卡哈尔
神经科学之父

卡哈尔是举世公认的“神经科学之父”，他手绘的大量神经细胞图谱尽管已逾百年，但至今仍被用作教材，是神经科学研究的重要资料。人们一般会认为，像他这样的科学巨匠，应该从小就是一位神童，或者至少是一位品学兼优的模范生，但令人大跌眼镜的是，情况完全不是这样，年幼时的卡哈尔是一个令其父亲头疼不已的“问题少年”！

问题少年 ^［1］

1852年 5月 1日，卡哈尔出生于西班牙边陲小镇的一个医生家庭里。在他的姓名中，Santiago（圣地亚哥）是名，Ramón y Cajal中的Ramón（拉蒙）是父姓，Cajal（卡哈尔）是母姓，y是连接词“和”的意思。现在按照约定俗成翻译成卡哈尔。他的父亲是一位乡村外科医生，后来成了萨拉戈萨大学的解剖学教授。他从小就不是一个循规蹈矩的孩子，个性很强。对喜欢的东西似痴如狂，而他不喜欢的东西，也很难强加于他。例如，他很喜欢观察鸟的行为，有一次彻夜未归，让许多人找了一夜，直到早上人们才发现他被困在悬崖半山腰的鸟巢旁边，不上不下，只能在那里等天亮。他的另一个爱好是画素描，只要给他一张纸，他就手发痒，总想画点什么东西：扬蹄的骡子、孵蛋的母鸡、高处的城堡等都是他画素描的对象。他的父亲不但没有对他的这种性格和才能因势利导，加以培养，反而大加反对，他担心这样做会使儿子分心（然而，我们在下文中就会看到，他的这些出色的艺术才能对其日后的成功颇有助益）。在学校里他非常不听话，喜欢恶作剧，而且目无尊长，成绩也很差，还因为逃学而被责打。1863年，在他才11岁时，就因为用一门自制的火炮轰垮了邻居院子的大门而被监禁了些日子。

父亲把他送到了一所神学院学习，在那里，教学用的都是拉丁文，且要求学生大段背诵。学院的纪律非常严厉，动辄用棍棒、监禁来对犯错学生进行惩罚。卡哈尔自然不吃这一套。无奈之下，父亲只好让他转学。这次在学校里倒是不用学拉丁文了，但是他对课程里的数学和科学同样不感兴趣。相反，他偶然发现在邻居的阁楼里存放有一批冒险小说，其中《鲁滨孙漂流记》（ The Adventures of Robin son ）和《堂吉诃德》（ Don Quijote de la Mancha ）等书成了他的最爱，不过这又被父亲发现了。他的父亲很绝望，只好让他去给理发师当学徒。

于是，卡哈尔不得不整天给人理发，而他的师傅却常常弹吉他、聊天、谈《山海经》，他的心里很不是滋味。下班后，他和一帮年轻的小混混打成一片，成了他们的头儿。他们假扮强盗，捉弄警察玩。在这些恶作剧中，他能像蜥蜴一样爬上高墙。家长们要自己的孩子不要和他一起玩。卡哈尔的自尊心受到了很大的伤害，他很不服气，也很痛苦，这时，一个友好的鞋匠给了他安慰，鞋匠说他有成为一名优秀鞋匠的条件。于是，他的父亲让他去给鞋匠当学徒。这次他做得很好。一年后，他的父亲对他重拾信心，让他再次入学；这次他表现不错，不过还是出了一次“事故”：在月光下，一堵刚刷白的墙对他的诱惑力实在太大了，他用一根烧焦的棍子在墙上画了许多老师的漫画，这些让老师们非常生气。

1868年夏，他的父亲带他去墓地寻找人体遗骸进行解剖学研究，希望能引起他对医学的兴趣，子承父业。谁知这下倒是歪打正着，触发了他喜欢绘画的天性，他对描绘骨架着了迷，这成了他人生的转折点，从此走上医学研究之路。卡哈尔进了萨拉戈萨大学的医学院就读，并在1873年21岁时毕业。

