俄国在广义的生命科学（从农业到生物学到医学）的贡献非常奇葩。一百年前，俄国生命科学达到了其顶峰，出现了世界级的生理学家巴甫洛夫、免疫学家梅契尼可夫等。而后，特别是在李森科伪科学以政治压倒科学后，俄国还出产过其他伪科学，但从此生命科学前沿最重要工作基本绝迹，而因为1953年DNA双螺旋结构的发现推动了全世界的生命科学后，俄国迄今都是生命科学基本丝毫无足轻重的国家。今天的俄国生命科学远远落后于中国。这样的历程更令人缅怀消化生理学和神经生理学大家巴甫洛夫。他的条件反射工作也影响了心理学和人们对于自己的一般理解。
撰文 | 刘莹莹
责编 | 李珊珊
巴甫洛夫，俄国生理学家 （图源， Courtesy of the National Library of Medicine）
伊万·彼得罗维奇·巴甫洛夫 (Ivan Petrovich Pavlov) 是俄国生理学家、心理学家，构建了条件反射理论，也是对心理学发展影响最大的人物之一。1904年，巴甫洛夫因在消化系统生理学方面取得的开拓性成就，获得了诺贝尔生理学与医学奖，他是俄国第一个获得诺贝尔奖的科学家。此后他仍然没有停下研究的脚步，不断在科学的天地开荒破土，成绩斐然。可以毫不夸张地说，巴甫洛夫一生都致力于自己热爱的科学研究，直到生命的最后一刻。
我愿用我全部的生命，从事科学研究，来贡献给生育我、栽培我的祖国和人民。
—巴甫洛夫
童年与教育
1849年，巴甫洛夫出生在俄国中部小城梁赞。他的父亲是一名乡村牧师，母亲是一位牧师的女儿。巴甫洛夫是家里十一个孩子中最大的一个。作为长子，小巴甫洛夫非常懂事，主动承担起分担家庭负担的责任，帮助母亲做家务，有时也会照顾弟弟妹妹。
童年时代起，巴甫洛夫就表现出了好奇心和不寻常的精力，他称之为“研究的本能”。由于父亲喜欢看书，家中有许多像赫尔岑，车尔尼雪夫斯基等人的进步著作。在父亲的影响下，他一有空就爬到阁楼上，读父亲的藏书。此外，他爱好广泛，喜欢园艺，骑自行车，划船，游泳，每到假期这些活动就占据了他全部的时间。尽管七岁就可以上学了，但当时，淘气的小巴甫洛夫从高墙上摔了下来，受了严重的伤，所以直到11岁他才开始接受正规教育。
小巴甫洛夫先进入梁赞教会学校学习， 4年后进入梁赞教会神学院。然而，受到查尔斯·达尔文（Charles Darwin）的进化论和当时苏俄著名生理学家谢切诺夫（Ivan Mikhailovich Sechenov）思想的启发，他放弃了神学研究，转而走入了科学的世界。
起步：“巴氏小胃”
1870年，没毕业的巴甫洛夫决定离开神学院，21岁的他带着一张录取通知书，进入圣彼得堡大学物理数学系，开始了学习自然科学。
当时，谢切诺夫在这里任生理学教授，而年轻的门捷列夫则是化学教授。巴甫洛夫在大学的前两年表现平平，在大学三年级时上了齐昂（Ilya Cyon）教授所开授的生理学，对生理学和实验产生了浓厚兴趣，找到了自己想要主修的学科，从而投入了生理学研究的怀抱。
巴甫洛夫学习十分刻苦，为了使实验做的得心应手，他不断练习用双手操作，渐渐地相当精细的手术他也能做又好又快。齐昂老师很欣赏他的才学，常常让巴甫洛夫做助手。在齐昂的指导下，1874年，他和同学阿法纳西耶夫（Afanasyev）完成了第一篇科学论文《论支配胰腺的神经》，获得了研究金质奖章。
1875年，25岁的巴甫洛夫以出色的成绩完成了课程，并获得了生理学学士学位。出于对生理学的浓厚兴趣，巴甫洛夫决定继续深造，并就读于帝国医学外科学院，之后，在这所学院，巴甫洛夫度过了40多个年头。在著名外科医生波特金的生理实验室，巴甫洛夫展开了有关心脏神经的研究。1883年，巴甫洛夫发表了《心脏的传出神经》，该论文以他发现的心脏神经为例，阐述了有关神经在生理活动中地位的观点。同时他还发现，由于反射作用，循环器官能够实现自我调节，这些都是前所未有的发现。巴甫洛夫也因此获得医学博士学位，讲师职务和金质奖章。
获得博士学位后，巴甫洛夫去德国莱比锡学习了2年，并在海德汉实验室工作。此时该实验室正在体外使用狗胃研究狗的消化方法。巴甫洛夫完善了该技术，用外科手术方法在狗胃大弯处隔出一个小囊并开口于皮肤，这个小胃内并不会掉进食物，但仍保留内脏神经和血流供应，这样，大胃在消化食物时，胃的活动和分泌将通过小胃得到清楚的展示，这就是著名的“巴氏小胃”技术。
