慢性实验寻真谛

从诺贝尔生理学或医学奖设立以来，第一个获得这项奖励的是俄国伟大的生理学家伊凡·彼德罗维奇·巴甫洛夫。1849年，巴甫洛夫出生在俄国中部梁赞省的镇上。1870年，巴甫洛夫考入彼得堡大学，学生时代就因胰腺神经生理的论文获得了金质奖章，以优异的成绩读完大学课程得到自然科学硕士学位，以后又进入外科医学院学习，并在临床病院生理实验室工作；1883年获得医学博士学位。巴甫洛夫毕生研究生理学，并在这个科学领域获得许多成就。他最伟大的贡献是条件反射学说和两种信号系统学说。巴甫洛夫于1897年出版的《主要消化腺机能讲义》，总结了他在前半生研究消化腺生理学的成果，并因此获得1904年度诺贝尔生理学或医学奖。从1902年开始，巴甫洛夫开始转向大脑两半球神经活动的研究。

生理学是一门实验科学，许多学说和理论都是建立在实验基础之上的。巴甫洛夫之所以做出许多杰出贡献，主要是因为他在生理学的实验方法上有重大的创造。为了有效地研究生理现象，巴甫洛夫创立了系统而完整的慢性生理实验方法。活体解剖称为急性实验方法，是一种传统的生理实验方法，这种实验方法的目的是要把研究的具体对象从机体的复杂的联系中抽取出来加以研究，但它破坏了所要研究器官的系统和机体的整体联系，破坏了器官的正常功能。这种方法所不能避免的上述缺点，常常使实验不能提供可靠的观察依据。而巴甫洛夫创立的慢性实验方法，主要是在未经损伤的动物身上进行，或者按照实验要求在经过了严格的外科手术而又恢复了健康的动物身上进行各种实验。这种手术保证所研究的具体对象能够从机体的复杂联系中分解出来，但又不破坏它与机体的联系和正常的生理功能。这样所得到的实验记录就能够正确地反映出器官系统的活动规律。就方法论而言，这是一种将分析与综合结合在一起的科学的实验方法。

巴甫洛夫在早年的血液循环实验中就使用了这种方法。这是他在对狗进行系统训练的基础上进行的。他所训练的狗能够长时间躺在手术台上接受手术和实验，有时不需要麻醉。巴甫洛夫切开狗的皮肤和皮下组织，把动脉暴露出来，再把动脉和血压记录器连上。此外，他还用管子做成人工的循环系统，全部或局部保留小循环来供给流动血液的氧气；并创造了能够研究四肢、肺、心脏等器官的末梢血液循环变化的装置等。因为进行了这样许多关键的实验，巴甫洛夫才有可能揭示血液循环生理学等方面的一些重要规律。

巴甫洛夫在后半期的科学研究生涯中，主要进行消化器官和消化腺的研究。在这项研究中，他发展了前人的工作。他的前人，有的实验技术不高，有的不能综合研究生理功能和消化功能而未有成果。巴甫洛夫形成了自己独创的一整套精巧而高明的外科手术，把研究的器官在一定程度上分离出来，可以清楚地看到消化器官的活动规律。巴甫洛夫主要用狗来做此项实验。他在狗的胃部开一个医学上称为瘘管的小孔，通过这个好像一扇小窗一样的小孔，观察狗的消化系统是怎样活动的。透亮的胃液一滴一滴地沿着瘘管流进玻璃试管。他所领导的研究所，每天有时可以提取20千克纯胃液，供给医疗和实验用。在这段时间，巴甫洛夫了解到许多前所未知的趣事，比如用面包、肉、牛奶等不同的食物，会使胃液分泌出不同的胃液来。此后20多年，巴甫洛夫一直专心致志地从事这方面的研究工作，终于弄清了全部消化过程的机理，揭开了食物在胃内消化的奥秘。1897年，他写出了《主要消化腺机能讲义》一书，为消化系统疾病的诊断、治疗提供了丰富的科学实验资料和经验，也最终形成了他的著名的慢性实验方法。各国的医生都开始按照巴甫洛夫的方法治疗病人，成千封贺信从世界各地源源不断地飞来。巴甫洛夫因此而获得1904年度诺贝尔生理学或医学奖。