在父亲的亲自指导下，他开始学习解剖学。后来，在大学里，他还在解剖室里帮助父亲。他的解剖图画得非常好，以至于有人说可以出一本解剖学图谱。可惜的是，未能找到出版商。不过那时，大学里教的都还是过时的教条，即使在诊所里也很少有实际的指导，因此产科教学就变成了纯粹的口头教学。卡哈尔后来回忆说：“这就好像以为没有枪我们也能学到枪法一样。”

对于这段大学生活，他后来回忆道，四年的大学学习在他身上没有留下多少痕迹。当然，这并不是说这四年的学习毫无收获，而只是说这四年的学习对他的成长助力不大。他说，在那些年里自己热衷于三件事：首先，受雨果（Victor Hugo）和凡尔纳（Jules Gabriel Verne）的影响，写诗和创作小说；其次，通过“英式训练”，胸肌和手臂肌肉都非常发达；最后，狂热阅读哲学书籍，尽管他所有的朋友都不赞成他这样做。

迷上给神经细胞画像

毕业后卡哈尔成了一名军医，并随军到了古巴。不幸的是，他在那里得了疟疾和肺结核，这样在从军两年之后，不得不回到西班牙，并于1877年到马德里参加医学博士学位考试。正是在博士学位的组织学考试中，他第一次看到了显微镜下的实际标本，这引起了他的极大兴趣。考试结束以后，他回到萨拉戈萨，在生理系找到了一台老式显微镜。他第一次看到了青蛙血管中的血液流动，后来他回忆说：“一个惊人的景象，这是我生活中一件难忘的事件。”这时卡哈尔想起他曾在马德里的一家商店里看到过一台法国显微镜，于是他几乎用尽了在古巴从军时节省下来的积蓄订购了这台仪器。

他被任命为萨拉戈萨大学的博物馆馆长，但是一个新的打击来了，他得了严重的肺结核，病势一度凶险，以至于几乎绝望。他努力使自己振作起来，对生活保持兴趣，这终于使他摆脱了悲观情绪。说来奇怪，经过 15 个月之后，他居然康复了，还结了婚。婚后他曾在巴伦西亚大学等任职。1887年，他到巴塞罗那大学担任教授。最后到马德里大学担任组织学和病理解剖学系的系主任，直到退休。

1887年，他第一次看到了用高尔基染色法染色的神经组织标本。虽然高尔基发明这种染色法已经有 14 年了，但遗憾的是，这并没有产生很大的影响。因为当时在德国和法国，科学家认为使用他人的方法是不名誉的， ^［2］ 而高尔基原始的染色法又不够稳定，他人不易重复出同样的效果。另外，当时西班牙的神经学界游离于欧洲主流之外，卡哈尔一直不知道也就不足为奇了。1887 年，他到马德里去访问西马罗（Luis Simarro），后者刚从巴黎访问法国解剖学家朗维埃（Louis⁃Antoine Ranvier）归来，在那里看到了用高尔基染色法染色的脑切片。当他把这种切片显示给卡哈尔看时，卡哈尔深深地为标本的清晰和美丽所震撼。他当晚一宿未眠。第二天，他又去拜访西马罗，想再看一次标本。“在清晰的背景之下，矗立着黑色的线头，有些细长而光滑，有些粗壮而多刺，在一个由星状或纺锤状的小密集点所点缀的图案中。所有这一切都像用中国墨汁在透明的日本纸上画出的素描一样清晰。想想看，同样还是那些组织，当用胭脂红或洋苏木来染色时，眼睛看到的会是纠缠不清的一团，再怎么努力看也看不清楚。而在这里，恰恰相反，一切都清晰明了，就像一张图。看一眼就够了。我目瞪口呆，无法把目光从显微镜上移开。”回去之后，他就照着高尔基的方法进行实验，尽管这种方法不太稳定，有时行，有时不行；但卡哈尔一点都不气馁。在短短几个星期里，他实际上重复出了高尔基描述过的几乎一切。那时，卡哈尔关注神经系统研究才一年时间，主要是为一本组织学技术书收集合适的插图，他常为用传统方法研究神经组织很不理想而苦恼。用高尔基法染色的标本让他脑洞大开。他后来在自传中回忆说，神经细胞“一直到其最细小的分支都染上了棕黑色，在透明的黄色背景中异常清晰。一切都像用墨汁绘成的素描”。 ^［4］ 有意思的是，朗维埃虽然知道得早，却对高尔基染色法缺乏热情，而卡哈尔当即理解到自己发现了一个丰富的领域，然后迅速利用这一方法投身工作，他曾表示：“这并非只是急切，而是拼命。” ^［4］ 卡哈尔真是一位善于抓住机遇的大师！

