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研究狗狗流口水如何贏得諾貝爾獎?帕夫洛夫「古典制約」與消化系統的經典研究

第四屆諾貝爾生理學/醫學獎,於 1904 年頒給了俄羅斯生理學家伊凡‧帕夫洛夫(Ivan Pavlov)。頒獎理由在於他消化系統上的研究工作打下了重要的生理學知識基礎,同時被廣泛轉化、應用在其他領域學科上。

劃時代研究:神經如何調控消化系統

Ivan Pavlov

1897年,在累積了12年研究工作成果後,帕夫洛夫發表了名為《The Work of the Digestive Glands》(消化腺功能)一書。

帕夫洛夫厚積薄發,在這一本書裡一口氣發表許多具有劃時代意義的研究結果,同時提出很多具有突破性的理論。

該書一共有十三章,涵蓋包括實驗(手術)方法、消化腺功能、消化腺的神經系統、理化刺激對消化腺的影響、食物經過消化道過程、和臨床經驗與治療結合等等, 內容豐富同時具有前瞻性。筆者在此不會一一詳述帕夫洛夫的所有實驗過程,只想針對帕夫洛夫提出的幾個我認為比較重要的觀念或方法進行概述。

首先,帕夫洛夫通過對消化腺的傳入/傳出神經干預,證明了神經系統對消化系統的重要調控功能。在此之前,醫學界還無法確定神經系統對消化系統是否存在影響。其次,帕夫洛夫建立了假飼(fictitious feeding)模型:他通過外科手術成功讓狗將食物吃進嘴裡,但在食物進入胃之前,就從人造瘻管排出,並以此證明了「嘴裡的食物對胃消化液分泌也存在調控機制」。同時,他提出了所謂「精神因素所致消化腺分泌」(psychic secretion)的理論。他發現不光是食物在嘴裡會引起胃液分泌,看到、聞到食物也會,甚至同一研究人員的在場、腳步聲、談話聲等等這些過去認為「和消化系統一點關係也沒有的因素」對胃液和其他消化液分泌也都有影響。

帕夫洛夫用於研究狗唾腺分泌的儀器裝置示意圖。Image courtesy of mhhe

最後,帕夫洛夫發現當他在每次餵食前發出固定某種聲音(比如鈴聲),經過一段時間以後,狗只要聽到鈴聲,消化液分泌量就會開始增加。

這一發現,成為日後古典制約(classical conditioning)理論的基礎。所謂古典制約,就是通過反覆人為干預,在原本不存在關聯的兩個事件(一為條件刺激,一為生理反應)之間建立起聯繫

對人類理論學科的震撼彈:古典制約

古典制約建立過程示意圖。 Image courtesy of wikispace

古典制約理論的建立,不光是對醫學界產生了重大影響,毫不誇張地說,它在整個人類社會各個不同領域、層面的理論學科中,投下了一顆震撼彈。其中又以對心理學、精神科學、教育學等等影響最大。

「生物(包括人在內)可以通過人為干預被制約」的理論自此成為猶如「1+1=2」的數學公式一般紮根在所有相關學科裡,甚至成為許多政治、社會理論的基礎,也是無數小說、電影和其他形式藝術創作的靈感來源。

赫胥黎的經典名著《美麗新世界》(Brave New World)即是以極端經典制約下的人類社會作為大時代背景。

帕夫洛夫在他的著作裡還提到了許多非常重要的生理學發現,比如不同食物對消化液分泌的影響、消化液對彼此量和濃度的影響等等,實驗內容豐富而細膩。同時,我想要特別指出,其實在帕夫洛夫實驗進行的同時有許多其他研究團體也在進行類似工作,但是帕夫洛夫的實驗成果優於大部分競爭對手,因為帕夫洛夫的實驗方法很成功。他的手術技術高超,取得實驗數據(消化液量和濃度)的方法精良,建立動物模型的成功率也高。由此可見,除了有好的實驗構想以外,有可靠又實際的方法技術也同樣重要。

對帕夫洛夫的研究細節有興趣的朋友,可以到以下網站找到其著作英譯版

最後以一張輕鬆的漫畫作為結束:

狗狗:「看我如何控制帕夫洛夫。只要我一流口水,他就會微笑然後在他的小本子裡寫東西。」Pavlov’s Dog. Comic by Mark Stivers. @twistedsifter

當我們在制約別人的同時,自己不也正處在被制約的過程中嗎?

順帶一提:我所在的比利時魯汶大學(KU Leuven)的心理系系酒吧(faqbar,每個系都有自己的專屬酒吧供系上教職員工和學生交流),名字就是Pavlov。想要被酒精和心理學家同時制約,去那兒就對了~

參考資料:

  • Pavlov, Ivan Petrovich, and William Henry Thompson. The work of the digestive glands. Charles Griffin, 1902.(此為1902年英譯版)

 

  • 備註:文中圖片作者不具有版權。如有侵犯版權/著作產權之行為,請即刻與作者聯繫。
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此原文轉載自原作者部落格,原文標題《巴甫洛夫的狗:1904年第四屆諾貝爾生理學醫學獎得主Ivan Pavlov的文章回顧

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關於作者

認為科學必須從基礎紮根,相信經典必有其價值和意義。
通過介紹諾貝爾大師們的研究工作和嚴謹態度,在大眾科學的汪洋中推廣經典科學理論以及科學精神的重要性,並冀望藉此能讓讀者以一個更寬廣的角度來欣賞現代社會之包羅萬象。