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《百科知识》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

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用自己身体做实验的科学家

2018-08-23 22:28:00

  科学进步与科技发明改变了我们的生活,我们在享受科学成果时是否会想到,许多发明是科学家们付出了巨大的代价换来的,甚至许多科学家用自己的身体做实验。

  用身体研究消化过程的科学家

  斯帕兰让尼(1729-1799)是意大利生物学家。他研究动物和人的消化过程。他首先引入“消化液”一词,认为消化液中含有某种能分解食物的化学成分,所谓消化就是消化液对食物的分解过程。这同腐败现象有本质的区别,他指出消化液是强烈防腐的。他用实验证明消化速度不但同食物的性质和消化液的多少有关,而且还与温度的高低有关,而体温是最适宜的温度。他还指出,小肠的分泌物或许能完成全部消化过程。由于当时的实验条件和实验方法较落后,斯帕兰让尼并没有弄清楚胃液中究竟是什么物质将食物消化了,直到50多年后,也就是1836年,德国生理学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质,后来称为“胃蛋白酶”,从而揭开了胃的消化之谜。斯帕兰让尼最著名的以自己身体做的实验是:他将食物密封在小的亚麻袋中,然后吞下袋子,在消化进行的不同时段拉出袋子。通过检查袋子里面的食物在胃中停留一小时、两小时等时间后的情况,他就能理解食物是怎样被消化的。

  将导管插入心脏的科学家

  福斯曼(1904-1979) 是德国外科医生 ,他曾提出了一个大胆的想法,将一根导管插入至心脏,通过这根管子可向心脏内注入药物或测量血压,在当时这种想法自然会被认为是疯狂的。但为了证明这种技术的可行性,福斯曼决定在自己身上进行实验。在对自己的前臂进行局部麻醉后,他将一根导管插入了肘前静脉,并向内推进了65厘米,直到他的心脏。随后,为了证明所言不假,他带着这根管子,不顾周遭人的尖叫声,硬是来到了放射科,为这根插在他右心房内的导管照了相(见左上图)。在理论上这为不用外科手术研究病变心脏的结构和功能提供了可能性。多年后,福斯曼与同是外科医生的考南德和里查兹一起研究,并进一步改良了此项技术。后来,这3个人共同分享了1956年诺贝尔生理学或医学奖。

  人头被砍下还会有感觉吗?科学家用自己做了实验

  安托万·拉瓦锡1743年出生在法国巴黎一个律师家庭,在5岁时母亲过世而继承了一笔财产。家人想让他成为一名律师,但是他本人却对自然科学更感兴趣。1761年他进入巴黎大学法学院学习,获得律师资格。课余时间他继续学习自然科学,后来年仅25岁的拉瓦锡成为法兰西科学院院士。

  他在化学领域充分证明了自己是个天才,他给出了氧与氢的命名并预测了硅的存在。他提出了“元素”的定义,并按照这个定义发表了第一个现代化学元素列表。他的贡献促使18世纪的化学更加物理及数学化。他创立氧化说以解释燃烧等实验现象,指出动物的呼吸实质上是缓慢氧化。这些划时代贡献使得他成为历史上最伟大的化学家。

  1789年法国大革命爆发,拉瓦锡因曾经担任过包税官而自首入狱。1794年5月8日他被送上了断头台。数学家拉格朗日痛心地说:“他们可以一眨眼就把他的头砍下来,但他那样的头脑,100年也未必会再次出现。”

  作为一位热爱研究的科学家,他还想做人生最后一个实验—拉瓦锡杀头实验。拉瓦锡对行刑者说:“人们都很好奇死亡,不知道被砍头后还有没有思想意识,我们做个实验,当我被砍头之后你数一数,我一共眨了多少下眼睛,说明我意识停留多少秒,这也算是我对人类科学做的最后一个贡献,用我的死换来一项科学成果。”行刑者很感动,说一定会做到。拉瓦锡脑袋被砍下后,眼睛眨了十一下才不动了。行刑者记录了他死亡的时间,这个实验是用拉瓦锡生命换来的人类史上最昂贵的实验。

  喝下黄热病患者呕吐物的科学家

  医学研究员斯图宾斯·弗思在自体实验记录中占据特殊地位。20世纪早期,弗思进行了一系列令人作呕的实验,来证明黄热病并不传染。

  弗思将黄热病患者的“新鲜黑色呕吐物”倒在他胳膊上的一个破口上,结果他并没有感染黄热病。这次成功让弗思变得更加大胆,他甚至把患者的呕吐物倒入眼睛,并涂抹黄热病患者的多种体液,例如血液、唾液、汗液和尿液等。他还甚至坐在冒着热气的新鲜呕吐物里,虽然有点头痛,但是并没有感染黄热病,身体依然非常棒。后来他甚至喝下黄热病患者的呕吐物,开始他是以药丸的形式吞下这些呕吐物,到后来他干脆直接喝患者的呕吐物。由于一直没有被感染上黄热病,他认为他的推测是正确的。通过他的亲身实验,其他人也开始相信黄热病不传染,因此他获得了医学博士头衔。但是最后证明,他的推测并不正确,因为黄热病确实是一种传染病 ,不过只有病毒直接进入血液才会被感染。

