1686年12月5日,336年前的今天,丹麦科学家、解剖学先驱Nicolaus Steno(丹麦语为Niels Stensen)离世,享年48岁。Steno一生乐于追求真理,努力在密切观察和严格实验的基础上打下坚实的知识基础,他于1665年发表的大脑解剖学演讲不仅是其突破和创新精神的具象化体现,更拉开了人类对脑认知的新篇章。
Nicolaus Steno(1638. 01. 11-1686. 12. 05)
Steno出生于丹麦首都哥本哈根,父亲是一名金匠,曾为丹麦国王克里斯蒂安四世(1577-1648)工作。6岁以前,Steno生了一场重病,因此他无法外出与同龄人玩耍,而是在家中聆听了许多长辈间的谈话,这也让人文主义教育根植于他的思想世界。18岁时(1656),Steno进入哥本哈根大学(University of Copenhagen)医学院学习,在著名解剖学家、植物学家兼皇室医生Thomas Bartholin(1616-1680,第一个完整描述整个人类淋巴系统的人)的指导下开始学习自然科学和解剖学。
1658年,丹麦爆发战乱,学生们应征保卫哥本哈根,Steno也不例外。战争固然充满着血与泪,但Steno的科学日记《混乱》(Chaos)却体现出,这段艰难岁月对年轻的他而言也是一个思想高度活跃的时期:他深入研究了大量文学作品,并支持瑞士医学家兼自然哲学家Paracelsus(帕拉采尔苏斯,1493-1541)的观点——将观察和实验结果应用到医学问题的解决上,同时他也沉迷于研究Rene Descartes(笛卡尔,1596-1650)的《方法论》(Discours de la méthode)。
1659年,Steno顺势选择游学欧洲,进行了一次长途研究之旅。他的第一站是德国罗斯托克(Rostock),次年到达荷兰阿姆斯特丹并接受生理及解剖学家Gerard Blaes(Blasius,1625-1692)的指导,逐步完善自身的解剖学知识体系。经过一系列人体解剖培训后,Steno在1660年7月正式拿起了自己的解剖手术刀。虽然他的第一个解剖对象是一只羊,但彼时年轻的Steno却在这只羊身上获得了自己的第一个解剖学发现——腮腺管(或称Steno’s管)。关于这一解剖部位的发现,Steno还与Blaes进行了长达多年的优先权之争,他也因此离开阿姆斯特丹,来到荷兰的另一个城市莱顿(Leiden)。
在莱顿,Steno师从于著名解剖学家、大脑侧裂发现者Franciscus Sylvius(1614-1672,推荐阅读:《神外历史上的今天|致敬发现大脑侧裂的解剖学家弗朗西斯·西尔维乌斯》)学习大脑解剖学,同时在Johannes Van Horne(1621-1670)的指导下继续从事排泄管和腺体研究。1622年,Steno出版著作《解剖学观察》(Observationes Anatomicae),彻底颠覆了人们对腺体功能的认识——他认为腺体有看不见的小孔充当滤筛以去除血液中不同形状的颗粒,并区分了负责排泄的腺体和淋巴结;他还发现了泪管的存在,这让他认识到眼泪并非是人们普遍接受的盖伦(Claudius Galenus, 129-199)医学原理所描述的大脑分泌物。
1664年,Steno回到哥本哈根并出版了《肌肉和腺体观察标本》(De Musculis et Glandulis Observationum Specimen)一书,将其献给时任丹麦国王弗雷德里克三世(1609-1670)。这部著作总结了Steno在导管、腺体和肌肉力学方面的解剖学发现。基于肌肉运动的几何模型,Steno提出肌肉运动是纤维收缩的结果,这一全新理论与笛卡尔、Thomas Willis(1621-1675,推荐阅读:《神外历史上的今天|致敬临床神经科学创始人托马斯·威利斯》)等认同的“肌肉膨胀导致收缩”的普遍概念截然不同,为日后的肌肉学奠定了基础。
此外,Steno还挑战了另外一个古老的观点——心脏是所有生命的起源——证明了心脏这一器官仅由简单的肌肉组成,这也与笛卡尔“心脏是热量中心”的观点不相符。Steno曾在信中写道:“心脏组成的所有成分在肌肉中都有,心脏没有的成分在肌肉中也找不到。”
大脑解剖学演讲——Discours sur l’anatomie du cerveau
1664年,Steno前往巴黎,在后来路易十四(1638-1715)的皇家图书管理员Melchisédech Thévenot(1620-1692)的影响下继续进行解剖学研究。Thévenot常常举办学术会议,最终促成了法兰西科学院(Académie royale des Sciences,旧时称皇家科学院)的建立。1665年,Steno正是在这样一次学术会议上发表了其闻名于世、颠覆历史的大脑解剖学演讲——Discours sur l’anatomie du cerveau,阐述了其在大脑理论研究和技术方面的开创性观点。
演讲伊始,Steno谦虚地承认自己对于大脑解剖学的无知,认为大脑是大自然最美丽的杰作,也是思考的主要器官。他提到,“这个最精细的事物容易发生如此多的危险疾病”,如果人们能够对此进行透彻了解的话,将是人类的一大幸运。“我们只需要看看大脑的解剖结构,就会为自己的无知而感到悲哀。让我们不要再自我吹捧,坦诚地承认自己的无知,承诺展现大脑的真正结构,这样或许就不会自我欺骗,互相欺骗。”
