被遺忘的諾貝爾獎神經科學家──高基
保羅．馬札雷洛（Paolo Mazzarello） 著
陳壁彰、劉俊鴻、鄭義奮 譯
- 出版日期2023年12月 出版
- 書籍裝訂平裝 / 23*17 / 608頁 / 單色（黑） / 中文
- 出版單位國立臺灣大學出版中心
- 叢書系列教學與通識－知識漫遊 13
- ISBN978-986-350-781-9
- GPN1011201585
- 定價860元
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- EISBN(PDF)978-986-350-794-9
- EISBN(EPub)978-986-350-795-6
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卡米洛．高基（Camillo Golgi）是活躍於十九世紀末至二十世紀初的義大利科學家，他開發出一種細胞染色技術──黑反應，首次揭示了神經細胞的完整輪廓，這項成就宛如伽利略的望遠鏡天體發現，讓科學家終於得以解析如同宇宙般神祕的大腦之結構，奠定了現代神經科學的基礎，並使他與西班牙科學家拉蒙．卡哈爾（Ramón y Cajal）共同獲得了1906年的諾貝爾生理醫學獎。然而，今日大多數人印象中的「高基」，往往只是細胞構造「高基氏體」的代名詞，又或是聯想到他的「敗者」形象：他在諾貝爾獎頒獎典禮上，是如何脫節地堅決反對拉蒙．卡哈爾的神經元理論……
為能讓這位沉寂百年的科學巨擘得到應有的認可，本書作者以其神經科學與科學史的專業，透過豐富、詳實的文獻資料建構出高基的時代背景與其生平，並鉅細靡遺地呈現高基在神經科學、細胞生物學、傳染病學等科學領域的研究歷程，讀者將能看到一位堅定的實證主義科學家窮其一生投入科學研究的學者風範，並深刻地感受到他的科學貢獻之偉大！
圖輯
推薦序一／程淮榮
推薦序二／楊慕華
導讀／陳壁彰
作者序
致謝
第一章 簡介：介於革新與保守之間
第二章 「學德文的人是叛徒」
第三章 「重生的雅典」
第四章 通往大腦祕密的組織學之路
第五章 小廚房裡的一個簡陋實驗室
第六章 像森林中的一棵樹
第七章 球狀物、顆粒物與纖維狀物
第八章 逃出迷宮
第九章 戀愛中的教授
第十章 感覺小體、漏斗與輸血
第十一章 神經解剖學研究
第十二章 各種研究與爭議
第十三章 間歇性發燒的祕密
第十四章 為安娜．庫利西奧夫而戰
第十五章 瘧疾的論戰
第十六章 神經元的宣揚者們
第十七章 表面上是優先權的問題
第十八章 原生質的泛神論
第十九章 高基vs拉蒙．卡哈爾：神經科學破曉前的整體論vs化約論
第二十章 神經科學的歷史悖論
第二十一章 緊張的實驗室生活
第二十二章 來自米蘭的威脅
第二十三章 「隱藏在細胞體中」的優雅網狀結構
第二十四章 每天都有新發現的實驗室
第二十五章 斯德哥爾摩的美麗與寒冷
第二十六章 重返研究
第二十七章 多年的悲傷
第二十八章 伊西絲的面紗
第二十九章 至死方休
附錄 神經系統中樞器官的精細解剖學
參考文獻一 高基歷年著作
參考文獻二 相關研究或著作
索引一 人名譯名對照
索引二 專有名詞譯名對照
作者序（摘錄）
就在一個世紀之前，高基還是最著名的歐洲科學家之一，是生物學與醫學許多領域的傑出人物。他開發了「高基染色法」（這種黑反應讓科學家們第一次能夠看到單一神經元的全貌）；他描述了許多類型的神經元（包括「高基細胞」──小腦的中間神經元）；他詳細分析了神經系統的數個區域，並提供了精美的示意圖。他的研究顯著增進了我們對神經系統組織結構的認識，這些知識可說是現代神經科學的基石。此外，他還描述了「高基氏體」（真核細胞中負責對於新合成的蛋白質與脂質進行加工的胞器）、鑑別出「高基氏腱器官」（一種本體感覺器官）、觀察了舞蹈症主要的神經病變，最後同樣重要的是，他證明了瘧疾的週期性發燒與瘧疾寄生物的繁殖有關（當時瘧疾仍是世界性的禍害）。