冯德培

 冯德培，生理学家、神经生物学家，中国神经肌肉生理学研究的开拓者，在肌肉和神经的能力学、神经肌肉接头生理学、神经与肌肉间营养性相互关系的研究方面取得了开创性的成果。在创建和领导中国科学院生理生化研究所、生理研究所，培养中国生理学人才，发展中国与国际生理学界的学术交流以及促进中国生理科学的发展等方面，做出了重要贡献。 
 

冯德培，１９０７年２月２０日出生于浙江省临海县的一个小康之家，１９２２年考入复旦大学文科，翌年为新兴的行为心理学所吸引，转入心理学系。１９２５年，生理学家蔡翘等相继从美国回到复旦大学任教，心理学系扩大为生物学院，也拓宽了他对生物科学的学习范围。在生物学各学科中他对生理学最有兴趣，毕业后留校任助教，从此开始其毕生的生理学研究生涯。

１９２７年，复旦大学生物学院因学潮被解散，冯德培转入北京协和医学院生理系主任林可胜指导下学习和工作。先随张锡钧进行甲状腺分泌研究，但主要是随林可胜进行胃分泌的研究。在此期间，他通过听课和广泛地阅读各种书籍杂志，在生理学各方面获得了广阔的背景知识。１９２９年，考取清华大学公费留美，在芝加哥大学生理系Ｒ．Ｗ．杰拉德（Ｇｅｒａｒｄ）教授指导下进行神经代谢研究，因出色地完成了一项关于神经窒息机制的研究，于１９３０年获硕士学位。１９３０年秋，由林可胜推荐转入英国伦敦大学学院，从师著名生理学和生物物理学家、诺贝尔奖金获得者Ａ．Ｖ．希尔（Ｈｉｌｌ），进行神经和肌肉产热的研究，１９３３年获博士学位。在此期间，他曾先后去剑桥大学和牛津大学等生理实验室短期工作，并参加英国生理学会和皇家学会的各种学术会议。１９３３年，按希尔建议，又去美国宾夕法尼亚大学约翰逊基金医学物理学研究所进修一年，学习自制电子仪器，为创建自己的实验室作准备。在国外留学的５年间，他在神经肌肉生理学领域内做出了重要的研究成果，初步树立了他在国际学术界的地位，并与当时该领域著名的科学家有了广泛的接触。

１９３４年夏，冯德培回到北京协和医学院生理学系工作，专心致志要把神经肌肉生理学在中国建立和发展起来。经过一年余的筹备和探索，他成功地开辟了神经肌肉接头的新研究领域。在１９３６―１９４１年的６年间，在英文版的《中国生理学杂志》上接连发表了２６篇文章，引起国内外同行的高度重视和赞誉，使他的实验室成为这个领域的一个国际注目的研究中心。１９４１年底，太平洋战争爆发，协和医学院关闭，他的研究工作被迫中断。１９４３年，他由北京辗转至重庆，先受聘为内迁的上海医学院生理系教授，后任中央研究院医学研究所筹备处研究员兼代主任。１９４５年底应英国文化协会（ＢｒｉｔｉｓｈＣｏｕｎｃｉｌ）的邀请访问英国，１９４６年转赴美国，在纽约洛克菲勒医学研究所进行合作研究，同时为筹备中央研究院医学研究所采购仪器设备和搜集图书。１９４７年夏，回到已由重庆搬迁到上海的医学研究所筹备处。１９４８年当选为中央研究院院士。

中华人民共和国成立后，冯德培先后担任中国科学院生理生化研究所研究员兼所长，生理研究所研究员兼所长，名誉所长，华东分院及上海分院副院长，中国科学院副院长兼生物学部主任，国务院学位委员会委员，中国科学院学位委员会主任，中国生理学会理事长，名誉理事长，《生理学报》主编，英文版《中国生理科学杂志》名誉主编等职务。１９５５年被选聘为中国科学院学部委员。由于其杰出的学术成就，冯德培先后被选为英国伦敦大学学院院士，英国、加拿大、美国生理学会和美国神经科学会的荣誉会员，１９８６年当选为美国科学院外籍院士和第三世界科学院院士，１９８８年当选为印度国家科学院外籍院士。他还于１９８１年任美国加利福尼亚大学Ｒｅｇｅｎｔ访问教授，１９８４年任美国哥伦比亚大学医学中心ＬｕｄｗｉｇＳｃｈａｅｆｅｒＡｗａｒｄ访问教授。他曾当选为第一、二、三届全国人民代表大会代表，第五、六、七届全国政协常委、第五届上海市政协副主席，上海市欧美同学会会长等职。

