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184|马让迪与贝尔纳:谁在法国开创了实验医学?

本课涉及
医学史实验医学神经系统反射弧糖原药理学
原课程膝跳反射示意图:叩击刺激、感觉与运动神经、脊髓和肌肉之间的传导路径
原课程膝跳反射示意图:叩击刺激、感觉与运动神经、脊髓和肌肉之间的传导路径

马让迪和贝尔纳师徒二人引领法国医学走向了科学的道路。

得到用户,你好。

我是孙轶飞,欢迎来到《医学文明300讲》。

法国医学走向实验科学

我们之前讲到,在约翰内斯·穆勒和他的学生们的努力下,十九世纪的德国逐渐摆脱了“生命力”这一概念,医学逐渐走上了科学的道路。

而在大致相同的时间里,法国也发生了类似的事情,同样有很多医学家为医学的科学化做了杰出的贡献。

但如果要问谁最先把法国医学引向了科学的方向,那就不得不提一对师徒,他们就是弗朗索瓦·马让迪(François Magendie,1783-1855)和克劳德·贝尔纳(Claude Bernard,1813-1878)。今天我们就来介绍他们对法国医学的贡献。

马让迪挑战生机论

先来认识一下马让迪。

我们之前讲过,在十八世纪末到十九世纪初的转折时期,法国医学家比沙提出了“组织”这一生理学概念,这无疑是一个伟大的发现。然而,比沙的生理学思想中仍然带有浓厚的生机论观念,也就是认为生命力对人体生理活动很重要。

由于比沙的影响力巨大,十九世纪初期法国的生理学研究基本被他的观点主导,生机论仍然是当时的权威理论。

在这样的时代背景下,马让迪登上了历史舞台。他出生于1783年,主要活跃在十九世纪上半叶,是这一时期法国重要的生理学家。

为了纠正比沙医学理论中的错误,马让迪在医学领域发起了一场改革。他认为,人体中根本不存在所谓的生命力,生理学研究的重点应该在于使用科学的方法探究生命的规律,无论是有机物还是无机物,都要遵循相同的规律。

这种思想你可能觉得耳熟,因为它和我们讲过的电生理学之父雷蒙的思想十分相似。

秉持着这种理念,马让迪对解剖学和生理学进行了研究。在解剖学领域,他发现了大脑中的一个结构,这个结构被叫作“马让迪孔”。

神经功能与膝跳反射

而马让迪最重要的贡献在生理学领域,他提出了一条在今天依然很重要的生理学定律:脊神经的前根只包括运动神经,后根只包括感觉神经;而且神经冲动只沿一个方向传导。

这个定律不太好理解,别急,我先来给你介绍一下其中的关键词。

所谓前根和后根,指的是神经的位置,我们不用多解释。

真正重要的是感觉神经和运动神经。感觉神经的功能是当身体遇到来自体内或体外的各种刺激时,比如触觉刺激、痛觉刺激、视觉刺激、听觉刺激等,感觉神经能够将这些刺激转化为神经信号,并沿着感觉神经传递到中枢神经,也就是大脑和脊髓。

这样,大脑和脊髓就能感知到外界环境和身体内部的状态变化。

而运动神经的功能,则是将大脑和脊髓发出的指令传递到人体中的各个部位,比如骨骼肌、平滑肌、心肌以及各种腺体,让这些器官接到指令后能产生相应的动作或反应。

了解了这些,我们再来看马让迪发现的这条定律,你会发现它有重要的意义:它告诉我们,神经信号在神经中只能单向传导,从感受器到大脑或脊髓,再从脊髓到肌肉,这为后来的反射弧概念奠定了基础。

反射弧概念是什么意思呢?我举个你应该不陌生的例子——膝跳反射。

它说的是,当医生的叩诊锤敲在膝盖下方的肌腱时,感觉神经会在很短的时间内将神经信号传递到中枢神经,中枢神经做出反应后,再通过运动神经将信号发送给肌肉,从而产生膝跳反射,我们的小腿就会弹起来。

可见,马让迪提出的定律已经为膝跳反射等一系列身体神经反射提供了原理基础。

贝尔与马让迪的定律之争

那么,马让迪是如何发现这条定律的呢?其实,在几乎同一时期,英国解剖学家查尔斯·贝尔在1811年就已经提到了运动神经的功能,但他并没有描述感觉神经的功能。

马让迪对贝尔的研究进行了补充。他的方法是对动物进行活体解剖实验,因为在清醒的动物身上才容易引发关于疼痛的感知。具体的过程我就不多描述了,你只要知道,马让迪通过实验证明了自己的猜想,同样提出了运动神经的定律,并补充了感觉神经的定律。

那这么看来,查尔斯·贝尔的研究更早,但马让迪的研究更全面。功劳该归谁呢?这引发了英法两国医学界的一场大争论,人们都认为荣誉属于自己的国家。

最终,这一定律被命名为“贝尔-马让迪定律”,两位科学家的贡献都得到了尊重。值得一提的是,最终证明这一定律的人,就是我们很熟悉的德国科学家约翰内斯·穆勒。

活体实验的争议与师徒传承

说到这里你可能发现了,尽管马让迪通过动物实验做出了重要贡献,但他的研究方法其实存在重大缺陷。

他在没有麻醉的情况下进行活体动物解剖,这在当时被认为过于残忍。一位英国政治家在提议颁布禁止虐待动物的法案时,就将马让迪作为反面典型,并公开展示了他进行活体解剖的案例。

后来,查尔斯·达尔文等科学家也对马让迪的实验方法进行了批评。

总之,一方面,马让迪的动物活体实验确实十分残忍;但另一方面,他的实验也在客观上为生理学的进步做出了巨大贡献。

而他认为进行科学研究的唯一方法就是实验,这一理念深深地影响了他的学生克洛德·贝尔纳。这是我们要介绍的第二位把法国医学引向科学的医学家。

贝尔纳与实验室的故事

贝尔纳是马让迪的学生和助手。受马让迪的影响,贝尔纳也坚信实验的重要作用,而且也使用动物进行活体解剖。但是马让迪的动物活体解剖已经引发了广泛批评,贝尔纳是怎么顺利进行活体解剖的呢?

