神经肌肉生理学的开端

 

来源:神经时间、NEURAMATRIX
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导读

两个多世纪以前,人们发现电能够使肌肉收缩。五十年以前,一项描述单个细胞——也就是神经元——产生的“生物电”的研究获得了诺贝尔医学奖。从那之后,人们不断推动技术的发展。我们不仅能够记录单一神经元中的电活动,而且可以同时记录成千个神经元中的电活动。今天,人们正在完成一项看似不可能完成的任务:绘制整个人类神经网络的图谱。

所有这一切的科学进步有什么共同之处?使它们变为现实的,都是一些看似与此无关的水下生物。

我们经常看到的实验动物都是啮齿动物、农场动物以及灵长类动物。在学术界,为了某个测验而生的“实验室大鼠”,或者某个人的“豚鼠”可以被随意操纵并不稀奇。但是有一个例外:越来越多的澳大利亚科学实验是在鱼类、两栖类动物以及其他水生动物,而不是在大鼠、豚鼠、兔子和灵长类动物身上进行的。越来越多的神经科学家正在对利用海洋野生动物来阐释人类大脑活动的想法产生兴趣。

虽然这听起来有些可疑,但这并非一件新鲜事——这些滑溜溜的生物,已经在神经科学界掀起了长达200年之久的波澜。

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# 01

# 路易吉·加尔瓦尼

(1737.9.9 - 1798.12.4)

意大利医师、物理学家、生物学家和哲学家,被公认为电生理学的先驱。

1792年,路易吉·加尔瓦尼(Luigi Galvani),一位意大利的内科医生兼研究者,有了一项重大的发现。在解剖一只青蛙的腿时, 加尔瓦尼的金属手术刀碰到了这只两栖动物暴露在外的坐骨神经。奇怪的是(或许对于加尔瓦尼来讲十分令人不安的是)死去的青蛙腿抽动了一下。加尔瓦尼重复了他的实验,惊奇地发现作为电荷导体的金属手术刀一次又一次地“重新激活”青蛙的肌肉。

死青蛙的腿提供了一个小小的暗示:神经有能力“储存”电能,但它们是如何做到这一点的呢?加尔瓦尼曾经听说过一个叫做“莱顿瓶”的装置,它使容器的一侧产生正电荷,另一侧产生负电荷,这样在容器中就可以储存电能。他推测,这也是肌肉中神经纤维储存电能的方式。

这一发现为电生理学研究提供了基础,加尔瓦尼称这种使肌肉运动的力量为动物电

意大利科学家路易吉·加尔瓦尼(右)和一次他记忆最完备的实验插图

图片来源:wikipedia

加尔瓦尼的青蛙实验在国际上激起了对于生物电以及生命本质的兴趣:通过恢复青蛙的运动,加尔瓦尼使它们复活了吗?传言讲,这个古怪的想法甚至激发了同时代中一位作家玛丽·雪莱(Mary Shelley)的灵感,她在著有影响深远的小说《弗兰肯斯坦》中描写了生物电的万物有灵论。

玛丽·雪莱著作的小说《弗兰肯斯坦》

图片来源:Feminism In India

加尔瓦尼有一位“小迷弟”——帕维亚大学实验物理学教授沃尔塔(Volta)。他非常欣赏加尔瓦尼的发现,也是最早重复并检查这个实验的科学家之一。

沃尔塔教授发明的早期电池

图片来源:Cientifiko

沃尔塔通过实验发现,青蛙腿收缩取决于加尔瓦尼在实验中用来连接神经和肌肉的金属电缆,动物电其实是一种金属电,是由参与实验的两种金属之间的相互作用引起的。他改进了加尔瓦尼的蛙腿实验,最终发明了早期的电池。
不管怎样说,正负金属材料与青蛙腿必须形成一个环路。
后来生物学中的 Galvanism 变成了 ”电生理学 - Electrophysiology“。

 

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