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《大腦，不可思議》
腦細胞的頂尖對決
——神經元學說與網狀學說之争
卡米洛·高爾基
聖地亞哥·拉蒙-卡哈爾
1960年秋天，瑞典斯德哥爾摩的卡羅林斯卡學院（Karolinska Institute）宣布，當年的諾貝爾生理學或醫學獎将由兩位學者共同獲得。随後在12月6日，來自意大利，害羞内向、沉默寡言，63歲的神經學家暨組織學家卡米洛·高爾基，與來自西班牙，熱情洋溢、能說會道，54歲的解剖學家聖地亞哥·拉蒙-卡哈爾首度在會場相見。他們的初遇，有禮節卻沒有特别熱絡。當時沒人能想得到，幾天之後會出現一出令人尴尬的“頂尖對決”戲碼。
卡米洛.高爾基與他的細胞染色技術
早在十九世紀前半葉，人們就已經熟知所有生物體——包括人類——都是由“細胞”這個基本機關所構成。那麼理所當然，腦也應該是由衆多的細胞集合構成。捷克解剖學家暨生理學家浦肯野，就率先用顯微鏡來觀察大腦切片并且在小腦中發現了許多神經細胞，并将其命名為“浦肯野細胞”。但是所謂“納須彌于芥子”，大腦這個重一公斤半、嫩豆腐樣的器官，居然能夠在電光火石之間，想象無垠的宇宙，解出困難的謎題。顯然大腦的細胞之間的互動方式一定有其獨特性。受到“染色技術”的限制，一直沒有辦法能夠觀測到腦細胞的細節。那時的學者剛剛能夠觀察到腦細胞之間是由一些“觸手”相聯系，而看不清這些結構的細節。
1873年，剛滿三十四歲的卡米洛.高爾基醫師，接收了完整的病理學訓練，滿懷對神經系統研究的巨大熱情，卻因為命運的安排，沒能走上研究路線，而是落腳在米蘭附近的小鎮阿比亞特格拉索（Abbiategrasso）的慢性病療養院，擔任主任醫師。在那個醫院裡，沒有任何的研究實驗室或者裝置。胸懷大志的高爾基在那任職。
高爾基的研究熱情沒有屈服于現實環境，既然缺乏研究的空間與裝置，他就在自己宿舍的廚房搭起了私人研究室，繼續他那搞清楚神經系統的執念。正是在這個“野戰實驗室”裡，高爾基發明了革命性的“黑染色法”——把神經組織現在重鉻酸鉀溶液中放置多日後，再移到硝酸銀溶液中浸泡。這兩種化合物長時間接觸之後，會産生奇妙的化合物鉻酸銀，而鉻酸銀會把神經細胞那些密密麻麻的觸手都染成清晰漂亮的黑色，纖毫畢現。科學界廣為流傳的說法是這種染色方法的發現其實是出于意外。高爾基的實驗室就是廚房，有一次打掃的女工看到料理台上亂七八糟的标本以為是垃圾丢進了垃圾桶。重鉻酸鉀與硝酸銀的意外重逢就這麼發生了。高爾基回到家把組織撿出來放到顯微鏡下檢查，一看之下不敢置信。他把這個發現寫成論文，附上清晰的手繪圖加以發表，從此科學家對神經細胞的觀察研究進入了嶄新的境界。
高爾基和之前的研究者認為神經細胞不是獨立的，而是彼此的觸手互相融合，形成整體的網狀結構。這個主張後來被稱為“網狀學說”（reticular theory）。之後高爾基利用自己發明的鉻酸銀染色法，仔細觀察過神經細胞之後，發現這些細胞的觸手有許多末端都是自由的，并沒有跟其他觸手融合的樣子，但是并沒有削弱他對于網狀學說的信心，反而提出新的說法來解釋這個現象——那些沒有融合的部分，其實不是特别重要，可能隻是掌管神經的營養罷了，其他比較重要的那些觸手，想必還是互相融合的。他還為這個融合網絡取了名字——廣泛神經網絡（diffuse nervous network）。
高爾基染色的神經細胞
聖地亞哥.拉蒙-卡哈爾和他的神經元學說
卡哈爾與高爾基雖然身處同一時代，但是由于地域和語言的隔閡，直到1887年他在造訪馬德裡時在一位剛從法國歸來的醫師處見到了用高爾基的染色法制作的神經組織标本以及高爾基的著作。他見到這些東西時的感覺，據他自己的描述，是“震驚”與“着魔”。
他後來這麼說：
清晰的背景上，呈現着黑色的線條，有的細而平滑，有的粗而帶刺，就像畫在透明紙上的中國水墨畫一樣清晰。光是一瞥，我就傻眼了，我的眼睛再也無法從顯微鏡上離開。
