在生命科学和医学研究领域，动物实验是许多研究的必由之路。人们习惯用“小白鼠”来指代科学研究中使用的实验动物，但实验动物不仅是小鼠，还包括线虫、斑马鱼、果蝇、裸鼹鼠、兔子、狗、猴子，还有——
我们亲爱的猫。
是的，这只拥有大量“猫教”信徒的可爱小动物还有另一个身份：经过认证的实验动物。
现在，让我们来了解一下诺贝尔奖猫背后的一些故事。
1912：猫接受肾移植
猫与诺贝尔奖的渊源可以追溯到1912年。
当年，法国医生亚历克西斯·卡雷尔因其在血管三点吻合和器官移植方面的工作而荣获诺贝尔生理学或医学奖。卡雷尔后来因其政治信仰而受到批评，但由于年轻时的杰出成就，他仍被称为“器官移植之父”。除了这个头衔之外，他还提到了他在各种动物上进行的一系列实验。器官移植实验。
也许关于卡雷尔最广为流传的故事是，他成功地将一只狗的两个肾脏移植到另一只之前接受过肾移植的狗身上。事实上，他还成功地对一只猫进行了双肾移植手术。 1908年，他成功完成了第一例猫的单肾移植手术，证实单肾移植可以维持正常的生命活动。
一只接受过肾移植手术的猫。这是手术后 21 天的样子。拍照时它正在看着一块肉|参考文献[1]
一只接受过肾移植手术的猫。这是手术后 21 天的样子。拍照时它正在看着一块肉|参考文献[1]
翻翻卡雷尔在1906年至1908年间发表的论文，可以看到大量关于猫肾移植手术的记录：
实验 9——1907 年 10 月 14 日
准备宿主：灰白色母猫，在实验室生活了几个月；年轻且健康。
10月1日检查尿液——黄色澄清，密度1.039，尿素5.9克/毫升，无白蛋白。像平常一样打开腹部和内脏。用涂有凡士林的消毒日本丝巾保护肠道。解剖并切除双肾：结扎卵巢静脉、肾上腺下静脉和两条主动脉侧枝。
……
10月15日，这只猫看上去有点病了，喝了水，在笼子里走来走去。昨天下午4点到现在，尿液只有25毫升，呈深黄色，有少量血液和白蛋白，密度1.051。
10月16日，猫好转，喝了牛奶，吃了一些肉，尿量16毫升。
10月17日，我的身体状况良好。我喝了牛奶，吃了肉。
10月18日同上
10月21日，这只猫已经完全康复，和手术前一样是一只正常的猫。
……
11月7日，这只猫有点郁闷，在笼子里走来走去。
11月14日早上，这只猫看起来还不错，但到了晚上，它看起来就病了，鼻子里发出声音，不肯吃东西。
11月18日 猫很虚弱
11月19日下午1点去世。
感谢卡雷尔的证明，“在切除两个肾脏后，仅移植一个肾脏就可以挽救生命。”人们认识到捐献者只需要捐献一半的肾脏就可以挽救生命，这也为后来活体肾脏的发展奠定了基础。移植奠定了基础。
随后的几十年里，随着技术的发展，终于在1954年，美国哈佛大学的约翰·P·梅里尔医生和大卫·休谟医生成功地进行了人类历史上的第一次医疗手术。首例活体器官移植，同卵双胞胎兄弟的肾脏成功捐献给患有尿毒症的兄弟。就这样，弟弟的生命又延长了八年，失去一颗肾的弟弟也活了下来。安然活到了79岁。
对于当时的人们来说，尿毒症只不过是一种绝症，只不过是一种肿瘤，五年生存率并不高。活体肾移植的成功无疑给患者带来了生存的希望。
1932：猫的教室
在卡雷尔的猫接受器官移植的同时，神经生理学家查尔斯·S·谢林顿 (Charles S. Sherrington) 正在利用猫来探索反射和本体感觉，这项研究为他赢得了 1932 年的诺贝尔生理学或医学奖。
在牛津大学任教期间，谢林顿总是被猫包围。他教授哺乳动物课程，课堂上通常有五六只猫作为教学工具。他的实验室被学生称为“猫课”，因为实验猫随处可见。
1898年，谢林顿发现，如果猫的上中脑和下丘之间的脑干被横断，猫就会显得僵硬，头尾抬起，脊柱僵硬，四肢伸直。这种现象称为去大脑僵硬，是由伸肌（也称为反重力肌，收缩时伸直肢体或身体其他部位的肌肉）过度紧张引起的。在此基础上，谢林顿发现了牵张反射，这是肌肉过度紧张时发生的反射。
一个。猫处于僵直状态； b.刺激处于僵直状态的猫的左前足； c.刺激猫僵直状态下的左后足丨参考文献[3]
猫如何站立和“行走”也引起了谢林顿的兴趣。 1910年，谢林顿描述了一个现象：即使大脑被切除，猫仍然可以站立并进行有规律的交替行走动作。因此，他认为动物的站立和规律行走是由下肢着地时产生的感官刺激引起的。感觉刺激引发的“站立反射”或“迈步反射”不需要大脑的参与，而是直接通过脊髓。这使人们对体育的认识上升到了一个新的水平。
