manbet手机版诺贝尔演讲，1932年12月12日

manbet手机版神经纤维的活动

manbet手机版感觉器官通过向中枢神经系统发送信息或信号来对周围环境的某些变化作出反应。manbet手机版信号在形成感觉神经纤维的原生质的长丝线上快速传播，新的信号由运动纤维发出，引起相应肌肉的收缩。manbet手机版这些是什么样的信号?它们是如何在相同的器官和神经细胞中产生的?manbet手机版这个问题的第一部分在许多年前就已经被大多数生理学家正确地回答了，但是现在这个问题可以得到更详细的回答。manbet手机版由于最近电气技术的改进，这个问题可以得到解答。manbet手机版神经的工作很经济，没有明显的变化，消耗的能量也最少。manbet手机版它们传输的信号只能被检测为电势的变化，而这些变化非常小，持续时间非常短。manbet手机版因此，这一生理学分支的进展总是受物理技术的进展所支配，这就不足为奇了，而三极管阀放大器的出现就像在许多其他研究领域一样，在这方面开辟了新的路线。

manbet手机版我将主要谈谈这种新技术所取得的一些成果，但如果我对二十年前我在剑桥实验室读书时的情况作一个简要的回顾，我们目前的知识状况就会更加清楚。

manbet手机版在上世纪的最后几年，毛细管静电计的改进进入了一个新的阶段。manbet手机版人们已经知道，通过电刺激可以在神经中产生一种叫做神经冲动的快速波。我们有充分的理由假设，正常传输的信号是由类似的冲动组成的。manbet手机版由电刺激引起的干扰与自然信号的传播速度基本相同，对肌肉或中枢神经系统也会产生类似的影响。manbet手机版通过伴随电位的变化，它可以在神经中被检测到;manbet手机版事实上，伯恩斯坦已经阐述了“膜假说”，该假说认为脉冲是一种表面崩解波，它是由它所产生的电扰动所传播的。manbet手机版随着毛细管静电计的发展，直接准确地记录这种电扰动成为可能。manbet手机版不久之后，戈奇、伯奇、加藤、萨摩洛夫以及基思·卢卡斯等人的研究，就已经详细地了解了它与时间的关系以及它与冲动的关系。manbet手机版人们清楚地知道，这波活动总是伴随着电位的变化，任何一点的活动只持续千分之几秒，随后是一个难解状态，这个状态必须在另一波活动发生之前消失。manbet手机版心肌不应期的存在早已被认识到，在神经中发现它具有根本的重要性。manbet手机版结果表明，当受到电刺激时，神经纤维只能在一连串的抽搐中工作，其间间隔着一段被迫休息的时间，这对电位变化的波动和产生这些波动的潜在冲动都是如此。

manbet手机版在同一时期，戈奇观察到神经中的电位波，无论它是由强刺激还是弱刺激形成的，其持续时间都是相等的。manbet手机版由于微弱的和强烈的干扰似乎不可能持续相同的时间，戈奇提出，在每一种神经纤维中，干扰的强度总是相同的，强刺激仅仅因为使更多的纤维活动起来，就会产生更大的潜在波。manbet手机版这与传导速率和不应期长度也不受刺激强度影响的事实一致。manbet手机版因此，似乎神经纤维的每一次活动脉冲都必须具有恒定的强度，无论使它运动的刺激的强度如何，都要动用神经纤维的全部资源。manbet手机版纤维是一个单位，总是作出最大的反应，在这方面和在它的不应状态方面表现得像心肌一样。manbet手机版虽然缺乏确凿的证据，但戈奇的研究表明，骨骼肌纤维中也可能存在同样的“全有或全无”行为。manbet手机版基思·卢卡斯记录了一条只包含少量纤维的肌肉带的收缩，并发现随着刺激的增加，收缩以突然的步伐增加。manbet手机版步骤的数量永远不会大于制备过程中纤维的数量。manbet手机版很明显，骨骼肌纤维遵循要么全有要么全无的规则。

manbet手机版我之所以提到凯斯·卢卡斯的这项工作(后来被普拉特证实)，是因为它是第一个直接证据，证明除了心脏以外的可兴奋组织的活动波具有不分级的特征。manbet手机版这也是第一次成功地尝试记录肌肉和神经中各单元的行为，而不是从整体中推断各单元的行为。manbet手机版几年后，我有幸与他共事，欣赏了他的技术技巧和深刻的思想。manbet手机版我不能让这个机会溜走而不记录下他对我的启发。manbet手机版在我自己的作品中，我试图遵循基思·卢卡斯(Keith Lucas)如果还活着的话会发展出来的思路。我很高兴地想到，你们授予我诺贝尔奖，既授予了老师，也授予了学生。狗万世界杯

