戴维·H·胡伯尔（1926-2013）

发布时间：13年12月21日

编译吕吉尔

美国神经生理学家、美国科学院院士、1981年诺贝尔生理学或医学奖得主戴维·H·胡伯尔（David Hunter Hubel）因肾功能衰竭于2013年9月22日在美国马萨诸塞州林肯镇去世，享年87岁。

戴维·H·胡伯尔

　　胡伯尔博士惊人的视觉皮层图像揭开了大脑最神秘功能之一――视觉――的神秘面纱。从1950年代后期开始，胡伯尔博士的研究揭示了视觉皮层――大脑接收眼睛采集的大量数据的区域――的结构。

合作研究的故事

　　胡伯尔与瑞典裔美国神经生理学家托尔斯滕·N·维泽尔（Torsten Nils Wiesel,1924-）一道发现了神经细胞，也即神经元，是如何分析进入视网膜的光线，一点一滴地合成我们感知外部世界的详尽的、运动的、几乎无限多的最终图像。

　　经过25年的共同研究，他俩揭示，在大脑视觉皮层中，具有相同图像特征选择性和相同感受域的众多神经细胞，以垂直于大脑表面的方式排列成柱状结构――功能柱。这些柱状结构被看成是大脑功能组织的一个基本结构。功能柱垂直地贯穿大脑皮层的六个层次，同一功能柱内所有的神经细胞都编码相同的视觉信息。每个模块各自处理所见世界的不同组成部分：如形状、轮廓、颜色、运动和立体感。

　　他俩的合作始于约翰斯-霍普金斯大学，并在哈佛医学院继续了20年。胡伯尔博士和维泽尔与美国神经心理学家、神经生物学家罗杰·W·斯佩瑞（Roger Wolcott Sperry,1913-1994）分享了1981年诺贝尔生理学或医学奖。

　　胡伯尔博士和维泽尔之所以被授予诺贝尔奖，其主要理由是基于以下两项成就：第一，他俩在视觉系统发育方面的研究，发现了视觉功能柱。第二，他俩的研究奠定了视觉神经生理学的基础。他俩的研究给人们呈现了视觉系统是如何将来自外界的视觉信号传递到视觉皮层，并通过一系列处理过程（包括边界检测、运动检测、立体深度检测和颜色检测等）最终在大脑中构建出视觉图像的。胡伯尔和维泽尔的实验结果表明，视觉功能柱的发育过程在动物幼年时一旦完成即定型。这项研究为我们了解和治疗幼儿白内障和斜视打开了大门，对于大脑皮层神经元可塑性的研究也非常重要。

　　当他俩开始研究视觉系统的时候，人们对视觉皮层的功能组织还知之甚少，科学家们只是在不久前才刚刚开始记录来自大脑最高层和最复杂区域的电脉冲。诺贝尔奖委员会称他俩的研究“揭开了大脑深处最隐秘的秘密之一：其细胞解码大脑来自眼睛所接收信息的方式。”

　　在胡伯尔博士和维泽尔于1958年一起进行的早期实验中，他们既好追根究底又爱花招百出。他们硬是把投影仪塞进他们在约翰斯-霍普金斯大学那15英尺见方的实验室里，屏幕前坐着他们的实验猫，猫头上带着实验头盔。

　　他们给实验猫演示大小不同的点――明亮背景上的暗点和黑暗背景上的亮点――试图找到一个能够刺激并诱发连接于外科手术植入电极的单个神经元做出反应。在头几天里，他们没得到任何收获。感到绝望之时，他们就挥舞着手臂在实验猫面前跳舞。更有甚者，他们还曾给实验猫看杂志广告上的美女图片。

　　在这两位科学家2004年合写的回忆录《大脑和视觉感知：25年合作研究的故事》中有这样一句话，“我们的房间看上去肯定像个马戏团，配齐了帐篷和珍禽异兽。”

　　胡伯尔和维泽尔所做的实验大幅扩展了科学界对感觉信号处理的认识。在1959年的一次实验中，当胡伯尔博士和维泽尔切换视觉刺激的时候，一个阴影――以某个特定的走向扫过投影仪屏幕的一条淡淡的线条――让实验猫的神经元做出了反应。他们反复实验，发现了猫视觉皮层的一个细胞对某一方向的条纹反应最大。胡伯尔博士回忆道，一发现这个，他们就对这个神经元连续观察研究了9个小时。这是在理解视觉系统的漫长研究旅程中偶然迈出的第一步。

　　胡伯尔博士和维泽尔研究发现，视觉细胞在出生后即开始发育，如果不使用就迅速退化。这一发现使得已经确立的推迟视觉障碍儿童矫正手术的准则得以改变。

只是解释头脑的运作

　　戴维·H·胡伯尔于1926年2月27日出生在加拿大安大略省东南部温索尔镇的一个美国家庭，父母亲从美国移居加拿大，祖辈则是从德国巴伐利亚州的讷德林根来到美国的移民。1929年时，他随全家来到加拿大魁北克省南部的蒙特利尔市居住，并在当地度过童年。

　　1947年，他以优异的数学和物理学成绩毕业于加拿大蒙特利尔的麦吉尔大学，获得物理学学士学位。虽然被录取到物理学研究生院，但是他心血来潮申请了麦吉尔大学医学院。他在多年后的回忆录中写道，“让我吃惊的是，我在那儿也被录取了。”

　　他于1954年进入约翰斯-霍普金斯大学医学院工作，职位是神经内科住院医生，随后应召入伍，进入美国海军的沃尔特-里德医院。兵役期满后，胡伯尔博士于1958年重新回到约翰斯-霍普金斯大学，与当时的顶尖神经生理学家之一弗农·B·蒙特卡斯尔（Vernon Benjamin Mountcastle,1918-）一起工作，开始研究视觉皮层。

　　然而，他一到那儿就发现，蒙特卡斯尔实验室正在进行一项为期6个月的整修。研究视觉的斯蒂芬·W·库夫勒（Stephen William Kuffler,1913-1980,著名匈牙利裔美国神经生理学家，公认的现代神经科学之父）邀请胡伯尔博士与维泽尔――刚刚从瑞典来的一位年轻科学家――组成拍档来打发这段时光。这一预计半年的拍档关系结果持续了25年。