当我们如今惊讶于万亿级参数量的大模型巨兽的时候，我们可能没有想过这一切就在150年前高尔基在厨房实验室里点亮的那些黑色神经元。当现代科学家用算法模拟神经元网络时，那些由染色法首次揭示的树突分支、轴突连接，恰是大模型中神经网络架构的生物学原型 —— 就像他当年用硝酸银捕捉神经细胞的轮廓，今天的 AI 研究者正用代码勾勒着信息传递的路径。这种跨越世纪的呼应告知我们：所有对复杂系统的破解，都始于有人第一次敢于让不可见者显形，让纠缠者清晰，而这正是科学最动人的传承。

一、厨房实验室里的科学家

1872 年的意大利米兰近郊，一间简陋公寓的厨房里，29 岁的卡米洛・高尔基 (Camillo Golgi) 正小心翼翼地摆弄着手中的脑组织标本。窗外，夕阳的余晖透过窗户，洒在这个临时搭建的实验台上。高尔基的脸上带着疲惫但专注的神情，他知道，自己正在进行一项可能改变神经科学面貌的研究。

高尔基刚刚在阿比亚特格拉索慢病医院担任主治医师，这家医院几乎没有提供任何科研经费和设备。不过，这位年轻的医生并没有因此放弃对神经系统研究的热烈。他自掏腰包购买了一台显微镜，并将自己公寓的厨房改造成了实验室。每当夜幕降临，结束了一天繁忙的临床工作后，高尔基就会一头扎进这个小小的 “实验室”，继续他对大脑奥秘的探索。

当时的科学界对大脑的组成结构知之甚少。虽然细胞学说已经提出了几十年，但人们对于大脑是否也是由独立的细胞组成这一问题仍存在巨大争议。主要的困难在于，脑组织极其复杂，当科学家们在显微镜下观察时，神经细胞像灌木丛一样纠缠在一起，根本无法分辨彼此的结构。

高尔基站在厨房的操作台边，凝望着眼前的脑组织标本，心中充满了困惑和期待。他知道，现有的染色技术不足以揭示大脑的秘密，必须找到一种新的方法。

高尔基像，图片来自维基百科

二、意外的发现：黑色反应

故事的转折点出目前 1873 年的一天。高尔基像往常一样，在厨房里进行着实验。他将经过重铬酸钾硬化处理的脑组织放入硝酸银溶液中浸渍，准备观察其结构。就在这时，一个惊人的现象发生了：两种化学物质的反应使脑组织变黑了。

高尔基迅速将变黑的脑组织切片，放在显微镜下观察。当他的眼睛贴近目镜的那一刻，他惊呆了 —— 在黄色的背景下，原本模糊不清的神经细胞突然变得清晰可见！这些细胞有一个主要部分，后来被称为细胞体，从细胞体上延伸出两类完全不同的又细又长的结构。

高尔基感到一阵眩晕，他意识到自己可能发现了一种革命性的技术。这种染色方法后来被称为 “高尔基染色法”，也被称为 “黑色反应”(black reaction)。这种方法的独特之处在于，它只会使少数神经元 (大约 1-5%) 染色，但这些被染色的神经元会被整体染色，从而使完整的神经元形态暴露于世人眼中。

高尔基兴奋地继续实验，他徒手将脑切成薄片，一遍又一遍地重复这个过程。他发现，这种染色方法能够清晰地展示出神经细胞的完整结构，包括细胞体、树突和轴突。这是人类历史上第一次清晰地看到神经元的形态！

高尔基仔细观察这些被染色的神经元，发现它们有两种完全不同的延伸结构。其中一类结构 (后来被称为树突) 像树枝一样，不断分支，分支再分支；另一类细长的延伸结构 (后来被称为轴突) 一般只有一个，若有分支，分支一般都呈直角延伸出去。

神经元染色图-来自维基百科

三、网状理论的坚持者

基于这些观察，高尔基提出了自己的理论。他认为，树突就像树根一样，为细胞体提供营养；而轴突则负责在神经细胞之间传递信号。更重大的是，他认为神经细胞通过轴突彼此连通，形成一个像蜘蛛网一样的连续网络。

