En inflytelserik läkare och en filosof av tidig västerländsk medicin, Galenos av Pergamon var doktor över kejsare och gladiatorer. Ett av hans många verk, "Om enkla drogers blandningar och krafter, " var en viktig farmaceutisk text som skulle hjälpa till att utbilda andra grekisk-romerska läkare.

Texten översattes under 600-talet till syriska, ett språk som fungerade som en bro mellan grekiska och arabiska och hjälpte till att sprida Galens idéer till den antika islamiska världen. Men trots läkarens berömmelse, den mest kompletta bevarade versionen av det översatta manuskriptet raderades och skrevs över med psalmer på 1000-talet – en vanlig praxis på den tiden. Dessa överskrivna dokument kallas palimpsests.

Ett internationellt team av forskare får en tydlig titt på den dolda texten i den syriska Galen Palimpsest med en röntgenstudie vid Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) vid Department of Energys SLAC National Accelerator Laboratory.

De tidiga resultaten avslöjar fler av de ursprungliga orden i den underliggande texten, som löper vinkelrätt mot den överliggande textens riktning, gör det möjligt för forskare att se mer information från Galen.

"Vår förhoppning var att det skulle finnas tillräckligt med spår av bläck där så att vi skulle kunna tyda till och med ett eller två ord, säger Uwe Bergmann, en framstående forskare vid Stanford PULSE Institute vid SLAC, som ledde röntgenprojektet. "Den distinkta skriften som vi nu kan se markerar en enorm framgång."

Färska tips om tidig medicin

I nästan ett decennium, ett tvärvetenskapligt team av forskare och forskare har försökt att avslöja och studera Galens originaltext med avancerad bildbehandling och digital bearbetningsteknik. Varje blad i manuskriptet ger ledtrådar om tillståndet för medicinsk kunskap vid den speciella tiden i Mellanöstern.

"Om du vill förstå medicin i Mellanöstern, du måste titta på översättning och överföring av kunskap, säger Peter E. Pormann, professor i klassiker och grekisk-arabiska studier vid University of Manchester. "Det här är en stor del av historien, och vi hoppas att den här texten kommer att hjälpa oss att förstå hur de hanterade och behandlade sjukdom historiskt i den delen av världen."

Den del av manuskriptet som granskas på SLAC dök upp först i Tyskland i början av 1900-talet, och pågående forskning indikerar att det ursprungligen kom från St. Catherine's Monastery på Sinaihalvön. Alla sidor som skannas på SSRL kommer att konverteras till högupplösta digitala bilder som kommer att läggas till de som görs fritt tillgängliga online av Schoenberg Institute for Manuscript Studies vid University of Pennsylvania Libraries.

Några blad av det ursprungliga syriska manuskriptet hade tagits bort och hamnade på bibliotek runt om i Afrika, Europa och USA, inklusive de vid Harvard University, Paris, Sinaihalvön och Vatikanen. Dessa avbildades på varje plats med specialiserade kameror, och varje institution gick med på att låta sina bilder läggas till onlinedatauppsättningen.

"Vår plan är att digitalt återförena boken, " säger Michael Toth, ordförande för R.B. Toth Associates, ett privat företag specialiserat på kulturarvsforskning som har lett studien av denna palimpsest sedan 2009. "Detta kommer att ge allmänheten tillgång till stipendier som har varit gömda i århundraden."

Bevarande och experimentella utmaningar

För att återvinna det begränsade materialet som finns tillgängligt för pergament, 1000-talets skriftlärare skrubbade och ersatte originaltexten med lager av kalcium, en rudimentär form av white-out, och skrev sedan en psalmbok ovanpå originaltexten. Tidigare studier hade avslöjat spår av texten under psalmerna, men det var svårt att läsa den ursprungliga översättningen av Galenos – båda texterna var skrivna med liknande bläck och den underliggande texten hade blivit väl skuren.

Innan du påbörjar synkrotronarbetet, teamet fruktade att även med de kraftfulla röntgenteknikerna vid SSRL, texten kan fortfarande vara oläslig om mängden järn i det återstående bläcket var för litet eller bläcket var för utsmetat. Inledande röntgenanalys av bläcken i den inbundna boken visade på svårigheten med den kommande uppgiften, med bara ett svagt svar från den underliggande texten.