要知道，在高尔基发明其染色法之前，人们对神经系统的基本组成了解极少，这是因为没有适当的染色方法可以清楚地看到整个神经细胞。那时的染色法只能看到细胞体和少量近端突起，以及某些染色不良的孤立的神经纤维。即使在高尔基发明了以他名字命名的染色法之后，人们也错误地认为神经细胞彼此融合在一起，构成了像心血管系统那样的一张大网。这一看法被称为“网状学说”。卡哈尔对高尔基染色法做了改进，浸泡更长的时间，并且更多采用少髓鞘的幼小动物的脑组织，使染色的效果更为稳定。他迫不及待地用这种方法对许多不同物种的神经系统的许多不同部位做了染色，其中包括小脑、视网膜、嗅球、大脑皮层、脊髓、脑干和听觉皮层。后来当他回忆这一段时间时说道：“在我的标本中发现了许多新现象，脑中的想法纷至沓来，发表的狂热充满了我的心灵。” ^［4］ 卡哈尔的绘画天赋也使他得以把他多次观察到的结果综合成一张图，在他的生花妙笔之下，原来死气沉沉的标本都被画得栩栩如生。

右图是他笔下的锥体神经细胞（A）以及他所做标本的用现代显微摄影术所拍的照片（B），通过对比，人们不得不感叹卡哈尔画得是多精确而清楚啊！就像有人称赞艺术家所画的某人肖像：“比他本人更像他自己！”

这时候他已经37岁了，对于科学家来说，已属于大器晚成了。不过，从他所达到的高度来说，他绝对不必为此悔恨。正是卡哈尔所做的改进和大量工作，使高尔基染色法广为人知。而高尔基本人则已把注意力放到了其他课题上去了。

神经元学说的奠基人

正是在这样大量的研究之下，卡哈尔发现神经纤维虽然非常复杂，但是并没有确切的证据表明轴突的细枝是融合在一起的。因此，他认为神经细胞并不是当时已经建立起来的细胞学说的一个例外，神经系统也是由一个个独立的神经细胞构成的。当然，卡哈尔并不只是单纯出于自己的信念提出这一学说，他有实验事实作为间接证据。他观察了动物的胚胎和没有发育成熟的动物，发现发育中的神经纤维首先是从神经细胞体上长出来的，只是在稍后才长向肌肉和别的神经细胞。在轴突的末梢他发现有膨起的组织，也就是现在所称的“终扣”，他认为这是两个不同神经细胞的分界处。他还观察到，如果切断神经纤维，那么失去了和细胞体联系的那段纤维就会退化。他还指出，神经脉冲在神经纤维上的传导是单向的，因此细胞和细胞之间应该有一个像阀门那样的间隙，只允许这种单向的传导；如果神经系统是一个互相连通的网，那么这种传导就应该是弥散性地扩布到四面八方，但是事情并非如此。他的这些发现得到了其他科学家的证实。这是对高尔基弥散神经网学说的沉重打击。

卡哈尔的另一个重要发现是在某些神经细胞（有棘神经元）的树突上有被称为“树突棘”的结构。当时，许多科学家（包括高尔基在内）认为，这些棘只是采用高尔基染色法时所带来的伪迹。卡哈尔于是采用了不同的染色方法，都得到了同样的结果，这就表明确实存在树突棘。他看到了同时代许多科学家用类似的显微镜、类似的标本所没有看到的事实。

