研讨科学研究中的传统与创新.docx

研讨科学研究中的传统与创新一、传统的观点以为，脊神经节只是一个外周传导通路，没有任何整合功能。我们质疑脊神经节不会只是一个单纯的外周传导通路，而可能是一个外周神经核。主要采用细胞内记录和放免测定两种技术，我们在在体猫和离体大鼠脊神经节上发现:(1)脊神经节在完全与外界隔离和不进行刺激的条件下也出现活跃的自发放电活动;诱发放电的频率跟随不能的范围甚广，低到1Hz高到550Hz;随着刺激频率的增快，动作电位潜伏期发生动摇，波幅下降，波形解体，由全峰电位(S)波分解成NM和M波;出现去极化前电位和EPSP以及低幅短程的去极化;(2)同一脊神经节神经元对其外周突和中枢突刺激的反响不尽一样，甚至完全不同;(3)在高镁低钙溶液灌注下，动作电位可被阻断，突触总和受阻;(4)脊神经节内存在SP、VIP和ir-End等神经肽;低中强度刺激下，脊神经节内的ir-SP、ir-VIP均最著升高，但ir-End显著降低;较强刺激下ir-SP显著降低、ir-VIP和ir-End显著升高。结果提示，脊神经节神经元存在第二条通路和化学性及/或电偶联性突触或接头;SP、VIP和End等神经肽可被外周刺激调制;脊神经节是一个名副其实的，具有突触传递和整合功能的外周核团。我们用感受野自然刺激方法，在89个S1脊神经节A型神经元的细胞内记录发现，75/89个神经元对刷毛、触压、夹挤等皮肤感受野自然刺激发生兴奋性反响，其中22/75个神经元还对直肠气囊刺激发生反响，躯体与内脏传入的传导速度分别平均为23和21米/秒，其生理类型多属LTM型。另有14个神经元在无任何可见的刺激条件下自发放电，其中9个对直肠气囊刺激发生反响。用神经电刺激万法，在182个S1脊神经节神经元的细胞内记录发现，其中74个神经元既对阴部神经(Pu)刺激反响，也对盆内脏神经(Pe)刺激发生反响。Pu与Pe刺激引起的细胞内动作电位的传导速度分别平均为381米/秒和219米/秒，前者显著快于后者。Pu与Pe刺激引起的动作电位可互相碰掉，提示分又初级传入的存在。将FB和NY和两种荧光染料分别注入会阻部皮下和膀胱壁粘膜下层后，在共聚焦显微镜双通道扫描下，于L6S2DG上发现FB+NY双标细胞，占总数为463个标记细胞的9%。结果提示来自躯体与内脏组织可通过分叉初级传入，在同一个脊神经节A型神经元上会聚。二、神经科学一向以为，一个神经元只要一个轴突、只向一个中枢核团投射。当代神经科学领域中一个最具有挑战性的问题是，同一个神经元能否会同时向两个以上核团投射。我们应用逆向冲动、逆行标记、细胞内记录与染色等当代技术，先后发现:(1)脊颈束-背索突触后(SCT-DCPS);(2)脊孤束-背索突触后(SST-DCPS);(3)脊孤束-脊颈束(SST-SCT)等3种双投射性脊髓感觉神经元/传导束通过分叉轴突向两个中枢核团投射。神经科学另一个传统观念以为来自机体躯体和内脏的感觉分别由躯体觉传导束和内脏觉传导束分别传向中枢神经系统的躯体觉感核和内脏感觉核。但是，我们在用双重冲动和胞内记录技术鉴定出SST-DCPS神经元的基础上，应用外周神经电刺激和皮肤感受野自然刺激、数字式囊压装置扩张刺激降结肠等方法发现，SST-DCPS神经元既对躯体刺激发生反响，又对内脏刺激反响;SST-DCPS神经元除分别对内脏和躯体感受野自然刺激发生反响外，可以对躯体和内脏神经电刺激发生反响。采用跨神经节溃变与HP和WGA-HP酶标技术，观察到来自膀胱的内脏传入与来自坐骨神经的躯体传入均终止在脊髓L4S2节段的同一后连合核区。应用顺向冲动和细胞内记录技术发现，传统的内脏感觉核也接受躯体觉信息，SST神经元对电刺激足三里穴和孤束核均可发生顺向反响，LTM和WD型神经元各占一半。结果提示，传统内脏觉SST神经元也接受躯体传入信息，并将其传递到内脏感觉核团-孤束核;SST神经元可以从孤束核接受内脏感觉信息;上行的躯体传入信息与下行的内脏传入信息可在SST神经元上会聚。神经科学的再一个传统观念是突触只存在于两个神经元之间。但我们发现，DCPS神经元的轴突自胞体或近胞体树突发出后立即再发出一个以上的局部轴突侧支，在该细胞的树突树范围内反复地广泛分支。这种极其发达的局部轴突侧支，同局部的有关细胞构成突触或回返性联络，进而使作为投射性神经元的DCPS神经元，也具有中间神经元的作用。