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￭ 單元讀物
單元二：實驗醫學的興起（陳恆安）
陳恒安 國立成功大學 歷史學系
一、前言 「實驗醫學」(experimental medicine)並不是具有清楚定義的概念或學科領域。它泛指生物醫學研究(biomedical research)，或任何有助醫學知識發展的實驗研究。為了突顯「實驗醫學」以精確科學(exact science)方法為導向的特色，本文一開始將先介紹西方實驗醫學興起的歷史脈絡。引導讀者留意當時西方傳統醫學的主流疾病與健康概念。以及在醫學體液學說與生機論指導下醫療實踐的特色。其次，本文將略述以精確科學為導向的新興醫學研究的特點，並以德國的穆勒(Johannes Peter Müller, 1801-1858)學派為例。穆勒學派積極將新發展的物理化學知識與技術引進醫學生理學研究。另外，同時期的歐洲逐漸發展出數值、量化與統計知識，也同樣推促醫學逐漸從「主觀」診斷的「藝術」傳統，轉向「客觀」的「技術」。最後，本文將以一般所稱「實驗醫學」創立者伯納(Claude Bernard, 1813-1878)《實驗醫學導論》中的觀點為例，說明「實驗」的多元特質。希望讓讀者以下的分析中，能夠掌握實驗醫學與傳統醫學理論之間的連續與革新之處。
二、實驗醫學興起時的主流思潮之一：體液學說 希波克拉底醫學在前蘇拉底自然哲學的元素與質性學說基礎上，發展出體液學說體系。這套系統不斷發展與擴充，最後形成一套能夠解釋大宇宙與小宇宙(人體)的宇宙觀與醫學理論體系。希波克拉底醫學指出，人體由血液、黏液、黑膽汁與黃膽汁四種體液混合組成。健康即為體液混合處於平衡或調和的狀態。反之，當體液混合失衡，便出現所謂疾病的現象。體液之所以失衡，部分是因為遺傳的體質，不過大部分都是受到環境、氣候、生活作息或飲食的影響。體液學說所謂的疾病指體液失去平衡，也就是說，疾病是一種「失衡狀態」。這個概念與現代人一般心目中的疾病概念相當不同。當代，疾病被視為一個實體(entity)，有專門對付此實體的治療(treatment)；即使是傳染病，也不再是不可見的瘴氣或惡魔造成，顯微工具可見讓研究者看到實體的病原，當然這是微生物與細菌學發展之後的事。過去的西方醫學，疾病(disease)的概念其實是「與舒適相反」(dis-ease)，也可以說是人體「小宇宙」偏離常軌運行。體液學說所認知的疾病並沒有疾病自身(disease in itself)的概念，也就是說失衡只能是整個人體液失衡的狀態，而不可能只有特定部位的體液失衡。因為體液是流動的，以特定比例相互混合，「牽一液而動全身」。因此病與不病，只能以整個人為單位來考量，而不是聚焦尋找身體特定部位的病理現象，或者排除侵入身體的外在病原。 如果接受體液學說的說法，那麼我們可以推論，治療的重點應該是解除或減緩人體感受到的不舒服狀態，而不是「消滅疾病」。處理疾病的「目標物」，是個人，是體液失衡狀態，而不是疾病本身；另外，也由於體液混合是種動態的平衡，所以人體大多數都應該處於不完全健康也不完全疾病的狀態。因此，體液學說似乎也暗示著我們應該著重於預防，也就是使體液不要受到環境、生活型態等的影響而趨向極度的不平衡，或盡量保持體液接近平衡的狀態。體液學說讓我們看到西方歷史中人類曾經以相當不同於當代醫學的方式來認識與對待身體或疾病。
三、實驗醫學興起時的主流思潮之二：十九世紀的生機論與浪漫生理學 十九世紀初的生理學深受生機論(vitalism)以及自然哲學(natural philosophy)影響。生機論對生命的解釋相當多元，有些學者認為預先存在的某種生命力(vital principle)使生命成為可能，有些學者主張存在某種靈魂(soul)、元素(element)或力量(force)決定生命形式與現象。浪漫主義(Romanticism)思潮中對科學研究影響較大的是德國哲學家謝林(Friedrich Wilhelm Schelling, 1755-1854)提出的自然哲學。 謝林強調自然(autonome Natur, natura naturans)與精神(Geist, logos)的整體性。他曾說：「自然是可見的精神，精神則是不可見的自然。