http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-05-31
一个人类大脑的模型
新浪科技讯 北京时间30日消息，据国外媒体报道，有些事情好像已经成为人类的一种习惯，比如对大脑进行电击。在古希腊时代就有人这么干了，那时有医师用电鳗来治疗头疼和其他疾病。今天，我们延续了这种疗法。神经科学家运用电流刺激患者的大脑，来激发大脑功能，或治疗抑郁症等疾病。
外部的电流之所以会对大脑功能产生影响，是因为我们的神经细胞之间的交流便是通过电信号和化学物质完成的。如今，这一认识已经深入人心，而就在两个世纪之前，科学家对神经系统的运作还深感困惑。
艾萨克·牛顿和其他一些人认为，我们的神经之间，以及神经和肌肉之间是通过振动互相交流的。当时另一个观点认为，神经可以分泌出某种液体。还有一个源自古代的神秘观点——现在依然流行——称，大脑和神经中充满了一种神秘的“生命活力”(animal spirits)物质。
“动物电”
到了18世纪，人类对电的了解越来越多，将电力应用于治疗身体和精神疾病的疗法(即电疗法)也变得十分流行。不过，当时的科学家并不清楚人类的神经系统能自己产生电流，并利用电信号进行信息传导。
在第一批涉足神经电传导领域的科学家先驱中，最著名的当属意大利物理学家路易吉·迦伐尼(Luigi Galvani，1737~1798)。迦伐尼的大部分实验都是以青蛙的腿部和神经为材料，揭示了在自然或人工机器放电的刺激下，青蛙的肌肉会发生抽搐。他因此提出了“动物电”的概念，包括人类在内的动物，都能在体内自发地产生电流。
“我认为，已经可以充分确定在动物体内存在着一种电流……这里说的是我们惯称的‘动物’的综合概念……”他写道，“在肌肉和神经中……它表现得最为清楚。”
神经科学的惊悚历史
然而，后来的实验结果令迦伐尼十分失望，他没能通过电击大脑使面部或周边的肌肉出现反应。后来，他的外甥乔凡尼·阿尔蒂尼(Giovanni Aldini，1762~1834)进行的实验却支持了他的结论。1802年，阿尔蒂尼对一名被砍头犯人的头部进行了电击。他在犯人两只耳朵内放入金属线，连接上简陋的电池，然后轻弹开关。“一开始，我观察到面部所有的肌肉出现了强烈的收缩，表情十分扭曲，就像是最狰狞的鬼脸，”他在笔记中写道，“眼睑的反应尤为显著，尽管人头上的反应不如牛头上的强烈。”
在这一时期，有关电在人和动物神经系统中扮演的角色，还存在着激烈的科学争论。迦伐尼最著名的争论对手亚历山德多·伏打(Alessandro Volta)认为，动物体内并不能自己产生电力。在此背景下，两个不同的阵营开始借助公众关系来推广自己的观点，而这恰好是阿尔蒂尼的优势所在。在某种程度上，阿尔蒂尼就像个马戏团老板。他巡回展示着自己的“惊悚”实验。1803年，他在伦敦的皇家外科医学院进行了一次轰动性的公开演示，所用的材料是刚刚在纽盖特(伦敦西门的著名监狱)被绞死的谋杀犯托马斯·福斯特(Thomas Forster)的尸体。阿尔蒂尼将导电杆插入死者的口、耳和肛门中。
在大批围观人群中，有一个人后来写道：“在一开始对面部的刺激中，死去罪犯的下巴开始颤抖，周围肌肉的扭曲令人恐惧，还有一只眼睛睁开。接下来的演示中，他的右手举起然后紧握，大腿和小腿也有了活动。对一些不知情的围观者来说，这一切看上去仿佛是那个卑鄙的罪犯第二天就要复活了。”
在这场广为传播的实验演示之时，《弗兰肯斯坦》的作者玛丽·雪莱年仅五岁。不过，她显然在当时有关电流和人体的争论中获得了启发。事实上，在1818年她的小说出版之时，另一场戏剧性的公开演示也同期上演。苏格兰医生、学者和化学家安德鲁·尤尔(Andrew Ure)在格拉斯哥，运用电流使一具尸体出现了类似深呼吸的状态，甚至能伸出手指指向观众。
死亡是一个过程
如果身体已死，那其体内的神经为何还能对外来的电刺激产生反应？1818年，一个流行但错误的观点认为，电是生命的活力所在，通过对尸体进行电击，可以使其重新获得生命。事实上，在安德鲁·尤尔的演示中，许多观众就觉得非常困扰，以致于要赶紧离开那栋建筑物。据报道还有个人现场昏倒。现代对神经信号传导的认识已经渐渐破解了这类观点，但你依然不难想象，类似安德鲁·尤尔和阿尔蒂尼的演示如果发生在今天，相信也会造成非常令人不安的后果。关于电流如何使尸体“复活”，有个强有力的解释来自英国遗传学和生理学家弗朗西丝·阿什克罗夫特(Frances Ashcroft)的精彩著作——《生命的火花》(The Spark of Life)：
“当动物(或人)进行最后一次呼吸之后，其体内的细胞并没有立即死去，这也是我们可以在个体之间进行器官移植和血液注入的原因，”她写道，“除非已经变成碎屑，否则一个多细胞生物体的死亡极少是即刻发生的事件，而是一个逐渐停止、分阶段消亡的过程。在个体死亡之后，神经和肌肉细胞会继续工作一段时间，这也使通过电流进行‘复活’成为可能。”
以今天的标准来看，阿尔蒂尼和安德鲁·尤尔的实验似乎有点令人毛骨悚然，但这些实验激发了后来的神经生物学家和相关领域的科学家，在历史上具有重要的地位。(任天)
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