【醫學百科●神經元學說】

楊籍富

【醫學百科●神經元學說】

 

拼音

 

shénjīngyuánxuéshuō

 

英文參考

 

neuron(e)doctrine人類在了解腦功能的過程中，經歷了曠遠蒙昧的精神至上學說的年代。

 

直到19世紀20年代，奧地利醫生FranzJosephGall（1758-1828）推測人類的精神活動是由腦的功能活動而實現的，這才使人們認識到意識和精神活動具有物質基礎，從而使人們對精神活動的認識從唯心主義的錯誤觀點轉到了唯物主義的正確軌道上來。

 

意大利細胞學家CamilloGolgi（1843~1926）徒手將腦組織切成薄片，用重鉻酸鉀-硝酸銀浸染法染色，第一次在顯微鏡下觀察到了神經細胞和神經膠質細胞。

 

這為神經科學的研究提供了最為基本的組織學方法。

 

西班牙神經組織學家SantiagoRamónyCajal（1852~1934）在掌握了Golgi染色法后，又進一步改良了Golgi染色法，并發明了獨創的銀染法——還原硝酸銀染色法，此法可顯示神經纖維的微細結構。

 

他發現神經細胞之間沒有原生質的聯系，因而提出神經細胞是整個神經活動最基本的單位（故稱神經元），從而使復雜的神經系統有了進一步研究的切入口。

 

為此，他們兩人共享了1906年諾貝爾生理學或醫學獎。

 

此后，Cajal經過大量精細的實驗，創立了“神經元學說”，該學說的創立為神經科學的進一步發展開創了新紀元。

 

CamilloGolgi的主要貢獻是創建了Golgi染色法。

 

1873年，Golgi在《GazzettaMedicaItaliana》雜志上發表了一篇題為“腦灰質結構（Onthestructureofthebraingreymatter）”的短文，文中介紹了他經過長時間系列的嘗試性研究，終于找到了一種用金屬浸染（metallicimpregnations）的方法能清楚地觀察到神經組織的成分，這就是“黑色反應”（Blackreaction）的發現。

 

這種染色法是將神經組織在重鉻酸鉀溶液中被固定，并以硝酸銀沉著于神經組織而使之顯色。

 

這一染色法至今仍被廣泛應用，并被稱為Golgi染色法（Golgistaining）或Golgi浸染法（Golgiimpregnation）。

 

這一方法能使少量神經細胞的胞體及其全部突起隨機地（其原因至今仍不清楚）被浸染而清晰地顯示出來。

 

這是人類歷史上第一次在顯微鏡下觀察到了神經細胞和神經膠質細胞。

 

1875年，Golgi發表了用他自己發明的染色法所觀察到的嗅球結構圖，1885年，他出版了一部名為《神經系統器官顯微鏡解剖學》的專著，書中使用了許多精美的Golgi浸染法插圖。

 

Golgi浸染法在神經系統的研究歷史上是具有劃時代意義的重大發現。

 

有人將Golgi浸染法問世前、后的時期劃分為前Golgi時期和后Golgi時期。

 

這是因為在19世紀中葉組織學研究中的固定方法和蘇木精-伊紅（hematoxylin-eosin,H-E）染色法雖然已經普遍得到使用，但因為這些方法不適用于神經系統結構的研究，所以神經組織學的研究在當時還是一片空白。

 

除上述貢獻之外，Golgi還有許多其他發現被載入醫學史冊。

 

1878年，他描述了肌腱內的感受裝置——Golgi腱器官（Golgitendonorgan）。

 

1886~1892年間，Golgi對瘧疾的病因學感興趣，他鑒定了三種寄生蟲和三種熱型，在長期探索之后，他在1890年發現如何用顯微照相技術記錄寄生蟲在血液中的生活周期。

 

1898年，他發現了神經細胞內的膜性結構Golgi復合體（Golgicomplex或Golgiapparatus或Golgibody）。

 

在當時，許多學者都認為這僅僅是一種染色的假像，直到20世紀50年代電子顯微鏡技術問世后才得到確認。

 

如今，Golgi復合體已成為眾所周知的細胞器，在細胞內蛋白質的包裝、運輸和靶位定向等過程中起重要作用。

 

Golgi也因這個細胞器的發現而成為細胞和分子生物學領域內引用最多的科學家之一。

 

CamilloGolgi于1843年7月7日出生于意大利北部城市布里西亞附近的山區鄉村。

 

