1963年冬,諾貝爾獎金評選委員會將諾貝爾生理學及醫學獎授予英國生理學家艾倫·勞埃德·霍奇金及其他兩位生理學家,以表彰他們在研究神經的興奮和傳導方麵的卓越成就。
早在兩千多年前,人們就知道一些水生生物具有放電的本能。在公元1世紀,羅馬醫生斯克裏波尼斯就曾建議利用電鰩放電治療疾病。上個世紀末,人們發現人和動物的神經活動總伴有一定的電變化,在感官接受刺激或大腦發布命令時,在相應的神經纖維上,便能檢出一定頻率的電脈衝,生理學家稱之為動作電位或神經衝動。他們相信,動作電位像電碼一樣,是神經傳遞信息的基本單位。
動作電位是如何產生的?又是如何沿著神經擴散的呢?這些問題長期以來一直是生理學家研究的重要課題。霍奇金和他的同事們采用精細的電生理技術,經過20多年的苦心研究,最後確認動作電位是神經細胞膜表麵的跨膜電變化,是膜對鈉、鉀等離子的通透性變化的結果。霍奇金和赫克斯利關於神經衝動的理論使一些原則具體化,並應用於肌肉的衝動,包括心肌和心電圖,所以具有重要的臨床意義。霍奇金等人的這一發現,是人們理解細胞興奮性本質的基礎,它使人們開始從細胞學的角度出發,定量地研究機體的生命活動。
1914年2月5日,霍奇金出生於英國牛津郡。4歲那年,他父親在第一次世界大戰中陣亡,他從此便隨祖父生活。他的祖父和叔父都是著名的曆史學家,他們希望霍奇金繼承祖業學習曆史。但年輕的霍奇金對自然科學抱有濃厚的興趣。他自幼喜愛小動物,經常利用課餘時間捕捉青蛙,並很喜歡解剖蛙的神經。他愛上了生物這門科學,希望自己成為一名生物學家。
1932年至1936年,霍奇金就讀於劍橋大學三一學院。劍橋大學是英國的一所著名學府,許多國際上知名的學者雲集這裏,他們博學多識、富有遠見,這對霍奇金後來的成長有著重大的影響。
卡爾·佩汀教授是霍奇金的動物學教師。他認為一個科學家要取得成就,首先應有紮實而廣博的基礎知識。他建議霍奇金不僅要學好生物學課程,而且要選修較多的數學和物理學課程。霍奇金在羅什登教授那裏學習了電纜理論;從瓦爾特教授那裏學習了放大器原理……在此期間他還閱讀了當時一些著名學者如魯卡的作品廣博的知識使霍奇金在以後的研究中得以把生物學、物理學及化學有機地結合在一起,從而獲得了成功。
1936年,霍奇金大學畢業後,留任三一學院,開始了他的研究生涯。在一個偶然的場合,他發現能很容易地從螃蟹體內分離得到一根直徑為0.3毫米粗的單一神經纖維。他用這種單一纖維為材料,開展了神經興奮性的研究工作。
1938年,希爾教授把霍奇金的論文推薦給了美國著名學者加塞教授。這年夏天,霍奇金接受紐約洛克菲勒研究所加塞實驗室的邀請,和科爾一起前往伍德赫爾做工作訪問。在伍德赫爾的加塞實驗室裏,霍奇金看到了許多驚人的實驗,視野大大地開闊了。他不僅學到了槍烏賊巨神經纖維的標本製作方法,還從陰極示波器的屏幕上清晰地看到了動作電位。回到倫敦後,他也開始用槍烏賊巨神經進行研究,這對他以後的成功產生了重要的影響。
1939年,霍奇金和他的學生赫克斯利做了一個有趣的實驗:他們把螃蟹纖維放在油中,用陰極示波器觀察膜外電變化。在實驗過程中,他們發現了一個令人震驚的現象,即動作電位的電壓值超過靜息電位。可按照波恩斯坦的理論,神經興奮時,僅是靜息膜的破壞,動作電位的數值充其量應與靜息膜電位相等,不可能大於靜息電位。此外,他們還進一步證明了靜息電位因外部鉀離子濃度增加而消除,甚至反轉,靜息膜類似鉀電極的行為。這一意想不到的結果,引起了霍奇金等人的極大重視。這項研究工作同時在大西洋兩岸,美國的伍德赫爾和英國的普利茅斯兩個研究小組中進行。正當這項研究工作日益取得進展的時候,第二次世界大戰爆發了,實驗被迫中止。霍奇金隻得轉入軍事技術研究工作。