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非诚勿扰娇娇:从思维藩篱中突围,促胰液素的发现开创了内分泌学新纪元

发布时间:2020-06-18 来源:成功保险网

网友评论:

19世纪末20世纪初,巴甫洛夫已是举世瞩目的科学家。他早期研究心脏的神经功能,创立了神经系统的营养功能学说;他也是消化生理学的奠基者,揭示了神经系统与消化过程的关系,使整个消化系统进入外科手术的治疗范围。

巴甫洛夫更大的贡献是条件反射理论,在生物、心理学中都有举足轻重的作用。

正是因为巴甫洛夫的巨大贡献,他的思想带领人们到达了前所未有的高度,也为他取得了高山仰止的地位

从思维藩篱中突围,促胰液素的发现开创了内分泌学新纪元

巴甫洛夫是众人敬仰的权威

但另一方面,他的权威又限制了很多后来者的思维,使后来的追随者禁锢在巴甫洛夫成就的藩篱之中,直到新的突破者出现

一、巴甫洛夫,生理学的王者

19世纪,生理医学界面临着一个难以逾越的难题:消化系统是如何工作的?因为其在体内,人们无法观察消化活动的进行,若是解剖动物,打开腹腔,消化活动又停止了。

1888年,巴甫洛夫转向对对消化生理的研究。他找到了观测狗消化系统工作的方法:将狗的食管切断,实验台上狗在咀嚼,但下咽的食物并未进入胃里,而是掉回了食盘。

四、五分钟后,大量的胃液从连接胃部的管子里流出,随着狗的不断进食,胃液也不停地分泌。巴甫洛夫发现胃液的产生是由狗的第十对脑神经:迷走神经刺激引起的。他又进一步切断狗大脑与胃部的神经联系:果然,狗仍在吃东西,胃液却不分泌了。

如果不给狗提供食物,而是刺激它的迷走神经,巴甫洛夫这样做的结果是:虽然狗没有进食,但胃液仍在产生。

"大脑,控制胃的消化!"

从思维藩篱中突围,促胰液素的发现开创了内分泌学新纪元

巴甫洛夫实验室

这就是著名的"假饲"实验,它出现在几乎所有的生理学教科书中。使人们认识到了消化系统的本质。

由消化系统的研究,巴甫洛夫注意到:即使不"假饲",也可以通过其他方式、让狗的大脑意识到食物,再经迷走神经让胃液分泌。条件反射学说就此诞生

巴甫洛夫开创性的工作,引领了生理学、心理学的发展,奠定了他在当世无可匹敌的地位

二、巴甫洛夫的学生:只缘身在此山中

克劳德 · 伯尔纳是19世纪法国的伟大生理学家。1846年,他注意到了一只食草的兔子。它似乎是吃了其他的小动物,也许是鼠类,因为它竟然排出食肉动物才有的酸性而清澈的尿液。伯尔纳感兴趣的不是兔子的食性,而是它的消化方式。 他解剖了兔子,仔细观察肉类在兔子胃中的消化状况,推理出胰腺与脂肪的吸收有关。

克劳德 · 伯尔纳是先行者:他发现了酸性食物进入小肠将引起胰液分泌。但其后很长时间,没有引起人们的重视。

48年之后,生理学家道林斯基在俄国巴甫洛夫实验室,重新发现伯尔纳谈及的"胰液分泌"现象。根据巴甫洛夫的反射学说,盐酸进入食道从而引起胰液分泌,这就是一个反射。巴甫洛夫已经证明了,刺激迷走神经和内脏大神经,都能引起胰腺分泌。

1896年,巴甫洛夫的学生帕皮尔斯基对"盐酸刺激胰腺分泌"现象进行了深入地研究。他首先切断双侧迷走神经以及双侧内脏大神经,根据反射原理推论,将不再产生胰液分泌。但实验结果并非如此,莫非脊髓中还有神经相连,他又毁损了延髓,结果仍有反应。

为什么会这样呢?帕皮尔斯基根据巴甫洛夫的理论推测:在胃的幽门部可能存在着一个胰液分泌的"外周反射中枢"。

从思维藩篱中突围,促胰液素的发现开创了内分泌学新纪元

实验台上的动物

几年过去了,帕皮尔斯基仍未放弃努力:他尝试了切除太阳神经丛、毁坏脊髓、直至切除胃的幽门部,穷尽办法,盐酸溶液仍能引起胰液分泌。

在实验、质疑、再实验、再质疑、再再实验、再再质疑……无数次循环后,帕皮尔斯基仍坚定地选择"老师是对的",并最终,以一个形同脑补的结论提交了他的研究成果。

1901年,帕皮尔斯基不再向外寻找反射源,而是认为:这是个局部短反射,反射弧连接十二指肠黏膜和胰腺的腺泡细胞,通过位于胰腺外分泌组织中的神经节细胞而实现局部短反射。