På grund av det gamla manuskriptets känsliga natur, Stanford University Libraries Preservation Department förberedde noggrant sidorna för röntgenbilder.

"En av de mest kraftfulla delarna av denna typ av analys är att du inte behöver avbryta den överliggande texten. Du kan se under ytan utan att manuskriptet skadas, " säger Kristen St. John, chef för bevarandetjänster vid Stanford University Libraries. "Du behöver inte äventyra en del av dokumentet för att lära dig om den andra."

Stanford-konservatorerna separerade löven på den gamla läderinbundna boken, och monterade varje sida i en anpassad matta. Mattorna passar sedan exakt i en aluminiumram monterad på en datorstyrd scen för scanning vid synkrotronen.

"För att säkert kunna avbilda manuskriptet här, vi var tvungna att tänka på ett speciellt sätt att montera den, " säger Sam Webb, en stabsvetare vid SSRL. "Vanligtvis, vi säkrar bara våra prover med tejp eller skruvar. Det kan man inte precis göra med ett tusen år gammalt manuskript."

Tillämpa ny teknik för att avslöja saknad historia

Innan manuskriptet anlände till Stanford och SLAC, forskargruppen hade försökt se skillnader i de överliggande och underliggande bläcken med en teknik som kallas multispektral avbildning. De lyste upp sidorna med synliga, ultraviolett och infrarött ljus för att förstärka olika färger i bläcket. Även om de kunde identifiera och läsa den underliggande texten på många sidor, de kunde fortfarande inte läsa den på andra.

Denna senaste studie tillämpade en uppdaterad version av en kompletterande bildteknik, Röntgenfluorescens (XRF), att teamet hade utvecklats tidigare för att dechiffrera dolda matematiska teorier i en kopia av ett verk av Arkimedes som också hade skrivits över, med smidda målningar tillagda ovanpå texten på fyra sidor.

Med XRF-tekniken, synkrotronröntgenstrålar slår ut elektroner nära metallatomernas kärnor, och dessa hål är fyllda med yttre elektroner vilket resulterar i karakteristisk röntgenfluorescens som kan plockas upp av en känslig detektor.

Dessa fluorescerande röntgenstrålar kan penetrera genom lager av text och kalcium, och den dolda Galeniska texten och den nyare religiösa texten fluorescerar på lite olika sätt eftersom deras bläck innehåller olika kombinationer av metaller som järn, zink, kvicksilver och koppar.

"Vi är också intresserade av bakgrundskompositionen av pergamentet och kalciumet som täcker originaltexten, " säger Nicholas Edwards, en forskarassistent vid SSRL. "Denna ytterligare information kan göra det möjligt för oss att skilja mellan textens lager."

Digitalt sållning genom lager av bläck

För Galenas dokument, en skanning tar cirka 10 timmar för var och en av de 26 sidorna. Experimentet har samlat in stora mängder nyanserad data från röntgenskanning, och forskarna använder nu databehandlingsverktyg, inklusive maskininlärning, att ta fram den information de söker.

"Gömd i all denna data, det finns information som försöker komma ut, " säger William Sellers, en expert på databehandling och chef för University of Manchesters zoologiska avdelning. "Och det finns alldeles för mycket data för att bara människor ska kunna sålla igenom."

Säljare utvecklade algoritmer som tränar en dator att känna igen olika delar av manuskriptet. Datautvinningen resulterar i färgade bilder av de lager av text och pergament som forskare och konservatorer kan undersöka.

"Som konservator, detta är en intressant möjlighet att arbeta med en helt annan uppsättning analytiska verktyg som vi vanligtvis inte har tillgång till i det dagliga arbetet med bevarande, " säger St. John. "Det hjälper oss att lära oss vad som är möjligt inom vårt område, eftersom vi bättre förstår materialet vi arbetar med."

När skanningarna är klara, Teamet kommer att fortsätta att analysera Galens ord i dessa nya vyer av det slitna dokumentet.