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第8章 人体学家(8)

在总结过去工作基础上,谢灵顿于1906年出版了《神经系统的整合作用》专著。此书影响深远,对现代神经生理学,特别是脑外科和神经失调的临床治疗,均有重大影响。此后,谢灵顿开始对这部著作中所提出的概念进行检验和提炼。他最关注的问题之一就是抑制。1925年,谢灵顿整理了经过25年实践所得到的论据,从伸肌反射和屈肌反射中看到的肌肉收缩现象出发,进而推论突触处所发生的情况。他证明,抑制虽然在性质上与兴奋相同,并服从同样的规律,但是一种不同的现象。关于运动单位的概念,他进行了多年研究,发现这可看做是共同通道原理更高级更有实验根据的发展,这就是脊髓运动神经元。它用轴突的分支控制和协调100根以上肌肉纤维的活动。

谢灵顿一生作出的最大贡献是对交互神经支配和抑制不可分割的分析,对肌肉张力的研究,对产生神经细胞单独行为和整合行为的研究,及对突触作用性质下的定义。由于以上成就,他不但获得了1932年诺贝尔生理学和医学奖,而且还被人誉为“神经系统的工程师”。今天,谢灵顿所提出的论据、名词和概念已成为神经科学的基础。

知识链接

神经科学一词开始出现于20世纪60年代,泛指与神经系统的结构和功能有关的知识和研究,也称“脑科学”。人类对脑的了解落后于对其他器官的了解,这主要是由于神经系统的高度复杂性决定的。正因为如此,自1901年首次颁发诺贝尔生理学或医学奖以来,至今已有与神经科学有关的将近20项研究获奖。

斯佩里发现大脑分工

人为什么能够创造呢?在人脑的思维活动中,最深奥的就是创造。长期以来,生理学家、心理学家、教育学家和脑科学家们一直在进行研究,希望揭开人脑思维规律和创造的秘密。这个使人们迷惑不解的问题,终于在1974年被美国芝加哥大学神经病医生斯佩里揭开了。

斯佩里最初的研究重点是猫,包括切断猫的胼胝体——连接大脑左右半球、使两半球能共享信息并互相沟通的众多神经纤维组织。通过动物实验,斯佩里开始相信大脑的不同半球负责不同的行为。问题是由于伦理方面的原因,他不能对人进行同样的研究,他不能故意切断人脑部的胼胝体。

20世纪60年代,为防止癫痫病人癫痫发作,医生们开始采取一种新手术,故意切断这些病人的胼胝体,使一侧大脑半球的病灶所产生的神经电暴不能扩散到另一半球去。手术后患者的病情得到了极大的改善,而且也未出现不良的后遗症,如人格和智力的改变等。然而经过这样手术的人,毕竟与常人有所不同了,他们实际上成了有两个独立的大脑的所谓“裂脑人”。

正常人的大脑有两个半球,但是由于胼胝体的连接,左、右两个半球的信息可在瞬间进行交流,因此,正常人的大脑是作为一个整体而起作用的。人们很早就知道大脑两半球在机能上有分工,左半球感受并控制右边的身体,右半球感受并控制左边的身体。1861年,法国医生布罗卡发现患有失语症的病人,其大脑左半球额叶有损伤。这个部位后来就被称为“布罗卡”区,它涉及人的说话功能,是运动性语言中枢。以后人们又陆续发现了左半球的其他一些部位与书写、阅读等功能有关,只有少数左撇子的人语言中枢在右半球或分在两个半球上。由于大多数人的语言中枢位于左半球,大脑左半球就被人们称为优势半球。

