沃爾特·坎農

出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)

沃爾特·坎農（Walter Bradford Cannon 1871.10.19－1945.10.01）——鋇餐之父，美國 20 世紀最偉大的生理心理學家之一

沃爾特·坎農

　　沃爾特·坎農全名“沃爾特·布拉德福德·坎農”（Walter Bradford Cannon)是美國生理心理學家，出生於威斯康星州的普雷里德欣，逝於新罕布希爾州的富蘭克林。他是美國 20 世紀最偉大的生理心理學家之一。首先將 X 射線用於生理學研究，設計了鋇餐，被稱為“鋇餐之父”。還提出生物體“自穩態”理論。

　　沃爾特·坎農曾任哈佛醫學院生理學系教授和主任。他提出了“戰鬥或逃跑反應”，並擴展了克勞德·伯納德的穩態概念。併在1932年首次出版的《身體的智慧》一書中推廣了他的理論。

　　1871年10月19日，沃爾特·坎農出生於威斯康辛州的大草原，父母分別是是科爾伯特·漢切特·坎農和威爾瑪·德尼奧。妹妹Ida Maud Cannon（1877-1960）為馬薩諸塞州總醫院著名的醫院社工。

　　在他的自傳《調查者道路》中，坎農將自己列為法裔加拿大探險家、學者雅克·德·諾永（Jacques de Noyon）的後代之一。他的加爾文主義家庭在智力上很活躍，包括詹姆斯·馬丁瑙、約翰·菲斯克（哲學家）和詹姆斯·弗里曼·克拉克的作品。坎農的好奇心也使他結識了托馬斯·亨利·赫胥黎、約翰·廷德爾、喬治·亨利·劉易斯和威廉·金頓·克利福德。高中教師瑪麗·珍妮特·紐森成為了他的導師。

　　1892年，紐森激勵了他，幫助他將自己的學術技能帶進了哈佛大學。

　　1896年，完成本科學業後，他進入哈佛醫學院。他在與亨利·P·鮑迪奇合作時開始使用x射線研究消化生理學。

　　1900年，獲得醫學學位。

　　畢業後，坎農被哈佛大學的威廉·湯森·波特（William Townsend Porter）聘為生理學系講師，同時繼續研究消化。

　　1902年晉升為生理學助理教授。他是物理學家G·W·皮爾斯（G.W.Pierce）的密友，他們與其他年輕教師一起創立了Wicht俱樂部，用於社會和職業目的。1906年，坎農接替鮑迪奇成為哈佛醫學院希金森教授和生理學系主任，直到1942年。從1914年到1916年，坎農還是美國生理學會主席。

　　1907年與暢銷書作家、女權主義改革者科妮莉亞·詹姆斯·坎農結婚。1901年7月19日，在蒙大拿州度蜜月期間，他們是第一批到達山羊山西南峰（2657米或8716英尺）頂峰的人，該峰位於麥克唐納湖和洛根山口之間。該地區現在是冰川國家公園。這座山峰後來被美國地質調查局命名為坎農山，他們有五個孩子；他的兒子布拉德福德·坎農博士是一名軍事整形外科醫生和放射研究人員。兩個女兒分別是威爾瑪·坎農·費爾班克（Wilma Cannon Fairbank，約翰·K·費爾班克夫人）、琳達·坎農·伯吉斯（Linda Cannon Burgess）、海倫·坎農·邦德（Helen Cannon Bond）和瑪麗安·坎農·施萊辛格（Marian Cannon Schlesinger）。

　　他的生活哲學可以從他的行動和言論中推斷出來。出生於加爾文主義家庭，他脫離了宗教權威主義，並從之前的教條中獲得了獨立。他在晚年表示，自然發生的事件是有益的結果。他扮演了一個自然主義者的角色，認為身體和心靈作為一個有機單位是不可分割的。對他的工作的解釋應該能使人在沒有超自然干擾的情況下更明智、更快樂、更聰明地生活。^[1]