  另一名自体实验科学家—美国陆军医生耶西·拉齐尔证明黄热病是一种传染病。为了证明黄热病可以传染,拉齐尔故意让一只传染了黄热病的蚊子叮咬他。具有讽刺意味的是,据说那只给拉齐尔致命一口的蚊子,并不是他喂养的实验样本,而是一只野生蚊子。

  科学家的睡眠研究

  人类睡眠现象自古存谜:睡眠规律究竟是习惯成自然,还是人体内存在着生物钟,决定着人日出而作、日落而息的规律?1938年,著名睡眠研究员内森·克莱特曼和助手布鲁斯·理查森一起搬进肯塔基州猛玛洞窟里。克莱特曼想弄清楚,假如一天是28小时,是否人类可以适应?这个洞穴位于36米深的地下,是实验这种想法的理想之所:那里没有自然光,而且温度保持不变,因此他们根本无法得知什么时候是白天,什么时候是夜晚。然而,这并不是一个非常舒适的环境:他们不仅要与世隔绝,有可能患上幽闭恐怖症,而且这两名研究人员发现,他们还必须与老鼠共用一张床。一个月后,他们从洞中走出来。结果发现,克莱特曼在努力改变他的睡眠模式的时候,理查森已经适应了一天28小时的周期。他们的研究增加了人们对人类生理节奏的了解,为倒班工人提供了切实可行的建议。克莱特曼不仅进入洞穴,为了经历长时间的黑夜和白天,他后来还在潜水艇里和北极呆过一段时间。

  吞下幽门螺旋杆菌的科学家

  澳大利亚科学家巴里·马歇尔1981年在皇家佩思医院做内科医学研究生时遇到了罗宾·沃伦—一位对胃炎感兴趣的病理学家。他们一起研究了与胃炎同时出现的螺旋杆菌。1982年,他们做出了幽门螺旋杆菌的初始培养体,并发表了关于胃溃疡与胃癌是由幽门螺旋杆菌引起的假说。一般人们认为,胃溃疡是由于生活方式不当引起的,但是马歇尔和沃伦相信幽门螺旋杆菌是导致胃溃疡的主因。为了证明这个推测,他们必须研究这种细菌是如何影响一个健康人的。马歇尔决定亲自尝试。马歇尔在吞下幽门螺旋杆菌之前,为了避免被院方拒绝,他没有告诉医院道德规范委员会甚至自己的妻子他的真实动机。吞下细菌三天后,他仍没出现什么问题,但是不久他就开始呕吐,他妻子抱怨说,他的口气非常难闻。10天后进行的活组织检查证实,这种细菌已经感染了他的胃,他患上了胃炎,如果不及时治疗,最终会发展成胃溃疡。又过了8年时间,马歇尔和沃伦的理论才被人们普遍接受。不过他们的研究工作最终让他们在2005年获得了诺贝尔生理学或医学奖。

  用自己身体做蛇毒实验的科学家

  鲍尔·海斯德是美国一位研究蛇毒的科学家。他小时候看到全世界每年有成千上万人被毒蛇咬死,就决心研究出一种抗毒药。他想到人患了天花会产生免疫力,而让毒蛇咬后能不能也产生免疫力呢?体内产生的抗毒物质能不能用来抵抗蛇毒呢?他认为这也是有可能的。因此,从15岁起,他就在自己身上注射微量的毒蛇腺体,并逐渐加大剂量与毒性。这种试验是极其危险和痛苦的。每注射一次,他都要大病一场。各种蛇的蛇毒成分不同,作用方式也不同,每注射一种新的蛇毒,原来的抗毒物质就不能胜任,又要经受一种新的抗毒物质折磨。他身上先后注射过28种蛇毒。经过危险与痛苦的试验,终于有了收获。由于自身产生了抗毒性,眼镜王蛇、印度蓝蛇、澳洲虎蛇都咬过他,但每次他都从死神身边逃了回来。蓝蛇的毒性极大,海斯德是世界上唯一被蓝蛇咬过而活着的人。他一共被毒蛇咬过130次,每次都安然无恙。海斯德对自己血液中的抗毒物质进行分析,试制出一些抗蛇毒的药物,已救治了很多被毒蛇咬伤的人。

  对自己注射百万年前古菌的科学家

  人人都渴望能够永生,但是能够有勇气拿自己做实验的人却寥寥无几。一位名叫布鲁什科夫的科学家就是这寥寥无几中的一分子。为了永生,他不惜给自己注射了有330万年历史的古菌。这种古老的细菌是他在几年前从俄罗斯西伯利亚的永久冰冻层中发现的。注射了这种古菌后,他不但身体没有发生异常,免疫力反而被强化了。能够生存在几百万年前的西伯利亚,这种细菌必然有着极其旺盛的生命力,事实上,它的确是。根据实验室的培养,布鲁什科夫发现这种细菌具有十分强大的生命力以及对周边环境有着难以置信的适应能力。在多次的动物实验中,所有被注射的动物的免疫系统均得到了不同程度的强化。

