【案例呈现】

在十九世纪的生物与电生理学界中，神经细胞之间如何传递信息一直是众人热议的一个主题。神经细胞内部的电子活动在当时早已为人们所熟知，因此许多人都认为，细胞之间的信息传递也应该是通过电子信号进行的。早在1846年，被称为电生理学之父的德国生理学家、动作电位的发现者雷蒙德（Emil DuBois-Reymond）就曾经提出一个主张，认为神经细胞之间可能存在着空隙，除了电子传递方式外，也有可能以化学传递的方式来越过神经细胞之间的空隙。但当时他并没有拿出任何证据，因此他的化学传递主张很快就被大家遗忘。

英国生理学家谢灵顿（Charles Scott Sherrington）在实验室得到几项重要发现，也对“电传递假说”提出质疑。比如，当时已经知道动作电位总是由一个细胞的轴突往下一个细胞的方向前进，而不会往反方向传递。如果细胞之间真的是用电子信号来传递信息，那么本身不具方向性的电子活动，应该也会导致反方向的动作电位，但为什么人们从来没有观察到这个现象呢？其次，当时已知存在着“兴奋型”和“抑制型”两种神经细胞作用，如果神经细胞之间真的是使用电子信号作为传递方式，那么由于电位改变和传递的方式在每个细胞上都一样，其造成的效果应该只会有兴奋型或抑制型的其中一种才对，为什么会产生两种不同的神经传递效果呢？再者，神经生理学家观察到信息在细胞之间传递时，会出现明显的延迟现象。如果真的是以电子信号作为细胞间的传递方式，应该不会出现明显的延迟才对。鉴于此，谢灵顿于1897年正式提出了“突触”这个概念，认为突触是神经细胞之间传递信息的一个调控关键，而且很有可能是通过化学方式进行调控的。

1921年，生理学家奥托·勒维（Otto Loewi）终于在睡觉时梦到一个想法，并通过实验证实了化学突触的存在。一天晚上，勒维在梦中想到了一个验证化学突触的绝妙实验，他在半睡半醒之间，迷迷糊糊地在笔记本上写下实验的想法，然后就倒头继续呼呼大睡。隔天起床，他兴高采烈地准备动手做实验，却发现自己看不懂昨晚胡乱记下的笔记内容。维勒懊悔不已，没想到，当天晚上他竟然又做了一模一样的梦。这一次，他没有再错失良机，趁着梦中的想法依然清晰，直接冲到实验室进行实验。

他的实验方法非常简单、明确，就是取出两只青蛙的心脏，然后把依然跳动的心脏放在生理盐水中。其中一颗心脏，依然带有迷走神经，另一颗心脏则没有。勒维通过电流刺激带有迷走神经的心脏，使其跳动变慢，然后取出该心脏周围的液体并倒入另外一颗心脏所处的容器。结果发现，另一颗心脏的跳动也变慢了。由此可知，第一颗心脏受刺激后产生了某种化学物质，这些化学物质流入心脏周围的生理盐水中，因此当这些生理盐水接触到第二颗心脏时，第二颗心脏的跳动才会变慢。这就是著名的“双蛙心灌流实验”，它证实了化学突触的存在。不过，一直到1954年，突触才真正第一次被人们在电子显微镜下观察到。

实验中，迷走神经末梢释放出来的物质，维勒将其命名为“迷走神经素”，这就是我们现在熟知的神经递质。但它究竟是什么呢？接下来的五年，勒维一直在努力地探索，直到1926年，他才用各种方法证实，这种“迷走神经素”就是乙酰胆碱。1929年，英国伦敦皇家医学研究所戴尔爵士（Henry Hallett Dale）在牛和马的脾脏提取液中发现了一种物质，其药理作用和化学性质与乙酰胆碱非常相似，戴尔预测这就是乙酰胆碱，是动物机体内的一个正常组成部分。1932年，我国生理学家张锡钧与英国盖得姆爵士（J·H·Gaddum）合作发明了用蛙的腹直肌定量测定乙酰胆碱的方法，由此人们才验证了牛、马脾脏提取液中的物质就是乙酰胆碱，戴尔的预测得到证实。1936年12月12日，戴尔和勒维由于研究神经冲动化学传递方面的出色成就分享了该年度诺贝尔生理学或医学奖。

乙酰胆碱的发现拉开了神经递质发现的序幕，随后人们又陆续发现了去甲肾上腺素、5—羟色胺、γ—氨基丁酸、甘氨酸、谷氨酸等多种神经递质，从而极大地促进了生物化学，尤其是神经化学的发展。

【素材出处】

房芳、韩非、鲁亚平：《乙酰胆碱作为化学突触递质的发现简史》，载《中学生物学》，2016，9：3-4。（根据以上文献整理）(www.daowen.com)

【案例点评】

本素材主要包含以下思政元素：

（1）科学精神。在很多人都相信“电传递假说”时，雷蒙德提出了不同的主张，谢灵顿对“电传递假说”提出了质疑，并提出“突触”概念，维勒更是用巧妙的实验证实了突触的存在。他们不盲从，努力追求事物的本质，体现了客观理性的科学精神。勒维发现迷走神经末梢释放某种物质，经过5年的探索，才证实这种物质就是乙酰胆碱，与他严谨求实的精神是分不开的。

（2）批判性思维。谢灵顿根据自己的发现，对“电传递假说”产生了质疑，最终提出“突触”是神经细胞之间相互传递信息的调控关键。正是这种批判性思维，推动了科学的发展。

【教学建议】

本素材可用于“生理学”课程神经系统的功能部分“神经系统功能活动的基本原理——神经递质与受体”内容的教学，由教师讲授。

（隆娟　张志锋）