1902年的一天，巴甫洛夫在看工友喂狗。当工友给狗吃肉时，狗的口水就流出，而且滴下来。由于肉太少，因此狗一会儿就吃完了，但并没有跑。巴甫洛夫叫工友再去拿肉片。工友走了，狗因为没有东西吃，口水也停止流出来。不一会儿，当走廊里传来工友的脚步声时，这条狗未看到工友，也未看到他手里拿着肉片，马上就兴奋起来，嘴里又流出口水。于是，巴甫洛夫的脑子里又出现了一个新问题：为什么狗只要听见工友的脚步声就会流口水呢？

巴甫洛夫想：可能是狗已经听惯了这个工友的脚步声，知道随之而来的就是吃东西，狗的大脑已经把这个工友的脚步声和随之而来的食物联系起来，这是听觉神经给大脑的信号，这也和我们中国人常说的望梅止渴现象相似。人类也是根据自己的经验来进行判断的。就餐前，只要一听到刀叉碟碗的声音，胃就感到难受，便有口水流出来。工友的脚步声对狗来说就是刺激狗的大脑发布命令，胃液便随之流出来。巴甫洛夫和助手们后来又在实验中改进铃声、灯光、节拍器作用等继续观察。结果发现，先给铃声再给食物，经过多次反复后，只给铃声不给食物，狗仍然分泌胃液。巴甫洛夫认为：吃食物—分泌胃液，是一种本能的无条件的反射，铃声是分泌唾液的条件刺激物。

为了清楚地看到狗流口水的情形，巴甫洛夫从狗的颊部开刀。狗的口腔里一共有6条唾液腺：一对耳下腺、一对下颊腺、一对舌下腺，都是流口水的。他切断了位于耳下面的一条耳下腺，并把这条腺拉到面颊外面来，使流出的口水不落在嘴里，而流到外面的一个玻璃瓶子里。其余5条唾液腺的口水仍然涌向嘴里。接着，巴甫洛夫叫助手们把实验室四周墙壁上都贴上胶皮，不让外面的声音传进来，使狗受不到杂音干扰，而只根据实验需要给它听某种声音或受到某种刺激。

结果证明：不论是脚步声、铃声、流水声、灯光或是剃狗的毛，只要同时给狗喂食物，双方配合几十个回合后，单用光、声或剔毛，都能使狗流出口水。更惊人的是，哪怕你先用火烧烫狗的皮肤，只要同时给狗吃东西，经过相当次数，单用火烫狗皮就能引起狗流口水。这就是大脑皮层神经细胞的功能。巴甫洛夫因此又建立了条件反射学说，而且是4级条件反射：食物—唾液，铃声—（食物）—唾液，灯光—（铃声、食物）—唾液，节拍器—（灯光、铃声、食物）—唾液。他认为：这些条件刺激物可以看作铃声的信号系统，铃声是食物的信号，灯光是铃声的信号，节拍器是灯光的信号。巴甫洛夫又对8～10岁的儿童进行实验，使他们对绿灯建立反射条件，以后不给灯光，只说“绿灯”或写“绿灯”两个字，儿童们也有反射活动产生。这就说明：“绿灯”这个词与其他信号一样，是一种条件刺激物。语言是人所特有的第二信号系统，“词是信号的信号”，“词是概括化抽象化的信号”。这就是巴甫洛夫建立的第二信号系统学说。这种学说为辩证唯物主义认识论的反映论提供了自然科学基础。

现在，脑生理研究大大地向前发展了，脑科学已经成为一门独立的前沿科学。巴甫洛夫在研究高级神经活动方面的工作，现在看来是有很大局限性的，而且没有产生广泛的世界影响。但是，巴甫洛夫及其学派的系统慢性实验方法却是生理学史上的不朽方法。这种方法在生理学发展的具体历史阶段显示了高度灵活而成熟的实验技巧，显示了一位杰出的科学家在方法论上的过人之处。