1901年至1906年間，高基因其在中樞神經系統與瘧疾感染方面的發現而多次在諾貝爾獎中被提名，最後終於在1906年與他的科學宿敵──桑地牙哥．拉蒙．卡哈爾一起獲得了諾貝爾獎，「以表彰他們在神經系統結構方面的研究成果」。諷刺的是，諾貝爾獎反而讓高基的聲望在神經科學界中加速墜落。多年來，由於高基始終堅決反對神經元理論──即神經系統是由獨立的細胞單元「神經元」構成的，使得他的名聲受到折損。但正是在頒獎典禮上，高基發表了他那無疑是科學自殺的言論。出於迄今仍難以理解的原因，他在獲獎感言中對神經元理論及其主要支持者──他的共同獲獎者拉蒙．卡哈爾作了無情的批評。高基的這個判斷失誤永遠不會被原諒，不僅因為他的攻擊在當時的場合顯得很沒有品味，而且還因為它讓震驚的科學家們與權貴們清楚地知道他已經與神經科學的當前發展脫節了。高基對於未來將成為現代神經科學支柱的理論採取激烈的反對立場，注定讓他在科學「真理」的競逐中名列敗者，這種競逐很少被明確承認，但科學家們總是能敏銳地感受到。尤有甚者，拉蒙．卡哈爾的科學生涯實際上是建立在高基染色法的巧妙運用之上，這讓高基的挫敗變得更加酸苦。
然而，最終對高基聲譽最具毀滅性打擊的是拉蒙．卡哈爾的《我一生的回憶》。這是拉蒙．卡哈爾期待已久的自傳，於1917年出版，並在被翻譯成英文後，立即成為英國與美國神經科學界的經典之作。高基被描繪成一隻科學恐龍，他的錯誤如此之大、之多，以至於難以理解，這是科學進展的死胡同，值得在「錯誤思想」博物館中展示。高基的這番形象描繪變得極為盛行，取代了其他任何的形象，甚至就連他自己的大學裡也不例外。這就是我在1970年代中期於帕維亞大學讀醫時所認識的高基，當時還有一些他最後的學生還活著。
對於高基有如此的刻板形象但卻又在生物醫學文獻中廣泛出現他的同名詞，我感到十分好奇，於是開始研究這位幾乎被遺忘的人物的生平與其時代，結果進入了一個迷人的世界，其中滿是開創神經科學領域的科學家先驅。從這項研究中，產出了第一本高基的傳記──《隱藏的結構》，1996年由西薩爾皮諾（Cisalpino，位於義大利米蘭）出版。由於喬瓦尼．貝魯奇（Giovanni Berlucchi）的支持以及帕維亞大學與聖馬特奧綜合醫院的贊助，該書的英文版於1999年由牛津大學出版社出版了。在許多方面，這本英文版的《隱藏的結構》並不只是將義大利文作翻譯，而是經過大量更新、編輯與重組後的結果，其中兩位譯者亨利．布赫特爾（Henry Buchtel）與阿爾多．巴迪亞尼（Aldo Badiani）給予的寶貴意見與建議對我有極大的幫助。
隨著時間的推移，我覺得有必要回到高基的生平中，納入過去10年來發表的研究以及引起我注意的新資料。在2006年由博拉蒂．博林吉耶里（Bollati Boringhieri，位於義大利杜林）出版的義大利文版更新傳記《被遺忘的諾貝爾獎得主》中，我探索了高基所處的生物醫學領域的幾個新面向。新材料使我能夠更正前一版的一些錯誤，並為科學進步的史詩階段展現了新的視角。在這個階段中，高基的人生提供了一個獨特的參考點，可以追蹤早期的神經科學以及甚至是微生物學與細胞學的發展。另一方面，高基的行政與政治活動也提供了描繪十九世紀下半葉與二十世紀初義大利社會一些有趣面向的機會。同樣在這第二本傳記中，高基的生活史是按時間順序敘述下來的，充分利用了高基的朋友、親戚與同行生活中鮮為人知或不為人知的情節。我相信，與許多傳記作品中普遍可見的空洞心理分析相比，這些軼事可以讓讀者更好地參透高基的社交與個人活動。《被遺忘的諾貝爾獎得主》囊括了幾乎所有的高基書目，包括沒有收錄在《作品全集》中的許多著作。其中一些論文對我試圖描述高基在義大利與國際科學界中的地位至關重要。