因此，我們之內的精神與我們之外的自然所構成的絕對同一性中，存在著解決外在自然中可能問題的線索。」同一意味精神與物質同一、世界精神與現象世界同一，以及思想實驗與感官經驗同一。謝林的同一哲學似乎支持類比類推方式的有效性。然而，這是什麼意思呢？簡單說，支持謝林的學者普遍反對唯物主義解釋生命的方式。浪漫主義者指責唯物論，認為單憑感官印象或經驗所重構的自然只是幻象。浪漫主義者認為自然複雜性背後隱藏著更深層的模式。無論模式來自於上帝、神或「絕對者」，研究者就是要透過研究自然來掌握背後的規律性。「原型」(archetype)的概念就是最好的例子。 謝林以生命的基礎機能，重新將傳統從低層上升至高層的「自然階梯」(The great chain of Being, scala naturae)分為三大階層。根據謝林，最基本的機能是植物世界顯現出的生長、營養、繁殖作用。其次，是動物性的生命機能。除了上述的植物性功能之外，主要還有所謂的應激性(irritability)。最高層次所表現則與感受性(sensibility)有關，包括感官、神經與靈魂的作用。其中只有人類生命將上述幾種性質統合起來。謝林雖然提出應激性與感受性的新概念。不過大體而言，他對生命機能的分類仍不脫西方的傳統。謝林的區分方式其實與亞里斯多德的說法十分類似。亞里斯多德將生物區分如下。其中植物擁有生長律動的靈魂(anima vegetativa)、動物則多了感官與運動的靈魂(anima sensitiva)，人類除了具有上述特質，更擁有唯一的理性智慧(anima intellecta)。謝林較特別的地方最高層次談論到感官、神經與靈魂的統合。 自然哲學所指導的生理學在今天的南德地區特別風行。許多學者都將自然哲學視為研究「生命的觀念」(Lebensidee, life idea)，以及生命觀念透過器官表現的工具。這些學者大量觀察並描述特定生命現象，累積許多成果。不過，他們並非系統地研究生命現象，而只對有助理解原有哲學體系的現象感興趣。這種對理想化有機世界體系的堅持態度，大受重視新物理化學方法研究的生理學家的批評。例如在法國的馬讓迪(François Magendie, 1783-1855)便是其一。重視活體解剖的馬讓迪在 1809年批評自然哲學生理學盡是些「荒誕的解釋」，以及「歪曲與令人懷疑的事實」。他呼籲「事實」必須透過「實驗」來檢驗。而實驗檢測的對象，一定要是感官可感受的現象，而非經由類比而推測出的「原型」。
四、科學生理學 不同於傳統觀念，十九世紀發展出以自然科學為基礎的醫學概念。這個知識體系強調以「不先入為主」的觀察，以及利用實驗做為獲取知識的方法。這個新方法取法1830年代孔德(August Comte, 1798-1857)提出的實證主義(Positivisms)。實證主義強調科學中的實證思考方式，重視精確的方法，並主張放棄推測(speculation)與形上學。 在醫學中最先以此精神進行研究的是生理學者。其中最著名的就是十九世紀初期的穆勒(Johannes Müller)學派。穆勒受老師啟發，認為生理學不能只停留在處理「生命的觀念」，而應將觀念植基於最精確的經驗認識之上。穆勒的研究幾乎觸及生理學所有範圍。例如，感官的比較生理學、反射生理學、語言生理學、比較胚胎學(特別是生殖泌尿系統)、血液與淋巴化學、腎與腸的神經支配，以及外分泌腺體的解剖學與生理學。 穆勒的研究與自然哲學傳統非常不一樣，不過卻與醫學史上另一個以「醫學技術」 (iatro technical)與以病灶理解疾病與健康的想法有些類似。「醫學技術」希望藉助物理與化學知識，展示與解釋生理與病理過程。因此，超出物理或化學解釋模式所能描述的概念，如「生命力」，就不被承認。另外，「醫學技術」 非常樂意使用儀器來研究生理現象，並尋求所謂的因果關係。對這派學者而言，疾病是受干擾生命過程在形態與(或)功能上的表現。因此，若能找到這些干擾的因果關係，將有助於治療。 穆勒與他的學生藉助新發展的物理與化學的知識與方法，奠定了以自然科學為導向的醫學研究與實踐方式。