卡哈爾雖然今天被尊稱為“現代神經科學之父”，但在年輕時，他壓根沒有當科學家的打算。他從小最大的夢想是成為一名畫家。但是父親嚴厲禁止他畫畫強迫他去讀醫學院。神奇的是，醫學與藝術這兩件事，後來在卡哈爾身上發生了美妙的化合作用。
雖然卡哈爾當初不怎麼想學醫，但是當他真正踏上醫學這條路之後，卻對研究産生了很大的興趣，尤其是神經科學這個部分。1884年，32歲的卡哈爾擔任瓦倫西亞大學的解剖學教授，他把繪畫與研究兩種興趣合二為一，繪制了非常多顯微鏡下所觀察到的細節，都隻能用手畫下來與他人分享。卡哈爾所畫的圖，不管是在科學的細節還是在藝術的品質上都出類拔萃，能成為傳世經典。一直到今天，任何人隻要想在教科書上研讀神經細胞與組織的結構，必然會碰到卡哈爾的傑作。
《大腦之美》收集了卡哈爾繪制的神經元圖譜
此刻，神經科學界除了網狀學說之外又多出了“神經元學說”（the neuron doctrine）。神經元學說的核心主張是每個神經細胞都是獨立的個體，彼此隻有接近而不會融合，神經信号則是由一個神經元的末梢“跳”過這個間隙，傳到另一個神經元。當然那時還沒有人知道這個信号是怎麼“跳”的。
當時卡哈爾身處偏僻的西班牙，在國際上名不見經傳，是以他的發現起初也沒有引起科學界的重視。卡哈爾于1888年申請加入德國的解剖學學會，并且到柏林與當代名家學者分享他的成果，卡哈爾就此一炮而紅成為國際知名神經科學家。他積累下來的研究成果基本上決定了此後人們對神經系統構造的認識。正因為如此，卡哈爾後來被尊稱為“現代神經科學之父”。
拿你的槍，繳你的械
高爾基和卡哈爾的故事可以概括為：卡哈爾撿到高爾基的“槍”，然後不客氣地把高爾基繳了械。在1906年諾貝爾獎頒獎典禮上，高爾基在滿堂學者面前發表了名為“神經元學說：理論與事實”的演講，對神經元學說發動了總攻擊，試圖複活并鞏固過時的網狀學說。而他的引用的資料過時還有很多不正确的地方，更像是在發表主觀個人想法。卡哈爾雖然也在場，但是很有風度的并未做聲，而是在第二天發表了“神經元的構造與連接配接”的演講。演講的氣氛輕松而穩重，完全沒有與高爾基針鋒相對的意思，他隻是把自己和其他學者的科學發現與證據一個個提出來，然後溫和的指出網狀學說的不盡合理之處。可以說經由這一場諾貝爾獲獎演講，高爾基親手把自己拉下了神壇。
讓事實與證據說話
可能有人會覺得奇怪，為什麼同一個諾貝爾獎可以由兩位學術主張完全相反的人來分享？他們不可能同時是對的啊！事實上，諾貝爾獎所獎勵的，并非獲獎者單一的學術理論，而是他們對人類的整體貢獻。在曆任諾貝爾獎學者的學術主張中，有部分在多年後證明是錯誤的，這樣的例子屢見不鮮，但這并不妨礙他們是對人類有卓越貢獻的偉大科學家的事實。
高爾基就算沒有發明過黑染色法，他的其他大量學術成就的貢獻，也足以讓他獲得諾貝爾獎。他所發明的黑染色法，讓包括卡哈爾在内的衆多神經科學家解開了神經細胞的秘密。如果說，這些科學家是“站在巨人的肩膀上”，那高爾基無疑就是那位巨人。是以，他對某個理論的主張錯誤，根本就是無傷大雅的小節。
高爾基真正的問題是在神經元的細部構造這件事上，他先讓自己主觀的看法淩駕于客觀證據之上，後來又因為不必要的堅持與面子問題而越陷越深，以至于使自己的偉大科學家的光環蒙上了陰影。人們常說，應該要“讓事實說話”“讓證據說話”，在科學範疇中，這才是唯一不變的金科玉律。
科學研究并不是一味的遵循規律去探索一些科學問題，所有的問題都來源于日常的生活。我看到這個故事感到很驚喜，我曾經看過卡哈爾的《大腦之美》，驚歎于他居然可以把科學與藝術結合的這麼好。了解到他的故事後我更折服于他的人格魅力，科學家不僅要有嚴謹的符合邏輯的思維，也要有包羅萬象和開拓進取的精神。如果你覺得你不喜歡目前的工作或者專業，也不要苦惱，或許你會找到興趣和工作的結合點，成為你真正想成為的人。
END