对细胞内HP染色或HP逆行标记的DCPS神经元进行5-羟色胺免疫细胞化学染色时发现，几乎每一个猫和猴的DCPS的细胞体或近胞体树突上，均有5-羟色胺免疫反响性轴突曲张体与之构成接触;电镜检查发现，这些5-羟色胺免疫反响性轴突曲张体内含有椭圆形或圆形的无颗粒囊泡，并与DCPS细胞构成对称性突触。进一步用微电泳技术证实，5-羟色胺能明显抑制DCPS细胞对谷氨酸的兴奋性反响，提示DCPS接受脑干5-羟色胺神经元的抑制性支配。传统的观点以为脊髓投射神经元向中枢核团的投射是单向的。被投射的中枢核团能否也向脊髓投射神经元回投?在SST神经元逆向反响之后，还跟着出现一个或多个突触后反响，提示SST神经元，除作为上行投射系统，向孤束核投射传递感觉信息外，还反过来从孤束核接受下行支配信息，进而构成一种正反应环路，使SST向孤束核传递信息被放大而更臻于准确。50个DCPS神经元的细胞内记录中，约近半数的神经元对单个逆向刺激只发生的逆向锋电位;其余的半数神经元除发生单个的逆向反响外，还接着出现兴奋性和抑制性突触后电位。这些突触后反响看来是由于逆向冲动通过与初级传入的脊髓内侧支构成的突触引起，提示进入脊髓的初级传入除上行成为经典的丘系外，在背角处还与DCPS神经元构成突触联络。在脊髓双投射神经元SCT-SST研究中发现，其中28个和21个神经元分别对刺激LCN和STN发生逆向反响和顺向反响。28个神经元中有7个神经元的逆向反响后跟随有1个以上的由LCN及/或STN冲动的突触性反响。这些上行纤维的直径为A纤维。结果表明:(1)脊颈束/脊孤束(SCT/DCPS)神经元发出A纤维的轴突向LCN和STN双重投射;(2)一些SCT-DCPS神经元既从LCN又从STN接受传入支配;(3)另一些脊髓投射神经元和中间神经元受来自LCN和STN的下行纤维双重支配。三、低氧是心、脑血管病等临床常见疾患的基本病理经过，又是高原、航天、潜水和运动等特殊环境医学的基本课题，是各种死亡的基本死因。传统的观点以为低氧或缺氧对机体只要损害作用，只着重机体器官系统对低氧的适应反响，临床上一直沿用传统的吸氧疗法。1963年我们提出低氧组织适应概念，强调机体组织细胞和分子基因在低氧适应中的作用。应用行为学、生理学、神经化学、分子生物学等技术手段发现:(1)重复缺氧动物对缺氧的耐受能力逐次显著加强，第5次缺氧的耐受时间为第1次缺氧的8倍，低氧环境中和氰化钾注射后的生存时间分别比对照动物长10和4倍;(2)重复缺氧动物脑匀浆提取液对正常动物、培养PC12细胞、皮层突触体等在体和离体制备具有显著的保护作用;(3)重复缺氧动物血清对离体和在体癌细胞的生长和增殖具有非常显著的抑制效应;(4)低氧预适应/低氧组织适应的本质是一种发动组织细胞抗低氧/缺血和抗应激潜能的内源性细胞保护策略;(5)由局部原位低氧预适应的原形式扩展出远程异位和穿插多能两种低氧预适应新形式;(6)重复缺氧动物耐低氧能力逐次显著递增的同时，体温、氧耗、线粒体氧化磷酸化、主动运动、反射、呼吸、心电、脑电等逐次显著递降，但脑的微构造和ATP水平保持稳定、学习记忆能力不仅不降低反而显著加强;(7)动物脑组织中的氧自由基、钙离子、兴奋性氨基酸等不利于脑的神经化学成分下调，过氧化物岐化酶、腺苷、抑制性氨基酸、缺氧诱导因子等有益于脑的神经化学成分上调;(8)动物脑组织中同时有抗缺氧基因和抗缺氧因子的表达和生成;(9)低氧预适应/低氧组织适应是在重复缺氧、触发氧感受-信号转导体系、诱发缺氧诱导基因表达的基础上，启动细胞节能、脑可塑性和抗缺氧因子生成等系列级联反响;(10)提出重复缺氧训练，增、减脑化学成分，注射抗缺氧因子制剂等一系列缺氧防治新措施;(11)已研发出一种强身健脑仪(已获专利)，为疾病防治和个体保健提供一种便捷新工具;(12)正开展肿瘤生长抑制临床研究，将开拓出一条肿瘤防治的全新策略;(13)开场研发抗低氧/抗缺血/抗应激特效急救新药，将为抢救濒危重症患者提供一种史无前例的高效体内生物制剂。结语:历史沿袭和沉淀下来的传统观念和理论通常潜藏着不变性、不变性中隐匿着可变性，不变与可变的共存与转化是科学发展的恒久魅力。20世纪的神经科学研究成就震古烁今，21世纪的神经科学发展将愈加辉煌，奇迹倍出。超分析加超综合、高科技加高抽象的研究策略，将给神经科学带来层出不穷的新发现、新理念和新突破。让我们寄希望于青年和将来。