《发现大脑》

顾凡及 著

上海科技教育出版社出版

在某种意义上，脑科学的发展史就是一部脑科学家的奋斗史。维萨里、高尔基、哈特兰、坎德尔……一个个闪光的名字，在脑科学发展史上留下了浓墨重彩。他们敢于创新、勇于探索，凭借无穷的好奇心和百折不回的毅力，披荆斩棘，使人类对脑和心智的认识不断走向深入。 本书用别开生面的方式，将人类认识心智之艰难历程与这些伟大科学家的奋斗故事巧妙融合，既向公众进行了生动的科学知识普及，又真实地呈现了脑科学家们的求索之路与治学之道。

>>内文选摘：

卡哈尔：神经科学之父

卡哈尔是举世公认的“神经科学之父”，他手绘的大量神经细胞图谱尽管已逾百年，但至今仍被用作教材，是神经科学研究的重要资料。人们一般会认为，像他这样的科学巨匠，应该从小就是一位神童，或者至少是一位品学兼优的模范生，但令人大跌眼镜的是，情况完全不是这样，年幼时的卡哈尔是一个令其父亲头疼不已的“问题少年”！

问题少年

1852年5月1日，卡哈尔出生于西班牙边陲小镇的一个医生家庭里。他的父亲是一位乡村外科医生，后来成了萨拉戈萨大学的解剖学教授。他从小就不是一个循规蹈矩的孩子，个性很强。对喜欢的东西似痴如狂，而他不喜欢的东西，也很难强加于他。例如，他很喜欢观察鸟的行为，有一次彻夜未归，让许多人找了一夜，直到早上人们才发现他被困在悬崖半山腰的鸟巢旁边，不上不下，只能在那里等天亮。他的另一个爱好是画素描，只要给他一张纸，他就手发痒，总想画点什么东西：扬蹄的骡子、孵蛋的母鸡、高处的城堡等都是他画素描的对象。他的父亲不但没有对他的这种性格和才能因势利导，加以培养，反而大加反对，他担心这样做会使儿子分心（然而，我们在下文中就会看到，他的这些出色的艺术才能对其日后的成功颇有助益）。在学校里他非常不听话，喜欢恶作剧。1863年，在他才11岁时，就因为用一门自制的火炮轰垮了邻居院子的大门而被监禁了些日子。

他的父亲只好让他去给理发师当学徒。结果他和一帮年轻的小混混打成一片，成了他们的头儿。他们假扮强盗，捉弄警察玩。于是，他的父亲让他去给鞋匠当学徒。这次他做得很好。一年后，他的父亲对他重拾信心，让他再次入学；这次他表现不错，不过还是出了一次“事故”：在月光下，一堵刚刷白的墙对他的诱惑力实在太大了，他用一根烧焦的棍子在墙上画了许多老师的漫画，这些让老师们非常生气。

1868年夏，他的父亲带他去墓地寻找人体遗骸进行解剖学研究，希望能引起他对医学的兴趣，子承父业。谁知这下倒是歪打正着，触发了他喜欢绘画的天性，他对描绘骨架着了迷，这成了他人生的转折点，从此走上医学研究之路。卡哈尔进了萨拉戈萨大学的医学院就读，并在1873年21岁时毕业。

在父亲的亲自指导下，他开始学习解剖学。后来，在大学里，他还在解剖室里帮助父亲。他的解剖图画得非常好，以至于有人说可以出一本解剖学图谱，可惜的是未能找到出版商。

迷上给神经细胞画像

1887年，他第一次看到了用高尔基染色法染色的神经组织标本，他深深地为标本的清晰和美丽所震撼。他当晚一宵未眠。第二天，他又去拜访西马罗，想再看一次标本。

“在清晰的背景之下，矗立着黑色的线头，有些细长而光滑，有些粗壮而多刺，在一个由星状或纺锤状的小密集点所点缀的图案中。所有这一切都像用中国墨汁在透明的日本纸上画出的素描一样清晰。想想看，同样还是那些组织，当用胭脂红或洋苏木来染色时，眼睛看到的会是纠缠不清的一团，再怎么努力看也看不清楚。而在这里，恰恰相反，一切都清晰明了，就像一张图。看一眼就够了。我目瞪口呆，无法把目光从显微镜上移开。”

回去之后，他就照着高尔基的方法进行实验，尽管这种方法不大稳定，有时行，有时不行，但卡哈尔一点都不气馁。在短短几个星期里，他实际上重复出了高尔基描述过的几乎一切。

用高尔基法染色的标本让他脑洞大开。他后来在自传中回忆说，神经细胞“一直到其最细小的分支都染上了棕黑色，在透明的黄色背景中异常清晰。一切都像用墨汁绘成的素描”。

有意思的是，朗维埃虽然知道得早，却对高尔基染色法缺乏热情，而卡哈尔当即理解到自己发现了一个丰富的领域，然后迅速利用这一方法投身工作，他曾表示： “这并非只是急切，而是拼命。”卡哈尔真是一位善于抓机遇的大师！

