學習的方法 · 卡哈爾：在神經元中探索生命的奧秘

聖地亞哥·拉蒙-卡哈爾（Santiago Ramón y Cajal，1852—1934）1852年生於西班牙東北部阿拉貢（Aragón）地區的佩蒂利亞（Petilla）鎮。他的父親當時是鎮上的外科醫生，後來，即1870年，他的父親被任命為薩拉戈薩大學（University of Zaragoza）的解剖學教授。卡哈爾十幾歲時性格很叛逆，他父親讓他給一位鞋匠和一位理髮師當過一段時間的學徒，然而卡哈爾決心成為藝術家。他對繪畫有著天生的熱情，在視覺審美方面也很敏銳，他的將視覺形象轉化為繪畫的才能為以後的科學研究打下了良好的基礎。最終，他被薩拉戈薩大學醫學院錄取。還是個年輕學生的卡哈爾，狂熱地愛好繪畫，他非常喜歡哲學和體育，整天忙個不停卻精力充沛，同時又靦腆孤僻。1873年，他從薩拉戈薩大學醫學院畢業，之後不久就參了軍，被派到當時受西班牙統治的古巴當軍醫。卡哈爾回到西班牙時病得很厲害（他在古巴時染上了瘧疾，然後又得了肺結核）。1875年年底，他成為薩拉戈薩大學的解剖學「輔助教授」，開始了學術生涯。 1879年，卡哈爾和西爾維婭·加西亞（Silvería Fañanas García）結婚。加西亞是一位沒受過什麼教育的年輕婦女，在以後的日子裡堅定地支持著卡哈爾（她於1930年去世）。他們有7個子女（其中的兩個在童年時就夭折了）。 在薩拉戈薩大學，卡哈爾於1877年用自己的錢（「在古巴服役時節省的每一個銀幣」）購買了一台老式顯微鏡，開始了科學研究。他的第一項研究是有關炎症和肌肉纖維結構的。1883年，卡哈爾到巴倫西亞大學（University of Valencia）擔任解剖學教授。1885年，在巴倫西亞大學任教期間，薩拉戈薩省政府為了感謝他在一次流行的霍亂中做出的努力，獎勵他一台現代的蔡司（Zeiss）顯微鏡。1887年年底，卡哈爾搬到巴塞羅那（Barcelona），接受了巴塞羅那大學普通和病理組織學教授的職位。1892年，他又被任命為馬德里大學（University of Complutense Madrid）組織學和病理學教授。卡哈爾在馬德里大學繼續他的研究工作，取得了大量的成果，直到1934年去世。 一道閃電 卡哈爾的科學生涯中最重要的事件也是現代神經科學發展史上的重要事件，發生在1887年的馬德里。那年他35歲。那一年，卡哈爾從巴倫西亞來到馬德里參加技術交流，對組織學研究感興趣的卓越的精神病學專家路易斯·拉卡夫拉（Louis Lacabra）向他展示了用高爾基染色法處理過的組織。拉卡夫拉博士剛剛從巴黎回來，帶回一些用新技術銀染法（reazionenera）處理過的標本。這種技術是卡米洛·高爾基（Camillo Golgi）在14年前就發現了的，但一直影響不大。卡哈爾在他的自傳中寫道：「它就在那兒，在拉卡夫拉博士家裡……當我第一眼看到就欽佩不已……那些著名的腦組織切片是帕維亞（Pavia）的大師用高爾基銀染法處理過的。」 那時，卡哈爾只研究了一年神經系統，主要做的事情是為一本組織學技術書收集圖片。他意識到研究神經組織使用普通方法是遠遠不夠的，用高爾基銀染法處理的組織切片給他的震動很大，無異於一道閃電，這使卡哈爾豁然開朗，又狂喜不已。「神經細胞呈現黑褐色，連最細微的分支都滿是這種顏色，在透明的黃色背景下顯得極為清晰。一切都是那麼地生動，就像用中國的水墨勾勒出來一般。」卡哈爾在他的自傳中寫道。他緊張而興奮地忙碌起來（「……就像我製備的切片上出現了新現象時一樣，各種想法如同開了鍋一般在我腦中翻騰、碰撞。一種想要將它發表的狂熱攫住了我」）。於是，卡哈爾開始在視網膜、小腦和脊髓組織上用高爾基銀染法做實驗，同時也對這種方法做出了一些改進。 不屈不撓、充滿創造力的學者 1889年10月，除了在古巴服過兵役，沒有去過西班牙之外的任何地方的卡哈爾來到柏林，參加德國解剖學學會的會議，向解剖學領域的一流權威們展示他的切片，試圖讓他們理解自己的發現的重要性。借這個機會，他得到了幾位著名教授的賞識，包括傑出的瑞士組織學家阿爾伯特·馮·克利克（Albrecht von Kölliker），他從那時開始成為卡哈爾和「神經元學說」的支持者，這一學說是威廉·瓦爾代爾（Wilhelm Waldeyer）在1891年正式提出的。 