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这篇文章介绍的是今年诺贝尔生理学或医学奖获奖研究成果
，希望引起读者的兴趣。
对大脑奥秘的探索一直是当今自然科学面临的最严重的挑战
之一。随着人口老龄化趋势的加速及精神疾病发病率的提高，人
类迫切需要在脑科学方面来一个类似于发现ＤＮＡ双螺旋结构那
样的突破。尽管近三十年来，有关神经系统的秘密正在以加速度
的方式被揭示，但摆在脑科学面前的道路依然是漫长而曲折的。
２０世纪的最后十年既是“减灾的十年”，也是“脑的十年”（
该计划由美国率先提出，并得到许多国家的响应）；正如减灾尚
未成功一样，对大脑的认识也未取得革命性的突破。在这个短暂
的十年结束之际，瑞典人把诺贝尔生理学或医学奖颁发给垂垂老
矣的卡尔松等人，不由得令人生出“别有一番滋味”的感受。人
类基因组计划或与基因有关的研究没有获奖，这至少间接说明了
，脑科学同样是生命科学中的基本问题（信号传导涉及面极广，
属于脑科学范畴的神经信号传递是其一部分）。
信号传导（ｓｉｇｎａｌ ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ）在
生命科学研究中占有极为重要的地位，是处于最前沿领域的热门
课题。科学家认为，地球上的生命从单细胞进化到多细胞，之所
以需要二十多亿年的时间，很可能与多细胞生命需要一套复杂的
信号传导系统有关。２０００年诺贝尔生理学或医学奖授予卡尔
松等人，在某种程度上可以看成是对此作出的反应。
人为什么会有喜恕哀乐，为什么能做判断推理，为什么会有
不同的行为举止和复杂表情？这些问题可能会导致一个笼统简单
的答案，因为大脑和神经系统指挥着这一切。但大脑和神经是通
过什么样的方式和机理指挥的呢？在神经科学还没有充分发展之
前，人们对此几乎一无所知。
神经递质是化学物质
在早期的研究中，有些研究人员认为大脑的神经细胞（又叫
神经元）之间以及神经元与肌肉细胞之间肯定存在某种有效的信
息传递。早在１９００年，谢林顿就把神经元之间的连接处称为
突触，大脑中的所有信息处理均涉及突触。１９２１年，洛尹揭
开了细胞间信息传递的本质之谜。他用电刺激第一只青蛙心脏的
迷走神经，这只青蛙的心跳变慢了。同时又将第一个蛙心的灌流
液注入到第二只青蛙心脏中，结果也引起了心跳减慢，这说明信
息传递的本质是化学物质。研究人员把这些化学物质称为神经递
质。
此后研究人员发现了许多种有关神经细胞之间和神经细胞与
肌细胞之间的神经递质。从１９３６年戴尔发现神经递质乙酰胆
碱起，陆续发现了去甲肾上腺素、多巴胺、谷胺酸等几十种神经
递质。
正是由于神经递质的不同，神经细胞之间传递的信息才迥然
不同，且神经递质在大脑不同部位的浓度大小、传递快慢、传递
多少等也都影响着人们的思维、情感和行为方式。
慢传递与快传递
２０００年的诺贝尔生理学或医学奖授予了瑞典的阿尔维德
·卡尔松、美国的保罗·格林加德和埃里克·坎德尔，理由是他
们发现了“神经系统中信号传递 ”的奥秘。
实际上三位科学家的获奖是因为他们发现了神经细胞间的慢
突触（慢神经信息）传递原理。神经细胞间的递质通常可以起到
两种形式的信号传导作用，一种是快信息传导，另一种是慢信息
传导。
研究发现，神经递质通过突触前膜释放到突触间隙，再扩散
至突触后膜并与相应的受体结合，使受体通道开放，产生突触后
电位。如果突触通道中的钠或钙离子增多，即产生兴奋性突触后
电位；如果钾离子或氯离子增多，则产生抑制性突触后电位。两
种情况都是在１毫秒之内完成的，所以称为快突触（快神经信息
）传递。
另一方面，神经递质与突触后膜一些受体结合后并不是马上
引起膜电位的变化，而是产生一系列生物化学反应，并由反应所
产生的活性分子来传递信息，因此时间要慢一些，通常是以秒计
，且造成的行为、情感、思维和精神状态可以持续几分钟至几小
时，所以称为慢突触传递。
多巴胺少了或多了
三位获奖者正是在慢神经信息方面取得了重大成就，他们之
间的工作有一定的联系。
卡尔松的研究是在多巴胺方面，他弄清了诸如多巴胺这样的
神经递质所起的信息传递作用。
其实早在５０年代，卡尔松就通过一系列实验发现，位于大
脑基底神经节上的多巴胺在控制人的行为方面具有重要作用，多
巴胺与受体结合后调控着包括控制人的行为在内的许多大脑活动
。如果多巴胺不足或明显缺乏，就会造成行为迟缓、呆滞、肌肉
僵硬、震颤和行动能力下降，例如帕金森综合症患者就是这样（
患者基底神经节中含有多巴胺的神经细胞已经死亡）。多巴胺和
去甲肾上腺素不足还会改变精神和情绪状态，例如抑郁，闷闷不
乐。相反，如果多巴胺过多，则会使人手舞足蹈，精神亢奋，幻
想狂躁，甚至患上精神分裂症。
卡尔松的研究让人们明白了对精神病和帕金森氏病治疗的原