一开始确实不是很顺利。有一次,一只实验动物在实验过程中从贝尔纳的实验室跑了出来,腹部还带着一根插管。贝尔纳因此被告上法庭。

更令他苦恼的是,此时他才发现这只狗是被偷来的,而狗主人是一名高级警官。

面对这样的情况,贝尔纳只能向狗主人详细解释了动物实验对科学进步的意义。结果这名警官不但原谅了贝尔纳,还邀请贝尔纳将实验室搬到自己的辖区。

从此以后他利用自己的职权,为贝尔纳提供了良好的实验环境,保护了他的研究工作。

用化学解释消化和代谢

那么,贝尔纳通过研究都有了哪些成就呢?首先在生理学领域,他最主要的贡献跟消化功能有关。

我们之前提到过化学医学这个分支,因为十七世纪化学发展水平有限,这一分支逐渐走向了衰落。而到了十九世纪,化学已经成为了一门现代化的科学。

特别是在1828年,化学家维勒成功合成了尿素,这是人类首次将无机物转化为有机物,打破了无机化学和有机化学之间的壁垒。

这为医学家研究人体内各种物质的化学变化奠定了基础。

简单地说,在十九世纪化学再次与医学产生了紧密联系,贝尔纳的研究正是运用化学原理来解释生理现象。因为消化功能和化学关系密切,所以贝尔纳对消化系统的研究特别深入。我们来看几个具体例子:

  • 首先,贝尔纳通过实验,证明了胰腺在消化过程中发挥着关键作用。这一发现对认识消化系统功能具有重要意义。
  • 第二,贝尔纳通过研究证明,血液中始终有糖分存在,而且动物体内的糖主要以糖原的形式储存。当动物需要能量时,糖原可以分解为葡萄糖。人体中储存糖原的主要部位是肝脏和肌肉,这两个部位的糖原分别被称为肝糖原和肌糖原。

肝糖原的主要功能是维持血糖的相对稳定。当血糖浓度低时,肝糖原分解为葡萄糖释放到血液中;反过来,当血糖浓度高时,肝脏将多余的葡萄糖合成糖原储存起来。也就是说,肝脏具有调节血糖的功能。

而肌糖原主要为肌肉收缩提供能量,当肌肉收缩时,肌糖原迅速分解为葡萄糖,但一般不参与调节血糖浓度。

  • 第三,贝尔纳发现,当刺激动物神经系统的某个部位时,血糖水平会超过正常范围,尿液中还会出现糖分。这种现象和糖尿病的表现非常相似,可以说贝尔纳是最早通过实验手段诱发“类糖尿病”状态的人。

同时这个实验还证明,神经系统能够调节生物体的新陈代谢。基于这一发现,他开始深入研究神经系统对其他器官的作用,并在多篇论文中详细探讨了神经系统是如何控制血管的舒张和收缩的。

毒物研究与实验药物学

除了在生理学领域的贡献,贝尔纳在药学领域也取得了重要突破。

他对印第安人使用的箭毒进行了研究,发现箭毒能够麻痹运动神经。贝尔纳继续研究还发现,毒药并不会对整个身体产生作用,只对身体的某些部位发挥作用。这是什么意思呢?

我给你举个例子。你可能时不时就会看到一些一氧化碳中毒的新闻,那一氧化碳的毒性来自哪里呢?

实际上,一氧化碳会和红细胞中的血红蛋白结合,导致血红蛋白无法与氧气结合,从而引发人体组织的严重缺氧,于是产生中毒现象。这其中,一氧化碳的毒性就主要作用于人体里的血红蛋白。

贝尔纳通过实验方法,论证了不同毒物、药物对人体特定部位的影响。这一发现让医学界形成了新的观念:每种药物都有它特定的作用部位。在这个观念的指导下,临床治疗不再盲目用药,而是有了明确的目标。

可以说,在贝尔纳的推动下,药物学成为了一门实验科学,研究从此走上了正轨。研究者们开始通过动物实验,来证明某种药物成分如何改变人体的生理功能。

贝尔纳不仅做出了这些具体的发现,还对自己的实验方法进行了系统性总结。他出版了一部作品叫《实验医学研究导论》,为生理学和药理学奠定了坚实的理论基础。

贝尔纳的著作在今天仍然被广泛引用,对现代医学研究具有重要的指导意义。

总结

在十九世纪上半叶,法国医学研究也逐渐走向科学化,其中的早期代表人物是马让迪和贝尔纳这对师徒。马让迪通过实验提出了贝尔-马让迪定律,阐述了神经系统的生理功能。

而贝尔纳同样重视实验,他对消化功能进行了深入研究;并且在他的影响下,药物学领域也开始采用实验方法进行研究。

思考题

今天的医学研究中同样会进行大量的动物实验,你如何看待这其中的伦理问题呢?其中的利弊分别是什么?欢迎你在评论区留言,把你的想法分享给我。

好啦,今天的内容就到这里,明天见!