1906:高尔基

19世纪时对于神经细胞之间究竟是互相独立的还是互相融合的,学术界有两种完全不同的意见:第一种认为神经细胞之间是互相独立的;第二种认为神经细胞之间是互相融合的。

持第一种观点的人在当时并非主流,因为对于第一种观点大家心中都有这样的疑惑:如果神经细胞之间相互独立,那么细胞之间的信号传递又是如何实现的呢?坚持第一种观点的人被认为是神经元理论的有力支持者,西班牙神经组织学家、神经解剖学家卡哈尔,就是赞同这一观点的代表人物。

第二种观点在当时成为了主流,被大部分人所接受。这些人认为神经细胞之间是相互融合的,整个神经系统就是一个巨大的网络,神经细胞体只负责提供支持和营养,大脑作为一个整体来实现它的功能。事实上,赞同这一观点的人成为了神经网络理论的支持者。杰出的意大利神经解剖学家、神经组织学家和病理学家卡米洛?高尔基(Camillo Golgi,1843-1926),就是神经网络理论强有力的支持者。

意大利(1994):1906年诺贝尔生理学或医学奖获得者高尔基,高尔基像和神经网络理论示意图

从科学层面来讲,理论是要强调实证依据的,而当时这两种观点都缺乏过硬的证据来做支撑,首先想看清事实真相的是高尔基。

高尔基出生于意大利布雷西亚省的科尔泰诺,中学毕业后进入帕维亚大学医学院学习,1865年毕业后到圣马特奥医院当医生,开始对神经系统疾病进行研究。1872年任阿毕阿特戈拉苏地方慢性病医院院长。1875年成为帕维亚大学特邀教授。1879年任西耶那大学解剖学教授。1881年任帕维尔大学综合病理学教授,后来担任帕维尔大学校长。

高尔基研究神经系统的构造,但由于当时没有令人满意的神经组织染色方法,对神经系统的观察十分困难,因此他的研究遇到了瓶颈。1873年,他在一处由厨房改造的空间里做实验。艰苦的环境中,他将硝酸银与重铬酸钾混合,制备出重铬酸银,并将后者用于新鲜脑组织的染色。他发现虽然绝大多数脑组织的染色效果很不理想,但有3%左右的神经元在重铬酸银的作用下显示得非常清晰(后来才知道这是由于某些神经缺乏髓鞘),从而可以清楚地观察到一个神经元的完整结构,即神经元胞体、树突和轴突。高尔基发明的这种神经细胞染色技术,让科学家们能在显微镜下看到一个个神经细胞,使神经认知科学的发展从“0”到“1”,为研究中枢神经系统开辟了广阔的道路。

1885年,高尔基用自己首创的银染法观察到神经细胞质中的银染色区域(后称“高尔基体”或“高尔基器”),是细胞内负责蛋白加工、分类、包装的工厂。通过银染法,他还发现了大脑中的海马体。

高尔基对外公布了自己发明的银染法,不过却反响平平,原因是银染法的染色效果对于绝大多数神经组织而言并不能令人满意。高尔基为此感到沮丧,但又找不到更好的染色方法。

高尔基染色法整整沉寂了5年,直到被卡哈尔再次捡起。二十世纪初,高尔基和卡哈尔对神经组织进行了进一步研究,发现人脑中神经细胞具有复杂精巧的结构,他们的研究奠定了现代神经学的基础。

医学上的研究成果,使高尔基获得了80多种奖章、奖金和荣誉学位 。1906年,因对神经系统构造的研究成果,他与卡哈尔分享了当年的诺贝尔生理学或医学奖,这是神经科学史上的第一个诺贝尔奖项。

高尔基与卡哈尔对神经系统的研究以及他们各自的认识是完全不同的,前者是神经网络理论坚定不移的代表人物,后者是神经元理论的坚决支持者,两人分属相互对立的两个阵营。然而,两人虽然一起获得诺贝尔生理学或医学奖,共同参加颁奖仪式与颁奖演说,但是共同的荣誉并没有弥合两人在学术上的巨大分歧。

安哥拉(2001):诺贝尔奖100周年纪念,1906年诺贝尔生理学或医学奖获得者高尔基,高尔基在厨房改建而成的实验室里

从客观上看,高尔基的主要贡献是发明了革命性的银染法,从而使一部分神经细胞结构被染色,能够被清晰地观察到,它的特别有价值之处,在于可以据此追踪神经细胞最精细的末梢分支。由于高尔基本人特别谦虚,对自己的工作长期处于低调状态,以致人们并不知道他发明银染法的确切日期。

在1906年12月11日的颁奖演讲会上,高尔基的演讲令人大吃一惊。人们原来以为他会讲一下自己发明的染色方法在观察神经系统过程中的作用和价值,以及他所发现的高尔基体。然而他却一反常规,主要不是讲自己的成就和经验,而是批评卡哈尔倡导的神经元学说。

高尔基演讲的题目是“神经元学说,理论和事实”。他以脑部受损后功能的恢复以及脑组织强大的信息整合能力为依据,再次申明了自己对神经网状理论的坚定支持。他的最终结论是:没有证据可以证明神经元学说的观点是正确的。最后他风趣地引用了诺贝尔的一句话:“每个新发现将在人类脑中留下种子,使新一代更多人可能思考更伟大的科学观点。”由此可见,高尔基对神经网络理论是如此的坚信不疑。

高尔基去世后,他的母校帕维亚大学为他建立了纪念碑,上面用意大利语写道:

卡米洛·高尔基(1843 - 1926),杰出的组织学家和病理学家,先驱与大师,神经组织的秘密结构通过他的艰苦努力而被发现,并在这里描述。他在这里工作,他在这里生活,在这里他指导和启示未来学者。

此外,帕维亚大学还在校史馆中专门开辟了一个展厅展示他的成就,并将这个展厅命名为“高尔基大厅”。

几内亚比绍(2009):1906年诺贝尔生理学或医学奖获得者高尔基,高尔基头像以及他亲手绘制的海马结构示意图


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