从1961年开始,斯佩里对“裂脑人”进行了一系列长时间的实验研究。后来,斯佩里证明,人类和猫一样,大脑的不同半球分管不同的活动。左脑的主要功能是:记忆、语言、书写、计算、逻辑推理、分析与综合等;右脑的主要功能是:视知觉、空间关系、音乐、美术、直觉思维、发射思维、想象、情感等。从大脑两半球的分工看,左半球是以“知识型”的功能为主,因而被称为“知识脑”;右半球是以创造型的功能为主,所以叫做“创造脑”。因此,开发人的创造力,最重要的是训练右脑。左右脑的分工,是相对而言的,实际上它们是互相联系、互相影响的,只有当大脑两半球高度协调一致时,才能产生最大的创造力。

千万年来,紧紧闭锁着的“创造”圣殿的大门,意想不到地被斯佩里打开了。这项研究是在1971~1974年完成的,当时他60岁左右。由于这项功绩,斯佩里被授予了1981年诺贝尔生理学和医学奖。

智慧人生

斯佩里是一位普普通通的医生,本没有多大的独创能力,更不具有阐明创造本质的雄心壮志。但是,他却意外地在一般观察中做出了振奋人心的创造,这件事本身也同时说明:发明发现的机会对任何人都均等地存在着。

麦克林托克与“跳跃”基因

在科学发展的长河里,有无数叱咤风云、引领时代的英雄人物,但也有一些“奇特”的人们,他们的思想远远超出了他们所在的时代,他们甘冒被众人不理解的风险,以其独特的方式探索并坚持真理。芭芭拉·麦克林托克就是这样一个具有非凡思想的奇特人物。这个终生研究玉米染色体的“玉米老太太”是科学史上最富有传奇色彩的人物之一。她81岁时,因为自己四五十年前发现的基因“跳跃”现象获得了诺贝尔奖。

麦克林托克1902年生于美国康涅狄格州的哈特福德。1919年,麦克林托克进入了康奈尔大学农学院。大学三年级时,她选修了遗传学课程和细胞学课程。快毕业时,她打定主意在本校再继续攻读学位,钻研自己喜欢的遗传领域前沿课题。1923年,她大学毕业,获得了理学学士学位。读研究生一年级时,她给一位细胞学家担任助手,发明了一种鉴定玉米染色体的方法,将一条染色体与其他染色体区别开来,并在两三天之内就把这个方法熟练掌握了。麦克林托克发现自己如此轻易就获得了成功,更加认定自己找到了发展方向,打算在这个领域接着研究下去。

20世纪20年代遗传学是美国一个堪称世界级的科学,也是当时生物学中最抽象的领域,DNA尚未被发现,基因仍是个模糊可疑的概念。在1910~1916年间,摩尔根的果蝇小组确定了基因与染色体的关系,染色体带有遗传成分。而康奈尔大学的遗传学研究重心是在美国传统农业植物——玉米。

麦克林托克是玉米小组里的骨干成员。她用一种新染色技术成功地鉴定和描绘了玉米染色单体的长度、形状和模式,并证实在性细胞形成时所发生的遗传信息交换是和染色体物质交换一起进行的,这一研究成果,被称为“真正伟大的现代生物学实验之一”、实验遗传学的里程碑。康奈尔玉米小组把玉米遗传研究提高到可以和果蝇竞争的地位,同时,也为麦克林托克确立了美国第一流的细胞遗传学家的地位。

1944年,麦克林托克成为美国全国科学院院士,第二年开始担任美国遗传学会主席,这是一个从未让妇女担任过的职位。在当时轻视妇女的美国科学界,她被公认为仅有的几个出类拔萃的人物,被广为赞扬。

根据孟德尔的经典遗传学理论,基因是成串排列的、固定的。只有在同一对染色体里基因才能发生交换,但这交换也不能产生任何有用的信息。任何新信息的产生只能等待基因发生突变,尽管十万次复制中才能出现一次错误,但这次错误说不定就能表达出与以往不同的东西,使生物产生新的性状。再经过自然界的选择,适宜的便保留下来,不适宜的将被淘汰。如果基因如此稳定,进化如此缓慢,地球上多姿多彩的生物要经过多少年才能产生啊!麦克林托克对此不以为然,经过多年的研究,她提出了新的见解。

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