著名的巴氏小胃技术 （图源，Front. Physiol, 18 September 2019）
随后，巴甫洛夫回到俄国并帮助圣彼得堡大学实验医学研究所组建了生理学系，此后45年，巴甫洛夫一直是这里的领头人。时至今日，该研究所已经成为世界上最重要的生理研究中心之一。
“科学需要一个人贡献出双重的精力，假定你们每个人有两次生命，这对你们来说还是不够的。你必须怀着满腔热情去工作，去进行你的科学探索”。这是巴甫洛夫的感言，也是他一生的写照。
诺贝尔奖实至名归
在十八世纪九十年代，巴甫洛夫选择了研究消化系统的生理状况这个课题。一开始他研究了狗的胃，透过唾腺来研究在不同条件下狗对食物的唾液分泌。实验中，他注意到狗在食物送进嘴里之前便开始分泌口水，并开始研究这个他所称的”灵魂分泌液”。他认为这些现象比起唾液的化学成分更加有趣，于是便改变了他的研究焦点，开始长时间观察动物体内的消化活动。
为了研究胃液分泌的条件，巴甫洛夫开创了著名的假饲实验。他首先把狗的食管经过手术切断，然后让狗饿上一段时间。一天以后，巴甫洛夫在这只饥饿的狗面前放一盘鲜肉。狗一见鲜肉，便贪婪地吞了起来。可是，过了不一会儿，咽下去的肉又掉到了食盘里。这是因为狗的食管已被切断，肉不能进入胃里。狗依然贪婪地吃了四五分钟后，奇怪的现象出现了，在通向狗胃的一根橡皮管里流出了大量的胃液。
胃液不断分泌，是狗的第X对脑神经—迷走神经的冲动引起的。巴甫洛夫在这只狗的迷走神经上引出一根丝线，他通过控制丝线，来阻断脑与胃之间的联系。结果，尽管狗在不断地吞咽鲜肉，但胃液的分泌却停止了。这就是著名的“假饲”实验，它可以使人们观察到狗的消化腺的分泌情况。
这样的创意和技巧使得巴甫洛夫能取得他人无法获得的第一手资料。经过长期观察，巴甫洛夫发现消化道的运动，消化腺的分泌，消化管以及感受器的血液供应等均受神经支配，这些发现大大丰富了人们对消化生理及神经调节的认识。1897年，《主要消化腺活动讲义》出版，这部总结了巴甫洛夫20年研究成果的学术著作很快使他名扬世界。
1904年，瑞典卡罗林医学院将第四届诺贝尔生理学和医学奖授予巴甫洛夫，明确指出“以表彰他在消化生理学方面的工作。通过巴甫洛夫的工作，消化生理学方面的知识得到了转化和扩大”。这是生理学家第一次获得诺贝尔奖，巴甫洛夫也是第一个获得诺贝尔奖的俄罗斯科学家。
1902年，巴甫洛夫在实验室对狗做实验 （图源，Courtesy Wellcome Library, London）
“巴甫洛夫的狗”
然而，谁能想到，这些发现仅仅是巴甫洛夫开创性工作的前奏？
在对消化生理的研究中，巴甫洛夫发现实验动物往往在看到、闻到食物的时候消化液就开始增加分泌了。从20世纪初，巴甫洛夫又开始研究神经的高级活动，第一次发现大脑皮质功能的活动规律。这一次，他在狗的腮部开了个小孔，用一根细细的导管安在它的一个唾液腺上。当狗吃东西流唾液的时候，一部分唾液就通过导管流到外面。巴甫洛夫通过实验发现，只要食物落到狗的口中，它就会分泌出唾液。这种反射活动是狗和其他一切动物生来就有的，巴甫洛夫称它为非条件反射。
在后来的实验中发现，除了食物刺激口腔会引起狗的唾液分泌以外，其他的与食物无关的刺激，如光，声音等的刺激，也能引起狗的唾液分泌。有关巴甫洛夫在狗身上所做的经典实验相信大家都很熟悉：从“食物—唾液分泌”到“摇铃 食物—唾液分泌”再到“摇铃—唾液分泌”，条件反射的概念至今仍被人们津津乐道，“反射”一词也频繁出现在日常用语中。巴甫洛夫证明，吃过柠檬的人再次看到或听到柠檬字样的语言，都会不自觉地流出口水，这种流口水的反射是有条件的。他称之为“条件反射”。
巴甫洛夫从没有停止探索的脚步。此后，为了深入研究生理反射在脑部的机理，他对去除大脑皮层的实验动物进行了观察，确认了脑的高级中枢在条件反射中的地位，并提出了神经系统兴奋—抑制概念。在此基础上，巴甫洛夫根据狗反应活动的差异，将狗分为四种神经类型，类似人类的“气质说”，并探讨了不同神经类型在神经症发病过程中的差异。这使得巴甫洛夫的一只脚跨进了心理学的门槛，虽然他经常表示不喜欢“没有经过实验证实的”，摸不着的那种心理学，甚至在实验室大骂称他为心理学家的人，但是他的工作对思想和行为科学产生了深远而持久的影响。
从低级生理活动的神经调节到高级神经活动的调节，从“非条件反射”到“条件反射”，巴甫洛夫经历了漫长而又艰苦的实验过程，凭着执着的热情和严谨的治学态度取得了一个又一个令人惊叹的成果，奠定了消化生理学的重要理论基础。