這群學生中比較著名的有細胞理論提出者之一施旺(Theodor Schwann, 1810-1882)、細胞病理學的創立者維蕭(Rudolf Virchow, 1812-1902)，以及以路德維希(Carl Ludwig, 1816-1895)為中心團隊，他們自稱為「有機物理學公司」(Firma der organischen Physik)。這些年輕的成員包括赫爾姆茲滋(Hermann von Helmholtz, 1821-1894)，伯伊斯－雷蒙德 (Emil du Bois-Reymond, 1818-1896)與布魯克(Ernst Wilhelm Brücke, 1819-1892)。後四位學者發表了化約主義宣言，主張生理學的目標是以物理、化學定律解釋所有生命現象。另外，在法國也有學者擁有類似的觀點，那就是著名的伯納 (Claude Bernard, 1813-1878)。 使用自然科學方法研究生理與病理現象，的確逐漸改變人們對疾病與健康的看法。例如，路德維希在1846年設計了測脈儀，成功將內在生理過程視覺化，將複雜的生理現象轉化為具體可見的圖象。從此，複雜的生理現象，便能以線條、圖像與數字呈現。過去，醫師根據自己觸覺感受脈搏跳動，輔以語言描述。這樣的診斷與醫師的診斷技術以及主觀經驗有關，雖然有機會可讓好醫師表現出診斷「藝術」，但是不利於複檢或比較。生理現象以量化實驗所產生的數字與圖表呈現，具有能夠比較的特性。這個特性又提供統計分析發展的基礎。
五、統計與數值方法 以統計形式探討群體生物學特徵的想法可以回溯至十七世紀。不過首次在醫學中運用統計方法獲得重要成果的是法國醫師路易(Pierre Charles Alexandre Louis, 1787-1872)。1825年路易以所謂的數值方法 (numerical method) 研究結核病與傷寒。數值方法的前提是，關於疾病的認識並非透過哲學思考，或者依賴傳統的理論體系；而是經由觀察並以統計掌握觀察資料，從眾多病人中盡可能掌握與疾病相關的可用特徵。路易主張醫學必須將疾病分類，診斷評估則必須參考標準值，並探究治療與病程之間的關係。1836年他系統研究了放血治療法，指出這個在體液學說指導下的治療方式並無效果，甚至有害。 當然並非所有人都立刻接受醫學統計方法作為「客觀的」醫學知識。持保留意見者認為病人的個體性將會消失在統計數字中。並且根據機率所建議的治療方式對個別的病人來說，並無法確保治療的有效性。激進的批評者甚至說，將或然率引進治療是不科學的作法，它讓治療「藝術」變成具有「樂透性質」。不過必須注意的是，反對意見不僅來自傳統醫療「藝術」的擁護者，也來自不排斥統計方法的實驗論者，因為「或然率知識」忽略了須經實驗證實的個體生理現象。 另一個利用統計方法獲取重大進展的是德語區的醫師翁德利希 (Carl Reinhold August Wunderlich, 1815-1877)。然而有趣的是，他卻不算是路易的追隨者，反而認為路易的知識基礎不過是經驗法則。1868 年，翁德利希出版《疾病與體溫》一書，記載2萬5千例病人體溫變化，大量測量歸納出「正常」體溫。翁德利希不只希望藉此求取體溫平均值，而更注意體溫變化曲線的形式，進一步賦予體溫與疾病關係的意義，讓體溫與疾病的關係成為科學基礎信念。測量體溫這個在醫療界新興的方法，透過正規化(normalization)、標準化(standardization)與均一化(unification)的過程，逐漸成為大眾熟悉的文化實踐形式。我們可以說，當翁德利希這些「科學生理學」擁護者之所以對統計方法有意見，並非反對統計本身，而只是反對僅用數字變化進行診斷。
六、伯納的《實驗醫學導論》 因為一般醫學史故事都將伯納稱為「實驗醫學之父」，因此本文將以伯納為例探討實驗的多元本質。伯納年輕時夢想成為劇作家，但是一位劇評家建議他學醫。伯納在醫學領域大放異彩，甚至以此名聲贏得上議院席位，以及法國科學院院長的職務。他進行過許多重要的生理學實驗，例如研究肝臟維持血糖濃度的角色，胰臟的消化生理學，血管舒張身經調節血壓的功能，還提出「內環境」(milieu intérieur)以及「生物恆定性」等概念。他認為生物不是完全受環境擺佈的自動機器。特別是高等生物，會為自己創造內在的環境。 伯納受過臨床訓練，他認為醫院是科學醫學的門廊，是醫學觀察的第一場域；不過真正科學醫學的殿堂則在實驗室。