　　1911年，坎農支持動物實驗，反對反對活體解剖的觀點。他為美國醫學會撰寫了一本小冊子，批評反活體解剖者的論點。

　　1945年10月1日，沃爾特·坎農在新罕布希爾州富蘭克林去世。^[2]

　　1892年，沃爾特·坎農作為哈佛大學本科生開始了他的科學生涯。曾與克勞德·伯納德共事的亨利·皮克林·鮑迪奇（Henry Pickering Bowditch）在哈佛大學領導生理學實驗室。在這裡，坎農開始了他的研究：他使用新發現的x射線來研究吞咽的機制和胃的運動。在他的第一次實驗中，他能夠觀察到一隻狗食管上的按鈕的運動過程。 他在自傳《調查者道路》中說，“我努力的全部目的是觀察蠕動波，以瞭解它們的影響。只有過了一段時間，我才註意到，活動的缺乏伴隨著擾動的跡象，當平靜恢復後，波很快又出現了。”

　　他在1896年12月的美國生理學會會議上演示了鵝的吞咽，並於1898年1月在《美國生理學雜誌》第一期上發表了關於這項研究的第一篇論文。

　　1945年，坎農通過描述他在不同年齡的關註點，總結了他的生理學生涯^[3]：

• 26-40歲：消化和鉍粉

• 40-46歲：情緒激動對身體的影響

• 46–51歲：創傷休克調查

• 51-59歲：生物體的穩定狀態

• 59–68歲：神經衝動的化學調解（與Arturo Rosenblueth合作）

• 68歲以上：神經分離器官的化學敏感性

　　鋇餐造影

　　他是第一批將重金屬鹽（包括次硝酸鉍、三氯氧鉍和硫酸鋇）混入食品中以提高消化道x射線圖像對比度的研究人員之一。鋇粉是這項研究的現代衍生物。

　　1892年，坎農考上了哈佛大學醫學院，但是當時的哈佛大學基本都是上流社會的聚集地，他一個窮小子顯得格外格格不入。但是坎農毫不氣餒，在勤工儉學的同時，在其二年級時,就在他的導師的指導下，利用發現不到一年的X射線來觀察胃腸運動，不久又設計出鉍或鋇餐進行消化道的X射線造影法，對蛙和鵝的吞咽機制進行了研究。可以說是，他是將X射線用於生理學研究的第一人。坎農回憶他的大學生涯時，這樣說道：“一個貧窮的沒受多少教育的外地佬，能夠來到這裡，看見自己成為一代又一代哈佛人的父輩們的那些才具、犧牲、希望和奮鬥的繼承者……”。

　　鋇餐原理：病人在進行胃鏡檢查前，食入鋇餐，鋇餐在含有鹽酸的胃酸中不會溶解，從而可以像攝入的食物一樣成功粘在胃壁上。胃壁有潰瘍等錶面損失的部位則無法粘上。對胃部進行x光拍攝，由於X光無法透過硫酸鋇固體，鋇餐將在照片上留下陰影，而未留下陰影的部分即為病變部位。

　　坎農還具有探究科研長路漫漫的決心和勇氣，他還把自己作為實驗對象，用X射線鉍餐造影法觀察了食物通過消化道的全過程，發現了胃腸道推動和攪拌食糜的蠕動頻率，測定了不同食物在消化過程中各期的長短。並演示證明饑餓感是由空胃的強力收縮引起的。這一方法就是現在診斷消化道腫瘤和潰瘍的有效手段之一。此外，他還研究了消化過程中機械動力和胃酸濃度與幽門門瓣開閉的關係，1911年發表了《消化作用的機械因素》一書。

　　戰鬥或逃跑反應^[4]