他意识到自己发现的重要性，而西班牙文在当时并不是科学上的通用语言，因此他把文章译成了德文，并带到国际学术会议上去宣读。为此，他还自掏腰包办了份杂志——《正常和病理解剖学季度评论》（ Quarterly Review of Normal and Patho logical Anatomy ），每期都有60 份分送给其他国家的解剖学家。当时他已有 6 个孩子，家庭经济负担很重，为了节省，只好不再去他本来很喜欢的国际象棋俱乐部。

为了宣传自己的发现，卡哈尔在1889年自费到柏林去参加德国解剖学会柏林学术大会，他在会上向听众展示了他那些奇妙的显微切片。后来他回忆道：

我开始用蹩脚的法语向好奇者介绍我的标本，有些组织学家围在我身边，虽然人数不多……无疑，他们是来看笑话的。但是，当我在他们的眼前展示出一系列极度清晰的无可挑剔的标本时……他们那原本傲慢的皱眉消失了。最后，对卑微的西班牙解剖学家所持的偏见给予热烈而真诚的祝贺。 ^［4］

会上，卡哈尔认识了德高望重的瑞士组织学“大咖”克利克（Rudolph Albert von Kölliker），尽管克利克自己以前是一位神经网状学说的拥护者，但是他被卡哈尔的工作深深地打动了，事后他重复了卡哈尔的观察并一一加以证实。为了介绍卡哈尔的工作，虽然已届古稀之年，但他仍然自学了西班牙文，并把卡哈尔的文章译成德文。克利克还不无幽默地说道：“我发现了你，我还希望德国会知道我的这个发现。” ^［2］ 卡哈尔在事后说道：“正是由于克利克是位‘大权威’，我的想法才得以迅速传播，并得到科学界的赞赏。” ^［4］ 1891年，卡哈尔的另一位支持者瓦尔代尔（Wilhelm von Waldeyer）给神经细胞起了个专门名字“神经元”，他赞同卡哈尔认为神经细胞是神经系统的结构单元，也是其生理单元的想法，于是这一学说就被称为“神经元学说”。而卡哈尔也就成了“神经元学说”的开山鼻祖。

“对簿”诺奖颁奖典礼

1906年10月，卡哈尔收到从斯德哥尔摩发来的一份德文电报，通知他和高尔基分享了本年度诺贝尔生理学或医学奖。卡哈尔苦笑了起来：“我们两人同时获奖，命运开了一个多么残酷的玩笑，我们两个性格迥异的科学对手就像双肩连在一起的连体双胞胎一样。” ^［4］ 要知道，高尔基是网状学说的卫道士，而卡哈尔创立的神经元学说则正是网状学说的对立面。两人分享诺贝尔生理学或医学奖，这意味着两人都要在颁奖典礼上介绍自己的观点，显然不可能“你好，我好，大家好”。

尽管卡哈尔曾称颂高尔基发明了一种非常好的染色方法，给人们提供了一种观察神经系统的新工具，但是高尔基固执己见，在其获奖演讲中对卡哈尔的神经元学说大加抨击。 ^［6］

卡哈尔不得不做了针锋相对的回应，他指出大自然并不是按从“逻辑”上听来更“合理”的方式来工作的，实验上找不到任何神经细胞彼此融合成网的证据。他说道：“没错，如果仅仅从逻辑的角度看问题，那么假定所有的神经中枢都是由介于运动神经和感觉神经之间的连续的中介网络构成的观点既方便又经济。遗憾的是，大自然看来并不理会我们智力上对方便和统一的要求，它常常更喜欢复杂多样……我给你们谈过的有关网状复合体的诱人想法（这种想法在形式上每5—6年就变化一次）使得一些生理学家和动物学家反对神经流可以通过接触或者隔开一定间隙进行传播的学说。他们所有的主张都是基于一些由不完善的方法所得出的结果，远远不如据以构建神经元概念的那些发现……我想说的只是，尽管我竭力想从用各种染色方法所得到的标本中找到人们所假定的细胞内管道……但我还是没有找到哪怕一丁点儿确凿无疑的证据……” ^［6］

