同じ研究分野における二つの相反する視点が同時にノーベル生理学賞を受賞した

1906 年のノーベル賞授賞式は活気にあふれ、興奮に満ちたイベントでした。

「近代神経学」の父として知られるサンティアゴ・ラモン・イ・カハールは、カミロ・ゴルキーとともにノーベル生理学賞を受賞しました。

彼らは同じ研究分野での功績によりノーベル賞を受賞したが、神経生理学に対する見解は非常に異なっていた。

ネットワーク理論

神経網様体説を最初に提唱したのは、ドイツの組織学者ジョセフ・ゲルラッハでした。彼は人間の神経系はネットワーク構造であると信じています。

顕微鏡ではっきりと見えるすべてのニューロン細胞は、人体の血管網と同じように、何らかの形で全体としてつながっています。

このようにして、神経系は完全な構造的および機能的単位を形成し、複雑な操作機能を実現することができます。ゴーリキーはジョセフ・ゲルラッハの網状理論の支持者であった。

ジョセフ・ゲルラッハ、画像出典: Wikipedia

網状説は当時の生物学界の多数の研究者によって支持されていました。その強力な理論的裏付けは、神経系が自然につながった全体であり、細胞間には何らかの目に見えないつながりがあると仮定すれば、散在する各細胞がどのように互いに協力し合うかを考え続ける必要がなくなり、詳細な問題に関する多くの議論を省略できるという事実にあります。

カミロ・ゴーリキー、画像出典: Wikipedia

ニューロン理論

カハールが代表するニューロン理論の別の学派は、神経細胞は独立して存在し、ニューロンは人間の中枢神経系の生理学的単位であり、各ニューロンは独立した存在であると信じています。

樹状突起と軸索は神経細胞体から伸び、支持と栄養の役割を担っています。

カハール 画像出典: Wikipedia

カハールはどのようにしてニューロンを発見したのでしょうか?

1873年、イタリアの科学者マクシミリアン・ゴルジは、硝酸銀と重クロム酸カリウムを混ぜて重クロム酸銀を調製し、重クロム酸銀を使用して脳組織を染色する重クロム酸銀染色法を発明しました。

ゴルジ体は、ほとんどの脳組織の染色効果が理想的ではないことを発見しました。二クロム酸銀の作用によりニューロンの約 3% のみが鮮明に現れましたが、ニューロンの完全な構造は明確に観察できました。

5年後、医学部から戻ったばかりのカハールが銀染色法を改良し、銀染色の技術がさらに発展しました。

カハールは神経細胞の微細構造を観察し、その機会を利用して絵画の才能を発揮し、神経細胞を詳細に描き、観察結果を忠実に記録しました。後に、カハールのこれらの絵画は古典となった。

1904 年にカハールが紙に描いた大脳皮質の錐体ニューロンの図。画像提供: カハール研究所 (CSIC)、マドリード

顕微鏡下で、カハールは重要な点を発見した。神経細胞の軸索と他の細胞の間に隙間があり、それらがしっかりと接続されていなかったのだ。それ以来、彼は「百聞は一見に如かず」という原則を堅持し、ニューロン理論の熱心な支持者となった。

彼は先人たちの研究を要約し、ニューロン理論に関する3つの重要な推論を提唱しました。

まず、神経インパルスの信号が興奮によって 1 つのニューロンから次のニューロンに伝達されます。

第二に、神経細胞の細胞体、軸索、樹状突起はすべて活動電位を生成できます。

3 番目に、ニューロンは「動的分極」現象を生み出し、神経インパルスの信号伝達は整然としており、樹状突起は細胞体に伝達し、細胞体は軸索に伝達します。

これら 3 つの推論は、神経系における信号伝達の中核プロセスを正確に説明しています。

しかし、当時はさまざまな実験方法や機器が十分に発達しておらず、人々の認知レベルも限られていたため、学界の2つの有力な派閥はそれぞれ独自の意見を持ち、どちらの派閥も相手の見解を完全に覆すほどの十分な証拠を持っていませんでした。

電子顕微鏡がニューロン理論を前進させる

カハールの時代から50年経つまで、神経細胞間のつながりを視覚的に観察することは不可能でした。

電子顕微鏡の発明後、ニューロン理論は最も強力な支持を受け、生物学者は一連の新たな研究を通じて、学術界におけるニューロン理論の地位を最終的に決定しました。

しかし、ニューロン理論に関するカハールとゴルジの相違を調和させることは不可能であったにもかかわらず、1906年のノーベル生物学賞は、まったく異なる結論を下したこの2人の科学者に授与されました。

なぜなら、二人とも人類の生命に関する研究に多大な貢献を果たし、人類が自分自身をよりよく理解できるようにしたからです。科学研究は常に客観性を追求しますが、カハールとゴルジによる神経系の形態学的構造に関する研究の価値は、学界において疑う余地がありません。

歴史の車輪は前進する。科学技術の進歩と発展に伴い、先人たちの研究理論は、今日の神経科学理論の礎としてニューロン理論の重要な地位の基礎を築いてきました。カハールは当然ながらニューロン理論の創始者となった。

観察と証拠は自然科学研究において最も重要な試験基準です。

カハールは 1906 年のノーベル賞受賞スピーチで次のように語っています。「神経系の運動神経と感覚神経が切れ目のないネットワークでつながっていると仮定すれば、分析方法は非常に経済的で便利になるのは事実ですが、残念ながら、自然は人間の創意工夫による利便性と一貫性を気に留めず、複雑さと多様性を好むようです。」

終わり

レビュー専門家: 北京科学ライター協会会員、朱光思。

Tadpole Musical Notation オリジナル記事、転載の際は出典を明記してください

編集者/肖希土碩