推薦序一（摘錄）
程淮榮（中央研究院分子生物研究所所長）
我很高興有這個機會為這本書寫推薦序。身為神經生物學家，我很早就知道卡米洛．高基（Camillo Golgi）和桑地牙哥．拉蒙．卡哈爾（Santiago Ramón y Cajal）對現代神經解剖學的貢獻，同時也很好奇為什麼這兩位1906年諾貝爾獎得主在得獎演說中所描述的觀點是那麼地不同，甚至稱得上是對立的。由於神經元理論的勝出，後來的人或多或少都把卡哈爾當成英雄，寫了很多有關於他的故事。因此在當代一般神經科學家的眼中，卡哈爾儼然是神經科學教父級的人物，而高基只不過是一個「黑反應技術」（black reaction）的發明者。這本書詳盡地描述高基一生的科學成就，有幸讓我們得以在一百年之後，用不同的角度，來了解這位十九世紀末至二十世紀初的傳奇人物，及其科學之重要貢獻。
這本書雖然聚焦於高基一生的科學貢獻，但是由於他當時所處的歐洲是醫學和生物學的中心，因此這本書也提供了相當豐富的科學史料。對於想要了解那個時代有關組織細胞學、解剖學以及醫學發展的讀者來說，應該非常有趣。最重要的是，作者以當時豐富的科學文章、書信往來以及各種可取得的文件，來支持對高基的種種描述，因而大幅提高了這本書的可信度和可讀性。我們也因而知道，高基是一位接受嚴謹傳統教育，且個性內向而拘謹的學者。然而，高基也是一位熱情的愛國者，是一位走在時代前端的創新者，但也是一位自始至終不願意接受神經元理論的頑固分子。他很熱衷研究，但是也擔任多年的大學校長，並且積極從政。作者最終很適當地以高基家鄉神祕的阿爾卑斯山來形容這位傳奇人物。透過這本書的章節，我們也因此可以了解一位成功的科學家能夠如何為社會國家作出貢獻。
高基成功地發明黑反應的技術，為人類首次揭示神經細胞完整的輪廓，但他的科學成就並不局限在神經科學。他的興趣廣泛，對於各種疾病的成因，包括細菌學、免疫學、化學和物理化學都有涉獵。尤其是以醫生的身分，在年輕時便協助對抗天花疫情，所以傳染病和體內微生物所造成的病理變化，便成為了高基一生主要的研究主題之一。他對於瘧疾、狂犬病以及其他傳染病的研究，也貢獻良多。另外，他在組織細胞學的貢獻也很可觀，例如有名的高基氏體以及高基氏肌腱器都是以他的名字來命名。
這本書詳細地描寫高基如何克服各種環境的限制和困難，堅忍不拔地從事科學研究。他是一位實證主義者，認為只有先獲得實驗數據才能形成合理假說；科學是一種事實的累積，必須藉由日復一日耐心的研究，才能得到一點進步，也就是所謂的「幸運旅行者心法」。他拒絕以任何先驗不可知論的神話，來限制研究的潛力。這樣的信念，用現代科學研究的眼光來看，也相當令人佩服。因此對神經科學不大感興趣的醫生或生物學家，在讀了本書後，可能都會覺得高基是一位偉大的科學家。然而現代的神經科學家，提到高基總是會說，雖然他發明了劃時代的黑反應，但是因為他對於網狀結構理論（如今已被證實有誤）的堅持，使得他在神經科學方面的成就似乎沒有卡哈爾那樣地偉大。
然而，為什麼這樣一位具有卓越成就的科學家，對於神經元理論是如此地排斥呢？這個問題不是個純粹的科學問題。因著這本書的豐富背景資料，將帶給我們非常多的啟發，使我們窺見科學家可能會有的局限。若說高基的黑反應促使現代神經科學的誕生，一點也不誇張；它可以將神經組織中不同元素間的關係清楚地呈現在顯微鏡下，同時也是區分神經細胞和神經膠細胞的有效方法。更重要的是，高基對於兩種星狀膠細胞的鑑別方法至今仍然被採用──這在當時是劃時代的成就。因為唯有找到隱藏在神經系統內的結構，才有可能解開大腦的祕密，而黑反應正是通向這個祕密的第一把鑰匙。
推薦序二
楊慕華（國立陽明交通大學副校長）