他的父親是當地的醫生兼衛生官員。

 

Golgi在帕維亞大學習醫，并在由CesareLombroso（1835~1909）領導的精神病研究所做實習醫生。

 

Golgi還在GiulioBizzozero（18546~1901）領導的實驗病理學研究所工作過。

 

Bizzozero是一位杰出的組織學和病理學教授，一生中有很多發現，包括骨髓的造血特性等。

 

Bizzozero把Golgi引入實驗研究，傳授給他組織學技術，并與他結下一生的友誼。

 

Golgi于1865年畢業后繼續在帕維亞大學的一所附屬醫院工作。

 

1869年，Glogi以他的第一篇論文開始了他的科學研究生涯。

 

因受到Lombroso理論的影響，他在那篇論文中指出精神疾病可能是由于中樞神經結構的病變所引起。

 

為了使這個理論能被確認，他認為需要得到事實的支持。

 

他很快決定放棄精神病學的臨床工作，集中精力進行神經系統結構方面的實驗室研究。

 

1872年，由于經濟上的原因，Golgi中斷了在大學的研究工作，而在帕維亞和米蘭之間的一座小城（Abbiategrasso）接任慢性病醫院院長的職務。

 

由于這個醫院的嚴格隔離制度，他把一個小廚房改造成實驗室，繼續對神經系統新的染色技術進行探索，在這里他終于獲得了成功。

 

1876年，Golgi任帕維亞大學的組織學教授，之后曾到錫耶納大學做過一段時間的訪問學者，1881年回到帕維亞大學，繼他的老師Bizzozero教授任實驗病理學系主任，此后便定居于帕維亞。

 

后來，Golgi還擔任過帕維亞大學的醫學系主任和大學校長，并于1900年當選為意大利王國的參議員。

 

他于1918年退休，1926年1月21日逝世于帕維亞市，享年83歲。

 

SantiagoRamónyCajal于1887年在他35歲時第一次看到Golgi用他的銀染法染出的那些著名的腦組織切片，使他受到極大的震撼。

 

在回到自己的實驗室后，他很快掌握了Golgi染色法，他發現用Golgi染色法對雞胚、鳥類和新生動物的神經突起的染色效果遠較成體動物為佳，這是因為此時神經髓鞘尚未充分發育的緣故。

 

之后，他著手對Golgi染色法進行改良，并用他改良的銀染法研究視網膜、小腦皮層和脊髓的組織結構特征。

 

1988年，Cajal在鳥和哺乳動物的小腦連續獲得重要的發現：纏繞浦肯野細胞體的籃狀細胞的軸突末梢、苔蘚纖維、顆粒細胞軸突分支所形成的平行纖維和攀緣纖維等。

 

Cajal當年所描繪的小腦結構的那些圖至今仍沿用于許多教科書中。

 

1891年，德國解剖學家WilhelmWaldeyer（1836~1921）提出了“神經元學說”（neurondoctrine），認為中樞神經系統是由神經元組成的。

 

但當時還存在“彌散神經網絡學說”（diffuseneuralnetworkdoctrine），這是由另一位德國解剖學家JosephGerlach（1820~1896）首先提出的，該學說認為腦組織是由連續的網絡結構所組成。

 

Cajal是“神經元學說”的有力支持者。

 

他根據自己的腦組織切片觀察，堅信神經系統是由數十億單個神經細胞組成的，即神經系統的基本單位是以單個神經細胞為單元的。

 

神經興奮的傳導是依靠神經細胞之間的接觸而實現的，這一結論形成了現代神經系統的結構和功能的基本原則。

 

相反，銀染法的發明者Golgi則是“彌散神經網絡學說”的支持者。

 

Golgi將中樞的神經細胞按軸突的性質分為第Ⅰ型和第Ⅱ型兩類細胞，第Ⅰ型細胞的典型代表是脊髓前角運動細胞，其軸突直至其所支配的骨骼肌，始終不失其獨立性；

 

第Ⅱ型細胞的軸突在離開細胞后隨即反復分支，與第Ⅰ型細胞的軸突側支和感覺神經細胞的軸突末梢吻合，交織成錯綜的神經網，借此實現復雜的神經功能。

 

1889年，默默無聞的Cajal參加了在柏林召開的德國解剖學會年會，這是他首次單槍匹馬地闖入歐洲科學世界。

 

在會上他宣讀了論文并展示了他在顯微鏡下觀察到的標本。

 

