发现之路：巴甫洛夫

巴甫洛夫（1849～1936）是苏联生理学家，心理学家、高级神经活动学说的创始人。苏联科学院院士。1904年因消化腺生理学研究而获得诺贝尔奖金。

他的科学贡献大致分三个时期，属于三个领域，即心脏生理、消化生理和高级神经活动生理。早年发现温血动物心脏有特殊的营养性神经，能使心跳增强或减弱。

1891年开始研究消化生理， 在“海登海因小胃”基础上，他制成了保留神经支配的 “巴甫洛夫小胃”，并创造了一系列研究消化生理的慢性实验方法（如唾液瘘、食道瘘、胃瘘、胰腺瘘等），揭示了消化系统活动的一些基本规律，并总结发表在《主要消化腺讲义》一书中。为此他获得1904年诺贝尔生理学或医学奖。在消化腺的研究中，他创造多种外科手术，改进实验方法，以慢性实验代替急性实验，从而能够长期地观察整体动物的正常生理过程。

在研究消化生理的过程中，形成了条件反射的概念，从而开辟了高级神经活动生理学的研究。从1903年起，连续三十余年，致力于这个新领域的发展。他第一次用生理学中的“反射”概念来理解“心理性分泌”，建立了条件反射学说，其代表作是《大脑两半球活动讲义》（1927）和《动物高级神经活动客观性研究实验20年》（1923）。

晚年转入精神病学的研究，并提出了两个信号系统学说。他的高级神经活动学说对于医学、心理学以至于哲学等方面都有影响。他用条件反射方法对动物和人的高级神经活动进行客观实验研究，是现代唯物主义高级神经活动学说的创立者。他详细地研究了暂时神经联系形成的神经机制和条件反射活动发展与消退的规律性，论述了基本的神经过程------兴奋和抑制现象的扩散和集中及其相互诱导的规律，提出了神经系统类型的学说和两种信号系统的概念。他强调了心理与生理的统一，反对把二者割裂开来。他的研究有助于心理学摆脱唯心主义和内省主义的束缚。

巴甫洛夫的主要著作：《心脏的传出神经》（1883）、《主要消化腺机能讲义》（1897）、《消化腺作用》（1902）、《动物高级神经活动（行为）客观研究20年经验：条件反射》、（1923）《大脑两半球机能讲义》（1927）。

1907年他当选为俄国科学院院士；后又被英、美、法、德等22个国家的科学院选为院士。他是28个国家（包括中国）生理学会的名誉会员和 11个国家的名誉教授。

广角镜1：2000年诺贝尔医学生理学奖获得者之一埃里克·坎德尔（Eric R.Kandel）

埃里克·坎德尔1929年11月7日出生于奥地利的维也纳，二战期间随家人移居美国，获美国国籍。1956年毕业于纽约大学，1960至1964年任波士顿哈佛医学院精神病学高级专科住院实习医师，1964至1965年任波士顿哈佛医学院精神病医师，1965至1974年任纽约大学生理与精神病学系副教授，1974至1983年任哥伦比亚大学神经生物学与行为学研究中心主任、生理与精神病学系教授，1983年至今任哥伦比亚大学生物化学与分子生物物理学系教授、哥伦比亚大学哈佛休伊医学院高级研究员。坎德尔在研究中发现了如何改变神经元突触的效能，以及其中涉及的分子机制。

蛋白质磷酸化对记忆形成中分子机制的作用，在坎德尔获奖的理论中是极为重要的一环。最开始，坎德尔研究哺乳动物的学习和记忆。但是，由于记忆的机制太复杂，很难研究大脑记忆过程的基本机制。因此，他决定研究更简单的实验模型，即海兔的神经系统。此动物的神经系统由仅20,000个神经细胞组成，而且多数细胞体积相当大。海兔具有一种可以保护鳃的简单防御性反射，可以用来研究基本的学习机制。坎德尔发现，某种类型的刺激可引起海兔防御性反射加强。这种反射加强可以持续几天或几周，是一种学习的过程。后来他又发现，学习与连接感觉神经细胞和产生防御性反射肌群活化的神经细胞之间的突触加强有关。较弱的刺激形成短期记忆，一般持续数分钟到数小时。“短期记忆”的机制是由于离子通道受影响，使更多的钙离子进入神经末梢。由此，导致神经突触释放更多的神经递质，从而使反射加强。强大和持续的刺激将导致能持续几周的长期记忆形成。强刺激可引起信使分子cAMP和蛋白激酶水平增高，这些信号到达细胞核，引起突触蛋白质水平的变化。一些蛋白增加了，而另一些蛋白数量减少。结果是突触的体积变大，使得突触功能持续增强。与短期记忆不同的是，长期记忆需要生成新的蛋白质。如果新蛋白的合成受阻，长期记忆将会阻断，而短期记忆却无影响。坎德尔用海兔证明，短期记忆与长期记忆均发生在突触部位。

2000年，阿尔维德·卡尔森（Arvid Carlsson，瑞典），保罗·格林加德（Paul Greengard，美国），Eric R. Kandel（美国），关于神经系统信号传导方面的研究。获得“诺贝尔生理学或医学奖”。

广角镜2：海马结构

海马结构在学习与记忆中起重要作用，参与控制感情行为和神经内分泌功能。

海马和齿状回均属于古皮质，有三层细胞构成，即分子层、海马的锥体细胞层或齿状回的颗粒细胞层、多形层。海马分成CA1、CA2、CA3等区。海马结构的纤维联系非常典型，内嗅区经前穿质通路投射到齿状回颗粒细胞树突，由齿状回发出苔状纤维投射到CA3区锥体细胞树突，由CA3区锥体细胞发出Scaffer侧支投射到CA1区锥体细胞树突，由CA1区锥体细胞发出纤维投射到下托皮质，再投射到内嗅区。内嗅区是海马结构与大脑皮质间的中介区。海马的锥体细胞和齿状回的颗粒细胞都是谷氨酸能的神经元，而抑制性中间神经元释放的递质为GABA。

海马内环路有三个突触连结系统，即前穿质通路到齿状回颗粒细胞的突触连结；苔状纤维到CA3区锥体细胞的突触连结；Scaffer侧支到CA1区锥体细胞的突触连结，都具有单突触诱发反应的长时程增强现象，LTP现象与学习和信息储存有关。如图所示，啮齿类动物海马的位置、大小、结构、纤维联系模式图。