神经生理学家的“冯氏效应”

他发现了静息肌肉被拉长时产热和氧消耗量增加、肌肉代谢升高的现象，该发现被称为“冯氏效应”载入科学史册；

在神经肌肉接头生理学领域，他是国际公认的先驱者；

他是我国神经生理学研究的开拓者之一；

他是中央研究院第一届院士，1986年当选美国科学院外籍院士；

他就是——神经生理学家冯德培。

1907年2月20日，冯德培出生在浙江省临海县的一个小康之家，1922年考入复旦大学成为了一名文科生，翌年被新兴的行为心理学所吸引，转入心理学系。3年后，蔡翘（我国生理科学奠基人）等一批留美学生相继回到复旦大学任教，心理学系得以扩大并成为生物学院，这些都在很大程度上开拓了冯德培对生物科学的学习眼界。冯德培对生物学中的生理学最有兴趣，毕业后他留校任助教，从此开始了他的生理学研究生涯。

冯氏效应

1929年，冯德培考取清华大学公费留美。1930年秋，取得芝加哥大学生理系硕士学位的冯德培，由恩师林可胜推荐转入英国伦敦大学学院，师从著名生理学和生物物理学家、诺贝尔奖获得者希尔（A.V.Hill），进行神经和肌肉产热的研究。

希尔是当时世界上杰出的生理学家和生物物理学家之一，他因用非常灵敏的热电堆测量肌肉和神经活动时所释放的极微热而闻名于世。希尔因为林可胜的推荐表示愿意接受23岁的冯德培，他给冯德培的信是颇为别致的，信件非常简单，只是这样说道：“你如果像林可胜教授说的那样好，来吧！”。1930年9月，冯德培进入了希尔的实验室。起初，冯德培的研究课题是肌肉长时间强直收缩中的张力与产热的关系。他在迅速地做完实验后，随即写出文章交给希尔。希尔看后对冯德培说：“你的英文比许多英国人写的还要好些”，认为无需修改就可报送皇家学会会刊发表，并要冯德培单独署名。冯德培则认为，这个研究课题是在希尔的建议与指导下进行的，也应该署上希尔的名字。这使得希尔对冯德培说出了这番话：“你在这里如果只写这一篇文章，我的名字放不放上都是一样！”。此后，冯德培又基本独立地完成了几项重要工作。首先，他在研究肌肉热弹性时，意外地观察到静息肌肉被拉长时放热显著增加，远超出可能发生的热弹性物理变化。经过各种对照试验后，他判定放热增加反映了肌肉代谢升高。与此相应，他又证明了静息肌肉被拉长时氧消耗也有增加。冯德培把这个新发现称为“拉长反应”。相关论文发表后的第二年，这项研究成果在德国著名生化学家迈尔霍夫（Meyerhof）实验室得到了证实。波兰肌肉化学家巴纳斯（Parnas）在其对肌肉化学的评述中，把“拉长反应”称作“冯氏效应”。从此，“冯氏效应”一词便在生理学中沿用开来。

冯德培在英国近3年的学习时间里，约两年半的时间是在希尔实验室工作的。而希尔也不忘拓展学生的研究思路，希尔主动替冯德培安排了去英国其他两个著名的研究神经系统的实验室，他随即获得了在剑桥大学生理系的艾德里安（E.D.Adrian）实验室和牛津大学生理系的谢灵顿（C.S.Sherrington）实验室各工作一两个月的机会。

冯德培在艾德里安实验室时间虽短，但是也帮助艾德里安解决了一个疑难问题。

研究人员在蛙的皮肤连神经标本上研究触觉反应，他们观察到皮肤表层因刮擦受伤使触觉反应消失，但经过一段时间后消失的反应又会恢复，而其中原因不明。他们就把这个问题交给了刚到艾德里安实验室工作不久的冯德培解决。冯德培通过反复的实验，一个星期后就找到了问题的原因：损伤使皮肤释放钾离子，神经末梢周围钾离子浓度增高，阻断了神经传导，导致试验蛙的触觉反应消失。但这种现象是可逆的，如果钾离子浓度因弥散或用正常任氏溶液冲洗而回降，触觉反应即得以恢复。冯德培之所以能如此快地解决这个问题，是因为他知道在肌肉上有相似的现象，即损伤会使肌肉释放钾离子，导致肌肉暂时丧失兴奋性，若洗去多余的钾离子，又可使肌肉恢复兴奋性。冯德培如此快就找到答案，答案又如此简单，使艾德里安感到惊奇，他亲自动手重复实验后才相信这个研究结果。

在国外留学的5年间，冯德培在神经肌肉生理学领域内取得了重要的研究成果，初步树立了他在国际学术界的地位，并与当时该领域著名的科学家有了广泛的接触。有人说，冯德培从学生时代起在他从事的每一项研究中都留下了他开创性的特殊足迹。英国伦敦大学学院院长在授予他该院院士荣誉称号的仪式上致词说：“他是希尔最卓越、最富有创造性的学生之一……他回到中国后继续开创了富有成绩的研究生涯”。

神经生理学是一辈子的事

冯德培曾说：“一个有理想、有抱负的中国科学家，如不愿意寄人篱下，要自己创业，英雄用武之地在中国”。他放弃了国外优越的科研环境，回国创业。

1934年夏天，冯德培回到北平协和医学院生理系。系主任林可胜给了他一间没有窗户的地下室。在属于自己的第一个实验室里，冯德培不再继续师辈们研究的领域，而是转战开始探索新的领域和课题。

神经肌肉接头是神经信息传到肌肉的关节点，神经肌肉接头的研究至今仍然是研究神经信号传递的重要范式。在20世纪30年代，有关领域还处于萌芽阶段，冯德培在短时间内就发现了神经肌肉接头电生理的新特性。

1936年～1941年的6年时间里，冯德培连续在英文版的《中国生理学杂志》上发表了26篇文章，引起国内外同行的高度重视和赞誉，他的实验室成为这个领域的一个国际焦点。1941年底，太平洋战争爆发，协和医学院关闭，他的研究工作被迫中断。

神经肌肉间营养性关系是冯德培担任中国科学院生理所所长时期带领工作者共同发展的一个主要研究方向，他发现了鸡慢肌纤维去神经后肥大的现象。骨骼肌的神经支配如受到损伤或被切断，肌肉会发生萎缩，这是肌肉维持其健康状态有赖于神经的一个明显例子。科学家们早已发现了这个现象，但对其发生机制的了解甚少。冯德培开辟神经肌肉营养性关系的研究就从这个现象开始试探，他通过反复的实验，最终发现了鸡慢肌纤维去神经后肥大的现象，研究成果随即也在世界上其他实验室得到证实。切断神经后发生萎缩或发生肥大的肌纤维在生物化学和分子生物学变化上作比较研究，可望大大有助于了解肌肉萎缩或肥大的产生机制。可惜这项研究因“文化大革命”而中断。

历史曾多次无情地中止和剥夺冯德培的研究工作和条件，可是只要一有机会，他就回到实验室做实验。据冯德培女儿冯嘉真回忆说：“文革中，冯德培被人强迫跪在岳阳路320科学院上海分院大门口，也被人在暗室里打过，挨打时还要与对方讲理。他得知朋友张昌绍教授不幸去世时，表示自己决不屈服。”文革期间，他被解除隔离后询问的第一件事情便是英国生理学会向他赠送的The Journal of Physiology（《生理学杂志》）被放到哪里去了？

冯德培在自己能够控制时间的情况下，做到了他所说的“科学家一辈子不能离开实验室”。他活跃在科学前沿60多年，不断开创或进入新领域，获得了许多重要发现。