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    同一研究领域两个相悖观点,却同届同时获诺贝尔生理学奖

    发布日期:2022-07-30 19:09    点击次数:173

    1906年的诺贝尔颁奖仪式可谓是神仙打架,热闹非凡。有着“现代神经学”之父的圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔与卡米洛·高尔基一起获得了诺贝尔生理学奖。虽然,他们是因为在同一研究领域取得的建树而获得诺贝尔奖,但是两个人对神经生理的观点却大不相同。

    网状理论

    最开始提出神经的网状理论的人,是德国的一位名叫约瑟夫·格拉赫的组织学家。他认为,人体的神经系统是一个网络状的结构。显微镜下每一个清晰可见的神经元细胞,是用某种方式连接成一个整体的,就像人体的血管网络一样。这样,神经系统才能形成一个完整的结构和功能单位,实现复杂的运作功能。而高尔基正是约瑟夫·格拉赫网状学说的支持者。

    约瑟夫·格拉赫,图片来源:维基百科网状学说在当时的生物学术界受到了大量学术研究者的支持,它的强大理论支撑在于一但假设神经系统是自然连接起来的整体,细胞之间存在某种无形的连接,就无需继续考虑每一个分散的细胞是如何互相协作的了,可以省略许多对细节问题的探讨。

    卡米洛高尔基,图片来源:维基百科

    神经元理论

    另一派以卡哈尔为代表的的神经元理论认为:神经细胞之间是独立存在的,神经元属于人体中枢神经系统的一个生理单位,每一个神经元都是一个独立的实体。树突和轴突自神经细胞胞体伸展而出,神经细胞胞体负责支持与营养。

    卡哈尔 图片来源:维基百科

    而神经元是如何被卡哈尔发现的呢?1873年,意大利科学家高尔基首创重铬酸银染色法,将硝酸银与重铬酸钾混合,制备出重铬酸银,并将重洛酸银用于脑组织的染色。

    高尔基发现绝大多数脑组织的染色效果很不理想,仅有3%左右的神经元在重铬酸银的作用下显示得非常清晰, 颌面整形但可以清楚地观察到一个神经元的完整结构。五年后,从医学院学成归来的卡哈尔改进了银染法的程序,使用银染法染色的技术得以更进一步发展。卡哈尔观察到了神经细胞的更为精细结构,并借机发挥他的绘画天赋——画出细致的神经细胞,如实地记录自己的观察结果,后来,卡哈尔的这些绘画作品成为经典之作。

    1904年卡哈尔在纸上绘制的大脑皮层的锥体神经元,图片来源:Cajal Institute (CSIC), Madrid

    卡哈尔在显微镜下,发现了一个关键点:神经细胞的轴突与其他细胞之间有缝隙,并非紧密相连。此后,他坚持眼见为实的原则,成了神经元学说的坚定支持者。

    他总结了前人的研究,又提出关于神经元学说的三个重要的推论:第一,神经冲动的信号是通过激发的方式,从一个神经元传到下一个神经元。第二,神经细胞的胞体、轴突和树突,都能产生动作电位。第三,神经元会产生一种“动态极化”现象,神经冲动的信号传递是有顺序的,树突传向胞体,胞体又传向轴突。

    这三个推论,准确的描述了神经系统传递信号的核心过程。

    但由于当时的各种实验手段和设备并不发达,人们的认知水平受限,导致学界两派具有影响力的双方都各执一词,任何一派都没有充分的依据可以完全推翻另一派的观点。

    电子显微镜推动神经元学说

    想要直观的观察神经细胞之间的联系,在卡哈尔的时代向后推50年才有可能实现。在电子显微镜发明以后,神经元学说获得了最强有力的支持,各生物学家通过一系列新的研究最终确定了神经元学说在学术届的地位。不过,即便无法调和卡哈尔同高尔基对神经元学说的分歧,1906 年的诺贝尔生物学奖仍旧颁发给了这两位结论完全不同的科学家。因为二人都对人类的有关生命的研究做出了巨大的贡献,使得人类能够更以进步的了解自己。科学研究始终追求客观性,但卡哈尔和高尔基神经系统形态结构的研究价值,在学术界已然毋庸置疑。历史的车轮滚滚向前,随着科技的进步与发展,前人的研究理论奠定了神经元学说作为今日神经科学理论基石的重要地位,卡哈尔也自然成为神经元学说的奠基人。观察与实证,是自然科学研究中最重要的检验标准。正如同卡哈尔在1906年的诺贝尔奖颁奖仪式上的获奖感言:“诚然,假设肯定神经系统的运动神经和感觉神经都能连成一个不间断的网络,这种验证分析的方法十分经济和便捷,但不幸的是,自然界似乎并不会在意人类智慧对便捷和一贯性的喜好,而更喜欢表现出复杂和多样性。”

    END

    审核专家:朱广思,北京科普作协会员。

    蝌蚪五线谱原创文章,转载注明来源

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