猶記得剛踏入醫學領域之際，我最初所感受到的，是那滿天的專業術語，以及琳琅滿目的解剖結構描述。對於我來說，解剖、組織、病理學等基礎學科的那些複雜專有名詞，簡直是終極挑戰。每到考試，都像如臨大敵。大二的神經解剖學，更是重中之重。
憶當年，因沒有3D影像來輔助學習，面對極為複雜的神經系統和令人生畏的專有名詞，我們醫學生簡直無所適從。因此同學們甚至戲稱神經解剖學是一門只有神才能夠理解的學科。後來進入臨床科目的學習，我又遇到類似的情況：無論是疾病之病徵還是病程，都需要極度細膩的觀察和描述，而且它們是源自大量背誦的知識。我不禁思考：為什麼生物醫學需要如此繁瑣的描述？是否學醫過程只能靠純粹的背誦，不太需要深刻理解？然而過了三十年，透過基礎醫學的學習和臨床工作經驗，我漸漸明白，即便在分子生物學崛起的世代，細緻的觀察與描述依然是醫學知識的根基，而敏銳的觀察力正是醫學研究不可或缺之元素。
論及縝密與專業的觀察，本書的主角卡米洛．高基（Camillo Golgi），正是現代醫學的最佳範例之一。高基博士對細節的敏銳觀察，推動了高基染色法的發明，也為神經解剖學奠定基石。另外，他發現重要的胞器「高基氏體」，也是細胞生物學的重大突破，使他成為史上被引用次數最多的生物學家之一；他還揭示了瘧疾的病原週期與臨床病徵之間的關聯，為疾病診治做出了重要貢獻。簡而言之，高基如果不透過精湛的觀察，這些偉大的發現將無法從其而生。靠觀察而歸納出結果，是生物醫學與數理學科之不同，因後者倚重邏輯之演繹。生物學靠歸納而撥雲見日，解開生命之奧祕，正是它最吸引人的之處。
這本傳記不僅細緻地描述了高基在不同階段的學術貢獻，還將我們帶回到義大利建國初期的政治生態和社會脈絡，使我們更能深刻地理解高基的生平背景。感謝陳壁彰博士、劉俊鴻同學和鄭義奮同學的翻譯，他們的專業背景，使這個譯本更能忠實呈現了高基在細胞生物學、神經生物學以及感染症領域的重要貢獻。本書讓我們在高通量、多體學和大數據研究當道的時代，重新體會源於細緻觀察的獨特價值，及其對科學的貢獻。當我們更認識高基這位偉大的科學家，也更能體會「觀察力」對科學研究的重要性，及其純粹之美。
導讀（摘錄）
陳壁彰（中央研究院應用科學研究中心副研究員）
《被遺忘的諾貝爾獎神經科學家──高基》是一本深入探索義大利神經學家卡米洛．高基的科學生涯和貢獻的傳記。在十九世紀末至二十世紀初這段神經科學的萌芽期，高基這位神經學家和解剖學家正是因為開發出「黑反應」這項開創性的神經組織染色技術，被譽為神經學的奠基者之一，並因此獲得諾貝爾生理醫學獎。
高基，這個名字對於每個醫學或生物學領域的學生來說，必定都會聯想到細胞裡的基本構造──高基氏體。然而，這只是高基為數眾多的發現和貢獻之一而已。事實上，他的研究範圍不僅限於細胞生物學和神經科學，而是涵蓋了生物學的多個領域，並且影響深遠。例如，他對瘧原蟲和三種類型的瘧疾性發燒有過詳細的觀察和記錄，並提出了治療的方法。此外，高基也是一位傑出的教師，培養了許多的後進，其中有好幾位後來也成為偉大的學者。他在帕維亞大學多次擔任過校長，為維護大學的優勢不遺餘力；並也投入政治，具有義大利終身參議員的身分，還在第一次世界大戰期間負責管理一所軍醫院，可以說是一位懷有強烈愛國心的科學家。高基的名字值得被更多的大眾認識和了解。
高基於1843年7月7日出生於義大利北部的一座小山城。如同他的父親，高基也在帕維亞大學醫學院就讀，並在1865年畢業。本書的前幾章，作者除了敘述高基的求學歷程，也向讀者說明了高基的家庭背景和帕維亞大學的學術歷史。畢業後，高基先是在聖馬特奧醫院和阿比亞泰格拉索的慢性病醫院工作，期間他克難地在自己家中的小廚房建立了一個簡陋的實驗室，累積他對於神經系統的研究成果，使他在幾年之後終於如願地回到他的母校帕維亞大學任教，並持續投入更多的研究，包括瘧疾與狂犬病。高基的科學研究歷程是書中的主幹，作者大量引述了高基與同期其他學者的著作，將高基的研究脈絡、發現、學術影響和面臨的挑戰作了詳盡的解說。直至1926年1月21日去世前，高基將近83年的人生中，有很大一部分是沉浸在他所熱愛的科學研究與帕維亞大學。
