张香桐,神经生理学和神经解剖学家,中国科学院院士,1907年11月出生于河北省正定县,1933年毕业于北京大学心理学系,1946年获美国耶鲁大学哲学博士学位,1956年底回国。先后任中国科学院上海生理研究所研究员,上海脑研究所研究员,所长,名誉所长,现为中国科学院神经科学研究所名誉所长。 张香桐是树突生理功能研究的先驱者之一。20世纪50年代初他对树突功能的研究在国际学术界产生广泛影响。他提出存在“胞体上的"和“树突上的”两种不同的突触兴奋的概念,认为在树突上的突触可能对神经元兴奋性的精细调节起重要作用。他提出的树突有电兴奋性和能传导冲动的重要论断,虽当时未被多数人接受,近来已得到充分证实。1992年国际神经网络学会因张香桐“对于我们有关生物神经网络的 理解所做出的重大贡献”而授予他终身成就奖。 张香桐还在其他方面做出了许多重要贡献。他因“猴运动皮层内肌肉部位代表性”和“猫后肢肌肉神经中传入纤维组成"两项研究成果而被1989年美国出版的《神经科学百科全书》列入“公元前300年至公元1950年间对神经科学进展有贡献的人物简介”内。他对针刺镇痛机制研究也做出过巨大 贡献,并因此被美国全国卫生研究院邀请为常驻学者,荣获比利时皇家医学科学院的外国名誉院士称号和国际%reshold基金会1980年度的弧reshold奖金。 张香桐,神经生理学和神经解剖学家,1907年出生于河北省正定县一个农民家庭,因家境不好,14岁时才进小学念书。小学毕业后,在小学老师的热情鼓励下,他考进了当时的直隶省立第七中学。但是家中又发生火灾,他只能以中学毕业后当两年家庭教师为条件,借钱读完了中学。中学毕业后一面当家庭教师,一面在两年内以优异的成绩念完北京大学预科的课程,然后进北京大学心理系学习。在心理系学习期间,还选修了生物系的生理学、解剖学和有机化学,到北平协和医学院攻读生理、解剖等医前期的基础课程。同时,他还要边学习、边工作以解决自己的生活来源和负担一部分家庭的生活开支。1933年大学毕业后,张香桐到当时的中央研究院心理研究所工作。1937年抗日战争爆发后心理研究所被迫内迁,张香桐承担了押运仪器、图书的任务。到了内迁的目的地广西良丰后,他又辗转到贵阳,然经人介绍到安顺军医学校教书。这段时期中,尽管生活与工作条件十分艰苦,张香桐仍然依靠一架显微镜和随身携带的一些组织切片,努力完成了不少篇具有一定学术水平的科学论文,如《猴小脑皮层内的一种返回性纤维》,《鲮鲤锥体束的高位交叉》等,并在国际刊物上发表。 在贵州期间,有一次他在贵阳的红十字图书馆看到一本美国J.F.Fullon教授著的《神经系统生理学》,十分感兴趣,并产生了想到F、dton教授处学习和做研究的愿望。于是他抱着试试看的心情,给Fulton写了一封信。两个月后,竞出乎意外地收到回信,同意他去学习。他立即拼凑了去美的路费,乘船转道印度去美国。从1943到1946年,张香桐在美国Fult0“实验室埋头学习,做了大量出色的研究工作。1946年他获得了美国耶鲁大学的博士学位,他的学位论文题目是《以蛛猴之尾为例论述神经系统的分段、分层及部位投射》。他的导师Fulton在给大学博士委员会的信中评价张香桐的论文是“在一切范围内都是高质量的”,“是自从1930年以来向我系提出的最出色的毕业论文”。 张香桐获得博士学位后,先后到耶鲁大学航空医学研究室、约翰霍普金斯大学和洛克菲勒研究所工作,和著名科学家C.N.W00lsey,D.P.C.Uoyd,LD瑚te de N6等共事,做了一系列高水平的工作。从1950年起,张香桐开始独立发表论文。主要的研究兴趣集中在大脑皮层,特别是大脑皮层树突的功能和视皮层诱发电位的分析,取得了突出的成绩,被誉为当时“最好的大脑皮层生理学家之一”。 张香桐是国际学术界公认的树突生理功能研究的先驱者之一。20世纪50年代初,对神经细胞的树突的功能特性了解很少。