《Anatomical Science International》：Cajal and the discovery of the Golgi method: a neuroanatomist’s dream
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這篇綜述聚焦神經解剖學發展歷程。19 世紀，光鏡和組織學技術進步推動神經元連接研究。高爾基 “黑色反應” 染色法（Golgi method）是關鍵突破，卡哈爾用其支持神經元學說（Neuron Theory），提出動態極化定律。他們的成果對現代神經科學影響深遠。
引言
19 世紀，光鏡和組織學技術的進步開啟了神經元連接詳細研究的征程。但早期，受限于技術，科學家難以追蹤細軸突軌跡和觀察其終末分支，神經系統的奧秘依舊難以解開。圣地亞哥?拉蒙?卡哈爾（Santiago Ramón y Cajal，1852 - 1934）曾形象地描述大腦組織研究的困境，強調了確定神經分支末端和神經元連接方式的重要性。
后來，電子顯微鏡的出現以及新的神經組織制備方法的發展，使得突觸超微結構得以觀察，“突觸（synapse）” 這一概念也應運而生。此后，多種先進技術不斷涌現，極大地推動了神經回路的研究。而這一切的開端，都離不開卡哈爾與高爾基染色法（Golgi method）的故事。
開端
在高爾基染色法出現之前，人們對神經系統的微觀結構知之甚少。當時，魯道夫?阿爾伯特?馮?克利克爾（Rudolf Albert von K?lliker）在 1852 年出版的書中，對皮質神經元的描繪非常簡單。那時，網狀理論（Reticular Theory）盛行，該理論由約瑟夫?馮?格拉赫（Joseph von Gerlach）提出，認為神經活動通過由樹突（dendritic network）和軸突（axonal network）組成的神經網絡傳導，軸突有直接（來自細胞體）和間接（通過樹突網絡）兩種起源，神經細胞間的連接也因此具有雙重性。
1873 年，卡米洛?高爾基（Camillo Golgi，1843 - 1926）發明的 “黑色反應” 染色法（后稱高爾基染色法）給神經科學研究帶來了重大突破。這種方法能使神經元和神經膠質細胞及其所有部分變黑，首次實現了對神經元連接的追蹤。其染色過程相對簡單，將經重鉻酸鉀硬化的組織長時間浸泡在硝酸銀溶液中即可。通過該方法，人們首次清晰地看到了神經元的細胞體、樹突和軸突，以及神經膠質細胞的細胞體和突起，還能對神經元進行分類研究，探索其連接方式。
1888 年卡哈爾登場
1887 年，卡哈爾在馬德里與路易斯?西馬羅（Luis Simarro）的相遇成為他科研生涯的重要轉折點。西馬羅向他展示了用高爾基染色法處理的神經組織切片，此前對該技術有所耳聞卻并不重視的卡哈爾，被其精美的染色效果深深震撼。
卡哈爾立刻開始運用高爾基染色法研究整個神經系統。1888 年，他發表了關于鳥類神經中樞結構的開創性研究成果。在這項研究中，他首次描述了樹突棘（dendritic spines），并證實樹突自由終止的同時，提出軸突及其分支也遵循這一原則。這一時期，科學家們雖使用相似技術，但對微觀世界的解讀卻大相徑庭�？ü枒{借對細節的執著追求，發現并解讀了許多被他人忽視的微小結構，樹突棘就是一個典型例子，它最初甚至被包括高爾基在內的一些科學家認為是人為假象。
關于神經元連接方式，當時存在兩種截然不同的理論：神經元學說（Neuron Theory）和網狀理論（Reticular Theory）。網狀理論認為神經沖動在連續的神經元網絡中不間斷傳導；而卡哈爾堅定支持神經元學說，認為神經沖動通過神經元間的特殊接觸點傳遞。這兩種理論對理解大腦功能有著截然不同的影響，接受不同理論意味著對大腦功能的理解將發生根本性轉變。
基于神經元學說，卡哈爾提出了神經細胞動態極化定律（Law of Dynamic Polarization）。當時，神經沖動在神經元內的傳導方向是個未解之謎，人們對樹突在信息處理中的作用以及神經沖動在復雜神經系統區域的傳導方向也缺乏清晰認識�？ü柾ㄟ^觀察視覺和嗅覺通路等系統，發現樹突在某些情況下參與接收信號，于是在 1891 年正式提出動態極化定律。他認為神經元一般可分為三個功能不同的區域：受體裝置（由樹突和胞體組成）、發射裝置（軸突）和分布裝置（軸突終末分支），這一理論為判斷中樞神經系統中神經沖動的傳導方向提供了重要依據，對繪制和解釋大腦復雜微電路中的信息流起到了關鍵作用。
盡管卡哈爾堅信神經元學說的正確性，但在當時，其他科學家對此仍心存疑慮，20 世紀上半葉仍有支持網狀理論的文章發表。1933 年，卡哈爾發表文章，詳細闡述了不同科學家對神經元連接微觀圖像解讀存在差異的原因，有力地捍衛了神經元學說。
對卡哈爾科學成就的認可
1888 - 1903 年，卡哈爾基于高爾基染色法的研究成果在科學界產生了深遠影響。1889 年，他在德國解剖學會大會上展示了自己的研究成果，吸引了眾多知名科學家的關注，其中包括克利克爾�？死藸枌λ陌l現印象深刻，甚至表示要采用他的方法進行進一步研究。此后，卡哈爾受邀在多個場合分享研究成果，詳細描述了中樞神經系統幾乎每個區域的微觀組織結構，這些成果后來被總結在他的經典著作《人類和脊椎動物神經系統的結構（Textura del sistema nervioso del hombre y de los vertebrados）》中，該書的法文譯本進一步擴大了其影響力。
卡哈爾獲得了眾多榮譽和獎項，如 1900 年的莫斯科獎、1905 年的赫爾姆霍爾特金牌以及 1906 年與高爾基共同獲得的諾貝爾生理學或醫學獎。1998 年，美國國家航空航天局（NASA）的神經實驗室太空飛行任務還向他致敬，展示了他的原始組織學切片。2005 年，在卡哈爾的出生地西班牙的一個小村莊，舉辦了一場國際會議以紀念他的貢獻，來自世界各地的科學家齊聚一堂。
此外，高爾基和卡哈爾在神經元分類方面也有重要貢獻。高爾基最早提出將神經元分為運動（I 型）和感覺（II 型）兩種形態和生理類型，但卡哈爾認為這種分類在生理學上存在局限性，于是重新定義為長軸突細胞和短軸突細胞，“短軸突細胞” 后來常被用作中間神經元（interneurons）的同義詞。2005 年的會議還達成了關于皮質中間神經元命名的重要共識，即 “佩蒂拉術語（Petilla Terminology）” ，為科學界提供了統一的命名框架。
卡哈爾與高爾基染色法的故事，見證了神經解剖學的重大發展，他們的研究成果為現代神經科學奠定了堅實基礎，即便歷經歲月，其影響力依舊深遠。
