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关于超高速传导神经纤维在中国对虾中的发现

徐科^*

原中国科学院上海生理研究所，上海 200031

Abstract

神经纤维的快速传导在动物和人的机体活动中有着重要的功能意义。在生理学和神经生物学教科书中通常都将无脊椎动物、脊椎动物和人的各类神经纤维的传导速度列于表中，提示无脊椎动物的神经纤维传导速度都相应地明显低于脊椎动物和人的，而在后者中又以Aα-有髓鞘神经纤维的120 米/秒的传导速度为最快。但是，早在1961年，中国科学院上海生理研究所的范世藩、徐科和中国科学院海洋研究所的陈芳顺、郝斌就报道过，贯穿于中国对虾(Penaeus chinensis)腹神经索中的一对内侧巨大神经纤维的传导速度高达 80~200 米/秒(n = 7)[1]。在工作中，作者们虽然采用了改变刺激与记录电极距离的方法对速度进行了准确测定，但因数据高度分散，即使在文章发表后，特别是在1961年4月27日《人民日报》报道了我们的发现后，在我个人的心里还是对之有些忐忑不安。后来，当我看到Kusano (1966)关于日本车(对)虾(Penaeus japonicus)的同名巨大神经纤维的传导速度为 90~210 米/秒的报道[2]后，我的注意力便转向争取早日解开“数据分散”之谜和分析该巨大神经纤维高速传导的机制等问题。
记得Kusano在发表论文之前曾来信向我们索要过那篇文献的抽印本，但因在“文革”期间，我们不能回信，他在其论文中未能引用我们的论文。由于我们的论文是用中文发表的，再加上在“文革”期间我们同国外同行交流较少，致使其未能及时被国际同行所知晓。但后来从文献[3]得知，美国科学院院士Bullock TH在访问莫斯科的前苏联科学院生物物理所时，从该所来青岛工作过的 Shmelёv处听到了关于中国人发现了超高速传导神经纤维的消息，回到美国后便将该消息告知了当时在美工作的Kusano。他回到日本后在Watanabe研究室完成关于日本对虾巨大神经纤维的研究。这里，我还要再补充一个中间环节[4]，即在Bullock先生访问苏联时，因中国与美国之间尚未通邮，他立即从莫斯科寄信给上海生理研究所冯德培所长，提出 4个带有“？”的、急于寻求答案的问题。据说，他是收到肯定答复的回信后才回美国的。这项小小的发现受到Bullock先生的如此重视，极大地增强了我进一步开展对对虾神经纤维研究的决心。但是很遗憾，我们的这项研究工作很快地便在“文革”中被批判而中断了。至于Kusano报道的日本对虾巨大神经纤维的90~210 米/秒的传导速度可能也是因为数据的分散度较大而未能被其它文献所广泛引用，有的作者甚至只引用了其中的90 米/秒的下限。
直到1980年，我有机会到日本岗崎国立生理学研究所的Watanabe研究室短期工作，方得以在Dr. Terakawa的合作下重启了对虾神经的研究工作。这时我们在工作中注意到，中国与日本的雌性对虾体长分别约为 23与 25 cm；但雄性对虾都明显较小，它们的体长分别约为 13 与 15 cm。于是我们分别从雌、雄对虾剥制了多根内侧巨大神经的单纤维标本，计算了其上的兴奋结数目。结果发现大部分标本上的兴奋结数目都是23个(极少数为24个)。它们之间的差异只是结间段的长度不同。我们知道，结间段的长短在兴奋传导过程中所需时间差是可忽略不计的。由此可确认，传导速度为80或90 米/秒的测试样品应分别取自较短的雄性对虾，而 200或210 米/秒的样品应分别取自雌性对虾[5]。如今，在合理地阐明了传导速度分散度大的原因之后，我们已看到了关于超高速传导神经纤维的资料开始被国际文献所引用[6]。但我们还可预测，如能得到体长更长(如大于28 cm)的雌性对虾，则应还可能打破神经纤维传导速度的200~210 米/秒的最高记录。
关于外周有髓鞘神经纤维上的兴奋结数在个体发生中的模式可能有两种：出生后兴奋结数即趋于固定的模式，如对虾的巨大有髓鞘神经纤维；出生后结间段的长度趋于固定的模式，即兴奋结数随神经纤维长度的增加而增加的模式。从文献得知，脊椎动物有髓鞘神经纤维上的郎氏结的宽度约为1~1.5 µm，结间段的长度约为 0.1 mm。人的坐骨神经的长度从出生到成年应增加数倍，试问在出生后首先固定下来的是郎氏结数，还是结间段的长度？
我是于1980年在上海召开的一次国际会议上见到Bullock先生的。他曾告诉我，他出生在中国的南京，还有个中国名字叫蒲天生。后来我和Bullock 先生有过通信往来，他鼓励我将对虾神经纤维的研究继续开展下去。现在Bullock先生已离人世。我可告慰于他的是，我们在对虾的神经纤维的结构与功能的研究中，又有几项发现可修订他与 Orkand R及Grinnell A合著的经典著作《Introduction to Nervous Systems》(1977)中的相应结论。

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Citing This Article：

徐科. 关于超高速传导神经纤维在中国对虾中的发现. Acta Physiol Sin 2011; 63 (3): 289-290 (in Chinese with English abstract).