　　1915年，他在《疼痛、饑餓、恐懼和憤怒的身體變化：對情緒興奮功能的最新研究》中創造了“戰鬥或逃跑”一詞來描述動物對威脅的反應。 他斷言，不僅身體上的緊急情況，如創傷失血，而且心理上的緊急狀況，如同一物種成員之間的對抗性遭遇，都會引起腎上腺素釋放到血液中。

　　根據坎農的說法，腎上腺素在不同的身體器官中發揮了幾個重要的作用，所有這些器官都在戰鬥或逃跑的情況下保持體內平衡。例如，在四肢骨骼肌中，腎上腺素會放鬆血管，從而增加局部血流。腎上腺素能收縮皮膚血管，減少身體創傷造成的失血。腎上腺素還將關鍵代謝燃料葡萄糖從肝臟釋放到血液中。然而，從生理學或生物化學角度來看，攻擊性攻擊和恐懼性逃跑都涉及腎上腺素釋放到血液中，這並不意味著“戰鬥”與“逃跑”等同。

　　創傷休克^[5]

　　作為第一次世界大戰中的一名軍醫，他發現震驚的人的血液是酸性的。 作為英國醫學研究委員會休克和相關疾病特別委員會的成員，他主張通過輸註碳酸氫鈉中和酸來治療休克傷員。他和威廉·貝利斯（William Bayliss）給一隻麻醉的貓註射了酸，貓死了。然而，對貝利斯和亨利·戴爾進行的第二次審判未能產生震動。通過輸註含有一些較大分子的鹽水成功地治療了休克。

　　體內穩態，又稱“內環境穩態”

　　他從克勞德·伯納德（Claude Bernard）關於內部環境的早期觀點中發展出了穩態的概念，Cannon提出了四個初步命題來描述穩態的一般特征：

• 在一個開放的系統中保持穩定，需要像我們的身體一樣的機制來維持這個系統。坎農基於對葡萄糖濃度、體溫和酸鹼平衡等穩定狀態的見解提出了這一主張。

• 穩態條件要求任何變化趨勢都能自動滿足抵抗變化的因素。當身體試圖稀釋細胞外液中的糖濃度時，血糖升高會導致口渴。

• 決定穩態的調節系統由許多同時或連續作用的協作機制組成。血糖由胰島素、胰高血糖素和其他激素調節，這些激素控制血糖從肝臟釋放或被組織吸收。

• 穩態不是偶然發生的，而是有組織的自治的結果。

　　坎農對“內環境穩定”概念的進行了進一步的系統闡釋。坎農在研究神經生理學時，發現自主神經的功能在於使體內液體環境保持某種平衡。這一概念有力地影響了心理學和其他學科。1926年，坎農把它正式命名為“內環境穩定”並創用“自穩態”( homeostasis )一詞來表示這種狀態。1932年，他把這方面的研究總結為《身體的智慧》一書。自坎農以後，“內環境穩定”便成為生物學中最有影響的概念之一。這也是現在生理學第一章就要接觸的重要概念，可見“內環境穩態”這一概念在生理學上的重要地位。

　　交感腎上腺系統

　　坎農提出交感腎上腺（或“交感腎上腺髓”或“交感-腎上腺”）系統的存在和功能統一。他認為，交感神經系統和腎上腺作為一個單位在緊急情況下共同工作以維持體內平衡。為了確定和量化壓力期間腎上腺素的釋放，大約從1919年開始，坎農利用了一個巧妙的實驗裝置。他會通過手術切除神經，為狗或貓等實驗動物提供心臟。然後，他會讓動物承受壓力，並記錄心率反應。當心髒的神經被移除後，他可以推斷出，如果心率隨著擾動而增加，那麼心率的增加一定是由激素的作用引起的。最後，他將一隻腎上腺完整的動物的結果與一隻切除了腎上腺的動物進行比較。從兩種動物心率的差異，他可以進一步推斷，導致心率增加的激素來自腎上腺。此外，心率的增加量提供了激素釋放量的量度。坎農如此確信交感神經系統和腎上腺是一個單位，以至於在20世紀30年代，他正式提出交感神經系統使用與腎上腺相同的化學信使腎上腺素。坎農關於單一交感腎上腺系統的概念一直延續至今。該領域的研究人員已經開始質疑單一交感神經-腎上腺系統概念的有效性，儘管臨床醫生經常將這兩個組成部分混為一談。