学术成就

冯德培的主要学术成就集中在神经和肌肉的能力学、神经肌肉接头和神经肌肉营养性相互关系等研究领域。

神经和肌肉的能力学

冯德培在英国伦敦大学学院希尔的实验室（１９３０―１９３３年）中主要是进行神经和肌肉的能力学研究。希尔是当时世界上一位杰出的生理学家和生物物理学家，以用非常灵敏的热电堆测量肌肉和神经活动时所释放的极微热而闻名于世。他的实验室有来自世界各国的研究人员。希尔根据林可胜的推荐表示接受当时才２３岁的冯德培，他给冯的信是颇为别致的，信中简单地说：“你如果像林可胜教授说的那样好，来吧！”。

冯德培于１９３０年９月进了希尔的实验室，开始做的研究课题是肌肉长时间强直收缩中的张力与产热的关系。他迅速地做完实验后，随即写出文章送给希尔。希尔看后对冯说：“你的英文比许多英国人写的还要好些”，认为无需修改就可送皇家学会会刊发表，并要冯德培单独署名。冯向希尔提出，这工作是由你建议并在你指导下做的，应该也署上你的名字。这引起希尔对冯说了一句意义深长的话：“你在这里如果只写这一篇文章，我的名字放不放上都是一样！”。

此后，冯基本独立地完成了几项重要工作。首先，他在研究肌肉热弹性（ｔｈｅｒｍｏｅ－ｌａｓｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ）时，意外地观察到静息肌肉被拉长时放热显著增加，远超出可能发生的热弹性物理变化。经过各种对照试验后，他判定放热增加反映了肌肉代谢升高。与此相应，他又证明静息肌肉被拉长时氧消耗也增加。冯德培把这个新发现称之为“拉长反应”（ｓｔｒｅｔｃｈ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）。文章发表后第二年，此结果在德国著名生化学家迈尔霍夫（Ｍｅｙｅｒｈｏｆ）实验室得到证实。波兰肌肉化学家巴纳斯（Ｐａｒｎａｓ）在其对肌肉化学的评述中，把“拉长反应”称作“冯氏效应”（Ｆｅｎｇ Ｅｆｆｅｃｔ）。后来的生理学文献即沿用这个名词。不久，冯德培以碘醋酸处理神经使之不能形成乳酸，观察到这种中毒的神经在无氧条件下丧失传导能力要比正常神经快得多；而在有氧条件下，在浸泡中毒神经的溶液中加乳酸钠可以显著地延长神经持续活动的时间。这些结果首次证明乳酸代谢在神经活动中也有重要作用，修正了前人对此问题的观点。接着，在希尔的建议和帮助下，他又与一位原苏联科学家一起去普里木斯（Ｐｌｙｍｏｕｕｔｈ）海洋生物实验室对一种海水蟹的无髓鞘神经的放热进行系统的分析研究，所得结果由冯德培写成论文在英国生理学杂志发表。此外冯德培在希尔实验室还参加了其他４项研究工作。

在英国近３年的时间中，冯德培约二年半在希尔实验室工作。为了扩大他的研究限界，希尔主动替他安排去英国其他两个最著名的研究神经系统的实验室，即剑桥大学生理系的Ｅ．Ｄ．艾德里安（Ａｄｒｉａｎ）实验室和牛津大学生理系的Ｃ．Ｓ．谢灵顿（Ｓｈｅｒｒｉｎｇｔｏｎ）实验室各工作了一两个月。冯德培在艾德里安实验室时间虽短，却也完成了一项有意义的研究工作。１９３２年下半年冯到这个实验室时，他们以前的研究工作正留下一个疑难问题，即在蛙的皮肤连神经标本上研究触觉反应，观察到皮肤表层因刮擦受伤使触觉反应消失，但经过一些时间后反应又恢复，原因不明。他们就把这个问题交给冯去解决。冯只花一星期时间就找到了答案，就是损伤使皮肤释放钾离子，神经末梢周围钾离子浓度增高，阻断神经传导，导致标本的触觉反应消失，但这是可逆的；如果钾离子浓度因弥散或用正常任氏溶液冲洗而回降，触觉反应即得以恢复。他如此快就找到答案，答案又如此简单，使艾德里安感到惊奇，他亲自动手重复冯的实验后才相信。冯德培所以能如此快地解决这个问题，是因为他知道在肌肉上有相似的现象，即损伤会使肌肉释放钾离子，导致肌肉暂时丧失兴奋性，若洗去多余的钾离子又可使肌肉恢复兴奋性。把这点背景知识应用到皮肤神经标本上去，问题就立刻解决了。

