神经科学史:卡米洛·高尔基

到了19世纪下半叶,科学家开始更好地了解神经系统的整体功能。发现喜欢保罗·布洛卡对布洛卡所在区域的识别Fritch和Hitzig的描述运动皮层例如,已经领导了研究人员对大脑不同部位的功能专业化的深入欣赏。然而,在1870年代仍然缺少的是对神经系统基本构建块的一些最基本信息的认识:神经元

实际上,神经元(以及这些条款轴突树突, 和突触)在19世纪90年代之前,并在19世纪中期,在19世纪中叶有一些关于大脑是否甚至由身体中的其他组织类似细胞组成的争论。这是因为当一个观察显微镜下的脑组织时,神经细胞似乎有许多延伸到其他细胞体,似乎与它们接触。以这种方式,大脑看起来好像它包括一个不间断过程的集合,这些过程形成了蜂窝实体的膨胀网。这种脑部结构的观点来了网状理论,作为这个词网状欲望是“网”的拉丁语。

阻碍研究人员描述神经元真实结构的主要障碍是缺乏一种染色剂,使神经元在显微镜下能够清晰地分化。由于细胞不像教科书中那样具有明显的颜色,因此在同样无色的液体背景下(即使在显微镜下),细胞清晰的边界也很难辨别。显微镜工作者必须依靠染料或着色剂,这些染料或着色剂有选择地给细胞或细胞的个别成分上色,使它们突出来,能够清楚地被观察到。

在19世纪70年代之前,脑科学中最广泛使用的污渍是一种叫做胭脂红的物质,一种可从某些昆虫物种获得的红斑(今天仍然是在各种产品中作为着色剂,从化妆品到酸奶中的各种产品。。胭脂干被认为是1850年代的染色剂。它的发现是一个重大突破,如在广泛使用染色之前甚至不是常规练习它的效用也不完全赞赏。然而,胭脂红染色者仍然不允许大脑科学家达到神经元的完全清晰的图像,而是如上所述的支持网状理论的视图。

当Camillo Golgi在1870年代为该领域做出贡献时,这就是背景。高尔基是一家在意大利北部的一家小型的一张众所周知的医院工作的三十岁的医生。他没有利益使用大型研究机构的实验室设施。相反,他在医院的厨房里创造了一个临时实验室。该实验室由他的显微镜组成的不多,他主要在晚上使用烛光。

高尔基染色的锥体神经元

在那个医院厨房里,高尔基开发了一种新的染色方法,这将彻底改变人们看大脑的方式。污渍涉及浸入硝酸银溶液中的浸泡细胞,虽然Golgi不是首先尝试用银染色细胞,但他的方法是过去努力的巨大改善。

银染色法使神经元出现暗黄色背景(这高尔基最初称为“黑反应”的方法),但是染色的基本特征使它有用的可视化神经元是只有大约3%的神经元引起的组织样本是黑暗的。这一点很重要,因为如果所有的神经元都被染色,任何样本中细胞的丰度都会导致整个样本呈现黑色。由于它的选择性,银染色允许在如此详细的神经元选择的可视化,这在以前是不可能的。

高尔基用他的新染色剂对神经系统进行了一些重要的观察。他对神经元提供了更详细的描述,包括对轴突侧索(即从轴突的主要突起延伸出来的分支)的首次良好描述。他描述了大脑中两种类型的神经元,一种有很长的轴突,可以从大脑灰质延伸到大脑或神经系统的其他部分,另一种有很短的轴突。这些神经元被分别命名为高尔基I和高尔基II细胞。他详细说明了胶质细胞可以与神经元分化并描述了该结构皮质胼胝体, 和脊髓。他发现了检测肌肉张力的肌肉中的感觉受体;这些现在被称为高尔基肌腱器官。当然,他是第一个详细描述现在称为Golgi设备的蛋白质和脂质包装的细胞细胞器。

尽管高尔基取得了所有的成就,但他对银染色的贡献可能是最重要的,因为它让后来的研究人员第一次认识到神经元的真实结构。像圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔(Santiago Ramon y Cajal)这样的神经科学家将使用高尔基染色(经过一些改进)来证明神经元确实如此融合在一起形成一个网络,而是彼此独立(就像身体中的其他细胞);CAJAL的对神经元结构和组织的观察很快就会被称为神经元教义在大多数科学团体的头脑中,它将取代网状理论。高尔基和卡哈尔因其对神经科学的重要贡献而分享1906年诺贝尔生理学或医学奖。

虽然高尔基染色法帮助卡哈尔推翻了网状理论,但高尔基拒绝接受神经元相互独立的证据。在他的诺贝尔奖获奖感言中,高尔基抨击了“神经元学说”,震惊了许多观众,因为支持这一学说的证据非常清楚。尽管高尔基在这一点上非常固执,但他的固执并没有掩盖他对神经科学和生物学整体的重大贡献。

手指s.脑子后面的思想。纽约,纽约:牛津大学出版社;2000年。