　　坎農-巴德理論，又稱“應急反應”

　　坎農與生理學家菲利普·巴德一起發展了坎農-巴德理論，試圖解釋為什麼人們會先感受到情緒，然後再對情緒採取行動。

　　沃爾特·坎農的研究方向主要集中在神經生理學領域。在研究消化的機械因素時，他就註意到實驗動物在情緒興奮時胃腸運動常受到抑制，這便促使他去研究強烈的情緒對機體的功能和疾病狀態的影響，開始註意交感神經系統。1911-1915年期間，他提出交感神經系統“應急”( emergency )功能的概念， 認為在疼痛、寒冷、情緒緊張、窒息或創傷等緊急狀態下，腎上腺髓質分泌增加。這些發現在他發表的《疼痛、饑餓、恐懼和憤怒時的身體變化》一書中進行了詳細的闡述。該書對詹姆斯的情緒理論提出了批評。詹姆斯-蘭格情緒理論認為，生理反應先於情緒顯露,也就是說，如果心率加快或肌肉緊張等身體變化沒有發生,則情緒就不會出現。坎農的替代理論，即現在稱之為坎農-巴德情緒說( Cannon- Bard theory of emotion )則認為，情緒是一種應急反應，這種反應使身體動員潛在能力，以便應付這種應急刺激。坎農認為下丘腦是情緒行動的控制中心，而腎上腺在應付緊急狀態中起重要作用。

　　1931年，坎農與羅森布盧斯等人合作研究了神經興奮時釋放的神經遞質。他們發現交感神經末梢能釋放一種類似腎上腺素的物質，並且將其命名為“交感素”，並提出交感神經末梢可能釋放兩種交感神經素，一種是興奮性的，一種是抑制性的。

　　後續研究證明，確實存在發揮交感素類似作用的物質，這正是“去甲腎上腺素”。交感-腎上腺髓質系統由交感神經系統和腎上腺構成，當前者接收到外部刺激信號後，會由相應神經纖維釋放神經遞質乙酰膽鹼，後者則能促進行腎上腺合成去甲腎上腺素和腎上腺素，此兩者釋放入血則能發揮各自的生理功能，這其實就是應激反應的基本過程。

　　口乾假說

　　他提出了“口乾假說”，認為人們會因為口乾而口渴。他在兩隻狗身上做了一個實驗。他在他們的喉嚨上做了切口，並插入了小管。任何吞下的水都會通過它們的嘴巴，通過管子排出，永遠不會到達它們的胃。他發現這些狗會和對照狗一樣多地喝水。

　　沃爾特·坎農發表的著名文章和書籍有：

• 1910年，《生理學實驗室課程》，哈佛大學出版社，1927年第6版。

• 1910年，《活體解剖的醫學控制》

• 1911年，《反墮胎文學的一些特點》

• 1911年，《消化作用的機械因素》

• 1915年，《痛苦、饑餓、恐懼和憤怒的身體變化》

• 1920年，《痛苦、饑餓、恐懼和憤怒的身體變化》（第2版）

• 1923年，《創傷性休克》

• 1926年，《正常狀態的生理調節》

• 1932年，《身體的智慧》

• 1933年，《博蒙特對亞歷克西斯·聖馬丁研究的現代擴展》

• 1937年，《消化與健康》

• 1937年，《自主神經效應器系統》，與Arturo Rosenblueth合著

• 1942年，《伏都教死亡》

• 1945年，《研究者道路：科學家在醫學研究中的經歷》

• 坎農-巴德情緒理論