张香桐认为,在大脑皮层中,树突占据总体积三分之一以上,必然在大脑皮层的功能中发挥重要作用。1951年,他发表了《直接电刺激大脑皮层产生的皮层神经元的树突电位》的论文,1952年,在美国冷泉港学术讨论会上,张香桐宣读了题为《大脑皮层神经元的顶树突》的重要论文,阐述了他对树突功能的看法,很受重视。根据实验结果,他提出树突有电兴奋性和能传导冲动,并提出存在胞体上的和树突上两种不同的突触兴奋的概念,认为在树突上的突触可能对神经元兴奋性的精细调节起重要作用。他用电生理学方法对皮层神经元树突功能特性的研究及所发表的多篇论文,产生了广泛的影响。有的国外生理学家认为他是“历史上第一个阐述了树突上突触连接的重要性的人”。 张香桐在树突研究领域的先驱性工作,引起历时多年的激烈的学术争论。当时许多著名科学家都不赞同他的一些重要论断,但近年来的许多实验却证明它们是正确的。例如争论的焦点之一是树突能否传导神经冲动的问题,当时很多科学家认为在树突上只存在兴奋的电紧张扩布,不能产生和传导神经冲动。现在已经证明,树突上可以产生钙或钠锋电位(神经冲动),锋电位可沿树突向胞体或向树突远端传导,即树突确有电兴奋性,能够传导神经冲动。 1992年,国际神经网络学会因张香桐“对于我们有关生物神经网络的理解所做出的重大贡献”而授予他终身成就奖。授奖证书认为,张香桐“对于我们在高等脊椎动物感觉运动皮层和脑干系统定位组织的基本概念的发展,起了关键性作用。他关于大脑皮层神经元树突电位的研究,形成了一种划时代的重要标志,为树突电流在神经整合中起重要作用这一概念,提供了直接证据”,“这一卓越成就,为我们将来发展使用微分方程和连续时间变数的神经网络,而不再使用数字脉冲逻辑的电子计算机奠定了基础”。 张香桐在美国期间还在其他方面做出了许多重要贡献。他在耶鲁大学攻读博士学位期间发表的“猴运动皮层内肌肉部位代表性”的工作,是针对一个长期以来有争论的重要问题而进行的。这个问题是,在运动皮层中所代表的究竟是“运动”还是“肌肉”?一种意见认为在运动皮层中各块肌肉都有互相分开的代表区。但支持这一观点的研究工作都是观察刺激运动皮层引起的关节运动,再从关节运动来推断肌肉的收缩情况,或是在皮肤外记录肌肉的收缩,所以不能完全使人信服。另一些人主张,在运动皮层中所代表的是“运动”而不是肌肉,认为管理各块肌肉的皮层输出神经元是在皮层中均匀而互相混杂地分布的。张香桐和T.C.Ruc:h,A.A.Ward将支配踝关节的8块肌肉分离出来,在刺激运动皮层时同时分别记录这些肌肉的收缩反应。他们证明,每块肌肉都有自己的皮层代表区,各代表区的中心区互不重叠,但代表区的周边区则与其他肌肉的代表区互相重叠。这一创造性的研究否定了皮层输出神经元均匀分布的假设,同时也肯定各肌肉代表区之间有相当程度的重叠,深化了我们对运动皮层功能组构的了解,被公认为是这一领域的经典工作之一,至今还常被有关文献和教科书引用。1989年美国出版的《神经科学百科全书》因张香桐的这一工作而将他列入“公元前300年至公元:1950年间对神经科学进展有贡献的人物简介”内。 另一项被《神经科学百科全书》列为对1950年前的神经科学进展有贡献的工作,是张香桐做博士后研究期间和著名神经生理学家D.P.C.IJoyd一起做的对猫后肢肌肉神经中传人纤维组成的研究。在这之前,IJoyd用生理学方法证明肌肉神经有兴奋阈值不同的三类传人纤维,并产生不同的反射反应。但是肌肉神经中是否确有三类直径大小不同的纤维,尚缺乏解剖学的证据。张香桐和【Joyd测量了不同的肌肉神经中的大量传人纤维后,发现确有直径大小不同的工,Ⅱ和Ⅲ类三类纤维。这种肌肉神经传人纤维的经典分类法,至今还一直被大家采用。 张香桐第一篇独立发表的论文是《皮层丘脑循回线路的重复放电》。