Een invloedrijke arts en filosoof van de vroege westerse geneeskunde, Galenus van Pergamon was de dokter van keizers en gladiatoren. Een van zijn vele werken, "Over de mengsels en krachten van eenvoudige medicijnen, " was een belangrijke farmaceutische tekst die zou helpen bij het opleiden van collega Grieks-Romeinse artsen.

De tekst werd in de 6e eeuw vertaald in het Syrisch, een taal die diende als een brug tussen Grieks en Arabisch en hielp de ideeën van Galenus in de oude islamitische wereld te verspreiden. Maar ondanks de bekendheid van de arts, de meest complete overgebleven versie van het vertaalde manuscript werd in de 11e eeuw gewist en overschreven met hymnen - een gangbare praktijk in die tijd. Deze overgeschreven documenten staan ​​bekend als palimpsests.

Een internationaal team van onderzoekers krijgt een duidelijk beeld van de verborgen tekst van de Syrische Galen Palimpsest met een röntgenonderzoek bij de Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) van het SLAC National Accelerator Laboratory van het Department of Energy.

De vroege resultaten onthullen meer van de originele woorden in de onderliggende tekst, die loodrecht op de richting van de bovenliggende tekst loopt, waardoor wetenschappers meer informatie van Galenus kunnen zien.

"Onze hoop was dat er genoeg inktsporen zouden zijn, zodat we zelfs een paar woorden zouden kunnen ontcijferen, " zegt Uwe Bergmann, een vooraanstaande stafwetenschapper aan het Stanford PULSE Institute bij SLAC, die het röntgenbeeldvormingsproject leidde. "Het duidelijke schrijven dat we nu kunnen zien, markeert een enorm succes."

Nieuwe tips over vroege geneeskunde

Bijna een decennium lang, een multidisciplinair team van wetenschappers en geleerden heeft geprobeerd de originele tekst van Galenus te ontdekken en te bestuderen met geavanceerde beeldvormings- en digitale verwerkingstechnieken. Elk blad van het manuscript geeft aanwijzingen over de stand van de medische kennis op dat specifieke moment in het Midden-Oosten.

"Als je geneeskunde in het Midden-Oosten wilt begrijpen, je moet kijken naar de vertaling en overdracht van kennis, " zegt Peter E. Pormann, hoogleraar klassieke talen en Grieks-Arabische studies aan de Universiteit van Manchester. "Dit is een enorm stuk geschiedenis, en we hopen dat deze tekst ons zal helpen begrijpen hoe ze in dat deel van de wereld historisch met ziekten omgingen en behandelden."

Het gedeelte van het manuscript dat bij SLAC werd onderzocht, verscheen voor het eerst in Duitsland in de vroege jaren 1900, en lopend onderzoek geeft aan dat het oorspronkelijk afkomstig was uit het St. Catherine's klooster op het Sinaï-schiereiland. Alle pagina's die bij SSRL worden gescand, worden geconverteerd naar digitale afbeeldingen met hoge resolutie die worden toegevoegd aan de afbeeldingen die gratis online beschikbaar zijn door het Schoenberg Institute for Manuscript Studies van de bibliotheken van de University of Pennsylvania.

Een paar bladen van het originele Syrische manuscript waren verwijderd en kwamen terecht in bibliotheken in heel Afrika, Europa en de Verenigde Staten, waaronder die van Harvard University, Parijs, het Sinaï-schiereiland en het Vaticaan. Deze werden op elke locatie in beeld gebracht met gespecialiseerde camera's, en elke instelling stemde ermee in dat hun afbeeldingen werden toegevoegd aan de online dataset.

"Ons plan is om het boek digitaal te herenigen, " zegt Michael Toth, voorzitter van RB Toth Associates, een privébedrijf dat gespecialiseerd is in onderzoek naar cultureel erfgoed dat sinds 2009 de studie van deze palimpsest leidt. "Dit zal publieke toegang bieden tot wetenschap die eeuwenlang verborgen is geweest."

Behoud en experimentele uitdagingen

Om het beperkte materiaal dat beschikbaar is voor perkament te recyclen, 11e-eeuwse schriftgeleerden schrobden en vervingen de originele tekst door lagen calcium, een rudimentaire vorm van white-out, en schreef vervolgens een boek met psalmen bovenop de oorspronkelijke tekst. Eerdere studies hadden sporen van de tekst onder de hymnen aan het licht gebracht, maar het was moeilijk om de originele vertaling van Galenus te lezen - beide teksten waren in dezelfde inkt geschreven en de onderliggende tekst was goed geschrobd.

