一个企业官网多个营销型网站,广州家电维修网站建设,免费的云服务器哪家好,三水网站建设哪家好圣地亚哥拉蒙-卡哈尔#xff08;Santiago Ramn y Cajal, 1852-1934#xff09;来源#xff1a; 知识分子撰文#xff1a;蒲慕明现代神经科学起源于十九世纪末期#xff1b;圣地亚哥拉蒙-卡哈尔#xff08;Santiago Ramn y#xff09;的神经解剖学研究和他提出的神经元理… 圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔Santiago Ramón y Cajal, 1852-1934来源 知识分子撰文蒲慕明现代神经科学起源于十九世纪末期圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔Santiago Ramón y的神经解剖学研究和他提出的神经元理论是主要的起点。一百多年来神经科学界一直公认卡哈尔是有史以来最伟大的神经解剖学家。他的伟大之处不仅是他遗留给神经科学大量至今仍有参考价值的神经解剖学资料还有他对神经系统结构和功能的开创性概念。他绘制的神经网络图谱在今天仍经常被神经科学教科书引用。《大脑之美》一书精选了一些他所绘制的大脑神经网络图谱给广大的读者展示了大脑复杂而神秘诱人的世界。严青博士在专研神经科学之余为中文读者翻译了这本书是件可喜可贺的事。 科学家探索自然界的奥秘经常是从观察自然现象入手。要从初看似乎杂乱无章的现象中抽取出内在的规律可不是件易事也是专研科学过程中最需要学的本事。卡哈尔是如何能从无数大脑的切片中去芜存菁描绘出神经系统结构的精髓他是怎样学会这种能力在《致青年学者》《 Advice for a Young Investigator 》一书中他不断强调独立性、坚持、和专注的重要性认为智力并不是关键中等资质的科学家也可以做出重要的科学工作这是否也反映了他自己呢卡哈尔出生在西班牙东北部一个乡村医生的家庭。从小喜欢绘画和摄影但在父亲的坚持下进了医学院。1877年25岁的卡哈尔在萨拉戈萨大学医学院担任解剖学助教期间开始对生物体的微观世界产生了兴趣。用自己微薄的工资分期付款购买了一个单眼显微镜在家里建立一个小实验室用业余时间专研神经解剖绘制神经系统图谱就是在这样的环境下他开始了神经科学界划时代的工作。左一个小女孩的肖像。这幅画是卡哈尔 16 岁时1868 年为他在韦斯卡的艺术课所作的。右位于阿耶韦的卡斯瓦斯圣母教堂the Chapel of Our Lady of Casbas及周围的风景。这是卡哈尔不到 20岁时约 1871 年所作的一幅水彩画卡哈尔绘制的神经系统图谱包括了各种动物大脑里几乎所有脑区从发育期到成年期、正常的和病态的、以及神经退化和再生的神经组织。在二十年间他以西班牙文发表了无数的论文和专著。在1898到1904年间出版了三本巨著《人类和脊椎动物神经系统的组织学》《Histologie du système nerveux de lhomme et des vertébrés 》奠定了他在神经科学百年来不可动摇的地位。此书在1995年由尼里·斯旺森Neeny Swanson和拉里·斯旺森Larry Swanson 翻译为英文, 由牛津大学出版社出版。卡哈尔的这部巨著可与达尔文的《物种起源》《 Origin of Species 》相提并论是生物科学界少有的传世之作。 卡哈尔绘制脑图谱过程可不仅是忠实地描绘神经系统的结构而是一种归纳性的描述同时更进一步提出假说的科学研究过程。他观察到的是经过化学药品固定后的组织切片是死细胞的静态结构但是在绘制过程中他以艺术家的手笔、科学家的判断力和想象力使复杂的神经系统以具代表性的结构在画中复活。在绘制图谱的过程中卡哈尔提出了三个现代神经科学的关键性理论。首先他通过细致的观察提出了神经元的概念所谓 “神经元学说Neuron Doctrine”神经网络不是一个连续的网状结构当时神经科学界普遍的见解而是由许多独立的神经细胞个体“神经元”通过神经元之间的接触点联接而成。这些接触点后来被查尔斯·谢灵顿Charles Sherrington 命名为 “突触”也是现在公认神经信息在网络中传导必需跨过的、有可塑性的关键结构。