多年之后，当卡哈尔回忆起这一幕时，依旧不免心情激动：“他有权选择他演讲的主题 ，但遗憾的是，他在为自己不切实际的网状学说辩护时，表现出了过度的骄傲和自我崇拜，这给听众留下了很不好的印象。若这发生在1886年还情有可原，毕竟当时人们还不清楚神经元间联系的基本事实。他对意大利以外（甚至包括意大利）发表过的几乎数不清的神经学著作连提都不提。无论是来自帕维亚的解剖学家，还是他的同胞卢加洛（Lugaro），都没有给他以前的发现增加任何有价值的东西。同样，他认为没有必要对他以前的理论错误或观察中的失误进行任何修正。高尚的、没有一点利害关系的雷丘斯（Retzius）为此惊愕不已；霍姆格伦（Holmgren）和亨申（Henschen）以及所有瑞典的神经学家和组织学家都呆呆地看着他这位演讲者。我不耐烦地颤抖着，因为我明白出于对传统最起码的尊重，我无法对这么多令人生厌的错误和这么多故意的遗漏提出适当而明确的纠正。” ^［4］

不过，卡哈尔并未因此一概抹杀高尔基的巨大贡献，他公正地评价说：“我钦佩高尔基的工作和他的科学品格，我对他极为尊重和敬重。正是由于他卓有成效的首创，我们才有了这种宝贵的方法，使我们能够如此清楚地看到构成神经中枢的细节。” ^［4］

对年轻科学家的忠告 ^［6］

卡哈尔热爱研究，可以说他在生命的最后时刻还在写《神经元学说还是网状学说》（ Neuronismo ó Reticularismo ）。他的学生彭菲尔德（Wilder Penfield）这样描述与其最后一次见面的情景：“我们发现他在床上正襟危坐地写着手稿，床边堆满了书，靠他右手边的墙上洒满了墨汁。最近出现的耳聋和虚弱，正在向他关上通向世界的大门，但他的眼睛在毛茸茸的眉毛下闪闪发光，显示出未熄灭的火焰。” ^［1］ 早在 1897 年时，卡哈尔就出版了《对来自边远地区的年轻研究人员的忠告》（ Advice for a Young Provincial Investigator ），下面是笔者摘录的书中部分要点，供读者参考：

1.争取胜利的唯一途径就是做好准备。

没有办法可以保证一定成功，没有任何逻辑规则可以保证你有所发现。但是你可以做好准备，而且你必须做好准备，这样当意想不到的发现、奇怪的现象或技术突破发生时，你就成了那个最能认识到其意义的人。

2.不要迷信“聪明”。

不要总是自叹能力不足，科学需要是多方面的。勤奋可以弥补天赋，甚至可以创造天赋。科学家唯一最重要的美德就是坚持不懈。

3.尊重权威要适度，不能盲目崇拜。

没有一种理论、方法和实验范式是完美的。不要捍卫或否认你老师的错误，而要从中找出需要解决的新问题。

4.张弛有度。

在一段时间里集中全力研究某个问题。但是，如果经过一段时间仍未奏效，那么就应该休息一下。智慧来自工作和放松的适度结合。

5.不要过分担心研究有用没用。

所有的科学发现最终都是有用的。如果我们总是得在研究之前就知道这项研究会有什么用，那么我们现在就不会有电池、摄影和X射线等工具。好的科学总会有用。

6.对待失败的态度只有简单四个字：继续尝试。

正如卡哈尔所说，可以从转述者的话中学到点东西，但是不要完全相信。况且，即使笔者所述完全是卡哈尔的原意，读者也不应不加思考地全盘接受。 CpSU+gmsblXJIb2laNdyaz1bCjLUfaFZMTSxt9+LboXnB0EBqbEmuvquWddn3F90