manbet手机版在基斯·卢卡斯对肌肉的研究之后，人们试图获得更多关于神经纤维“全有或全无”反应的证据。manbet手机版沃沃恩和他的团队证明，刺激的强度对冲动通过麻醉区域的能力没有影响，卢卡斯和我使用了同样的方法。manbet手机版它的价值似乎在于它提供了一种测量脉冲传播能力的方法，但加藤后来指出了一种谬论，即脉冲在经过受影响区域时逐渐变小。

manbet手机版虽然缺乏更直接的证据，但在这一时期结束时，我们有充分的理由相信，神经冲动是一种短暂的活动波，与引起它的刺激的强度无关。manbet手机版我们并不确定完整动物的神经信号是通过这种冲动来传递的，但这似乎是极有可能的——如此之多，以至于我们可以提出各种假设，从脉冲序列的干扰和强化的角度来解释中枢神经系统的工作。

manbet手机版正是在这个时候，需要一种更灵敏的电气技术。manbet手机版当一根神经干受到电击时，每根神经纤维都同时行动起来，整个神经的总电位变化大到足以直接记录下来。manbet手机版但在更正常的情况下，神经纤维作为独立的传导单元工作，许多纤维同时活动是罕见的。manbet手机版当有理由相信信号在传递时，就可以检测到潜在的变化，但分析这些变化是一个困难得多的问题。manbet手机版就算它们是由熟悉类型的脉冲传递引起的，也几乎没有或根本没有证据表明脉冲是如何间隔的。manbet手机版对一种流派来说，收缩肌肉的电变化记录似乎意味着每个神经纤维的放电频率非常高。manbet手机版其他人认为频率更低，但双方都找不到令人信服的证据。manbet手机版为了清楚地显示什么样的信号从感觉器官传递到大脑，又从大脑传递到肌肉，就有必要记录单个神经纤维中的电事件。manbet手机版要处理的电势是持续千分之几秒的几微伏的数量级。manbet手机版当时的仪器完全无法测量到这些数据，所以必须遵循其他证据。 These were indirect and, in fact, most of them led nowhere.

manbet手机版技术上的革命不是来自于检流计和静电计灵敏度的提高，而是来自于使用热离子阀来放大电位变化。manbet手机版现在使用的录音仪器实际上远不如以前的仪器灵敏。manbet手机版由于可用的能量几乎是无限的，因此可以选择任何反应足够快的系统，而限制因素已不再是仪器的周期，而是放大电路的周期。manbet手机版阀门的灵敏度有一个下限，但幸运的是，小到一两个微伏的变化都在有用的放大范围内。manbet手机版许多工作者为将这种技术引入生理学做出了贡献，其中最著名的有哈佛大学的福布斯、圣路易斯大学的加瑟，他是第一个使用极高放大率的人，还有剑桥大学的马修斯，他发明了现在普遍使用的移动铁示波器;manbet手机版所有这些都是我工作的恩情。

manbet手机版七年前，我就明白了，把毛细管静电计和放大器结合起来，可以记录比以前处理的电位变化小得多的变化，而且可能使我们可以研究神经干的单元，而不是神经干的整体。manbet手机版一项初步的调查证实了这一点，因为它表明感觉和运动纤维的正常活动总是伴随着熟悉类型的潜在变化。manbet手机版接下来的问题是如何将活动限制在一两根神经纤维上。manbet手机版在这方面，我很高兴得到了卡罗琳研究所Zotterman博士的合作。manbet手机版我们发现，青蛙的胸皮肌可以逐步分裂，直到只包含一个感觉器官;manbet手机版这可以通过拉伸肌肉来刺激，我们可以记录通过单一感觉神经纤维的连续脉冲。

