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歷史是一條流淌不絕的長河——浩浩宇宙、茫茫長天,人顯得異常渺小,人的生命很短暫,又太過脆弱。醫(yī)者總是為蕓蕓眾生提供呵護、安慰和幫助。正因為幾千年來醫(yī)學(xué)家們的刻苦鉆研和勇敢的探索發(fā)現(xiàn),才使得人真正成為萬物之靈,人的生命至尊至偉。 人類對腦脊液的研究和發(fā)現(xiàn),是一部上下五千年醫(yī)學(xué)史。人體作為一個極其復(fù)雜的系統(tǒng),尤其是神經(jīng)系統(tǒng),腦脊液發(fā)現(xiàn)的歷史,是漫長而曲折的。古代醫(yī)學(xué)家們對腦脊液的認(rèn)知,由于當(dāng)時各種歷史條件和技術(shù)背景的限制,有些從現(xiàn)在看來也許是荒誕的?,F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,解剖學(xué)、分子生物、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、人工智能技術(shù)的發(fā)展,為我們深入認(rèn)識神經(jīng)系統(tǒng)、腦脊液提供了極大地便利條件,但是人類對腦脊液的認(rèn)知遠未完成?,F(xiàn)在的很多認(rèn)知,也許在將來的某個階段看來,也可能是荒誕和錯誤的認(rèn)知,但這并不能阻擋醫(yī)學(xué)科學(xué)家們對腦脊液孜孜不倦的不斷探索和研究。 筆者認(rèn)為有必要了解一下腦脊液的醫(yī)學(xué)史,以一種“上帝”俯瞰的角度來縱覽整個人類追求生命的真諦——人類腦脊液、神經(jīng)系統(tǒng)的認(rèn)知,這不僅是醫(yī)學(xué)歷史的重要部分,也是人類的一部生存史與奮斗史。 概要 我們知道腦脊液是一種存在于大腦蛛網(wǎng)膜下腔和腦室的液體。 可是直到公元16世紀(jì)早期,人們才認(rèn)識到腦脊液原來是以一種“液體”狀態(tài)存在,并且又花了三個多世紀(jì)才意識到它的確切位置。 醫(yī)學(xué)史學(xué)家普遍認(rèn)為意大利醫(yī)生科圖尼奧(Cotugno)是發(fā)現(xiàn)腦脊髓液的奠基人。
來源:researchgate.net 動物精神的統(tǒng)治 從遠古到16世紀(jì),基于來自希波克拉底(公元前460-370年)和蓋倫(Galen)(公元130-200年)的信仰,人們普遍認(rèn)為人類的思想來自于大腦腦室內(nèi)的動物精神“spiritus animalis”(希臘語: πνεε μαψυχικóv )。蓋倫將腦脊液描述為“為全身提供能量的腦室內(nèi)氣態(tài)體液“。他認(rèn)為腦室中的殘留物可能是腦脊液的痕跡。在蓋倫之前,被認(rèn)為是解剖學(xué)之父的赫洛菲洛斯(Herophilos)(公元前335-280),在他的著作中描述過所有腦室,但是沒有關(guān)于腦室內(nèi)任何液體的記載。蓋倫將“動物精神”作為理解神經(jīng)系統(tǒng)功能的核心概念,經(jīng)歷了上千年世紀(jì),超越了黑暗時代,一直到18世紀(jì)。 文藝復(fù)興之前的時代,一直沒有尸體解剖。直到1315年,第一次公開尸檢是由解剖學(xué)家Mondino de Luzzi舉辦。此后尸體解剖越來越盛行,佛羅米亞學(xué)者維薩利斯( Andreas Vesalius)于1543年記錄了四個包含脈絡(luò)叢的腦室。 值得一提的是那個時代的達芬奇,在他的作品也反映了腦室的模型(1490年),并在1504-1507年間創(chuàng)作的畫作,以牛大腦的注蠟?zāi)>邽槟0?,非常精確地反映了腦室的解剖細節(jié),可惜的是幾個世紀(jì)都未公開。 維薩里(Andreas Vesalius )(1514–1564)被稱為文藝復(fù)興時期最偉大的解剖學(xué)家,他重新點燃了解剖科學(xué),幾乎打破了蓋倫在場上的束縛。 達芬奇的作品,來源:researchgate.net