三、法国沃泰默的城下之盟

1901到1902年间,法国学者沃泰默也在进行同样的机制分析 。他前面的实验与巴甫洛夫实验室的大致相同。

盐酸溶液注入狗的上段小肠时,引起胰液分泌。再之后,沃泰默的实验有了自身的特点:他把盐酸溶液注入狗的血管,使其进入血液循环, 观察后发现没有引起胰液分泌。他又给狗注射了能阻断副交感神经的阿托品,胰液分泌仍正常进行。

为了进一步验证反射的机制,沃泰默索性将狗的一段游离小肠袢的神经全部切除,只保留动脉和静脉与身体其他部分相连。 但将盐酸溶液再次输入后,还是引起了胰液分泌。

此刻,怎么看都应该已切断了神经系统与小肠袢的联系……

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沃泰默的实验流程

至此,真的是已经到了质疑巴甫洛夫学说的时候。但沃泰默怀疑的是自己的实验,认为是小肠袢的神经难以彻底切除。最终,他也以类似于因果倒置的推演结论作为自己的实验成果:这应该是个顽固的局部分泌反射。

沃泰默没有意识到,他与真理擦肩而过。

四、打破坚冰

下面,终于轮到贝利斯和斯塔林出场了。这两位英国生理学家是合作的关系。起初他们涉足的对象不是消化腺分泌的研究,1890年,他们在研究哺乳动物心脏电活动的规律;1894年开始,研究方向是小肠蠕动波规律。

1902年1月,贝利斯和斯塔林看到一篇新发表的论文:法国科学家沃泰默研究成果显示,在小肠和胰腺之间存在"一个顽固的局部反射"。这一观点引起二人的极大兴趣。 他们马上着手重复沃泰默的工作。

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贝利斯和斯塔林

实验证实,切除了神经的小肠袢,在加入盐酸溶液后,仍能引起胰液分泌。这与法国的沃泰默实验结果相同。不同的是,他们没有对巴甫洛夫的迷信,而是相信自己的眼睛:确信神经被完全切除了。

那么,为什么盐酸仍能引起胰液分泌呢?

这应该是个新现象,不是"神经反射"。他们的推理跳出了巴甫洛夫的框架,也许是种"化学反射":在盐酸的作用下,小肠黏膜产生了一个化学物质,当其进入血液后,随着血液循环系统被搬运到胰腺,引起胰液分泌。 开放的思维将贝利斯和斯塔林带到了新的圣地。

他们立即着手验证新的想法:将实验狗的小肠剪下来一段,刮下黏膜,掺入砂子和稀盐酸搅拌研磨,过滤提取液体,再注射到同一条实验狗的静脉中去 。

实验狗出现了明显的胰液分泌反应,比切除神经的实验还要强烈。这证实了他们的猜想!一个刺激胰液分泌的化学物质被发现,这就是"促胰液素",它在生理学史上具有重要意义。

贝利斯和斯塔林并未停下脚步。他们敏锐地感觉到,"促胰液素"的发现并不单纯,它是一种调节机体机能的新机制,而此前,人们只认可神经调节的概念。

现在,除神经系统外,又发现了一个通过化学信使,传递、调节远处器官活动的方式。贝利斯和斯塔林将其命名为hormone(激素),这是第一个被认识的激素,内分泌学就此诞生。

在随后的日子里,新的激素不断被发现,极大地扩展了人类对自身机体的控制和调节。

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贝利斯和斯塔林的实验流程

结语:

1902年,贝利斯和斯塔林关于"促胰液素"的论文发表,在生理学界乃至科学界引起重大反响。

巴甫洛夫领导的实验室也受到了极大的震撼。他们长期秉持的"消化腺分泌完全由神经调节"的理论被颠覆,使其一时难以接受,许多人本能地寻找证据反驳除了"神经调节"外还有"化学调节"的新观念。

新理论的出现让巴甫洛夫本人也很惊讶,他让他的一个学生重复贝利斯和斯塔林的实验,巴甫洛夫与其它实验室成员围绕在四周,静静地观看。

盐酸与小肠黏膜混合,提取的液体注射进实验狗时,胰液大量分泌出来。

巴甫洛夫一言不发地走出实验室,在书房呆了半小时后,他重新回来,不无遗憾地说:"自然,人家是对的。很明显,我们失去了一个发现真理的机会!"。

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沃泰默与贝利斯、斯塔林的实验对比及结论

最初,克劳德 · 伯尔纳发现了"酸性食物进入动物小肠将引起胰液分泌"的现象,但他的天才发现,在那个年代还没有相应的实验手段。

巴甫洛夫的学生们是最可能首先发现"促胰液素"的人,但在老师强大的光环下,除了对巴甫洛夫的权威崇拜,也不无自我思维的固步自封。

法国科学家沃泰默最为遗憾,他的实验很完美,本应更进一步,但对权威的迷信,创新精神的不足,让其失去了发现真理的机会。

贝利斯和斯塔林对于他人的结论敢于质疑,也许由于他们主攻的领域不是消化腺分泌,因而对巴甫洛夫没有谜之崇拜,他们有严谨的科学精神,有不畏权威的突破意识,正是质疑与创新推动了科学的发展。

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