大脑中的细胞第二他指出所有神经元都具有不对称的极性结构一边有一枝很长的所谓 “轴突” 的纤维状突起另一边有许多像树枝一样的 “树突”。他提出树突是接收其他神经元输入信息的结构而轴突则是神经元将信息传向远方的输出结构神经信息在神经元内是单向地从树突流向轴突。他在绘制的一些网络图谱中加上了许多小的箭头指出想象中信息传导的方向给静态的网络填上了动态的信息。皮质中一根树突上多个树突棘的突触的三维外观第三在发育组织的切片中他发现了生长期的轴突前端有一种 “生长椎”growth cone。卡哈尔对 “生长椎” 动态性的描述生动地反映了他的想象力“一个柔软可变的破城槌以机械力推开障碍寻找自己的途径最终到达它的目的地”。当时已发现血液白细胞的迁移可受化学物质的诱导卡哈尔依据此现象提出神经轴突生长的化学诱导理论生长椎在靶细胞分泌的化学物质的诱导下依据物质的梯度寻找它的生长路径最终找到它的靶细胞产生突触联接。大脑皮质中的各种锥体神经元斜方体核中的黑尔德氏花萼几乎是在一百年后神经科学家才发现神经系统内确实表达并分泌各种可引导生长椎的蛋白分子化学物质诱导下的神经轴突生长也成为神经网络形成的重要机制之一。基于神经组织的发育、退化和再生的结构变化他还首先提出了神经联接的可塑性概念。神经网络在发育期的修剪、记忆学习过程中的结构变化、创伤后的重建等等仍是目前神经科学界的重大问题卡哈尔在他的著作中有充满睿智的预言。 卡哈尔绘制神经系统结构图谱的关键技术是意大利解剖学家卡米洛·高尔基Camillo Golgi发现的染色方法。高尔基发现神经组织在硝酸银溶液浸泡后只有少数神经细胞会吸收银颗粒在组织切片中显示出神经元的整体结构也不会被太多细胞染色所造成的背景干扰。高尔基染色法的使用和优化促成了卡哈尔的伟大成就。高尔基本人对神经元理论却不赞同一直认为神经网络是个连续体。他与卡哈尔为此争论多年虽然两人同时在1906年一起获得第一个诺贝尔生理与医学奖。卡哈尔的成功来之不易他初期的工作是在主流之外用西班牙文发表的论文也不为人知。他提出的神经元理论是经过十余年的努力奋斗后才慢慢被人接受。推翻科学界的主流观点是创新的本质而科学界对可能推翻目前共识的创新工作尤其是来自不知名年轻科学家的工作总是有排斥性的。卡哈尔对年轻科学家强调做科研要坚持他所说的不仅是在实验台前坚持工作也应包括对自己科学信念的坚持。随波逐流易中流砥柱难卡哈尔的科学历程值得我们的体会和学习。 大脑可能是宇宙间最复杂最神秘的物体。《大脑之美》一书展现了大脑组织的微观结构之美。与自然界的许多美景一样它们的背后还有另一种更值得观赏的美景如法国数学家亨利·庞加莱Henri Poincaré所说的“……不是直接冲击你的感官的自然美而是一种来自对自然界组分间的和谐规律只有通过纯粹智力的理解才能体会的自然美……” 要观赏这种美景必须理解美景背后的科学内涵。希望本书能激起读者对既美丽又神秘的大脑进一步探索的兴趣。卡哈尔早年热爱绘画转向神经图谱的绘制后能投入终生不懈的热情可是因为他不断发现美丽的神经网络之中有一些更美的自然规律百余年后的今天美丽的大脑中仍有许多尚未现身的规律。卡哈尔所观察到各种形态特异的神经元在演化和发育过程中是如何出现的基因的表达如何造成各种形态的神经元细胞内DNA编码的一维信息如何转变为多样的三维结构各种神经元轴突和树突如何产生准确的突触联接环境因素如何影响大脑网络的形成各种脑功能如何通过网络中的神经环路来实现网络结构的异常与脑疾病有何关联事实上二十一世纪脑科学研究目标与卡哈尔当年没有本质上的差别—— 都是要理解大脑神经网络的结构和功能。我们现在有了更新的研究手段可以分析单个神经元的基因表达谱可以在活体标记特殊类型的神经元三维重构全脑的神经联接, 也可以观测神经元在活体网络中的电活动。全脑 “介观”有神经元分辨度神经联接图谱的绘制包括局部脑区的联接网络卡哈尔所绘制的主要内容和全脑的神经轴突的投射谱已在世界各国开展也是我国今年即将启动的中国脑计划“脑科学与类脑研究”重大科技专项2019-2035中的一项重要工作。对美丽大脑结构的探索卡哈尔的图谱是起点终点还在遥远的未来。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
