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身体里的神奇电路——神经电生理两百年探秘史(1)

说到“身体里的神奇电路”，在科技进步日新月异的今天，小学生都知道那是指传导电冲动的神经系统；然而，在两百多年前，这却是一个颇具争议、即使是世界顶级的科学家都无法确定的事实。

1 “动物电”还是“金属电”（18世纪末到19世纪初）

18世纪末的一天，意大利医生Luigi Galvani（伽伐尼）正准备做青蛙实验，当他的助手无意中将手术剪碰到解剖好的蛙坐骨神经时，蛙腿突然搐动了一下，就好像它还活着一样。他们非常奇怪，反复试验几次，蛙腿仍旧搐动。传说由此Galvani开始了生物电的研究。当然，那时还没有“生物电”一说，甚至对“电”本身都所知甚少。但Galvani自小非常爱动手实验，莱顿瓶是他经常使用的电学仪器，他非常敏锐的察觉到是电让蛙腿搐动起来。1791年，他发表了一篇两年前写好的论文《关于电对肌肉运动的作用》，里面写道只要将两种不同的金属接触蛙腿，它就会发生搐动[1]。

Galvani的论文传到Alessandro Volta（伏打）手里，引起了他的极大兴趣。那时人们只知道可以通过摩擦起电，而好不容易产生的电只能通过莱顿瓶[3]保存，Galvani实验中的电是哪来的呢？为什么两种不同的金属接触蛙腿就会有电产生呢？关于这些疑问，Galvani的解释是动物的细胞中存在着细胞电位，当金属接触细胞时带上了“动物电”，于是两种金属互相接触时电流产生了。面对着能自圆其说的“动物电”理论，Volta想到了还有另一种可能，就是电是由金属产生：金属接触液体（今天称之为电解液）时引起了电的扰动，并由此产生电流，而与是否与肌肉接触无关。Volta用盐酸等液体和许多金属搭配实验，都得到了电流，不但如此他还对金属浸入液体后所带电性进行了分析，得到了金属所带电性的排列规律，发明了第一种可以提供稳定电流的电池——伏打电堆（volta pile）。Volta的大量实验使得Galvani的结论受到了很大的冲击，Galvani也用神经纤维代替金属进行实验反驳，然而，越来越多的证据说明引起肌肉搐动的电并不是动物仅有的电，而是与“金属电”相一致的电。[2]

电是统一的，今天的人们有着这样的信念，然而在18世纪却要对此进行验证。Benjamin Franklin在雨天进行实验统一了“天电”与“地电”[3]，Volta的实验统一了“动物电”和“金属电”，事实上后者的统一过程更为艰难。当时的“活力论”者都相信生物体中有着特殊的原力，与生物体息息相关，并由此区分生物与非生物。伟大的Isaac Newton爵士也在《原理》（1687年）中阐述原力的扰动沿着神经内外传播的观点[4]。尽管自Volta之后电流计发明了，神经电冲动传导的研究更为具体深入了，“活力论”在当时最伟大的生理学家Johannes Peter Müller（缪勒）心里依旧根深蒂固，他相信生物体中有一种神奇的“决定力”（vital force）[6]，并主张[5]：

“尽管生物体现象中的某些事物不能由传统的力学、物理学或化学原则解释，我们还是可以得出一些解释，并无所畏惧的将这些解释尽量推进，只要我们的解释建立在观察与实验的坚实基础之上。”

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