  在自己手臂植入芯片的科学家

  1998年8月25日,英国雷丁大学控制论教授沃里克以自己为研究对象进行了一项全新的控制论实验。他成功地将芯片植入自己手臂内并获得成功,进而成为世界上第一个体内携带芯片的人。

  沃里克是在局部麻醉的情况下,通过手术将芯片植入手臂的。芯片置于长23毫米、直径3毫米的小型玻璃管内,管内除了硅芯片之外,还有电磁线圈。

  这项实验持续时间为几周。在这段时间内,沃里克教授将利用体内携带的芯片,在其办公室内进行各种自动控制实验。芯片内含有64条指令,这些指令可通过特殊信号发出。传感器接收指令后传入一台主控计算机。计算机便可根据指令进行开关房门或电灯、调节办公室内温度等操作。科学家认为,在人体内植入芯片的技术可望用于使残疾人更好地照料自己的生活。

  沃里克称,此举的目的是为了更好地研究人脑是如何感知和破译计算机向其发送的电子脉冲信号。这是一项危险的手术。如果成功,将为人体修复等领域的研究开辟新的道路,而一旦失败则意味着沃里克可能会因此遭受感染、截肢、神经受损甚至大脑损伤的厄运。这枚“长”在手臂内的芯片最终不负众望完成了沃里克期待它完成的工作。它能感知和传送大脑发出的相关信号,使沃里克可以通过思维来操控一些物体的运动。实验显示,在植入芯片6星期后,他的大脑就学会了破译芯片发出的反馈信号,使他可以借助仪器用手臂来判断自己与某样物体之间的距离。

  锯开自己大脑插入电极的科学家

  2014年,美国一位年近7旬的神经学家菲尔·肯尼迪竟锯开了自己的头骨,往大脑内植入了电极。他这么做是为了打造一个语音解码器,可以让不能发声的患者通过脑机接口的方式重新“发声”。在这之前,他已经在这个领域研究了近30年,并取得了一定成果,是首屈一指的神经学家。

  20世纪90年代,他研发的“侵入式”脑机接口就曾让一位严重瘫痪者学会了用大脑控制电脑光标打字“发声”。当时整个科学界为之一振,许多媒体还对他赞誉有加。但是后来因一直找不到实验对象,资金也几近枯竭,他才出此下策对自己大脑开刀。为了躲开美国食品药品监督管理局(FDA)的监管,2014年他前往伯利兹,自费2.5万美元聘请了一位外科医生帮助他完成电极植入手术。不过这12个小时的手术并不太顺利,肯尼迪醒来时竟失去了说话的能力。但肯尼迪表示,这个危险他早就料想到,已有心理准备。医生在肯尼迪脑部植入电极的副作用很严重,然而肯尼迪只休养了几个月后,便又开始了另一场长达10小时的手术。这一次,肯尼迪的脑内被成功地植入了多个电极。手术过后,他迫不及待地飞回家中,开始从自己的脑内收集宝贵的数据。但是因为植入电极太多,手术后他的切口一直无法完全闭合,各种并发症困扰着他。所以原本设定要在他脑内待上几年的电极,也只能逗留一个月。他又不得不花费9.4万美元,要求医生做了取出手术。但是医生只能卸走他脑内的电线、电源和收发器。那几个锥形电极因为埋得太深的原因,将永远留在肯尼迪的脑内。

  不过肯尼迪却对这次自体实验表示非常满意。因为在那短短的一个月内,他就收集了近300个短单词的相关神经元数据,并发布了重要的论文。当肯尼迪把自体实验的数据公布时,业内研究者对此表示除了惊讶,还是惊讶。有的人说,肯尼迪在健康的人身上(即使是自己的身体)做实验是违背道德的。也有人非常佩服他的勇气,从他的身上,除了疯狂还能看到坚定二字。

  但无论评价是好是坏,他都坚持不放弃,他说“如果我放弃了,之前30年的努力都将化为泡影”。他希望自己的电极技术不仅可以帮助瘫痪患者,更希望能将人类推向真正的“赛博格”时代。

  证明人体也会感染计算机病毒的科学家

  英国瑞丁大学的科学家贾森博士将一枚改良过的动物身份识别芯片植入病毒码,再把这个芯片植入自己的手臂中,结果发现这个中毒的芯片能将病毒传到外部控制系统,若其他植入人体的芯片与控制系统联机,也可能跟着一起中毒。

  贾森博士预期这种人体植入芯片的技术在未来应用会越来越广泛,要避免这种芯片遭受病毒感染,恐怕还要发明更强的杀毒软件才行。

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