Cajal的觀察結果使這一研究領域的專家權威們投以驚訝、好奇和懷疑的眼光，卻得到學會會長RudolfAlbertvonKlliker教授（維爾茨堡大學）的賞識和支持。

 

從那以后，Klliker就成了Cajal和“神經元學說”的支持者。

 

此次出行Cajal還會晤了科學先進國家的一流學者，并歷訪了他們的大學和研究所，使Cajal大大開闊了視野，增強了信心。

 

此行唯一的遺憾是未能會晤Golgi，他后來追憶道，如果當時能有機會與Golgi晤面，展示他的標本并表達對Golgi的崇敬，則可避免日后的爭論和誤解。

 

Cajal的過人之處在于他不僅對形態具有非凡的觀察力，而且十分重視形態與功能的聯系。

 

在當時，神經沖動如何在神經細胞傳導和傳導的方向是神經科學的中心問題。

 

人們一般都注意到了運動神經細胞的軸突傳導傳出沖動，但對樹突的傳導性則無定論。

 

有人懷疑樹突是否具有傳導功能；

 

而Golgi則認為樹突是神經細胞的營養器。

 

1889~1890年間，Cajal在研究視網膜和嗅球時，注意到感覺神經細胞，如視網膜的視桿細胞和視錐細胞、雙極細胞和神經節細胞等的相當于樹突的部分常面對外周，足以證明其向胞體方向傳導沖動，而軸突則指向中樞。

 

中樞的神經細胞都具有較粗的樹突和較細的軸突。

 

大腦、小腦和脊髓的多極性細胞都如此。

 

Cajal將這些觀察結果以題為“Conexióngeneraldeloselementosnerviosos”的論文發表于1889年的《LaMedicinaPrática》雜志上。

 

這是Cajal倡導神經元學說的第一篇論文。

 

1891年，Cajal在巴倫西亞的學術會議上提出了神經細胞的“動態極化學說”（Theoryofdynamicpolarization），他認為神經細胞具有兩極性，神經細胞通過胞體和樹突接受信息，通過軸突將信息傳向遠處的神經纖維末梢。

 

這是現代神經功能活動的基本原則。

 

1892年，Cajal又在巴塞羅那報告了他對中樞神經的新見解，他的三次演講包括脊髓、小腦、大腦皮層、嗅黏膜和嗅球、視網膜、內耳神經終器、神經節、神經膠質等，內容豐富，見解精辟。

 

這些研究結果發表在1892年的《RevistadeCienciasMédicasdeBarcelona》núms上。

 

不久就被譯成法文和德文，反響之大，遠非Cajal始料所及。

 

1903年，Cajal發明獨創的銀染法，此法可顯示神經纖維的微細結構，并探討神經細胞的變性和再生。

 

1904年，當Cajal52歲時，他完成了他的巨著《人與脊椎動物的神經組織學》，共三大冊，收集了他15年間的研究業績，長達1800頁，插圖887幅，均出自他自己的手筆。

 

這是Cajal科學生涯的頂峰。

 

此書有法文譯本，至今仍被奉為研究神經組織的經典著作。

 

堪稱字字珠璣的巨作，幾乎包羅了整個神經系統的微細機構。

 

他的周密而正確的觀察確立了“神經元學說”的基礎。

 

至今已經歷一個世紀的風霜，Cajal的發現仍傲然屹立在生物科學的巔峰巍然不動。

 

解剖學家、生理學家、細胞生物學家應用近代的科學利器——電子顯微鏡和微電極生理或其他方法向神經的奧秘挑戰，都一一證實Cajal所觀察的正確性，或再發現他的驚人成就。

 

1906年，Golgi和Cajal共同獲得諾貝爾生理學或醫學獎。

 

在受獎后，例行由受獎人演講。

 

先由Golgi于12月11日以“神經細胞學說——理論與事實”為題演講，從演講標題來看，似乎給人以贊同“神經元學說”的印象，而事實上卻是徹底的反論。

 

翌日Cajal以“神經元的結構和連接”為題演講，他列舉證據，反復闡述神經細胞為形態學上獨立的單位，強調神經細胞之間的關系不是連續，而是接觸。

 

兩人演說措辭雖然都頗為謙和，但均堅持己見，沒有絲毫妥協。

 

他們雖然同席受獎，卻既不交談也不握手，而后各自歸國。

 

這是他們第一次相見，也是最后一次會面。

 