Voordat u met het synchrotronwerk begint, het team vreesde dat zelfs met de krachtige röntgenbeeldvormingstechnieken bij SSRL, de tekst kan nog steeds onleesbaar zijn als de hoeveelheid ijzer in de resterende inkt te klein is of de inkt te besmeurd is. De eerste röntgenanalyse van de inkten in het ingebonden boek benadrukte de moeilijkheid van de taak die voor ons lag, met slechts een zwakke reactie van de onderliggende tekst.

Vanwege de delicate aard van het oude manuscript, de afdeling Preservatie van de bibliotheken van Stanford University heeft de pagina's zorgvuldig voorbereid voor röntgenbeeldvorming.

"Een van de krachtigste onderdelen van dit type analyse is dat je de bovenliggende tekst niet hoeft te onderbreken. Je kunt onder het oppervlak kijken zonder enige schade aan het manuscript, " zegt Kristen St. John, hoofd van de natuurbeschermingsdiensten bij Stanford University Libraries. "Je hoeft niet het ene deel van het document in gevaar te brengen om meer te weten te komen over het andere."

De conservatoren van Stanford scheidden de bladeren van het oude, in leer gebonden boek, en monteerde elke pagina in een aangepaste mat. De matten passen dan precies in een aluminium frame dat op een computergestuurd podium is gemonteerd om bij de synchrotron te worden gescand.

"Om het manuscript hier veilig af te beelden, we moesten een speciale manier bedenken om het te monteren, " zegt Sam Webb, een stafwetenschapper bij SSRL. "Gebruikelijk, we bevestigen onze monsters gewoon met tape of schroeven. Dat kun je niet precies doen met een duizend jaar oud manuscript."

Nieuwe technologie toepassen om ontbrekende geschiedenis te onthullen

Voordat het manuscript bij Stanford en SLAC arriveerde, het onderzoeksteam had geprobeerd om verschillen in de bovenliggende en onderliggende inkten te zien met een techniek die multispectrale beeldvorming wordt genoemd. Ze verlichtten de pagina's met zichtbare, ultraviolet en infrarood licht om verschillende kleuren in de inkten te verbeteren. Hoewel ze de onderliggende tekst op veel pagina's konden herkennen en lezen, ze konden het nog steeds niet op anderen lezen.

Deze laatste studie paste een bijgewerkte versie van een complementaire beeldvormingstechniek toe, Röntgenfluorescentie (XRF), dat het team eerder had ontwikkeld om verborgen wiskundige theorieën te ontcijferen in een kopie van een werk van Archimedes dat ook was overschreven, met vervalste schilderijen toegevoegd bovenop de tekst van vier pagina's.

Met de XRF-techniek, de synchrotron-röntgenstraling schakelt elektronen uit in de buurt van de kernen van metaalatomen, en deze gaten zijn gevuld met buitenste elektronen, wat resulteert in karakteristieke röntgenfluorescentie die kan worden opgepikt door een gevoelige detector.

Deze fluorescerende röntgenstralen kunnen door tekstlagen en calcium heen dringen, en de verborgen Galenische tekst en de nieuwere religieuze tekst fluoresceren op enigszins verschillende manieren omdat hun inkten verschillende combinaties van metalen bevatten, zoals ijzer, zink, kwik en koper.

"We zijn ook geïnteresseerd in de achtergrondsamenstelling van het perkament en het calcium dat de originele tekst bedekt, " zegt Nicholas Edwards, een onderzoeksmedewerker bij SSRL. "Die aanvullende informatie kan ons in staat stellen onderscheid te maken tussen de lagen van de tekst."

Digitaal door lagen inkt zeven

Voor het Galen-document een scan duurt ongeveer 10 uur voor elk van de 26 pagina's. Het experiment heeft enorme hoeveelheden genuanceerde gegevens verzameld van de röntgenscans, en de onderzoekers passen nu gegevensverwerkingstools toe, inclusief machinaal leren, om de informatie die ze zoeken eruit te halen.

"Verborgen in al deze gegevens, er probeert informatie naar buiten te komen, " zegt William Sellers, een expert in gegevensverwerking en de directeur van de afdeling zoölogie van de Universiteit van Manchester. "En er zijn gewoon te veel gegevens voor mensen alleen om door te spitten."

Verkopers ontwikkelden algoritmen die een computer trainen om verschillende delen van het manuscript te herkennen. De datamining resulteert in ingekleurde afbeeldingen van de tekst- en perkamentlagen die wetenschappers en restauratoren kunnen onderzoeken.

"Als conservator dit is een interessante kans om te werken met een heel ander scala aan analytische hulpmiddelen waar we normaal gesproken geen toegang toe hebben in het dagelijkse werk van conservering, " zegt St. John. "Het helpt ons te leren wat er mogelijk is in ons vakgebied, omdat we de materialen waarmee we werken beter begrijpen."

Zodra de scans zijn voltooid, het team zal doorgaan met het analyseren van de woorden van Galenus in deze nieuwe weergaven van het versleten document.