1917 年，谢林顿再次关注猫的耳廓及其产生的反射。他仔细定义和研究了猫耳朵的各种反射，包括缩回反射、折叠反射、覆盖反射、痒反射和摇头反射，并证明这些反射不需要大脑的参与。他在论文中写道：
“猫的耳廓敏感而灵活，能产生多种反射。据我所知，我在之前的一项研究中曾简要提到过其中一个反射，但尚未被其他人注意到，尽管毫无疑问，其他观察者肯定遇到过这些反射”
Sherrington论文中的手绘猫耳朵丨参考文献[5]
同时，他还发现，在没有大脑参与的情况下，猫在面对狂吠的狗、喵喵的猫和鸟叫时，也可以做出左右摇动尾尖或竖起毛发等反射。这些对猫耳和尾巴摆动等各种反射形式的研究使我们认识到神经反射的类型比想象的要多得多。
1981：带眼罩的真猫
如果要为1981年诺贝尔奖颁奖典礼选择一个吉祥物，猫可能是最合适的，因为那一年的诺贝尔生理学或医学奖颁发给了两个团队的科学家，而且两个团队都选择了同一个。用猫做了实验。他们是罗杰·W·斯佩里（Roger W. Sperry），发现了大脑半球的功能特化；大卫·H·休贝尔（David H. Hubel）和索尔斯坦·韦策尔（Thorstein Wetzel），发现了视觉系统中的信息处理。 （托斯顿·N·威塞尔）。
在斯佩里时代，人们通过解剖学发现，左右脑是由一束纤维连接起来的。这束纤维呈扁平状，长约10厘米，被命名为“胼胝体”。但当时的人们只知道“胼胝体”在结构上连接左右脑，并不知道它的具体功能作用。于是斯佩里想尝试切断胼胝体，看看它能否在大脑的两个半球之间传递信息。
他选择视觉信号作为大脑需要接收的信息，这样通过遮住一只眼睛就可以轻松实现大脑一侧半球的信号输入。
在 1953 年发表的一项研究中，斯佩里给胼胝体被切开的猫戴上了遮光眼罩，并教它们区分正方形和圆形。他首先让猫遮住左眼，用右眼学习辨别不同的形状。然后他把它调过来，遮住它的右眼，并要求猫用它的左眼来学习辨别完全相同的形状。
研究发现，当大脑之间的信息传递正常时，第二次学习的内容会比第一次学习的内容更强，因此习得率会比第一次学习突飞猛进。但对于胼胝体被切断的小猫来说，用右眼学到的知识第二次对左眼来说仍然是完全陌生的。这说明，胼胝体被切断后，两个大脑半球就无法传递信息了。
在确认胼胝体是大脑两半球之间信息交流的桥梁后，斯佩里敏锐地意识到，为了治疗癫痫而切除胼胝体的患者无疑是研究左右脑功能的最佳实验对象。由此，斯佩里成为认知神经科学领域的领军人物，并在脑科学的发展中发挥了不可或缺的作用。
休贝尔和韦策尔也热衷于研究猫的眼睛。这是因为猫的口吻较短，更类似于人类扁平的面部结构。在进行与视觉相关的实验时，它们还可以更轻松地设计分区视场。此外，与头骨的大小相比，猫的眼窝较大，视觉系统也相对完整，更容易研究。
在 25 年的合作中，Huber 和 Wieser 推进了对视觉神经机制的探索。他们开发了一种方法，可以测量视觉皮层中单个细胞的活动，然后向猫展示不同方向和波长的光带，并使用微电极测量视觉神经元的电位变化，以识别不同类型的视觉神经元。 。研究发现，猫的初级视觉皮层中的一些细胞对光的方向非常敏感，而另一些细胞则对光的波长敏感。
此外，他们还通过缝合幼猫的眼睑，研究了单眼视觉剥夺对视觉发育期视觉皮层的影响。他们发现，视觉编码是在出生后形成的，需要一个必要的因素，那就是“视觉刺激”。在视觉发育的黄金时期，只要闭上眼睛几天，就会引起视觉皮层功能的永久性变化。由此，他们提出了视觉神经发育“关键期”的概念。
在此基础上，后来更多的研究证明，在发育的早期阶段，不仅视觉需要外部信息的刺激，听觉、语言习得、运动功能也需要。同时，神经发育关键期的概念也为认识和治疗儿童白内障和斜视打开了一扇新的大门。如果能抓住视力发育的关键期，对儿童进行手术治疗和视力矫正，很多孩子就可以避免终身低视力或失明。
其实，在科学研究中（不仅仅是获得诺贝尔奖的研究），有很多关于猫的故事，其中有一些与人类健康息息相关，比如对胰腺和肝脏生理学的研究，发现乙酰胆碱的研究和抗抑郁药物的开发。等等……里面都有猫。
让我们说：谢谢你，猫。
2024年诺贝尔奖将于明天（10月7日）起陆续揭晓。今年，国科依然会和大家一起等待诺贝尔奖的结果，我们会尽快发布最可靠的诺奖解读。
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