即使是在生活条件十分艰苦的时期，巴甫洛夫也将科学研究放在无比重要的位置。在苏联战争期间，高尔基曾受托慰问巴甫洛夫，并询问是否有什么可以提供的帮助或物资。巴甫洛夫答道，“需要狗，狗！情势是如此危急，以至于我的同事不得不去街上捉狗！”，只字不提家中生活困难。
1913年，巴甫洛夫在实验室（图源：saint-petersburg）
错过的大发现
真正的内分泌科学是贝利斯(William M Bayliss)和斯塔林(Ernest H Starling)通过1902-1905年的实验而诞生的，他们指出了分泌素的存在和作用方式。可以说巴甫洛夫距离揭示这一基本现象仅有一步之遥。因为早在1894年，巴甫洛夫的学生俄国生理学家道林斯基曾发现了一种超出神经支配的分泌现象。在剥离了全部支配神经的十二指肠内输入一定浓度的盐酸后，竟然引发了胰液的大量分泌。但是巴甫洛夫一直认为这种现象是由于神经没有剥离干净导致的，仍坚持认为这是一种神经反射。
那之后，机会之神又一次眷顾了他，巴甫洛夫的另一个学生帕皮尔斯基(Popielski)切断狗的双侧迷走神经、双侧内脏大神经，以及损坏延髓后，反应仍然出现。他设想可能存在着一个胰液分泌的“外周反射中枢”。
1901年，帕皮尔斯基发现，即使切除了连接狗胰腺的全部神经，盐酸溶液仍能引起胰液分泌。帕皮尔斯基不得不修正他自己过去的假设，认为这是一个“局部短反射”，想方设法把实验的结果向“神经论”靠拢。人生总是充满遗憾，如此重要的科学现象，仍然没有引起巴甫洛夫的进一步思考，他仍然坚持认为是神经调节在起作用，彻底错失揭示体液调节的良机。
1902年，贝利斯和斯他林将对促胰液素的发现发表后，引起了全世界生理科学工作者极大的兴趣，也引起巴甫洛夫实验室工作者的极大震惊。这个新概念动摇了后者多年来奉为圭璋的消化腺分泌完全由神经调节的神经论思想，使他们一时难以接受。他们一方面力图收集已有的证据来反驳这个化学调节理论，一方面认真重复贝、斯二氏的实验。但促胰液素是客观存在的，是经得起实践检验的。
巴甫洛夫的一个学生巴布金(B.P.Babkin)在撰写巴甫洛夫传记时，有这样一段生动的描述“巴甫洛夫让他的一个学生来重复贝利斯和斯他林的实验，巴氏本人和其他学生都静静地立在旁边观看。当出现(提取物引起)胰液分泌时，巴氏一言不发地走出实验现场回到书房。过了半小时后，他又回到实验室来，深表遗憾地说“自然，人家是对的。很明显，我们失去了一个发现真理的机会”。
巴甫洛夫很忙…巴甫洛夫正在死亡
很少有像巴甫洛夫这样的科学家，能够在其致力的每一个领域都获得巨大的成功。在长达60余年的科研生涯中，巴甫洛夫在生理学和心理学等诸多方面取得了非凡成就：他关于消化生理方面的发现使他获得了诺贝尔奖；他所创立的“条件反射”学说影响深远，直接导致了行为主义心理学的诞生；“巴甫洛夫的狗”则演变为成语，意指那些做事仅凭本能反应而不经过大脑的人。
对巴甫洛夫而言，诺贝尔奖这一科学界的最高荣誉只能概括他工作的一小部分。卓越的成就使得巴甫洛夫获得了极高的声誉。国际生理学界将巴甫洛夫视为领袖，22个国家的科学院将巴甫洛夫选为院士。1935年，巴甫洛夫以86岁的高龄，主持了在前苏联召开的第15届国际生理学大会。在这次大会上，巴甫洛夫被授予“全世界生物学届元老”的称号。
1935年，巴甫洛夫在第15届国际生理学大会（来源，valentinagurarie）
1936年2月27日，巴甫洛夫去世，享年86岁。人们为他举行了隆重的葬礼，为了纪念，他的实验室被当做博物馆保存了下来；此外，为了致敬这位伟大的科学家，小行星1007 Pawlowia和月球陨石坑Pavlov也以他的名字命名。
弥留之际，巴甫洛夫依然神志清醒，且继续他的研究。在生命的最后时间里，巴甫洛夫一直密切注视着越来越糟糕的身体情况，不断地向坐在身边的助手口授生命衰变的感觉，他要为一生至爱的科学事业留下更多的感性材料。据说，巴甫洛夫曾对前来关心探望他的人加以拒绝，“巴甫洛夫很忙……巴甫洛夫正在死亡”。
巴甫洛夫真的做到了用他全部的生命来从事科学研究，用行动践行着他的语言。他是一位伟大的科学家，是不朽的传奇。
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