在演讲中,Steno批判了关于大脑功能的古老观点,主张人们对脑室和大脑组成物质都知之甚少,所以关于脑室是动物思维所在或大脑排泄物容器的这些概念都很牵强。他还批判了传统的解剖方法,建议增加多种解剖手段。此外,他提出了颇具前瞻性的解剖部位命名相关的观点,谴责当时使用陈旧术语(如臀部[nates])来描述大脑结构的乱象,并表示可以通过在学者之间建立普遍的大脑解剖学名称共识来轻松地消除这种对大脑理解的混乱。
值得注意的是,在Steno发表这次演讲之前,大脑动脉环(Willis环)详述者Thomas Willis的《大脑解剖》(Cerebri Anatome)和笛卡尔的《论人》(Treatise of Man)已经出版,在世界各地引起轰动。但在1665年的演讲中,Steno也毫不犹豫地指出了这两本颇具影响力的著作中存在的问题。
Thomas Willis《大脑解剖》插图
Steno表示,自己不会在临床研究中牺牲科学客观性,并将秉持着怀疑的态度,赋予临床真正的现代气息。他指出Willis对于大脑功能定位没有事实根据的问题,认为Willis的“纹状体负责常识认知,胼胝体负责想象力,大脑皮层负责记忆”的观点没有任何客观的解剖学证据。他提出《大脑解剖》这本书中的一些插图只是单纯的影像搬运,而不是基于实际解剖,同时指出了当中一些关于纹状体纤维和脑桥-延髓分界线相关的错误。对此,Willis欣然接受这些评价,并于几年后在论文《动物的灵魂》(De Anima Brutorum)中称赞了年轻的Steno,表示自己认识到了关于大脑功能的推测并非基于直接的观察。
笛卡尔《论人》插图
在哥本哈根上学时期,Steno曾拥护过笛卡尔《方法论》(Discours de la méthode)中的科学原则,但他后来却对笛卡尔的《论人》感到失望,认为笛卡尔是通过阅读而不是直接经验提出了大脑解剖学和生理学的观点。在1665年的演讲中,Steno提出了与笛卡尔主张的松果体解剖学相反的观点。
此外,Steno对笛卡尔机械论唯物主义——“动物是机器”的观点也表示担忧。“那些把人看作是机器的笛卡尔先生的朋友们,他们一定对我站在这里反对他的机械论感到难以置信。”Steno意识到,试图将机械论的概念扩展到人类的这一想法是徒劳的,因为真实的人类比笛卡尔机械论中的“人”要复杂得多。
演讲后程,Steno以一种积极的方式结尾,提出自己的详细计划,旨在指导日后的大脑研究。他建议大家在从事大脑研究的过程中避免猜测,在吸取旧知识精华的基础之上研究新知识,在动物神经系统中进行比较解剖学和胚胎学研究,并了解不同疾病对大脑选择性的影响,同时他指出活体动物实验对研究药物对大脑的影响具有重要性。
Steno认为,对于人体最复杂的器官——大脑——的功能解剖学来说,如果要获得正确的认识,便只能将毕生的精力投入到其中。最后,他坦率地表达了自己的愿望,希望看到实验团队通过紧密合作产生新的知识,逐步取代当前对权威的盲目信赖。
值得一提的是,Steno在他的演讲中还大胆地指出,“如果我们想要理解脑的功能以及脑的运作方式,而不单单是描述其组成部分,那么我们就应该将脑视为一台机器,并拆解开来观察其如何运转。”这是一个革命性的理念。在此后的350多年里,我们研究脑的方式一直都遵循着Steno的建议:窥探死亡的脑组织;切下活脑的一小块并加以研究;记录神经细胞(神经元)的电活动……
四年之后的1669年,Steno在其专著《论脑》(On the Brain)中,进一步指出,“脑确实是一台机器,我们是如何破解其他机器的玄机的,就应该如何去破解脑的玄机,而不能指望使用别的方法。因此,在探索脑的奥秘时,我们应该把探索其他机器的方法照搬到脑上来。我的意思是,要把脑一部分一部分地拆解下来,看一看每一部分各自能做什么,合在一起又能做什么。”
人类对脑的认知从此迈入现代。
梗阻性脑积水的动物解剖研究
1669年,Steno对一只长相异常、因视交叉附近的囊性肿瘤引起梗阻性脑积水的小牛进行了解剖。4年后,关于这场解剖的相关信件往来由Steno在哥本哈根的导师Thomas Bartholin发表在《医学与哲学学报》(Acta Medica et Philosophica Hafniensia)上,当中包括Steno对脑积水小牛的病理解剖描述,如胼胝体发育不全、颅内高压对脑室壁和脑沟的影响等,这是对脑积水这一疾病发展的首次病理生理学解释。
尽管17世纪人们对于脑脊液动力学的了解甚少,但Steno基于解剖提出了囊性肿瘤通过阻碍液体的正常流出引发脑室扩张的先进观点。此外,他来自脑积水小牛的病理学证据也拥有用于大脑功能定位早期尝试的潜力。
1672年,Steno接受了丹麦皇家解剖学家的职位,在这里度过了后来的科学生涯。1686年12月5日,336年前的今天,Steno与世长辞。作为一名伟大的解剖学家、神经科学先驱和科学家,Steno一生科研无数,涉猎广泛;他勇于挑战权威,积极倡导大脑创新研究方法和遵循证据的原则,这背后体现出的突破精神将不断激励着大脑科学及其他领域的科研工作者们拒绝墨守成规,走出思考的“舒适圈”。
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