柯奈爾·海門(mén)斯(比利時(shí)醫學(xué)家)
柯奈爾?海門(mén)斯,比利時(shí)醫學(xué)家,1892年3月28日出生在比利時(shí)根特。其父親J. F. Heymans是原根特大學(xué)藥理學(xué)教授和校長(cháng)、該校藥理學(xué)和治療學(xué)的創(chuàng )始人。1920年,海門(mén)斯在根特大學(xué)拿到博士學(xué)位,之后開(kāi)始在法蘭西學(xué)院、洛桑大學(xué)、維也納大學(xué)、倫敦大學(xué)學(xué)院和凱斯西儲醫學(xué)院任職。海門(mén)斯因發(fā)現了頸動(dòng)脈體和主動(dòng)脈體調節呼吸的作用,于1938年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎。
生平
海門(mén)斯是比利時(shí)人,生于1892年3月28日。他的父親老海門(mén)斯是一位藥理學(xué)教授,海門(mén)斯的成就有很大一部分要歸功于老海門(mén)斯的指點(diǎn)和幫助。1920年,海門(mén)斯于根特大學(xué)獲得醫學(xué)博士學(xué)位,并于兩年后成為該大學(xué)藥理系的講師。1930年,海門(mén)斯榮升根特大學(xué)藥理系教授,并接替自己的父親成為系主任。他通過(guò)精妙的實(shí)驗,找到了調節呼吸活動(dòng)的神經(jīng)機制,這一成果為他贏(yíng)得了1938年的諾貝爾醫學(xué)獎。
研究?jì)热?/h2>
人類(lèi)關(guān)于呼吸活動(dòng)的研究由來(lái)已久。一方面,呼吸是一種受意識支配的生理活動(dòng),人們完全能夠憑意志來(lái)控制呼吸的深淺和快慢;另一方面,即使離開(kāi)主動(dòng)意識,呼吸也不會(huì )停止。在日常生活的大多數時(shí)間里,人們往往會(huì )完全忘記呼吸這回事;在睡夢(mèng)中,呼吸也在有條不紊地進(jìn)行著(zhù)。憑借經(jīng)驗,人們已經(jīng)發(fā)現了不少能夠影響非自主呼吸活動(dòng)的因素。例如,當人們自溫暖的環(huán)境跳入冷水中時(shí),呼吸會(huì )暫停一段時(shí)間;疼痛或情緒激動(dòng)時(shí)人們會(huì )加大呼吸的次數和幅度;當空氣中二氧化碳濃度升高時(shí),人體也會(huì )加快呼吸頻率,不由自主地深吸氣。而在這一切影響因素的背后,又是怎樣一種神經(jīng)生理活動(dòng)在進(jìn)行具體的支配呢?海門(mén)斯的研究就圍繞這些問(wèn)題而展開(kāi)。
海門(mén)斯的實(shí)驗對象仍然是狗。不過(guò),海門(mén)斯顯然對這些狗沒(méi)有太多的情感投入,否則無(wú)法解釋他甚至沒(méi)有給自己的實(shí)驗伙伴取一個(gè)像樣的名字,而只是簡(jiǎn)單地稱(chēng)它們?yōu)锳,B和C。其實(shí)這件事也好理解,生理學(xué)家眼中的狗與伴侶動(dòng)物完全不同,愛(ài)狗的讀者不必對他們過(guò)于苛求。海門(mén)斯父子給以A、B和C為代表的狗做了一系列手術(shù),手術(shù)過(guò)后,呼吸調節的細節便一一變得清晰起來(lái)。
首先,海門(mén)斯將B狗的頭顱和軀干分離,僅保留迷走神經(jīng)。為使分離后的B狗頭顱不至于因喪失血液供應而死掉,海門(mén)斯將A狗的頸血管與B狗頭相吻合,這樣B狗頭便能獨立存活,他與軀干的唯一聯(lián)系便是保留下來(lái)的迷走神經(jīng)。B腦部的呼吸中樞狀態(tài)良好,B軀干依靠人工呼吸器維持。
接著(zhù),海門(mén)斯研究了B狗軀干血液循環(huán)對B狗呼吸活動(dòng)的影響。他經(jīng)股動(dòng)脈測量血壓,并同時(shí)給予升壓藥物和降壓藥物。結果顯示,當B狗軀干的血壓降低時(shí),B頭顱的呼吸運動(dòng)加強了;反之,當軀干的血壓升高時(shí),B頭顱的呼吸運動(dòng)減弱。由于B頭顱并不與B軀干共享同一套血液循環(huán),這說(shuō)明軀體血壓的變化通過(guò)迷走神經(jīng)對頭顱的呼吸運動(dòng)施加了影響。海門(mén)斯同時(shí)觀(guān)察到,如果在實(shí)驗過(guò)程中中斷B軀干的人工呼吸,隨著(zhù)軀體內二氧化碳濃度的升高,B頭顱的呼吸反射也加強了,這說(shuō)明體液化學(xué)性質(zhì)的改變同樣通過(guò)迷走神經(jīng)影響呼吸中樞。
下一步,海門(mén)斯試圖找出這種反射調節的具體位置。這時(shí),C狗加入了實(shí)驗。海門(mén)斯將B狗軀干的血液循環(huán)進(jìn)行了改造,令肺循環(huán)和體循環(huán)分別被C狗取代。結果,肺動(dòng)脈血壓的變化并未引起呼吸調節,而主動(dòng)脈的血壓變化依然引起了B狗頭顱的呼吸變化。據此,海門(mén)斯終于確定,主動(dòng)脈血管區存在一個(gè)感受器,當主動(dòng)脈血壓變化時(shí),感受器能夠通過(guò)神經(jīng)反射調節呼吸。
在海門(mén)斯之前,已經(jīng)有兩位科學(xué)家發(fā)現鉗夾頸部血管會(huì )引起呼吸的變化。海門(mén)斯更進(jìn)一步,在對狗的頸部血管進(jìn)行大量實(shí)驗后,海門(mén)斯發(fā)現,在位于頸動(dòng)脈分叉的動(dòng)脈竇處同樣存在一個(gè)感受器,當血管內壓力變化時(shí),該感受器一樣能夠引起神經(jīng)反射并作用于呼吸中樞,調節呼吸活動(dòng)。
此后,海門(mén)斯又通過(guò)實(shí)驗證實(shí)了頸動(dòng)脈竇和主動(dòng)脈處的兩個(gè)神經(jīng)感受器還能夠感知體液的化學(xué)變化。也就是說(shuō),主動(dòng)脈和頸動(dòng)脈竇處的神經(jīng)感受器既包含壓力感受器部分,又包含化學(xué)感受器部分。于是,無(wú)論是血壓變化還是血氧濃度變化引起的呼吸調節,都通過(guò)神經(jīng)感受器誘導的反射活動(dòng)得到了解釋。此后,海門(mén)斯等又對這兩處神經(jīng)感受器的結構和功能做出了準確闡述。
就這樣,憑借精巧的手術(shù)和扎實(shí)的實(shí)驗,海門(mén)斯和他的狗又一次為生理學(xué)做出了重要貢獻。海門(mén)斯的發(fā)現加深了人類(lèi)對于呼吸以及循環(huán)調節的認識,利用按摩頸動(dòng)脈竇產(chǎn)生的慢心率反射長(cháng)期以來(lái)被臨床醫生嘗試用于終止某些快速型心律失常。在感謝海門(mén)斯的同時(shí),我們也不應忘記那些在生理學(xué)實(shí)驗中犧牲的狗,它們同樣為人類(lèi)的科學(xué)研究奉獻了一切。