「黑反應」無疑是高基研究生涯中最具代表性的發現，這是他在1873年於他的廚房實驗室中發明出來的染色技術，又稱為「高基染色法」。此方法的核心為硝酸銀溶液，藉由銀的沉澱顯示出單個神經細胞的整個輪廓，包含其所有突起與分支。這對於當時的神經系統研究是非常重大的突破，猶如將隱藏於未知領域的神經科學顯露出來，自此讓科學家得以解析神經元的結構和功能。然而，這種染色技術的工作原理長期以來一直是個謎。在當時，高基的「黑反應」染色技術雖然讓眾多科學家們躍躍欲試，但是由於高基認為還未找到最佳配方，因此他並沒有公開詳細的實驗方法，使得其他科學家較難以掌握此技術，因而曾讓人一度懷疑黑反應的發現純屬偶然。而這也是這本書的重要主題之一，探討科學中知識的分享和開放性問題。
另一方面，「黑反應」也成就了另一位神經科學界的巨擘──拉蒙．卡哈爾。這位與高基共享1906年諾貝爾生理醫學獎的西班牙組織學家，透過黑反應所得到的觀察結果鞏固了現代神經科學理論的根基──「神經元理論」。然而，高基這位黑反應的發明者，終其一生都拒絕接受神經元理論，堅信「瀰散神經網」的觀點。神經元理論認為，神經系統的組成是一個個獨立、分開的神經元；但高基認為，神經系統的組成元素應是相連在一起整體運作，形成一個神經網的結構，而神經元理論與他的觀點是完全不相容的。於是，高基與拉蒙．卡哈爾成為了科學界的一對宿敵。縱然他們是諾貝爾獎歷史中第一對共享獎項的得獎人，但隨著高基在頒獎典禮中發表了抨擊對手的演說，不僅讓他們之間的恩怨再也無法化解，也讓後世對於高基大多持有負面印象，甚至遺忘他的科學貢獻有多卓著。
這本書的原文版先後有兩個版本，第一版於1999年出版，第二版在2010年出版。第二版除了調整部分文句與更新一些參考文獻外，其與舊版最大的不同，就是增加第二十章──〈神經科學的歷史悖論〉。在這個章節，作者帶領讀者探討一個世人好奇的問題：高基和拉蒙．卡哈爾，究竟誰比較重要？若是以現代神經科學的觀點而言，可能大多數人會傾向支持拉蒙．卡哈爾；但如果是神經科學領域外的學者，答案可能就沒有那麼明確，因為高基在細胞生物學與傳染病學等領域也有相當卓越的貢獻，「他還有三大發現，並都冠上了高基之名：高基氏體、高基氏腱器官與瘧原蟲的生命週期」就是很好的證明。
接著，作者再拋出另一個問題：如果高基沒有發現黑反應，神經解剖學乃至神經科學的發展會發生什麼變化？在二十世紀初以前，分子生物學、免疫螢光染色等知識都尚未萌芽，只有簡單的化學染色法，如蘇木精-伊紅染色法（H&E stain），但這些染色法都無法顯現一個神經元完整的構造：在黑反應發明前，科學家們普遍認為樹突沒有游離末梢，軸突也沒有分支，甚至因為神經細胞在顯微鏡下看來只是一團纖維，並不像是如血球般圓形的細胞，而爭論生物體的最小單位到底是不是細胞呢！在這種情況下，拉蒙．卡哈爾並沒有機會發展出改變神經解剖學的理論。作者點出，黑反應的發明並非自然發生，而必須仰賴高基無法取代的經驗，就像是烹飪高級料理，關鍵是研究者的創造性直覺。也就是說，「如果沒有高基，就不會有拉蒙．卡哈爾」。
況且，高基的神經學理論並沒有被完全推翻。高基的理論確實存在缺陷，但「神經系統整體運作」的概念啟發了現代神經科學中的整體論學派。他是堅定的實證主義者，認為理論都應源於實際的觀察結果，而不是依靠猜測、空想而來的；只不過，戴著「瀰散神經網理論濾鏡」的高基，只能看到有利於他的理論的觀察結果。考量到當時顯微技術的限制，以致尚未出現決定性的證據反駁高基理論的錯誤，作者希望透過脈絡的梳理，讓讀者能夠同理高基的堅持，而不是一味地將他視為心胸狹隘的頑固學者。