他的工作首次证明,在诱发电位之后出现的重复放电是皮层丘脑循回线路活动的结果,而这种活动可能是脑电波节律活动的基础之一。 张香桐在视觉系统方面也做过许多研究工作。1952年,张香桐偶然发现,刺激外膝体引起的皮层诱发电位可因较弱的背景光的持续照射而增大。不仅如此,听觉诱发电位也可以被背景光所强化。所以,背景光不但能提高视觉中枢的兴奋性,而且可以提高整个中枢神经系统的兴奋性。这种效应被国外的科学家称为“张氏效应”。 1949年新中国的建立激发起张香桐强烈的爱国热情,他渴望早日回国为新中国的建设服务。1956年,张香桐经过周密准备,冲破当时美国政府对中国科学家回国工作所设置的障碍,从芬兰经东欧回国。由于张香桐做出的杰出成绩,在张香桐回国时,Fulton赞誉说:“十几年前你刚到我们实验室处处虚心学习。曾几何时,书桌就倒转过来了,你变成了老师,我们变成了学生。我们从你那里学到的东西,比你从我们这里学到的东西更多。” 张香桐回国后,担任中国科学院上海生理研究所研究员,第二研究室(脑研究室)主任。1957年被增聘为中国科学院学部委员(即中国科学院院士)。在较艰苦的条件下,他全力以赴,因陋就简,白手起家,建立起当时国内惟一的中枢神经系统电生理实验室,在蟾蜍和猫的视觉系统、兔的听觉通路方面做了一系列工作,并为推动中国的中枢神经系统电生理学研究的发展而花费了大量的精力。在回国后的数年内,全国各地前来进修学习的年轻科学工作者络绎不绝,连前苏联、罗马尼亚等国的科学工作者也纷纷慕名而来。1959年与冯德培等一起在生理研究所举办的电生理训练班,在我国神经生理学的发展史上占有重要地位。这个班的学员后来都成为在全国各地科研机构、大专院校中进行神经生理学研究的骨干力量。 为了用现代科学阐明我国传统医学的一项宝贵遗产——针灸的镇痛原理,从1965年起,张香桐开始了针刺镇痛机制的研究,并做出了巨大的贡献。他首次发现丘脑的束旁核和中央外侧核中有特异地对痛刺激起反应的神经元。针刺和镇痛药能抑制这些神经元对痛刺激的反应。根据研究结果,张香桐提出,针刺对束旁核和中央外侧核神经元痛反应的抑制可能是通过中央中核——大脑皮层——束旁核和中央外侧核的神经回路而实现的。根据自己的和所领导的研究集体的研究成果,张香桐提出了针刺镇痛机制的“两种感觉相互作用”的学说。他的研究工作不仅对推动全国的针刺镇痛研究起了很大作用,在国际科学界也有很大影响。由于他在针刺镇痛机制方面的研究成就,美国卫生教育福利部全国卫生研究院邀请他为常驻学者,比利时皇家医学科学院授予他以外国名誉院士的称号,国际Threshold基金会授予他1980年度的Threshold奖金。在国内,他的工作获1978年全国科学大会奖和中国科学院重大科技成果一等奖。 张香桐为推动我国脑研究的发展做出了很大贡献。1980年他创立中国科学院上海脑研究所并担任第一任所长,他殚精竭虑,为脑研究所的创建和发展做出了巨大的努力,为我国脑研究事业做出了贡献,并为新近建立中国科学院神经科学研究所打下了良好的基础。1984~1999年他任中国科学院上海脑研究所名誉所长,1999年起任中国科学院神经科学研究所名誉所长。 张香桐回国以后,先后被选为第2~5届全国人大代表,担任过中国生理学会副理事长,上海生理学会理事长,《生理学报》副主编,中国科学院生物和技术局神经科学专业委员会委员。在国际上,担任过美国Journal of Neurophysiology编委,Brain Research编委,InternationalJournal of Pharmacology编委,国际脑研究组织中央理事会理事和联合国教科文组织老龄专家组专家等职务。他于1979年加入中国共产党。由于他的科学成就,他还荣获1999年度陈嘉庚“生命科学奖”。
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