这一观点与当时盛行的 “网状理论”(reticular theory) 相符。该理论认为，所有神经细胞会融合成一个巨大的网络，大脑的结构和功能单位不是细胞，而是这个网络，神经细胞的任何活动都会在这个网络中共享。高尔基坚信，大脑是细胞学说的例外，神经系统是一个连通的网络，而不是由独立的细胞组成的。

1875 年，高尔基利用自己发明的染色法绘制了世界上第一幅神经系统插图，向世人展示了他所观察到的结构。这幅插图标志着神经科学研究的一个重大里程碑，为后来的研究奠定了基础。

高尔基利用染色法绘制的世界上第一幅神经系统插图—来自维基百科

尽管高尔基染色法能够清晰地展示神经元的形态，但这种方法有一个明显的缺点：它的可重复性很差，只有少数神经元会被染色。这使得其他科学家很难重复高尔基的实验，也导致这一技术在当时并未得到广泛接受。

面对这一困境，高尔基并没有放弃。他继续改善自己的技术，同时也将研究方向扩展到了其他领域，如疟疾研究。在疟疾研究中，他同样取得了重大成果，鉴定出几种不同的疟原虫，这使他在科学界声名鹊起。

四、与卡哈尔的科学之争

时间来到 1888 年，一位名叫圣地亚哥・拉蒙 – 卡哈尔 (Santiago Ramón y Cajal) 的西班牙科学家接触到了高尔基染色法。卡哈尔比高尔基年轻 9 岁，他原本立志成为一名画家，但后来转向了解剖学和医学研究。

卡哈尔被高尔基染色法的效果深深震撼。他立即开始学习和掌握这种方法，并进一步改善了它。卡哈尔使用二次浸渍的方法，使染色结果更加稳定。此外，他偏好使用幼年动物的脑，由于相比成年脑，幼年脑中神经细胞的结构更易于分辨。

不过，卡哈尔对染色结果的解释与高尔基截然不同。他认为，神经细胞之间有间隙，并不是彼此融合的，它们通过接触而非直接连通的方式相互作用。卡哈尔的观点与细胞学说一致，即每个神经细胞都是独立的单元，神经细胞才是脑的基本组成单位。这就是 “神经元学说”(neuron theory) 的基本内容。

卡哈尔不仅是一位杰出的科学家，还是一位才华横溢的艺术家。他的艺术才能对他的科学研究有很大协助。他观察能力惊人，可以在显微镜前待 20 个小时，只为看一个白细胞努力从毛细血管逃出去。卡哈尔的视觉记忆力也很强，并且擅长通过绘图来思考。他绘制的每一幅图，都是在观察许多不同的大脑切片后，思考并整合所有信息的结果。

卡哈尔一生绘制了 2900 多幅图，这些绘图秀丽、清晰、细节丰富，直到今天依旧令人赞叹。这些精美的绘图成为了支持神经元学说的有力证据。卡哈尔观察发现，在许多动物的视网膜中，树突总是指向外部世界，而轴突则向大脑深处延伸。基于这一观察，他天才地推断，外部的光学信息由视网膜的树突接收，而后，电信号依次传递到胞体、轴突，通过轴突再传递给其它细胞。他后来还将这种单向的信息流的观点推广到全脑中，称为 “动态极化理论”(dynamic polarization theory)。

高尔基对卡哈尔的观点持强烈反对态度。他坚信自己的网状理论是正确的，认为神经元之间是相互连通的。两位科学家之间展开了一场激烈的科学争论，这场争论持续了多年。

高尔基与卡哈尔—来自维基百科

五、诺贝尔奖台上的争锋

1906 年，诺贝尔生理学或医学奖共同授予了卡米洛・高尔基和圣地亚哥・拉蒙 – 卡哈尔，”以表彰他们在神经系统结构方面的工作”。这是一个极具戏剧性的决定，由于两位获奖者在科学观点上存在根本分歧。

在颁奖现场，气氛显得有些紧张。高尔基作为年长的科学家，第一发表了获奖感言。令人惊讶的是，他的演讲毫不留情地反对神经元学说，并以此为演讲主题。高尔基在演讲中说：”很奇怪，我一直反对神经元理论，但是这个理论开始得到承认还是由于我的工作。我选择神经元作为我的演讲主题。目前这个观点大体上已经不受欢迎。”