卡哈爾強烈反對約瑟夫·馮·格拉赫（Joseph von Gerlach）以及卡米洛·高爾基本人提出的神經系統是由連續的網絡結構所組成的看法。高爾基相信自己在觀察切片時發現了神經系統是由一個分布廣泛的纖維網絡組成的（「彌散神經網絡學說」）。相反的，自從初次觀察和連續的研究之後，卡哈爾產生了神經系統是由上億個獨立的神經細胞組成的設想。他通過研究發現神經系統的基本單位是一個個獨立的細胞單元（瓦爾代爾在1891年將其命名為「神經元」），這一結論是神經系統組織的現代基本原則。 卡哈爾一生髮表了200多篇科學論文和一些專著，主要著作有1890年以西班牙語出版的《普通病理解剖學手冊》（Manual de Anatomía patológica general）、1894年以法語出版的《有關神經中樞精細解剖學的新觀點》（Les nouvelles idées sur la fine anatomie des centres nerveux）、1897年以西班牙語出版的《正常組織學和顯微技術的要素》（Elementos de Histología normal y de técnica micrográfica）、1899—1904年以西班牙語出版的《人和脊椎動物的神經系統結構的新想法》（Textura del sistema nervioso del hombre y de los vertebrados）、1909—1911年以法語出版的《人和脊椎動物神經系統組織學》（Histologie du système nerveux de l』homme et des vertébrés）等。這些著作為現代神經解剖學提供了理論基礎，其中包括從許多不同動物標本上取來的中樞和末梢神經系統的神經細胞組織的詳細的圖示，這些都是由卡哈爾本人用他高超的畫技繪製的，幾十年來（甚至現在）一直出現在神經科學的各種教科書上。 另外，卡哈爾提出了「動態極化學說」，即神經細胞具有兩極性，神經細胞通過胞體和樹突接收信息，通過軸突將信息傳向遠處的神經纖維末梢，這是現代神經功能活動的基本原則。卡哈爾亦對神經系統的發展及其對傷害的反應做出了重要的觀察結論。 1906年，因為他們對神經系統的研究做出的貢獻，高爾基和卡哈爾分享了諾貝爾獎，他們在斯德哥爾摩（Stockholm）領獎時見了第一次也是最後一次面。高爾基首先發表受獎演說，他堅持自己的神經網絡理論，完全與卡哈爾的受獎演說看法相反。卡哈爾則作為獨立的神經細胞「鄰接」（而不是「連接」）構成神經系統的理論的堅定支持者，堅持這一見解直到去世。 高爾基和卡哈爾顯然都對科學有著同樣的熱情和獻身精神，但是他們的個性全然不同。卡哈爾衝動、熱情洋溢，把一生都投入神經系統組織研究中去，憑著特有的才能和直覺，做出了諸多重要貢獻。高爾基則是一位相對「冷酷」的學者，他研究發現的染色方法成為卡哈爾的得力工具，他在細胞生物學和病理學等許多領域有過傑出發現，在神經系統的結構方面也有重要貢獻（如描述軸突分支、不同類型的神經細胞以及神經膠質等）。然而，高爾基曲解了神經系統組織結構的全貌，卡哈爾則做出了正確的解釋。 卡哈爾多才多藝，除科學領域，他還是一位有成就的攝影師（馬德里的卡哈爾博物館就保留著他拍攝的西班牙風光、城鎮、朋友、面部寫真等）。他寫了若干本面向更多的非科學的讀者的作品，包括他的自傳《人生的回顧》（Recollections of My Life）、格言集《咖啡絮語》（Charlas de café）等。 作者生於19世紀的西班牙，但當時的西班牙在政治和經濟領域都沒有優勢。年輕的卡哈爾完全依靠自己的天分和努力進入了科學界，最終成為西班牙少數國際知名的科學家，且於1906年獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。作者在科學研究和教學的同時，亦將自己研究心得和教學思考寫進此書，以求幫助後來的年輕學者把握正確的研究態度、習得正確的研究方法。本書最初在1897年出版時即轟動西班牙，並被譯成多種語言，在很多國家被列為大學生、青年學者的必讀書籍，及至今天，對於想要致力於科學研究的青年來說，亦是不可多得的奠基石。此書根據2004年麻省理工學院出版社（the MIT Press）的英譯版本翻譯而成，書中談到的學者應具備的素質、研究的態度與方法、研究者的婚姻觀和愛國情操、影響科學研究工作的社會因素等對現在的研究者來說仍具有很高的價值。 ---劉璐