当他快要结束在希尔实验室工作的时候，希尔语重心长地对他说：“你在这里的大部分工作是你独立做的，但人家仍会认为你是在我指导下做的，你要回去开创自己的研究，世界同行才会承认你是真正的独立工作者。”回国后，德国《生理学成就》杂志曾邀请各国生理学权威按其主要研究成就撰写专题的综述文章，当时邀请希尔撰写关于神经代谢方面的文章，希尔却推荐由冯德培来写。他的《神经放热》一文１９３６年发表在该杂志后，被学术界认为是神经能力学方面的权威性参考文献。

神经肌肉接头生理学

从他开拓了神经肌肉接头的新研究领域后，１９３６―１９４１年他在这个领域发表了一系列文章，包含着许多新的实验结果，其中较重要的可以归结为下列几点。

（一）高频神经刺激引起的“接头抑制”及神经末梢周围局部收缩的发现。冯德培在关于神经肌肉接头的第一篇文章中描写了一个现象：在蛙的神经―缝匠肌标本上高频间接（通过神经）刺激能抑制直接刺激肌肉引起的收缩。这个现象起初无法解释，他直觉地断定，这个现象不会是孤立的，必然有其它相关的新现象等待着揭露。这个直觉激发了他对神经肌肉接头研究的热情，立即准备大干一番。进一步的实验果然揭露了一连串相关的新现象：１．高频神经刺激使神经末梢周围发生局部收缩，２．用毒扁豆碱（一种胆碱酯酶抑制剂）处理肌肉可使局部收缩显著地增大和延长，３．用箭毒（抗乙酰胆碱药物）处理肌肉则使局部收缩消失。当时神经肌肉传递的化学学说尚在建立过程中，传统的电学说还有影响。根据化学学说，上列的新现象自然地拼成为一幅逻辑的画图：高频刺激使神经末梢释放大量的乙酰胆碱，因而使神经末梢周围的肌纤维发生局部收缩；局部收缩阻碍肌纤维的兴奋传导，因此产生“接头抑制”；毒扁豆碱阻止乙酰胆碱的酶解，增加并延长其积聚，所以增强并延长局部收缩；箭毒拮抗乙酰胆碱，所以减小或取消局部收缩。相反，如依照电学说，则上列新现象都成为不可思议。很清楚，他的上述新发现给予当时还有争议的化学学说以直接的强有力的支持。

（二）从钙离子对神经肌肉接头的多种作用总结出钙离子增强神经末梢递质释放的假说。他通过实验揭示了提高任氏溶液中的钙离子浓度对神经肌肉接头有多种多样的作用：１．增强上面所说的高频神经刺激引起的“接头抑制”和局部收缩，２．减轻由多种不同药物和不同有害条件或因子产生的接头传递阻遏。为了给多种多样的作用以一个统一的解释，他提出提高钙离子浓度增强神经冲动在神经末梢引起的递质释放的假说。这假说首次把钙离子与化学突触的递质释放机制联系起来，是有预见性的。后来的研究证明在神经冲动引起神经末梢释放递质时，钙离子进入神经末梢是关键的一步。

（三）终板电位在强直刺激后的长时程易化或强化的发现。他是最早记录终板电位的人之一。关于神经肌肉接头传递的易化或强化现象，他以终板电位为指标做了许多观察，首先描述的强直刺激后的长时程强化现象特别引人注意，他的这方面工作是以后许多突触可塑性研究的先驱。

（四）在哺乳类动物神经肌肉接头研究上，首次揭示了毒扁豆碱类药物除了接头后作用外还有接头前作用。他在两栖类神经肌肉标本肯定了毒扁豆碱类药物使肌肉对单个神经刺激的反应增强是由于肌肉作重复反应之后，进而用猫神经肌肉标本作比较观察，出乎意料地发现了毒扁豆碱使哺乳类动物运动神经末梢产生自发的和受刺激后的重复发放。这个发现为各种药物对接头前运动神经末梢作用的研究揭开序幕，一些神经药理学家接着在这方面做了许多工作。

总结上述，从神经生理学的历史发展来看，冯德培的神经肌肉接头研究有两方面的重大意义：１．在３０年代，突触的化学传递学说尚处于奠基时期。他的神经肌肉接头研究是这个学说的奠基性工作之一，并赋予这个学说以新的证据。２．在３０年代，神经肌肉接头作为生理学、生物物理学的研究对象，基本上是一块“处女地”。他在自己的一个新实验观察的启发下，立即敏捷地作出决定，要持续地去开发它，是有远见的，他取得的丰富收获使他成为这个重要研究领域的公认的先驱者之一。现在，虽然神经肌肉接头已是被研究得最详细的一个化学突触，但尚须进一步深入研究的问题还很多，仍是一个活跃的研究领域。