他接着谈到大脑受伤后复原的能力、导航能力和整合不同功能的能力，认为这些都是支持网状理论的证据。他最后表明：”尽管这和将组成元素个体化的趋势背道而驰，但我依旧无法放弃这个观点，神经系统是整体行动的，别怪我坚守旧观念。”

第二天轮到卡哈尔演讲。面对比自己大 9 岁的前辈的公开批评，卡哈尔表现得超级得体。他没有生气，而是感谢了许多对他有协助的人，并向听众介绍了自己的工作。最后，他巧妙地回应了高尔基的观点：”没错，从分析工作的角度来看，如果所有神经中枢都由运动神经…… 和感觉神经之间的连续中介网络组成，这将是超级方便且经济的。不幸的是，大自然似乎没有意识到我们的智力对便利和统一的需求，而常常对复杂性和多样性感到高兴。”

这是科学史上一个戏剧性的时刻。在诺贝尔奖的领奖台上，两位获奖者对奖项相关的科学问题持截然不同的观点，进行了一场无声但激烈的交锋。

六、科学的最终裁决

尽管高尔基在诺贝尔奖演讲中坚持自己的观点，但随着时间的推移，越来越多的证据支持了卡哈尔的神经元学说。特别是 20 世纪 50 年代电子显微镜的出现，为神经元学说提供了最后的证据。

电子显微镜的分辨率可达 0.1 纳米 (1 毫米的百万分之一)，科学家们终于能够看到两个神经元之间有 20 纳米的间隙，这个间隙后来被称为突触。这一发现清楚地表明，神经元之间没有融合，而是通过突触相互连接，进行信号传递。

高尔基一生都坚持自己的网状理论，直到 1926 年逝世。不过，历史最终证明了卡哈尔的正确性。高尔基染色法虽然是由高尔基发明的，但它最终被用来支持了与高尔基本人观点相反的理论，这不得不说是科学史上的一个有趣讽刺。

尽管如此，高尔基对神经科学的贡献是不可磨灭的。他发明的染色法为后来的神经科学研究奠定了基础，至今仍被广泛应用。正如一位科学家所说，没有高尔基染色法，就没有拉蒙 – 卡哈尔的神经元理论。

高尔基的另一个重大贡献是在 1898 年发现了神经细胞质中的硝酸银染色区域，后来被称为 “高尔基体”(Golgi apparatus) 或 “高尔基器”。这一发现使高尔基的名字被写入了生物学教科书，成为细胞生物学的基础内容之一。

七、超越争议的科学遗产

1926 年 1 月 21 日，卡米洛・高尔基在帕维亚逝世，享年 82 岁。他的逝世标志着一个科学时代的结束，但他的科学遗产却永远留在了人类知识的宝库中。

帕维亚大学为高尔基设立了 “高尔基大厅”，并铭刻：”他通过艰苦努力发现并描述了神经组织的秘密结构。” 意大利在他逝世后发行了纪念邮票，他的研究成果成为神经科学教科书的核心内容。

高尔基雕塑-来自维基百科

高尔基的一生是科学探索精神的典范。他在简陋的条件下坚持研究，凭借敏锐的观察力和创新思维，发明了革命性的染色技术，为现代神经科学奠定了基础。尽管他在神经元理论的争论中站在了错误的一边，但这丝毫没有减损他对科学的巨大贡献。

今天，当我们回顾这段科学史时，我们看到的不仅是一个关于神经元发现的故事，更是一个关于人类好奇心、创造力和坚持精神的故事。高尔基和卡哈尔的科学之争，最终推动了神经科学的发展，使我们对大脑的理解达到了前所未有的深度。

正如科学史上许多伟大的发现一样，高尔基染色法的故事告知我们，科学进步往往源于意外的发现、坚持不懈的探索和开放包容的学术环境。高尔基用他的智慧和汗水，为我们打开了一扇通往大脑奥秘的窗户，他的贡献将永远被铭记在科学史册上。