來源:researchgate.net 此后的多位解剖學(xué)家,雖然觀察和記載了腦室的概念,但是并未發(fā)現(xiàn)腦脊液的存在,甚至有“大腦非常干燥”的記載。 腦脊液的研究數(shù)十年后進入了一個全新的時代。一位叫馬薩(Nicolo Massa)的威尼斯醫(yī)生,在他的拉丁語作品中描述了腦室內(nèi)“大量”的液體:“觀察到從腦室通過孔隙溢出的水樣液體“,”腦室總是充滿或半滿水樣的物質(zhì)”。馬薩是第一位在進行尸檢時觀察和報告顱內(nèi)腦室存在液體的人。 維基百科和后來的學(xué)者都公認(rèn)這一事件是整個神經(jīng)解剖學(xué)和神經(jīng)生理學(xué)史上的一個重要里程碑。在所有發(fā)現(xiàn)者中,馬薩被認(rèn)為是第一個正確描述腦脊液的人。 馬薩(Nicolo Massa)描述腦脊液第一人 1536年 來源:hindawi.com 1664年,威利斯(Thomas Willis)描述了腦室和腦導(dǎo)水管中液體的存在。 他正確地認(rèn)識到腦脊液是從脈絡(luò)叢產(chǎn)生,但錯誤地認(rèn)為腦脊液最后流入鼻腔。另外一位學(xué)者勞爾(Richard Lower)在其后研究發(fā)現(xiàn),腦脊液不會流入鼻腔,鼻腔與腦脊液的循環(huán)無關(guān)。他研究了在頭骨底部使用對比材料(牛奶或其他黑色物質(zhì))的分布,特別觀察了鼻腔和喉部。 腦脊液循環(huán) 1692年瓦爾薩爾瓦(Antonio Mario Valsalva)描述了脊髓周圍蛛網(wǎng)膜下腔內(nèi)腦脊液的存在。 巴利維(Giorgio Baglivi)是18世紀(jì)著名的內(nèi)科醫(yī)生之一,他不僅是纖維理論的發(fā)現(xiàn)者,而且也是腦脊液/血液屏障概念的先驅(qū)。他還在1703年提出了腦脊髓生成/吸收穩(wěn)態(tài)的概念,提出了腦脊液循環(huán)的概念。在1738年,F(xiàn)antoni首先解釋了顱內(nèi)腔靜脈竇中腦脊液吸收的正確位置。哈勒(Albrecht von Haller)也于1747年發(fā)表了腦脊液循環(huán)概念——動脈產(chǎn)生的腦脊液,并回收到靜脈系統(tǒng)。 此外他是第一個描述腦脊液的物理化學(xué)特征。 1741年至1744年間,瑞典工程師威登伯格(Emanuel Swedenborg)在手稿中也記錄了腦脊液的詳細描述,但是由于他不是醫(yī)學(xué)科學(xué)家的身份,該描述直到1887年才出版。哈勒(Albrecht von Haller)在1764年的拉丁解剖學(xué)和生理學(xué)教科書中描述了大腦皮層的血液供應(yīng),聲稱參考了威登伯格的成果。 正是意大利醫(yī)生科圖尼奧(Domenico Felice Cotugno)于1764年在拉丁文出版物中發(fā)現(xiàn)并描述了腦脊液。他描述了在硬腦膜下、腦室內(nèi)、脊髓周圍和大腦半球內(nèi)存在腦脊液,并還澄清了從腦室通過導(dǎo)水管進入大腦和脊髓周圍的蛛網(wǎng)膜下腔的腦脊液循環(huán),即使人體處于垂直倒置的位置。 此外,科圖尼奧引入了新的尸檢方法,不再像前的解剖方法——將頭部與身體的其他部分分開。 科圖尼奧(Domenico Felice Cotugno)1764年 來源:hindawi.com 科圖尼奧本人對哈勒的腦脊液發(fā)現(xiàn)給予了充分肯定,在第十四章(第17頁)中強調(diào):“毫無疑問,哈勒首先描述了腦室液(早在Cotugno重新發(fā)現(xiàn)之前)”。同樣哈勒于1762年在他的成果中描述的腦室液成果,參考了早期對馬薩(Nicolo Massa)的研究。這些事跡清晰地表明,就是在早期科學(xué)家們也意識到——科學(xué)研究是站在巨人的肩膀上,并謙遜地以貢獻者身份來對待自己的工作。 值得注意的是,科圖尼奧于1784年證實了動物 - 魚類和海龜中存在腦脊液。他不僅發(fā)現(xiàn)脊髓周圍的蛛網(wǎng)膜下腔和腦室中存在腦脊液,而且還確定了腦脊液流動的方向。但是直到1828年,法國醫(yī)生馬讓迪(Fran?ois Magendie)才證實了腦室和蛛網(wǎng)膜下腔之間存在連接,以及這些空間的連續(xù)性。顯然從那一刻起,腦脊液循環(huán)已成為普遍受到公認(rèn)。馬讓迪成功地發(fā)明了枕骨下穿刺和測量腦脊液壓力的方法,而不是像科圖尼奧那樣通過尸檢研究。馬讓迪在1842年的出版物中第一次正式使用了“腦脊液”一詞。 1853年Faivre和Luschka的研究提出了腦脊液在腦室內(nèi)由脈絡(luò)叢產(chǎn)生的假設(shè)。1868年,Weed提出了另一個開創(chuàng)性的想法,他描述腦脊液從腦室通過蛛網(wǎng)膜下腔到大腦的靜脈竇。
