卡茨告訴你神經(jīng)怎么工作

潘悅云 夏媛媛

伯納德·卡茨爵士因發(fā)現(xiàn)神經(jīng)末梢中的神經(jīng)遞質(zhì)及其儲(chǔ)存、釋放和抑制機(jī)理，與奧伊勒、阿克塞爾羅德同時(shí)獲得了1970年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

1911年，卡茨出生在德國萊比錫，是家中獨(dú)子。由于俄裔猶太人的身份，他無法擁有國籍，出生就是“黑戶”。卡茨自小拔尖，每次考試都是全班第一，卻因?yàn)樗摹昂趹簟眴栴}，被名牌中學(xué)拒之門外，最終只能進(jìn)入一所私立中學(xué)。此事對(duì)卡茨打擊很大，甚至在榮獲諾獎(jiǎng)后，回憶起小升初的遭遇，年近六十的他依然潸然淚下，“在中學(xué)入學(xué)考試那天，我特別激動(dòng)，因?yàn)槲蚁嘈抛约阂欢軌蚩忌厦浦袑W(xué)。我知道，如果考不上，我母親會(huì)非常失望。可最后……母親當(dāng)時(shí)非常傷心，不停地掉眼淚，父親就默默地坐著。當(dāng)時(shí)我只有10歲，心中無比難過”。

進(jìn)入中學(xué)后，卡茨更加刻苦，因成績(jī)優(yōu)異，提前一年畢業(yè)。自此一路綠燈，1929年他考入萊比錫大學(xué)醫(yī)學(xué)院，僅用5年就完成本科到博士的全部學(xué)業(yè)，獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。1935年，卡茨在英國教授希爾（1922年諾貝爾獎(jiǎng)得主）的指導(dǎo)下，開始從事肌肉與神經(jīng)組織方面的研究。他說，那時(shí)的自己“邋里邋遢，身無分文”。1939年，卡茨離開英國，來到悉尼醫(yī)院埃克爾斯實(shí)驗(yàn)室研究神經(jīng)肌肉活動(dòng)。3年后，他取得了澳大利亞國籍，自此正式結(jié)束了30年的“黑戶”生活。

在接下來的兩年里，?？藸査购涂ù牡热藦氖律窠?jīng)肌肉接頭處的研究工作，并發(fā)表了具有里程碑意義的論文。當(dāng)時(shí)，關(guān)于神經(jīng)沖動(dòng)在傳遞過程中是利用電信號(hào)還是化學(xué)信號(hào)（神經(jīng)遞質(zhì)即乙酰膽堿）“跳過了神經(jīng)—肌肉連接間隙”的爭(zhēng)論十分激烈。有一次，卡茨幫?？藸査剐藜舨萜簳r(shí)，意外切斷了電纜，導(dǎo)致割草機(jī)失控。為了避免災(zāi)難再發(fā)生，埃克爾斯把電力割草機(jī)換成了汽油驅(qū)動(dòng)的除草工具。在埃爾克斯慢慢接受“神經(jīng)遞質(zhì)”的理念后，卡茨則開玩笑地說，就是那一刻他把?？藸査箯摹半娔Ｊ健鞭D(zhuǎn)換為“化學(xué)模式”。

1946年，卡茨進(jìn)入倫敦大學(xué)任教，其主要研究領(lǐng)域是神經(jīng)和肌肉生理學(xué)，重點(diǎn)在神經(jīng)肌肉傳遞的物理、化學(xué)機(jī)制。其間，他與英國姑娘瑪格麗特·彭麗結(jié)婚，加入了英國國籍，后來還被授予了爵位。直到1970年，卡茨和同事悉心研究神經(jīng)末梢受到刺激后產(chǎn)生的電脈沖沿神經(jīng)傳送的過程，特別是這些電脈沖由神經(jīng)向肌肉的傳送。他們發(fā)現(xiàn)，電脈沖使細(xì)胞外液中的鈣離子進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞后，會(huì)引起神經(jīng)遞質(zhì)以“小泡”的形式釋放，并運(yùn)送到下級(jí)細(xì)胞上，導(dǎo)致鈉離子和鉀離子通過擴(kuò)散進(jìn)出下級(jí)的神經(jīng)細(xì)胞或肌肉細(xì)胞，使其繼續(xù)產(chǎn)生電脈沖，將刺激反應(yīng)傳遞下去。卡茨因此成果獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

1966年，卡茨所著《神經(jīng)、肌肉和突觸》一書成了該領(lǐng)域的入門指導(dǎo)，然而，這本經(jīng)典差點(diǎn)無法面世。當(dāng)時(shí)，卡茨在寫作過程中一直攜帶手稿進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室，并沒有電子備份。在完成手稿的那天，他將裝有唯一原稿的公文包落在了倫敦地鐵上，當(dāng)他想起時(shí)，卻并不打算再重寫一份。幸運(yùn)的是，最后在終點(diǎn)站找到了公文包，這部經(jīng)典才得以出版。此外，他還寫了《神經(jīng)的電激發(fā)》（1939年）和《神經(jīng)發(fā)射器物質(zhì)的釋放》（1969年），至今仍被廣泛引用。

2003年4月20日，卡茨在英國倫敦逝世，享年92歲。卡茨作為神經(jīng)活動(dòng)認(rèn)識(shí)研究的先驅(qū)，其學(xué)術(shù)上的發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)代神經(jīng)生理學(xué)史上具有里程碑意義。終其一生，獲譽(yù)頗多，但比起虛名，卡茨從科學(xué)中獲得的巨大喜悅才是他最看重的東西。