2013年5月18日 星期六

BIO-1904年第四屆諾貝爾生理學醫學獎得主Ivan Pavlov的文章回顧

第四屆諾貝爾生理學/醫學獎,於1904年頒給了俄羅斯生理學家Ivan Pavlov。他在消化系統上的研究工作打下了重要的生理學知識基礎,同時被廣泛轉化、應用在其他領域學科上。



Ivan Pavlov

Image courtesy of http://www.nobelprize.org/
1897年,在累積了12年研究工作成果後,Pavlov發表了名為《The Work of the Digestive Glands》(消化腺功能)一書。

Pavlov, Ivan Petrovich, and William Henry Thompson. The work of the digestive glands. Charles Griffin, 1902.
(此為1902年英譯版)

Pavlov厚積薄發,在這一本書裡一口氣發表許多具有劃時代意義的研究結果,同時提出很多具有突破性的理論。

該書一共有十三章,涵蓋包括實驗(手術)方法、消化腺功能、消化腺的神經系統、理化刺激對消化腺的影響、食物經過消化道過程、和臨床經驗與治療結合等等, 內容豐富同時具有前瞻性。筆者在此不會一一詳述Pavlov的所有實驗過程,只想針對Pavlov提出的幾個我認為比較重要的觀念或方法進行概述。

首 先,Pavlov通過對消化腺的傳入/傳出神經干預證明了神經系統對消化系統的重要調控功能。在此之前,醫學界還無法確定神經系統對消化系統是否存在影 響。其次,Pavlov建立了假飼(fictitious feeding)模型:他通過外科手術成功讓狗將食物吃進嘴裡,但在食物進入胃之前,就從人造瘻管排出,並以此證明了「嘴裡的食物對胃消化液分泌也存在調 控機制」。同時,他提出了所謂「精神因素所致消化腺分泌」(psychic secretion)的理論。他發現不光是食物在嘴裡會引起胃液分泌,看到、聞到食物也會,甚至同一研究人員的在場、腳步聲、談話聲等等這些過去認為「和 消化系統一點關係也沒有的因素」對胃液和其他消化液分泌也都有影響。


    Pavlov用於研究狗唾腺分泌的儀器裝置示意圖。

Image courtesy of http://www.mhhe.com/
最後,Pavlov發現當他在每次餵食前發出固定某種聲音(比如鈴聲),經過一段時間以後,狗只要聽到鈴聲,消化液分泌量就會開始增加。

這一發現,成為日後古典制約(classical conditioning)理論的基礎。所謂古典制約,就是通過反覆人為干預,在原本不存在關聯的兩個事件(一為條件刺激,一為生理反應)之間建立起聯繫。



古典制約建立過程示意圖。

Image courtesy of http://www.wikispaces.com/
古典制約理論的建立,不光是對醫學界產生了重大影響,毫不誇張地說,它在整個人類社會各個不同領域、層面的理論學科中,投下了一顆震撼彈。其中又以對心理學、精神科學、教育學等等影響最大。

「生物(包括人在內)可以通過人為干預被制約」的理論自此成為猶如「1+1=2」的數學公式一般紮根在所有相關學科裡,甚至成為許多政治、社會理論的基礎,也是無數小說、電影和其他形式藝術創作的靈感來源。

赫胥黎的經典名著《美麗新世界》(Brave New World)即是以極端經典制約下的人類社會作為大時代背景。

Pavlov在他的著作裡還提到了許多非常重要的生理學發現,比如不同食物對消化液分泌的影響、消化液對彼此量和濃度的影響等等,實驗內容豐富而細膩。同時,我想要特別指出,其實在Pavlov實驗進行的同時有許多其他研究團體也在進行類似工作,但是Pavlov的實驗成果優於大部分競爭對手,因為Pavlov的實驗方法很成功。他的手術技術高超,取得實驗數據(消化液量和濃度)的方法精良,建立動物模型的成功率也高。由此可見,除了有好的實驗構想以外,有可靠又實際的方法技術也同樣重要。

對Pavlov的研究細節有興趣的朋友,可以到以下網站找到其著作英譯版。
http://archive.org/details/workofdigestiveg00pavlrich


最後放一張輕鬆的漫畫作為結束:



漫畫裡的狗在告訴他的同伴說:「你看我能控制Pavlov。只要我一流口水,他就會微笑然後在他的小本子裡寫東西。」

當我們在制約別人的同時,自己不也正處在被制約的過程中嗎?



作者:Hemmings Wu,比利時魯汶大學博士生,醫學背景,專攻功能神經外科/神經科學。

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