manbet手机版现在有各种各样的方法以这种方式研究个体感觉和运动神经纤维的活动。manbet手机版人们对它们在机体正常工作时所传递的信号作了许多记录，在每一种情况下，人们都发现信号极其简单。manbet手机版它们由或快或少重复的神经冲动组成，这些冲动与经典电生理学方法已经研究过的那些冲动没有任何区别。manbet手机版这似乎只是对已经显而易见的事情的一个证明，但我们的记录显示了另一个更有启发性的观点。manbet手机版为了说明这一点，我们可以以拉伸肌肉纺锤体产生的放电为例。manbet手机版神经中潜在变化的记录显示了一系列短暂的双相波，每一波都是由沿着神经纤维的单一脉冲所引起的。manbet手机版波的大小和持续时间都是恒定的，但它们开始的频率约为每秒10次，随着扩展的增加，频率上升到每秒50次或更多。manbet手机版频率取决于拉伸的程度和速度;manbet手机版也就是说，它取决于感觉器官中兴奋的强度，通过这种方式，脉冲信息所传递的信号远不止兴奋已经发生这一事实。

manbet手机版在所有的感觉器官中，在不断的刺激下产生长时间的放电，神经纤维中的信息是由一系列频率不同的有节奏的脉冲组成的。manbet手机版例如，哈特兰已经证明，从鲎眼睛的一个感光受体器官发出的放电与青蛙肌肉纺锤体发出的放电非常相似。manbet手机版有些感觉器官对刺激有迅速的适应能力，神经的放电太过短暂，无法显示出明确的节奏，尽管它像以前一样由大小不变的重复脉冲组成。

manbet手机版神经纤维显然是一种范围有限的信号传导机制。manbet手机版它只能传送一连串简短的爆炸波，而且信息只能随着这些波的频率和总数的变化而变化。manbet手机版而且，频率取决于刺激发展的速度和强度;manbet手机版而且放电越短，通过改变频率发出信号的机会就越少。manbet手机版但这种限制其实是一件小事，因为在人体中，神经单元并不像在我们的实验中那样孤立地起作用。manbet手机版感觉刺激通常会影响许多受体器官，其结果将取决于许多神经纤维的复合信息。manbet手机版一个很好的例子就是每次心跳时从颈动脉窦向上通过神经的放电。manbet手机版布朗克和斯特拉已经证明，随着血压升高，每个神经纤维中的冲动频率增加，越来越多的纤维开始发挥作用。manbet手机版由于电势的快速变化可以以声波的形式被听到，留声机唱片将说明这一点，你将能够听到两种渐变，每个单元的频率变化和作用单元数量的变化。

manbet手机版用这种方法最容易研究的感觉器官是那些对机械变形有反应的器官——触觉末梢、肌肉纺锤波等。manbet手机版它们由更大的神经纤维提供，在这些神经纤维中，潜在的变化很容易被检测到。manbet手机版但是有许多感觉神经纤维非常小。manbet手机版厄兰格、加瑟和兰森最近的研究表明，其中一些纤维极有可能与疼痛有关，仅这一点就使我们有必要更多地了解它们的正常活动。manbet手机版对于这类问题，我们目前的方法还远远不够，因为在最小的纤维中，电位的变化可能太小，无法出现在由于热离子阀的操作而产生的随机波动之上。manbet手机版但我们可以希望，这一失败将在不久之后得到补救。

manbet手机版感觉生理学的另一个领域一开始似乎有特殊的困难，但现在更有前途。manbet手机版这是特殊感官的领域。manbet手机版我和马修斯夫人一起研究了脊椎动物视神经的活动，但尽管通常的脉冲信息可以被记录下来，它们提供的关于视网膜受体器官工作的信息却很少。manbet手机版原因是视网膜是一个复杂的神经结构。manbet手机版视神经纤维中的信息在许多神经细胞的相互作用下得到了完善，即使刺激受到限制，只能落在非常少量的视杆和视锥细胞上。manbet手机版我们对有突触连接的神经细胞群中发生的过程有所了解，但对光作为感官刺激的作用却知之甚少。manbet手机版幸运的是，这个困难被哈特兰克服了，他发现在利姆卢斯的眼睛里没有这种相互作用的证据，也没有理由从结构的角度去期待它。manbet手机版由于他的工作显示的是受体本身发生了什么，脊椎动物视网膜的复杂性就变得不那么令人生畏了。