來源:hindawi.com 1876年Key和Retzius在進行尸檢研究時證明,腦脊液通過蛛網(wǎng)膜下腔顆粒吸收進入大腦靜脈竇。1889年,內(nèi)科醫(yī)生Walter Essen Wynter在倫敦首次通過腰椎穿刺體內(nèi)獲得活體腦脊髓液樣本。 兩年后,腰穿技術(shù)由德國醫(yī)生昆克(Quincke)向公眾發(fā)布。 1925年Weed公布了腦脊液循環(huán)的具體細節(jié),并得到了醫(yī)學(xué)界的廣泛認(rèn)可。
基于上述所有發(fā)現(xiàn),1925年,被譽為神經(jīng)外科學(xué)之父的美國神經(jīng)外科醫(yī)生庫欣(Harvey Cushing)提出了除心血管循環(huán)和淋巴管循環(huán)之外的第三循環(huán)系統(tǒng)——腦脊液循環(huán)系統(tǒng)。 2006年馬德森(Madsen)又報告了第四循環(huán)系統(tǒng)——流經(jīng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的脈動波,這種脈動波與腦室擴大相關(guān)。 現(xiàn)代磁共振MRI研究顯示腦脊液的脈動波 來源: 神奇的古埃及 讀到這里,讀者也許會問腦脊液怎么有上下五千年的醫(yī)學(xué)史呢?One more thing,出現(xiàn)了另一個令人震驚的歷史。1862年埃及古物學(xué)家史密斯(Edwin Smith )發(fā)現(xiàn)了一種神奇的紙莎草,1930年被學(xué)者Breasted翻譯成英文。該文件有48個臨床病例描述了神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼和關(guān)節(jié)的疾病。 人們相信它是杰出的醫(yī)生和古埃及的建筑師伊姆霍特普(Imhotep),他是大約公元前3000年至2500年間的紙莎草的作者。紙莎草記載有不僅診斷和治療頭部和脊柱損傷以及坐骨神經(jīng)領(lǐng)域最古老的醫(yī)療信息來源。也有大腦或腦膜的解剖學(xué)發(fā)現(xiàn)。在第167頁和第171頁的第6號案例中,描述了顱骨骨折和腦膜破裂的開放性頭部創(chuàng)傷:“它打破了病人頭部內(nèi)部的液體...”。 更引人注目的是第168頁的文字:“參加頭部外傷手術(shù)的外科醫(yī)生,手指明顯感覺到腦組織的搏動——類似于心臟搏動”。 公元前3000年前的紙莎草 來源:hindawi.com
來源:hindawi.com 連醫(yī)學(xué)史學(xué)家都承認(rèn),由于紙莎草的發(fā)現(xiàn),腦脊液的發(fā)現(xiàn)成為一部最長的——上下五千年的醫(yī)學(xué)史。根據(jù)威爾金斯(Wilkins)的說法,這是第一份確認(rèn)顱內(nèi)液體的存在歷史性文件。它似乎是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的充分證據(jù),因為滿足了以下條件: 紙莎草中描述的現(xiàn)象是真實的和實際的,它是由一位細心的觀察者直接注意到的,并且也被公眾所知。由于科學(xué)發(fā)現(xiàn)不受知識產(chǎn)權(quán)法的約束,因此有足夠的理由相信:Imhotep是第一個也是最早的腦脊液發(fā)現(xiàn)者! 有人指出,即使荷馬在他的史詩“奧德賽”中也贊賞埃及人的杰出醫(yī)學(xué)知識和技能:“埃及全國每個人都是熟練的醫(yī)生”。 現(xiàn)代學(xué)者Shehata在他的歷史考察中得出結(jié)論:“埃及醫(yī)學(xué)紙莎草的主要科學(xué)知識后來完全被希臘科學(xué)家亞里士多德、希波克拉底、迪奧斯克里德斯和蓋倫吸收,包括解剖學(xué)、醫(yī)學(xué)診斷、治療、頭部損傷、骨折、病理和道德準(zhǔn)則。 而且Shehata完全接受Imhotep作為西方醫(yī)學(xué)之父! 現(xiàn)代醫(yī)學(xué) 經(jīng)過上下五千年的探索發(fā)現(xiàn),現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對腦脊液的認(rèn)識,終于大白于天下——原來腦脊液是這樣子的:
