引言
第1部分 生物电领域的开端
第1章 人造电与生物电:伏特和伽伐尼的“夺电之争”
新希望
意图窥探上帝秘密之人
野心勃勃的电学家
伏特大变脸
余波
第2章 夺人眼球的伪科学
阿尔迪尼的招数
伊莱沙和庸医
电疗的堕落
青蛙电池
第2部 分生物电和电子组
第3章 电子组和生物电密码:我们身体的电子语言
神经传导入门
“离子侠”
离子俱乐部
40万亿节电池
电子界
生物电密码
第3部分 大脑和身体中的生物电
第4章 给心脏通电:如何在电信号中发现有用的模式
泄密的心
一个电控泵
心脏起搏器的掌控力
贯穿心脏的“闪电”
第5章 人工记忆和感官植入物:探寻神经密码
从心跳到神经密码
汉斯·贝格尔对大脑密码的探索
我们如何确信大脑就是一台电脑
大脑的起搏器
读取神经密码
重新编程大脑
记忆制造者
脑芯片的未来
第6章 治愈的火花:脊髓再生的奥秘
莱昂内尔·贾菲的实验室
神经技术的突破性进展
“叛教者”
路的尽头
人体内充满了电池
操纵电场
电疗愈
第4部分 生物电与生死
第7章 生之初:创造新生与再生的电
薛定谔式的手指头
生命的火花
电学的发展
供“一人”使用的组装说明
鬼脸青蛙
像蝾螈一样再生
破解人体之图
令人振奋的再生医学
第8章 生之末:让人身亡命殒的电
无法愈合的伤口
癌症的指示灯
听起来简直像科幻小说
癌症的专用离子通道
抗击癌症的新盟友
生物阻抗
黑障区
细胞社群
第5部分 生物电的前景
第9章 将生物纳入生物电学
电子药物的兴衰
植入物的麻烦
如何与细胞对话
鱿鱼电子学
青蛙机器人和真菌计算机
第10章 我们将借助电化学获得全新的大脑和身体
一切都似曾相识
试飞员
不要肆意摆弄电
学科筒仓
我们正处于“生物电世纪”
致谢
注释
在阅读了约翰·沃尔什新发表的关于电鱼解剖的爆炸性论文后,贝卡利亚谨慎地探讨了动物体内可能存在自然电的想法。于是巴斯和维拉蒂开始鼓励他们的徒弟用莱顿瓶电击动物,并让他们使用巴斯的实验室,以便对青蛙的心脏、肠道和神经进行电学测试。
伽伐尼对这个想法痴迷不已:“电”,这种闪电中存在的物质,可能就是上帝赋予人类和所有其他生物以呼吸的机制。而一想到自己可能是首个发现上帝恩惠之人,他就难以按捺激动之情。
因此,在1780年,他创建了一个研究项目,旨在研究电在肌肉运动中的作用,然后开始着手建立一个家庭实验室,这样他就可以将更多的时间花在这些实验上。实验室里有一台静电起电机、一个莱顿瓶,以及其他基于这一电学设备最新发明出来的改进型。
从那时起,他开始在青蛙身上做实验。为什么是青蛙呢?它们的神经很容易定位,肌肉收缩也很容易观察到,而且在青蛙被剥制成伽伐尼称之为“预备标本”的恐怖构造后,它们仍可以持续44个小时对电给出反应。伽伐尼的所有已出版论文中都有这类两栖动物实验的图解。在其中一幅图中,一只青蛙的头部和腹部几乎完全消失,只剩下两条腿神经上露出的细丝,这些神经仍然将其腿部连接到脊柱。在另一幅图中,青蛙从上肢以下被切成两半,然后被剥皮并取出内脏。只剩下腿,靠一小块脊骨连在一起。在另一张照片中,伽伐尼和他的科研伙伴乔瓦尼·阿尔迪尼(他的外甥)和露西娅(他的妻子)站在他的地下室实验室里,周围是几十具被剥皮的青蛙尸体。
这种剥制青蛙的特殊方法是源自当时最重要的博物学家之一、伽伐尼家的常客拉扎罗·斯帕兰扎尼的启发,伽伐尼一直恪守这种方法不曾偏离。斯帕兰扎尼引入的规范使得区分因果关系变得极为容易。除神经外,其他一切血肉都被剥离,因此当你把电注入肌肉或神经时,随后发生的反应就显而易见了。
伽伐尼以一系列实验开始了他的研究,这些实验旨在帮助他理解为什么来自人造电源的电流会引起肌肉收缩。对肌肉施加电击显然会导致肌肉抽搐,但抽搐的机制是什么呢?起初,他只是简单地重复之前的实验,将电触点接触青蛙身体的各个部位。为了将起电机产生的
电输送到他想要的特定部位,他使用导线和另一种被称为电弧的金属物体,这些金属物体与外部电源相连,并刺入青蛙的各个部位。
通常结果都符合他的预期……直到有一天意外来临。那天,一只青蛙和起电机没有接触,却出现了蛙跳反应。当这只青蛙躺在盘子里时,伽伐尼一直在触摸它暴露的股神经。与此同时,露西娅站在大约6英尺远的地方,她的手指靠近起电机,这意外引起了火花。青蛙抽搐了一下。这令伽伐尼震惊。在发电机和青蛙之间没有通常的连接的情况下,他想不出有什么明确的途径可以把电传导给这只死去的动物。在没有任何外部电刺激的情况下,青蛙怎么会抽搐呢?
现有的假说都未能给出令人满意的解释,从那一刻起,伽伐尼就“被激起了熊熊斗志”,正如他后来在手稿中所写的那样。他开始执着地改变各种条件重复该实验,使用任何可用的“人造”电源—莱顿瓶、静电起电机—并依次把青蛙移近或移远,而青蛙每次都抽搐。这使伽伐尼陷入了一些误区。起初,他认为实验室里有某种大气电在青蛙体内积聚,当青蛙的腿被触摸时,这种电就会释放出来。
1786年,伽伐尼决定构建一个新的实验,试图从不同的电源得到相同的结果。为了与富兰克林的闪电实验相呼应,他做了一个有点儿怪诞的实验,而这个实验也定义了日后他在公众心目中的形象。他把剥了皮的青蛙用钩子挂在阳台的金属栏杆上,青蛙的肌肉连接在一根长长的金属丝上,金属丝指向天空,此时天空乌云密布,雷声隆隆。果然,远处的闪电对悬挂在金属栏杆上的青蛙产生了和人造火花相同的效果:它们的腿踢出了一段僵尸康康舞。几十年后,伽伐尼因此获得了“青蛙舞蹈大师”的绰号。