manbet手机版脊椎动物视神经中的信息不是来自受体器官，而是来自神经细胞。manbet手机版因此，它们与运动神经细胞发送到肌肉的信息是可比较的。manbet手机版肌肉活动的分级和协调是我的朋友查尔斯·谢林顿爵士对这一课题的深刻阐释，因此我把我自己的工作作为他的工作的一个很小的补充。manbet手机版像以前一样，它处理的是单个神经纤维发送的信号，其结果强调了神经系统的感觉和运动活动之间的密切对应关系。manbet手机版当然，通过运动纤维传递到肌肉的信息与感觉信息一样，有同样的局限性。我们再次发现，这种效果是根据脉冲放电频率的变化和动作单位数量的变化而分级的。manbet手机版在力量逐渐增强的收缩中，神经纤维传输一系列脉冲，从非常低的频率(每秒5到10次)开始，到收缩最剧烈时上升到每秒40或50次;manbet手机版当一根神经纤维的频率上升时，另一根神经纤维会以较低的频率开始，然后越来越高，直到无法区分单个的节律。manbet手机版收缩力随脉冲频率的变化而变化，因为在肌肉纤维中，每次脉冲产生的机械效应持续时间相对较长，而一系列脉冲的连续效应可以相加得到更大的收缩。manbet手机版因此，每条神经纤维的间歇性信息产生的结果是，一组肌肉纤维的间歇性收缩要少得多，而在整个肌肉中，有如此多的这些纤维群独立工作，所以收缩会平稳地上升和下降。

manbet手机版总的来说，与感觉放电相比，运动放电的脉冲频率似乎在一个更有限的范围内变化，但两者如此相似，感觉器官和运动神经细胞的机制一定有很多共同之处。manbet手机版当然，它们都有神经纤维的共同因素，神经纤维只能以一种方式作出反应，但它们的相似之处不止于此。manbet手机版而且，如果仅由神经纤维的特性决定，通常发生的特定频率也会比它们要低。manbet手机版例如，在安静的呼吸中，当肺部每次扩张时，迷走神经的感觉器官都会发出一连串脉冲，频率在吸气的高度上升到每秒20次左右，同时，扩张运动也由一连串运动脉冲产生，频率上升到几乎相同的频率，几乎与感觉纤维中的放电无法区分。manbet手机版事实上，运动神经细胞似乎就像一组感觉器官对有节奏的伸展做出反应一样。

manbet手机版这种相似性表明，尽管神经元的不同部分分化为轴突、树突或末端树突，但它们的反应具有潜在的统一性。manbet手机版它们还表明，对感觉末端器官机制的了解可能会使我们在寻找中枢神经系统机制的过程中走得更远。manbet手机版在这里，我们必须进入一个比较投机的领域，但有一些指针可以指导我们。manbet手机版例如，在神经纤维中，损伤区域可能产生有节奏的脉冲放电。manbet手机版在电的作用下，这样的区域似乎是永久的而不是暂时的活跃。manbet手机版由于极化表面膜的破坏，它对纤维的其余部分具有负电位，我们有充分的理由假定有节奏放电是这种去极化的结果。manbet手机版将肌肉纤维浸泡在氯化钠溶液中，而不是浸泡在通常的林格氏液中，可以使其与感觉器官更接近。manbet手机版这种纤维迟早会自发地活跃起来，这种活动由从某一点连续放电的脉冲组成。manbet手机版然而，在早期阶段，这种活动可以像感觉器官一样，通过机械变形而开始，当变形结束时就停止。manbet手机版因此，肌肉纤维可能会在拉伸或触摸时释放脉冲，就像它已经转化为肌肉纺锤或触摸受体一样，尽管在将机械压力转化为脉冲信息方面，它自然不是一个完美的工具。 Here again there is reason to suppose that discharge of impulses is due to a breakdown in the polarized surface, a breakdown which is repaired as soon as the mechanical stress is removed.

manbet手机版这种类比表明，感觉器官和神经细胞发出脉冲是因为它们表面的某些部分已经去极化了。manbet手机版要将这一理论不仅仅作为一个粗略的工作假设来对待，还需要面对一些困难，但它是一个具有重要后果的理论。manbet手机版如果放电产生的区域在兴奋状态下仍保持部分或全部去极化，那么就有可能检测到感觉器官和运动神经中枢中持续时间相对较长的潜在变化。manbet手机版众所周知，这种变化发生在眼睛中，在脊椎动物的脑干和昆虫的神经神经节中也发现了这种变化。manbet手机版不幸的是，它们发生的结构是如此复杂，很难确定它们的解释，但至少它们表明了获得灰质活动的直接记录的可能性。manbet手机版从这些记录中提取更多的信息可能是一项比在周围神经的情况下更加困难的任务。manbet手机版在后者中，我们的主要关注点是找出单元中发生了什么，结果是一系列相当简单的事件。manbet手机版在中枢神经系统内，每个单元的事件都不是那么重要。manbet手机版我们更关心大量的相互作用，我们的问题是找到这种相互作用可以发生的方式manbet手机版＊manbet手机版．

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