雖然，伯納提倡實驗方法，但是跟伯伊斯－雷蒙德(Emil du Bois-Reymond)等人一樣，對於醫學統計持保留態度。因為他們都強調疾病的因果解釋，而不滿足於或然率與近似值的概念。伯納曾舉病人尿液檢驗為例，他說如果針對特定病人，在24小時中每小時採樣一次，最後再將收集到的尿液混合測量各種數值。他問，這樣到底如何知道尿液與消化之間的關係？不過伯納也不是全然排斥統計方法。他認為，統計能有助醫師了解預後的情況。其實，伯納對統計的立場，並不在批評個體性消失，也不在批評通則無法運用於個體治療。他特別強調的是規律，是透過經控制實驗，提出關於生命現象普遍的、毫無例外的、具有決定論性質的規律。也就是說，統計所產生的概念必須透過實驗加以證實。 數值方法的思考模式與傳統以質性解釋疾病的理論不同。量化概念下，病理現象與生理現象便成本質相同的現象，只有量的差異。或者說，病理不再是一種能以質性描述的狀態，而只是偏離「正常」生理現象的變化過程。所謂的「正常」便逐漸成為統計的中間值。因此，支持統計的醫學研究者，必須測量各種身體的數值，例如血壓，心跳、體溫等等。 許多醫學史的故事都會提到伯納於1865年出版的《實驗醫學導論》。並認為此書給「生命力」這個概念重要的一擊，使其逐漸失去科學的地位。不過伯納並不是庸俗的唯物論者或化約論者。他被譽為生理學的牛頓，也如牛頓一般，無意說明「力」從何而來 (hypotheses non fingo)的問題。「生命力」就像是牛頓體系裡的重力一樣，無法探究來源。對伯納來說，生物是「具生命力的機器」(vital machine)，而非「機械式的機器」(mechanical machine)。 本文會此特別提到這個概念，主要是希望讀者能夠明瞭，並不是單單因為伯納利用實驗方法提出許多生理學概念，所以我們便把他稱為實驗生理學的創立者。之所以稱他為創立者，是因為他的工作方式促成某種「思惟模式」的轉變。此外，許多人對「實驗」存有非常素樸的想法。認為實驗就是定量、精確、設計等等。這些朋友經常忘記實驗的起點，假設的特性。就如同伯納一般，他雖然不支持唯心的生機論，但是基於生命無法全然化約成物理化學語言的特色，實驗者不得不將生物視為「具生命力的機器」(vital machine)。因此有學者稱伯納的立場為「物理學的生機論」(physical vitalism)。這種說法，不僅能提醒讀者每個科學家都無法脫離所屬時代思惟模式的事實，也說明了實驗背後的假設或預設，其實或多或少都包含一些無法精確量化的成分。不過，或許就是實驗科學中的形上學部份，或者科學假說與概念蘊含中的歷史性與社會性，才讓科學具有生生不息的創新能力。
七、 問題與討論： 1. 以自然科學為導向的醫學的基礎是什麼？有哪些特色到今天為止還保留在醫學教育與實踐中？又有哪些特點逐漸受到質疑？ 2. 統計方法的優點與弱點各是什麼？ 3. 伯納作為實驗醫學的建立者，甚至被譽為醫學中的牛頓，是如何處理生命力這個概念？科學假設是否能全然「客觀」？ 4. 當今醫界推展的EBM(evidence based medicine)所強調的證據有何特色？EBM的教學中是否強調科學假設如何形成 ？
八、參考讀物
1. 通論、工具書 W.F. Bynum, Science and the practice of medicine in the nineteenth century, Cambridge University Press, 1994. 第四章為「實驗醫學」專章，勾勒出十九世紀實驗醫學之重要流派、人物。
W.F. Bynum & R. Porter, Companion encyclopaedia of the history of medicine, London, Routledge, 1994. 名家編著的百科全書式醫學史參考資料。
Eric P. Widmaier, Hershel Raff, Kevin T. Strang, Vander's Human Physiology. or Robert M. Berne and Matthew N. Levy, Physiology. 生科背景的學生們相當熟悉的生理學「課本」：可擇最新版本做初步參考。這些課本提供生理學知識的「當代版」，讀者可自行與科學史課程所介紹的方法、理論對照，實際領略科學知識和研究方法的歷史變化。