理。由于大脑内多巴胺过多，引起幻想，产生精神分裂，如果利
用利血平治疗则会取得效果。利血平是一种天然生物碱，它能够
减少储存于突触前膜中的多巴胺。
对病人服用左旋多巴则可以治疗帕金森氏病，因为左旋多巴
是多巴胺的前体，在大脑中可以转化为多巴胺。
１９９０年法国人尼洛导演了一部名为《苏醒》的故事片，
其中描写一名患帕金森氏症的病人服用左旋多巴后，从长年的沉
睡昏死中苏醒过来，该片获得奥斯卡最佳导演奖提名。这部影片
的科学背景无疑来自卡尔松及其他科学家的发现。
第二信使ｃＡＭＰ
有关卡尔松研究的深层机理，即慢突触传递原理，却是由格
林加德深化发展的。
格林加德发现，多巴胺发挥作用是因为多巴胺刺激细胞膜上
的受体，这时细胞内会产生大量的第二信使————环化腺苷酸
ｃＡＭＰ。由于ｃＡＭＰ是一种激活酶，它能活化蛋白激酶Ａ，
后者则能把磷酸根结合到神经细胞和其他蛋白质分子上，从而改
变蛋白质的结构和功能。这一过程又称为跨膜信息传导。蛋白质
磷酸化的结果是影响到神经细胞膜上的离子通道。不同的神经细
胞，离子通道是不同的；即便是同一神经细胞，在执行不同的功
能时离子通道也是不同的。如果某一特定的离子通道受到蛋白质
磷酸化的影响，会改变神经细胞的兴奋性和突触传递电脉冲的效
果。
格林加德的研究证明，慢突触传递是通过蛋白质的磷酸化和
去磷酸化实现的（去磷酸化则是磷酸根从蛋白质分子上去掉）。
磷酸化一可以调节离子通道开关的大小和快慢，二可以控制神经
递质释放的快慢，三可以改变细胞内某些酶和调控分子的活性，
从而影响细胞的各种功能。此外他还发现，一种叫做ＤＡＲＰＰ
—３２的蛋白能起到调控许多蛋白质磷酸化的作用。
初解记忆之谜
与卡尔松和格林加德的研究既有不同又有联系的是坎德尔的
研究。坎德尔利用海洋生物海兔来研究生物的记忆功能，涉及到
神经递质和蛋白质磷酸化在记忆中的作用。
坎德尔发现，海兔的短期记忆和长期记忆都与突触和神经递
质有关。在感觉神经与做出反应的肌肉相连接的突触上，神经递
质释放得越多，海兔的学习和记忆保护能力就越强。他发现，较
弱的刺激形成短期记忆，时间持续几分钟到几小时。这种短期记
忆的机理是由于神经细胞的离子通道发生变化，较多的钙离子进
入神经末梢，导致突触释放更多的递质，从而使记忆加强。而突
触释放较多递质的最重要的原因是由于离子通道的蛋白质磷酸化
所致，这正与格林加德的研究不谋而合。
坎德尔还发现，海兔的长期记忆与短期记忆的基础不同。长
期记忆的机理需要生成新的蛋白质和蛋白质水平的巨大变化。无
论是短期记忆还是长期记忆，均发生在神经细胞的突触部位。
到了九十年代，坎德尔用小鼠做实验也得到了类似的结果，
因此推论人的记忆功能也在突触部位，但是其功能、原理和过程
更为复杂。坎德尔的研究为大脑记忆研究奠定了基础。正是在坎
德尔的基础上，今天人们已经了解到了大脑记忆的一些分子机制
并提出了一些新理论。
“我为此忐忑不安了很多次”
颇具意味的是，对大脑突触传递信息这一成果的承认经历了
漫长的岁月。卡尔松早在５０年代就发现了多巴胺在突触传递中
的作用！须知，有些研究成果第二年就获了奖。
在接受美国《科学》杂志采访时，卡尔松说：“我在６０年
代就认为我应该获得诺贝尔奖，从那时开始，我为此忐忑不安了
很多次。”为什么卡尔松自认为应该得奖而又忐忑不安呢？这与
他所发现的神经递质对治疗精神病不无关系。
在卡尔松的发现和《苏醒》影片之前，还有多部反映另一次
诺贝尔奖获奖内容的电影。其故事概要都是：某些政治力量为排
除异己，以对手患精神病为名，将其送到精神病院，以手术方法
切除大脑的部分组织，从而让受治者永远闭嘴。这些影片的科学
背景来自１９４９年的诺贝尔医学奖。当年，诺贝尔评奖委员会
授予葡萄牙医生莫尼茨诺贝尔医学奖，认为莫尼茨用手术切除部
分大脑额叶白质的方法是对治疗精神病的特殊贡献。但后来的疗
效表明，手术对病人是一种严重摧残，很多人在接受手术后不是
成为植物人，就是成为四处游荡的幽灵。
１９９７年，瑞典卡罗林斯卡医学院的评委会公开表示，为
１９４８年的医学奖授予ＤＤＴ的发明（实践证明，ＤＤＴ是破
坏环境的罪魁祸首）感到羞耻。对于包括１９４９年手术治疗精
神病在内的一些失误，该委员会也表示遗憾和歉意，并表示在今
后的评奖中，应当把诺贝尔奖颁发给那些经得起实践检验的发明
创造和研究成果。卡尔松之所以忐忑不安，正是因为以前已经出
现过给治疗精神病“成果”颁奖的遗憾。这也是令评选委员会忐
忑不安的原因。由于前车之鉴，诺贝尔奖评选委员不得不慎之又
慎。
（摘自2000年11月30日《南方周末》作者：张田勘） 返回主页 人民日报社版权所有，未经授权禁止复制或建立镜像。
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