接受諾貝爾獎委員會對Golgi和Cajal的工作進行調查的是斯德哥爾摩卡羅琳研究所的組織學教授EmilHolmgren。

 

在他從1902年開始的長達50頁的調查報告中詳細分析了兩位候選人的功績。

 

他認為Cajal對Golgi銀染法的創新性改良能使人們更好地理解神經細胞的本質，且為研究外周神經再生和胚胎發育時的軸突生長過程等提供了有力工具；

 

而他對Golgi的一些最終被證明是錯誤的發現也進行了討論，包括Golgi堅持的“彌散神經網絡學說”、樹突為神經細胞的營養基礎以及對神經細胞的第Ⅰ和第Ⅱ型分類等。

 

Holmgren所做出的結論是：在神經系統的研究中，就Golgi和Cajal所做出的成就而言，公正地講，我們不能回避Cajal遠勝于Golgi這個最終結論。

 

Holmgren很清楚地說明，如果是早幾年他將給予Golgi更高的優先權，而現在Cajal已經做出了如此重要和有價值的發現，并以正確的理論來詮釋他的發現，而且已被大多數神經科學家所確認。

 

為此，Holmgren傾向于把Cajal列在Golgi之前。

 

他寫道：“Cajal對科學的貢獻不僅在于糾正別人的發現或者給我們的知識倉庫增加重要的發現，更重要的是他構建了我們的思想結構框架。”

 

但研究所教授的最終投票結果是大多數人贊同由Golgi和Cajal分享1906年的諾貝爾獎，這也是從1901年諾貝爾獎設立以來第一次由兩個人分享這一獎金。

 

SantiagoRamónyCajal于1852年5月1日出生于西班牙北部阿拉貢地區的一個村莊里。

 

他的父親曾是村里的外科醫生，后來獲得薩拉戈薩大學的醫學博士學位，并于1870年被任命為該校應用解剖學系教授。

 

Cajal童年時曾給理發師和鞋匠當過學徒，而他自己卻想當個藝術家。

 

他對繪畫的癡情和對美學的敏感性以及他把視覺形象轉化為圖畫的天賦使他后來與解剖學結緣，從而使他的才華得以發揮得淋漓盡致。

 

1869年，Cajal進入薩拉戈薩大學醫學院走上習醫之路。

 

1873年大學畢業后應征入伍為軍醫，駐防于當時為西班牙統治的古巴。

 

服役期間他連續感染了瘧疾和結核，不得不于1875年退役回國。

 

稍后被任為母校的解剖學助教，并開始了他的科學研究生涯。

 

1877年，Cajal用自己積攢的銀幣購置了一臺舊式顯微鏡，開始對炎癥組織和肌纖維組織結構的研究。

 

1879年，他自己要求當上了薩拉戈薩大學解剖學博物館的主管。

 

1883年，他在馬德里大學獲得醫學博士學位，之后通過競爭而成為薩拉戈薩省城巴倫西亞大學解剖學教授。

 

在巴倫西亞大學期間，由于他在霍亂流行時的出色工作，薩拉戈薩省政府獎勵給他一臺新型的Zeiss顯微鏡。

 

1887年，Cajal經過嚴格的考選被任命為巴塞羅那大學組織學和病理解剖學系教授。

 

1892年，他出任馬德里大學組織學和病理解剖學系教授。

 

1902年，他被任命為生物研究所和國立衛生研究所的所長。

 

Cajal曾獲得許多很高的榮譽和頭銜。

 

他是馬德里皇家科學院院士（1885年）、馬德里皇家醫學院院士（1897年）、西班牙自然歷史學會和里斯本科學院院士（1897年）西班牙醫學和外科學院榮譽院士和其他一些西班牙學會的會員。

 

1894年，他被英國劍橋大學和德國維爾茨堡大學授予名譽醫學博士，1899年被美國的克拉克大學授予哲學博士，1906年當選為巴黎醫學院的準院士，1916年，他成為瑞典科學院院士。

 

此外，他還是一些世界著名學會的通訊會員。

 

1922年，Cajal在他70歲時由大學退休。

 

西班牙政府為表彰他的功績，撥款設立了Cajal研究所。

 

晚年他對工作的熱情絲毫不減。

 

1933年，他完成了晚年最重要的著作“Neuronismooreticularismo”，為神經元學說做了一個總結。

 

1934年10月17日，神經科學巨星隕落，享年82歲。

 

引用：http://big5.wiki8.com/shenjingyuanxueshuo_47826/