六获诺贝尔奖的突触研究

自1901年以来，诺贝尔生理学或医学奖已经颁发了110次，其中6次是授予神经科学中的突触研究。突触研究为什么获得诺贝尔奖？它有多重要和深刻？让我们回顾一下脑科学的历史，看看科学家们走过的路。

突触的模式。

“突触”的概念是由英国科学家谢灵顿首先提出的。他曾经碰到一只猫。那只猫跳到石墙上，立即消失了。谢灵顿感叹猫的敏捷。他想知道:猫的神经系统如何控制肌肉？谢灵顿通过实验证明，神经元和神经元(或肌肉细胞)不直接交流，而是以某种方式传递信号。他把信号传输的地方称为突触。1932年，谢灵顿和另一位英国生理学家阿德里安分享了诺贝尔生理医学奖(以下简称诺贝尔奖)。

戴尔和利维于1936年获得了突触领域的第二个诺贝尔奖。他们的贡献是发现突触通过称为神经递质的化学物质传递信号。利维在1921年复活节前夕做了一个梦，在梦里他完成了青蛙心脏灌注的实验。从梦中醒来后，利维重复了这个实验，发现了控制心跳的神经递质乙酰胆碱。他将这一经历写进了自传，使之成为著名的“科学家之梦”。

第三个突触领域的诺贝尔奖是由艾克尔、霍奇金和赫胥黎于1963年获得的。何杰金等人利用鱿鱼、龙虾等实验动物的巨大神经纤维测量了神经纤维的电位变化，开拓了神经电生理学的研究领域。

1970年，卡茨、阿勒和阿克塞尔罗德获得了突触领域的第四个诺贝尔奖。Katz发现神经递质储存在囊泡中，钙离子触发囊泡移动到突触前膜并与突触前膜融合，释放囊泡中的神经递质。中国科学家冯德培在卡茨之前发现钙离子可以影响神经递质的释放。不幸的是，抗日战争的爆发迫使冯德培在中国的研究工作中断，否则1970年的诺贝尔奖可能属于冯德培。

第五届诺贝尔突触奖与神经递质和突触可塑性有关。卡尔森和格林加德发现了多巴胺对人脑的影响。这种神经递质释放的减少是帕金森病的主要原因。坎德尔通过海兔实验证实了神经递质在低等动物适应和敏化中的作用，也证明了突触可以根据外部刺激发生可塑性变化。这三位科学家获得了2000年诺贝尔奖。

2013年诺贝尔奖授予了三位研究突触部位小泡运输机制的科学家:罗斯曼、谢克曼和苏德霍夫。谢克曼从基因水平上解释了细胞内小泡运输的严格管理机制。罗斯曼发现了一种可以控制囊泡和突触前膜融合的蛋白质复合物。Sudhof解释了囊泡如何精确释放一定量的神经递质。

为什么科学家热衷于研究突触？单个神经元并不神秘。神秘的是，它们可以依靠突触传递信号，最终完成复杂的大脑功能，如思考、推理和联想。如果没有突触，神经元将分成不同的组，并分散成碎片。正是因为1015数量级的突触，我们的大脑变成了一个神奇的小宇宙。

突触研究还有很长的路要走。需要发现更多的细节，需要分析和报告更多的特殊情况。在2019年中国神经科学大会上，我见到了北京大学的周颛博士，并谈到了在他们的实验室中发现的“非钙依赖”突触信号，推翻了囊泡运输必须依赖钙离子的先前概念。

科学是一门“寻求真理”的科学。正因为来自世界各地的科学家尊重事实，勇于实践，科学才能不断创新，更加广泛和深刻。回顾这段历史，我不禁想:如果我们把人类的智力看作一个整体，每个人就像大脑中的突触，不断接收和传递信号。只有当每个突触真正正确地传递信号时，整个大脑才能正常工作。

在此期间，新的冠状肺炎疫情在全球范围内持续增长和下降。令我们担忧的不仅是病毒入侵，还有一些人的极端和偏见:相互指责、污名化、忽视防疫和控制、未能配合防疫措施。这就像大脑中的突触以自己的方式运作，最终会使大脑无法做出正确的选择。

面对病毒的肆虐和全球生态危机，人类只能形成共同的命运来度过难关。我希望人们能够一起思考和回应:我们应该做些什么来结束这场灾难？为地球上人类的生存做点什么？人类的未来取决于每个人的想法和他心中悲伤和快乐的想法。

(作者是华中师范大学副教授，中国神经科学学会会员)