaljerede tegninger af både neuroner og synapser. Nu udkommer hans tegninger i ny bog.

Og for at sætte hans betydning i videnskabshistorien, sammenlignes i artiklen Santiago Ramón y Cajal indledningmæssigt med to af de helt store navne:

Darwin, Pasteur og … Santiago Ramón y Cajal.

   Det er nok ikke lige det første navn, der falder på tungen, hvis du skulle være så uheldig, at nogen beder dig remse det 19. århundredes store tænkere op.

   Men ifølge den amerikanske neurobiolog Larry Swanson hører den spanske læge, der også kaldes neurovidenskabens fader, altså til i samme kategori som videnskabens helt tunge drenge.

  »Han er en af dem, der i virkeligheden har haft ligeså meget indflydelse som Pasteur og Darwin i det 19. århundrede. Han er sværere at forklare til den brede befolkning, og det er sikkert derfor, han ikke er ligeså kendt,« siger Larry Swanson, der også har bidraget til bogen 'The Beautiful Brain: The Drawings of Santiago Ramón y Cajal,' til The New York Times.

Santiago Ramón y Cajals måske mest ikoniske tegning af en pyramideformet neuron i hjernebarken, der blandt andet styrer vores sanser, bevægelser og beslutningsprocesser. 

Santiago Ramón y Cajals var et multitalent, og det var i høj grad hans på en gang præcise og kreative tegninger som kraftigt bidrog til at hans videnskabelige resultater om hjernens opbygning blev kendt og fik gennemslagskraft i den videnskabelig offentlighed:

Santiago Ramón y Cajal var en mand af mange talenter. Kunstner, soldat, læge og forsker.

   Hans far underviste i anatomi på Zaragoza Universitet i Spanien, og før Cajal selv begyndte at læse medicin, tegnede han knogler, som hans far havde fundet til ham på kirkegården i håb om at gøre ham interesseret i medicin.

   Det endte da også med, at Cajal selv begyndte at læse medicin på samme universitet, men hans kunstneriske evner skulle vise sig at få stor betydning for hans største opdagelse.

   Hans livlige gengivelser var nemlig ikke bare præcise. De var også flotte.

   »Han fandt og tegnede det, der hedder knopperne – 'dendritic spines' på engelsk. Det er knopper på nervecellernes udløbere, men han vidste ikke helt, hvad de skulle bruges til. Det er da også noget, man først har fundet ud af de senere år, men det er et hukommelseslager. Hver eneste knop er et hukommelseselement. Det er der, hvor cellerne taler med hinanden. Man kalder dem 'kissing points',« siger Albert Gjedde.

Albert Gjedde er professor ved Center for Neuroscience på Københavns Universitet. Og uddyber:

»Den moderne neurovidenskabs fader er en god titel til ham, men han deler den med andre. Der skete en hel masse omkring århundredeskiftet, hvor der var stor interesse for hjernens anatomi. Men Cajal var enestående til at lave den her billedform,« siger han som en mulig forklaring på, at netop Cajal brændte igennem.

Her er så nogle af de andre illustrationer som var med til at Cajal fik (men også delte) nobelprisen med en teori-modstander, Camillo Golgi, der mente at hjernen bestod af én stor sammenhængende celle:

Illustration af to konkurrerende teorier:
th. Golgis 'retikulær-teori' hvor hjernen udgøres af en samlet celle;
tv. Cajals egen teori, 'neuron-teorien'.

Til venstre: Illustration af hvordan øjnene kunne tænkes at danne et samlet billede af verden i hjernen.

Midt for: Tegning af en purkinje-neuron, en af de største neuroner i hjernen (bemærk fraktalstrukturen)

Til højre: Illustration der viser informations-strømmen gennem hippocampus.

Tegningen viser Gilaceller i hjernebarken på paralyseret mand. Bemærk hvordan de tre cellekerner øverst til venstre ligner Edward Munchs berømte maleri 'Skriget'.

Her viser Cajal hvordan information ikke bare gennemstrømmer hjernen,
men også hvordan  også gennemstrømmer hele kroppen.
Når vi kaster op, sendes et signal fra vores irriterede mave til vagus-nerven i hjernen og videre til rygmarven, som så aktiverer neuroner der får maven til at trække sig sammen.

Ud over det usædvanlige i at en forsker som Cajal får nobleprisen blandt andet fordi han havde et stort og kreativt tegnetalent, så er det også helt usædvanligt at to forskere med helt modstridende teorier - en korrekt og en forkert - deler prisen. 

   Forklaringen er at den anden prismodtager, Camillo Golgi, var den der opfandt en kemisk metode til at synliggøre hjernecellernes udseende og struktur med, en metode som gjorde Cajal i stand til at farve, kigge på og afbillede hjernen i hidtil uset detaljerigdom.

   En anden dansk neuro-professor Leif Østergaard forklarer:

Hjernen er meget svær at studere, fordi den bare er en grå masse, når man kigger på den. Hvis du skærer den over, så er den lidt ligesom mozzarella eller kold havregrød, og under et mikroskop kan du ikke se noget som helst. Golgi fandt en måde, hvorpå man kunne lyse igennem vævet og se hjernevævet ved hjælp af farver under mikroskopet. Pludselig kunne man se neuronerne og alle deres udløbere.

På trods af den delte nobelpris var der altså rent teoretisk en afgørende uenighed mellem Cajal og Golgi hvad angår forestillingen om hvordan hjernen var neurologisk var struktureret og fungerede i detaljer.

Golgi mente nemlig, at hjernen var én stor celle med et netværk flettet af én lang tråd, mens Cajal var overbevist om, at hjernen var sammensat af en hel masse nerveceller – neuronerne - som det fremgår af hans tegninger oven for.

   Faktisk var de så uenige, at Nobel-komitéen uddelte deres priser på forskellige datoer af frygt for, at prismodtagerne ville komme op at slås.

Det var tider!

Artiklen om Cajal og hans fantastiske illustrationer kan læses i sin helhed her:

http://videnskab.dk/krop-sundhed/vilde-tegninger-saadan-forestillede-forskere-sig-hjernen-i-1800-tallet?

Og her et link til en hjemmeside der viser alle 200 Cajal-tegninger, kunst og videnskab i et:

http://cvc.cervantes.es/ciencia/cajal/cajal_recuerdos/recuerdos/laminas.htm#

Jeg er overbevist om at netop visualiseringen af en videnskabelig opdagelse i form af en ny teori - ofte har været med til at overbevise den videnskabelig offentlighed om sandheden i opdagelsen.

   Som fx Watson og Cricks opdagelse og model af 'DNA-dobbelthelixen':

Blyantskladde af DNA-dobbelthelixen af Francis Crick i 1953

Eller fx Niels Bohrs teori om og model af brintatomets indre struktur fra 1913:

Niels Borhs model af brintatomet hvor elektronet afgiver lys-kvanter når det springer fra en tilstand (=bane) til en anden.

Eller fx Alfred Wegners teori om 'kontinental-driften', oprindelig fremsat 1912, men først endelig anerkendt i 1950-erne:

Fire kort der illustrere Wegeners kontroversielle teori om kontinentalpladernes 'drift' gennem 275 millioner år.

Jordens tektoniske plader med indtegnede kontinenter som de er placeret i dag.