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三位诺贝尔获奖者眼中的生物世界

时间:2005-12-08 08:59来源:BTV-《世纪之约》 作者:bioguider 点击: 821次
  访诺贝尔获奖者威塞尔、胡伯尔、恩斯特



  2005年12月10日,在瑞典的斯德哥尔摩将举行本年度的诺贝尔奖颁奖仪式,今年的物理奖授予美国科学家约翰·霍尔和德国科学家特奥多尔·亨施,他们对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献。另一名美国科学家罗伊·格劳伯因为“对光学相干的量子理论的贡献”而获奖。诺贝尔化学奖三位获奖者分别是法国石油研究所的伊夫·肖万、美国加州理工学院的罗伯特·格拉布和麻省理工学院的理查德·施罗克。他们获奖的原因是在有机化学的烯烃复分解反应研究方面作出了贡献。2005年诺贝尔生理学或医学奖授予澳大利亚科学家巴里·马歇尔和罗宾·沃伦,以表彰他们发现了导致胃炎和胃溃疡的细菌.



  今年九月,我们在北京采访了另外三位诺贝尔获奖者,他们是来北京参加生物经济和生物产业论坛的嘉宾。他们分别是:1981年诺贝尔生理和医学奖获得者威塞尔教授。1988年化学奖获得者胡伯尔教授。1991年化学奖获得者恩斯特教授。



  一、眼睛的奥秘



  世界上恐怕没有比眼睛更重要的器官了。它观察世界奥秘,科学家也在观察它。



  说出“我思故我在”的著名哲学家笛卡尔,曾经这样设想过人类视觉的原理。[[《如梦》]水晶头骨的例子]



  一代奇才牛顿在《光学》一书中,对人类如何感知颜色作出了科学的分析。[《如梦》三色分光的镜头]



  1911年,是人类对眼睛认识的取得突破性成就的一年。这一年,瑞典眼科学家古尔斯特兰德经过20多年的研究,搞清了光线从空气通过角膜、水晶体等几种折光指数不同的媒介,在视网膜上成像的基本原理,阐明了近视眼的基本机理,归纳出了光学成像的一般定理。为此,他获得了这一年的诺贝尔生理和医学奖。后来他被尊称为“人类心灵之窗的卫士。”[《如梦》视网膜成像的原理]



  1955年,一位年轻的瑞典人从卡罗琳医学院获得博士学位后,来到美国约翰·霍普金斯大学,他开始研究脑瘫,一个偶然的机会,他的眼光转向了人类的视觉。



  记者:每一个人都是通过眼睛来看这个丰富的世界,可是这个视觉系统究竟是怎么回事,在我们理解它是一个非常有趣而又神秘的世界。那么您是在一个什么样的机会来进入到视觉系统的研究?



  我发现眼睛就像一家照相机,它同时有点像照相机照相,它是接收图象,接收了之后然后就会有一些其它的在眼睛里面有视觉的神经,这些视觉神经就就在这个底版上进行了加工和处理,把这些图象进行处理,这样就可以把图象传到人的大脑当中。我的研究就是从这里开始的。也就是说要了解到眼睛是怎么样处理影象?又是怎么样传到大脑?大脑是怎么样进行处理的?



  [下载霍普金斯大学的校园风光,大脑的图像]



  1958年,著名科学家库夫勒邀请威塞尔和休伯尔到霍普金斯医学院的威尔莫眼科研究所进行研究。



  通过角膜、水晶体,眼睛将视像传到视网膜上,但是大脑皮层如何将这些编码信息进行加工,一直是一个谜。他们将研究方向确定在大脑皮层上。



  每个眼睛里面相当于照相机的底片,这个底片上有1.2亿个神经源,通过视神经视觉就进入到了1.2亿个神经源,然后进行了加工处理,然后又通过神经系统传递到大脑当中,然后才成为一个视觉的主导的视皮层,在大脑的视皮层中进行处理。这样我们就看到了物体。这是视皮层当中研究的重要的领域。也就是说视皮层是处理图象,然后视皮层后面还有一个视觉处理器,就是一个多层次的多阶段的一个处理过程。



  大脑皮层是一个复杂的世界,但是研究他又要在生物处在活体的情况下进行研究。



  哪一种动物的眼睛和人最接近?又怎样在活体动物的大脑里进行研究?这是一个巨大的难题。



  记者:我知道您对此项研究进行了20多年,在这当中是用什么样的动物来做实验的?



  当时主要研究猫和猴子,猴子是很有意思的,因为猴子的大脑和眼睛跟人的大脑和眼睛是很相似的,它的视觉很好,同时它的色彩感也很强,动作研究猴子,我就努力地研究他们的视觉和脑神经之间怎么样协调,从而来理解人的眼睛和大脑之间是怎么样协调工作的。



  威塞尔设想,大脑皮层视觉区的细胞与视觉通道的较低水平的细胞完全不同,他认为视觉信息在脑子里是通过逐级串联的方式传递和加工的。



  但是,研究猴子的大脑视皮层是一个极其艰难的过程。



  记者:我们很感兴趣想问你,因为您研究它是在大脑当中,那么您实验的方法是怎么样来研究的?



  你先得在骨头上打一个洞,这是一个手术过程,然后要在这个大脑的外面覆盖一层东西,但是所有的这些都可以通过很精细的手段,在不造成对大脑伤害的情况下完成。



  如果我们在猴子的大脑中放入电极的话,那么每一天让这个猴子在椅子上坐几个小时,我们都可以记录它的脑子中的其中几个细胞是如何运转的。我们不仅可以做一般性的视皮层的研究,而且可以做深层皮层的研究。我们著名的猴子是可以认得人的,它能够认识不同人的脸。



  在猴子大脑视觉皮层的研究取得惊人的结果,他们发现,视皮层上同时镶嵌着两套相互重叠,而功能又各自独立的细胞柱系统,那就是取向选择柱和眼优势柱。



  在大脑的视皮层中我们发现了一些细胞,有的细胞是处理水平的,还有的是处理垂直的,这些影像。加在一起就可以有了立体感。



  这个发现预示着大脑皮层中还有其他类型的细胞柱,它们同时存在,分别加工视觉信息的不同特征。其中有一个现象值得关注,那就是为什么对眼,或者是斜眼的人不能将两个影像合成一个。在法国影片《虎口脱险》中有一段著名的镜头,那可不全是艺术家的噱头。[插入《虎口脱险》斗鸡眼德军打飞机的镜头]



  我当时非常感兴趣的是两个眼睛看到的不同物体怎么能够合并成一个物体,它的工作原理是什么。我们研究发现有一些细胞是把左眼看到的视觉的东西它过来,然后再把右眼看到的视觉的东西拿过来,形成同样的一个视觉,如果你把眼睛往后压一压,那么这时候你可能就会看到重影,那么这种重影的出现说明这部分的细胞受到了压抑,它不处在良好的工作状态。 (责任编辑:泉水)
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