數百幅靈魂畫作，讓他收穫諾獎、成為現代神經科學之父

第十四回 | 捕捉大腦奧秘的畫作

撰文 | 弗蘭克·維爾切克（Frank Wilczek）

翻譯 | 胡風?梁丁當

最近在西班牙的瓦倫西亞參觀當地的科學博物館時，我看了西班牙偉大的神經生物學家聖地亞哥 · 拉蒙-卡哈爾（Santiago Ramon y Cajal）的原畫展。它不僅帶給我一次獨特的心靈旅程，也讓我看到了一些尚待探索的科學機遇。

聖地亞哥 · 拉蒙-卡哈爾（來源：wikipedia）

卡哈爾（1852-1934）利用一種新的染色技術、一台普通的顯微鏡，以及自己無與倫比的憑記憶徒手作畫的天賦，把神經網路最深處的結構描繪出來。早在基於磁共振（MRI）、斷層掃描（CT）和光遺傳學的現代腦成像技術誕生之前，卡哈爾就已繪製了數百幅精確的、呈現出美麗複雜性的神經元與神經網路圖。（卡哈爾作品巡迴展《美麗的大腦》剛剛在麻省理工學院博物館展出，然後於2019年1月27日至4月7日在北卡羅來納州教堂山的阿克蘭藝術博物館展出。）

人類小腦中的浦肯野細胞（文中卡哈爾的畫作均來自卡哈爾研究所）

嚙齒動物海馬體的神經迴路

卡哈爾的畫揭示，人和動物神經系統的不同部位存在多種有序的結構。其中一些結構的功能如今已經被破解了，但大部分的作用仍然是待解之謎。對那些研究思維的學生來說，解密這些繪圖依然是獨一無二的挑戰。當然，今天的神經生物學家可以拍攝放大了的大腦照片。但是，正如一個成熟的畫家能讓場景顯得「比生活更真實」，卡哈爾的畫作所呈現出來的神經元的真實性也是照片所不能完全捕捉的。這些藝術家是施展了什麼魔法嗎？某種程度上，他們能夠提煉出作品主題的重要特質，並將它們集中的表達出來，而這隻有通過人的慧眼才能洞察。

哺乳動物視網膜的結構

如果沒有義大利生物學家卡米洛 · 高爾基（CamilloGolgi ，1843-1926）的發現，卡哈爾不可能完成他的這些傑作。高爾基發明了一種用銀染色神經細胞的方法。這是個幸運的奇蹟，我們至今都未能完全理解這個方法為何有效。高爾基染色法雖然只對一小部分細胞進行染色，但那些染了色的部位會完全變黑。正是利用染色法的這種選擇性，我們能夠在神經系統這個難以穿越的密林中找到神經連接的通道。

高爾基用他發明的技術做了一些具有開拓性的研究。但是卡哈爾憑藉著非凡的觀察與繪畫天賦，加上熱情和耐心，把這些研究帶到了新的高度。在這些畫的基礎上，他發展了「神經元學說」，其核心思想是神經系統是由一個個獨立的細胞構成的。

大腦中的腫瘤細胞

一個溺亡的人小腦中的浦肯野細胞

兒童大腦皮質中的神經膠質細胞

高爾基和卡哈爾一起分享了1906年的諾貝爾生理學或醫學獎。結果，在斯德哥爾摩的頒獎儀式上，出現了一場單方面發起的傳奇爭論。高爾基在通常用於回顧與致謝的諾貝爾獎演講中，譴責了卡哈爾的神經元學說。和很多科學優先權的爭論類似，他開始說「這是錯誤的」，緊接著道 「我是第一個」。卡哈爾隨後非常巧妙地應對了這個困難的局面，大方地稱讚高爾基是「染色方法的創始人，利用這種方法我取得了自己最突出的發現。」

我曾經看過幾幅卡哈爾畫作的複製品，但是近距離的觀看原作仍然讓我心潮澎湃。面對著如此不可思議的精湛技藝，我不僅感嘆 ：「一個人能創造出這樣的藝術品真是讓人嘆為觀止。」我為身為這個物種的一員而感到驕傲。而與此同時，一個讓我震撼的念頭也清晰地浮現出來 ：當我們在研究神經網路時，其實就是在研究自我。大腦深處的那些活動才是真正的我們，臉和身體只不過是外在表現。卡哈爾捕捉到了大腦的結構，這個世界在等待新的卡哈爾，希望他用類似的魔法去呈現思維的動態過程。

《環球科學》2019年1月刊已經上市

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！