分享本文至 E-mail 信箱
學術引用格式
MLA
APA
EndNote(.enw)

第一次看見大腦神經元:高爾基誕辰 │ 科學史上的今天:07/07

自從虎克於 1665 年看見顯微鏡底下的軟木塞有一個個小格子,並將之命名為細胞後,科學家們繼續用倍率更高的顯微鏡探索各種動植物的細部構造,果然也一一發現了細胞。人體也不例外,無論是血液、皮膚、肌肉,乃至各個器官,都可見到細胞構造,但唯獨大腦例外。

雖然當時已經知道身體各部位的神經最後都通往大腦,但大腦切片在顯微鏡下只呈現出灰白色的均勻物質,即使用各種染色法也看不出是否有任何神經細胞。這個不解之謎直到 1873 年才被義大利醫生高爾基(Camillo Golgi, 1843-1926)破解。

高爾基只是一位住院醫生,閒暇時喜歡在醫院一間由廚房改造的實驗室裡做研究。有一次他將腦塊浸在硝酸銀溶液中好幾天後,拿出來用顯微鏡觀察,結果出現了複雜的網狀圖案,點綴著黑色的斑點。這是人類史上第一次看見大腦的神經網路與神經元細胞,而這多少有點幸運的成分,因為這個「黑色反應法」有個至今仍不明所以的神祕機制,每次只會隨機地對 1%~10% 的神經元染色。所幸如此,才能看得清楚,否則大腦一千億個神經元細胞如果都被染成黑色,那麼錯綜複雜、層層相疊的神經網路看起來只是一團黑,根本無法分辨。

不過高爾基本身是「網狀理論」的信徒,相信心智是大腦整體網路共同運作的結果,並非當時主流的「功能區域論」所主張的大腦不同部位掌管不同功能。因此高爾基並未深入鑽研神經元的構造,反倒是幾年後,主張功能區域論的西班牙神經學家卡哈爾(Santiago Ramon y Cajal)改良了高爾基的黑色反應法,將小雞等小型動物的腦部組織染色,再用細膩的筆觸一一畫出顯微鏡下腦部的神經元構造與神經網路,並推論出神經訊號的電脈衝從神經細胞本體經由軸突傳給下一個神經元的樹突,因而奠定了神經元學說。

高爾基於 1897 年用黑色反應法在細胞內找到一個之前從未被發現的胞器,負責包裹、運送細胞製造的蛋白質與脂質。這個胞器就稱為「高爾基體」,成為唯一以發現者姓氏命名的胞器。

不過令他得獎的還是他所發明的黑色反應法。1906 年,他與卡哈爾共同獲頒諾貝爾生理或醫學獎,以表揚他們在神經系統研究上的貢獻。這是第一次將同一個諾貝爾獎項頒給兩人以上,更特別的是,兩人的主張完全相反。事實上,目前對於大腦的研究也的確顯示兩種理論都各有千秋,大腦的奧秘仍有待發掘呢。

 

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。