2. 專論 Sebastian Normandin. “Claude Bernard and An Introduction to the Study of Experimental Medicine. ‘Physical Vitalism’, Dialectic, and Epistemology”. Journal of the history of medicine and allied sciences, vol 62, no 4, 495-528. 本文探討伯納「實驗生理學」的研究途徑對法國醫學社群在理論與哲學上的重大影響，特別是哲學方面。生理學在伯納之前受到「生機論」主宰已久，伯納之於生理學，擁有牛頓在力學上的地位。 John E. Lesch, Science & medicine in France: The emergence of experimental physiology, Harvard University Press, 1984. 呈現十八到十九世紀法國實驗醫學學派的輪廓，此書敘述大致結束在伯納的時代，並深入討論馬讓迪對伯納的影響，法國實驗醫學社群內部成員的互動等等，觀點兼顧「內史」注重的知識發展、與「外史」注重的社會人際。 William Coleman, “The cognitive basis of the discipline: Claude Bernard on physiology”, Isis, 1985, 76: 49-70. 探討實驗生理醫學作為一門有訓練與生產系統之「學科」的形成，討論伯納在理論上的主張，對於學科形成（包括教育訓練等實驗室特有文化）的可能社會作用。 （此文寫成的時代是科學社會學大興的八零年代中期。）
Andrew Cunningham and Perry Williams (eds.), The Laboratory revolution in medicine, Cambridge University Press, 1992. 介紹工業化與實驗醫學之間關係的發展。現今，以實驗為基礎的知識生產，都與工業生產密不可分，包括儀器、試劑等等，當初起源的故事為何？可由此書入手。
de Chadarevian, Soraya. “Graphical method and discipline: self-recording instruments in nineteenth-century physiology,” Studies in the History and Philosophy of Science 24 (1993), 267-291. 進階版讀物。探討實驗生理學中「客觀數據」概念的歷史發展，例如多功能記錄儀（polygraph）和其他生理功能探測儀器所產生的各式曲線圖。
3. 原典 Claude Bernard, An introduction to the study of experimental medicine, translated by Henry Copley Green, New York : Dover Publications, 1957 伯納著作之英譯版。
“Claude Bernard, An introduction to the study of experimental medicine”. In: David J. Rothman, Steven Marcus and Stephanie A. Kiceluk eds. Medicine and Western Civilization. New Brunswick, New Jersey: Rutgers University Press, 1995, pp.314-318. 伯納原著重點段落摘要。編者前言提到伯納的著作不只開啟新的科學研究途徑，也影響文學著作。例如左拉等自然主義作家認為藝術家應像醫師一樣，挖掘社會與人類行為背後的法則，挖掘出「瘡口深處最可怕的內容」。
中文簡體譯本： 克洛德•貝爾納著。夏康農、管光東譯。《實驗醫學研究導論》。北京：商務印書館。1991，1996重印。 |