要知道，在高尔基发明其染色法之前，人们对神经系统的基本组成了解极少，这是因为没有适当的染色方法可以清楚地看到整个神经细胞。即使在高尔基发明了以他名字命名的染色法之后，人们也错误地认为神经细胞彼此融合在一起，构成了像心血管系统那样的一张大网。这一看法被称为“网状学说”。卡哈尔对高尔基染色法做了改进，浸泡更长的时间，并且更多采用少髓鞘的幼小动物的脑组织，使染色的效果更为稳定。他迫不及待地用这种方法对许多不同物种的神经系统的许多不同部位做了染色，其中包括小脑、视网膜、嗅球、大脑皮层、脊髓、脑干和听觉皮层。后来当他回忆这一段时间时说道： “在我的标本中发现了许多新现象，脑中的想法纷至沓来，发表的狂热充满了我的心灵。”

卡哈尔的绘画天赋也使他得以把他多次观察到的结果综合成一张图，在他的生花妙笔之下，原来死气沉沉的标本都被画得栩栩如生。

下图是他笔下的锥体神经细胞（A）以及他所做标本的用现代显微摄影术所拍的照片（B），通过对比，人们不得不感叹卡哈尔画得是多精确而清楚啊！就像有人称赞艺术家所画的某人肖像“比他本人更像他自己”！

这时候他已经37岁了，对于科学家来说，已属于大器晚成了。不过，从他所达到的高度来说，他绝对不必为此悔恨。正是卡哈尔所做的改进和大量工作，使高尔基染色法广为人知。而高尔基本人则已把注意力放到了其他课题上去了。

神经元学说的奠基人

正是在这样大量的研究之下，卡哈尔发现神经纤维虽然非常复杂，但是并没有确切的证据表明轴突的细枝是融合在一起的。因此，他认为神经细胞并不是当时已经建立起来的细胞学说的一个例外，神经系统也是由一个个独立的神经细胞构成的。他还指出，神经脉冲在神经纤维上的传导是单向的，因此细胞和细胞之间应该有一个像阀门那样的间隙，只允许这种单向的传导；如果神经系统是一个互相连通的网，那么这种传导就应该是弥散性地扩布到四面八方，但是事情并非如此。他的这些发现得到了其他科学家的证实。这是对高尔基弥散神经网学说的沉重打击。

卡哈尔的另一个重要发现是在某些神经细胞（有棘神经元）的树突上有被称为“树突棘”的结构。当时，许多科学家（包括高尔基在内）认为，这些棘只是采用高尔基染色法时所带来的伪迹。卡哈尔于是采用了不同的染色方法，都得到了同样的结果，这就表明确实存在树突棘。他看到了同时代许多科学家用类似的显微镜、类似的标本所没有看到的事实。

他意识到自己发现的重要性，为了宣传自己的发现，卡哈尔在1889年自费到柏林去参加德国解剖学会柏林学术大会，他在会上向听众展示了他那些奇妙的显微切片。

会上卡哈尔认识了德高望重的瑞士组织学“大咖”克利克，尽管克利克自己以前是一位神经网状学说的拥护者，但是他被卡哈尔的工作深深地打动了。为了介绍卡哈尔的工作，虽然已届古稀之年，他甚至自学了西班牙文，并把卡哈尔的文章译成德文。卡哈尔在事后说道：“正是由于克利克是位‘大权威’，我的想法才得以迅速传播，并得到科学界的赞赏。” 1891年，卡哈尔的另一位支持者瓦尔代尔给神经细胞起了个专门名字“神经元”，他赞同卡哈尔认为神经细胞是神经系统的结构单元，也是其生理单元的想法，于是这一学说就被称为“神经元学说”。而卡哈尔也就成了“神经元学说”的开山鼻祖。

“对簿”诺奖颁奖典礼

1906年10月，卡哈尔收到从斯德哥尔摩发来的一份德文电报，通知他和高尔基分享了本年度诺贝尔生理学或医学奖。要知道，高尔基是网状学说的卫道士，而卡哈尔创立的神经元学说则正是网状学说的对立面。两人分享诺贝尔生理学或医学奖，这意味着两人都要在颁奖典礼上介绍自己的观点，显然不可能“你好，我好，大家好”。

尽管卡哈尔曾称颂高尔基发明了一种非常好的染色方法，给人们提供了一种观察神经系统的新工具，但是高尔基固执己见，在其获奖演讲中对卡哈尔的神经元学说大加抨击（见《高尔基：首次看到神经细胞全貌的人》）。

卡哈尔不得不作了针锋相对的回应，他指出大自然并不是按从“逻辑”上听来更“合理”的方式来工作的，实验上找不到任何神经细胞彼此融合成网的证据。

不过，卡哈尔并未因此一概抹杀高尔基的巨大贡献，他公正地评价说：“我钦佩高尔基的工作和他的科学品格，我对他极为尊重和敬重。正是由于他卓有成效的首创，我们才有了这种宝贵的方法，使我们能够如此清楚地看到构成神经中枢的细节。”

对年轻科学家的忠告

早在1897年时，卡哈尔就出版了《对来自边远地区的年轻研究人员的忠告》，下面是笔者摘录的书中部分要点，供读者参考：

1. 争取胜利的唯一途径就是做好准备。

2. 不要迷信“聪明”。

3. 尊重权威要适度，不能盲目崇拜。

4. 张弛有度。

5. 不要过分担心研究有用没用。

6. 对待失败的态度只有简单四个字：继续尝试。

正如卡哈尔所说，可以从转述者的话中学到点东西，但是不要完全相信。况且，即使笔者所述完全是卡哈尔的原意，读者也不应不加思考地全盘接受。