腦脊液循環(huán),來源:medical-animations.com 任何時候都有大約125-150 mL的腦脊液CSF,并在腦室的腦室系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。大部分是從兩個側(cè)腦室內(nèi)產(chǎn)生的。腦脊液穿過室間孔進入第三腦室,然后通過腦導(dǎo)水管進入第四腦室。從第四腦室,通過四個開口(這個開口為紀(jì)念Magendie,被命名為Magendie孔)進入蛛網(wǎng)膜下腔 - 脊髓的中央管,中間孔和兩個側(cè)孔。腦脊液存在于蛛網(wǎng)膜下腔內(nèi),覆蓋大腦和脊髓,并延伸至脊髓末端至骶骨下方。蛛網(wǎng)膜下腔與內(nèi)耳骨性迷路有關(guān),93%的人腦脊液與外淋巴連續(xù)。 腦脊液從腦室向外單向移動,但在蛛網(wǎng)膜下腔多向移動。流體運動是脈動的,通過心臟搏動匹配血管中產(chǎn)生的壓力波。 CSF源自血漿并且與其大致相似,除了CSF與血漿相比幾乎不含蛋白質(zhì)并且具有一些不同的電解質(zhì)水平。 由于其生產(chǎn)方式,CSF具有比血漿更高的氯化物水平和相當(dāng)?shù)拟c水平。 CSF含有約0.3%的血漿蛋白,或約15至40 mg / dL,具體取決于取樣部位。CSF通常不含紅細胞,最多只含有少量白細胞。 CSF至少有以下主要功能:
CSF由脈絡(luò)叢分兩步產(chǎn)生。 首先,過濾形式的血漿從脈絡(luò)叢中的有孔毛細血管移動到細胞間質(zhì),其中運動由毛細血管中的血液和間質(zhì)液之間的壓力差引導(dǎo)。然后,這種液體需要通過襯在脈絡(luò)叢內(nèi)的上皮細胞進入腦室,這是一個需要輸送鈉、鉀和氯的活躍過程,通過產(chǎn)生滲透壓將水吸入腦脊液。與從毛細血管進入脈絡(luò)叢的血液不同,襯在脈絡(luò)叢上的上皮細胞包含細胞之間的緊密連接 ,這可以防止大多數(shù)物質(zhì)自由流入腦脊液。 CSF分泌存在晝夜節(jié)律變化,其機制尚不完全清楚,但可能與一天中自主神經(jīng)系統(tǒng)激活的差異有關(guān)。 腦脊液通過蛛網(wǎng)膜顆粒進入硬腦膜靜脈竇返回血管系統(tǒng)。 這些是蛛網(wǎng)膜外膜進入大腦周圍的靜脈竇,用閥門確保單向引流。這是因為蛛網(wǎng)膜和靜脈竇之間存在壓力差。CSF也被認(rèn)為可以排出淋巴管,特別是鼻子周圍的那些,通過嗅覺神經(jīng)通過篩狀板引流。目前尚不清楚這種途徑和程度,但可能涉及沿著一些顱神經(jīng)的CSF流動,并且在新生兒中更為突出。CSF以每天三到四次的速度更新。CSF也被視為通過顱神經(jīng)和脊神經(jīng)鞘以及室管膜再次吸收。 CSF的組成和速率受激素和血液和CSF的含量和壓力的影響。例如,當(dāng)CSF壓力較高時,脈絡(luò)叢中的毛細血管血液與CSF之間的壓力差較小,從而降低了流體進入脈絡(luò)叢和CSF發(fā)生的速率。 自主神經(jīng)系統(tǒng)影響脈絡(luò)叢CSF分泌,交感神經(jīng)系統(tǒng)的激活增加生成,副交感神經(jīng)系統(tǒng)減少生成。 血液pH值的變化會影響碳酸酐酶的活性,一些藥物(如呋塞米 ,作用于Na-K-Cl協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白 )有可能影響膜通道。 腦脊液的認(rèn)知遠遠未完成,隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)家們孜孜不倦的研究和探索,更多的知識被發(fā)現(xiàn),腦脊液的發(fā)展將遠遠不止5000年... 參考文獻:
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