到19世纪末,“动物精气”已从数千年来略显空洞的哲学猜想中解放出来,并被置于科学方法的坚实基础之上。亚历山大·冯·洪堡、埃米尔·杜布瓦——雷蒙和赫尔曼·冯·亥姆霍兹等人继承并发扬了伽伐尼为之奉献毕生的事业:找出在我们神经中游走的“动物精气”,即那种激发我们的每种感觉和每个动作的物质究竟是什么?他们得出的答案便是电。
然而,即便是他们也无法预料到,他们所提出的基础工具和见解将在接下来的150年里推动何等变化的发生。今天,随着我们逐步把握“电子组”的要点,我们对生物电的理解正处于另一场蜕变的过程中。
“电子组”的概念已超越了伽伐尼和杜布瓦——雷蒙当初所瞥见的生物电信号的掠影。这些正是神经系统帮助我们感知世界,并赋予我们在这个世界上自如移动能力的驱动因素。今天,在大量学术研究的支撑下,现代神经科学学科得以建立,令我们对这些驱动因素有了很好的描述。但在过去20年左右的时间里,该领域正呈现出一副全新图景。它越来越清楚地表明,具备实际效用的生物电信号是如何超越神经系统的狭隘范畴,又在身体其他部位发挥了多大的作用。就像基因组描述了生物体内的所有遗传物质一样——DNA编写了构建它的指令集,A、C、T、G
组成了编写指令集的代码以及控制基因活动的其他元素——关于我们此处所说的“电子组”的完整描述会将不同电信号塑造生物的所有深刻方式纳入其中。
绘制电子组图谱将为我们呈现一个独特的生物电特性蓝图,而这种特性几乎决定了我们从生到死的各个方面。它将涵盖我们体内与电相关的各个维度和特性的概要信息,从器官水平到细胞水平,再到细胞的微小组成部分(包括线粒体)乃至电分子本身的行为,无一不包。
正如本书第一部分所示,我们最早看到的电子组现象,来自神经和肌肉的电活动。而今,“动物精气”已改名换姓,成了“神经传导”,围绕它的研究凝聚起来的科学学科便是神经学。神经学(以及电生理学,将18世纪的电学与理论生理学结合起来的领域)的见解在20世纪60年代被汇集成今天被称为神经科学的正式学科,其研究对象是动物的神经系统。
20世纪,人们致力于对那些隐藏在神经系统电活动背后的模式加以描述,并取得了巨大的进展。我们开始破解神经系统与大脑之间如何传递信息的密码。正如你将在接下来的几章中看到的,几乎所有此类见解都是通过金属电对神经系统的探测获取的。这些研究使我们发现,人造电流甚至可以在不同程度上成功改变我们自己体内的生物电,从而影响我们的健康状况、思想和行为。这已经够令人吃惊的了,但到了20世纪末,我们才赫然发现这一领域简直深不可测。
但在进行深入探究之前,我们需要先掌握一些神经科学的基础知识,这样我们就能在关于神经系统是如何工作的,以及人们为何如此热衷于用人造电流刺激它的问题上达成共识。这就是本章的初衷。所以,就请各位与我一道,对这场历时150年的电生理学史做一番走马观花式的纵览吧。