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３０年代他在中国开始建立和发展神经肌肉生理学时，能有战略眼光很快地瞄准了神经肌肉接头这个进攻目标，全力以赴，这是与他那时在神经肌肉生理学已有广阔深厚的根基分不开的。当时他是“单枪匹马”，以一间无窗的地下室为实验室，运用很有限的仪器设备，在６年时间内获得那样丰硕的研究成果，显示了他的非凡毅力和实验才干。
神经肌肉间营养性关系
这是冯德培任中国科学院生理所所长时期带领工作者共同发展的一个主要研究方向。开始于１９６１年，“文化大革命”期间停顿，“文化大革命”后恢复。冯德培的神经肌肉营养性关系的研究，在一种意义上是他的神经肌肉接头研究的扩展和继续。神经肌肉接头作为一个化学突触的兴奋传递，是从运动神经末梢到肌纤维的单向的快速信息传递关系。此外，运动神经元与肌肉之间还有双向的、缓慢的长期性信息交流，表现为两者的正常结构和功能在发育中维持着相互依赖关系，总称为营养性关系。这种关系的重要性是显然的，许多肌肉病是由于这个关系发生破坏或障碍所致。在６０年代初，神经肌肉接头的兴奋传递过程已经有相当多的研究，而关于神经与肌肉间的营养性关系的研究还很少。当“大跃进”时期的社会动荡过去，看来基础理论研究有可能恢复时，他就决定从过去从事的神经肌肉接头研究转入神经肌肉间营养性关系的研究，试图在这个有广阔发展前景的研究领域作新的开拓。
（一）鸡慢肌纤维去神经后肥大的发现。骨骼肌的神经支配如受到损伤或被切断，肌肉发生萎缩，这是肌肉维持其健康状态有赖于神经的一个明显例子。这个现象虽然是早已知道的，但到６０年代初对它的发生机制还很少了解。他开辟神经肌肉营养性关系的研究就从这个现象开始试探，为此设计的第一个实验是比较两块收缩速度极不相同的肌肉，看它们在切断神经后发生萎缩的时程有何不同。在生物学实验中，所选用的生物材料是否适宜是实验成败的一个关键。鸡的背部有两块肌肉，受同一神经干支配，一块叫前背阔肌是纯粹的慢肌；另一块叫后背阔肌，是纯粹的快肌。这样一对肌肉正是做实验的理想材料，于是他就指示助手切断这两块肌肉的神经，一个月后观察这两块肌肉发生萎缩的情况是否不同。结果是惊人的：这两块肌肉并非萎缩程度不同，而是后背阔肌发生显著萎缩，而前背阔肌却发生显著肥大。当他的助手向他汇报这个结果时，他不禁惊呼：你或者犯了一个严重的错误，或者有了一个重要的发现！因为肌肉在其神经切断后发生肥大是从来没有的事。随后的重复试验和各种追踪试验充分证明了这确是一个发现。在开辟新研究中，第一个试探性实验就得到重要的发现是不多见的，可以说他和共同工作者在这里有好运气，却不能说他们的成功是偶然的。他们的进一步实验证明，去神经后肥大的现象并非前背阔肌这一块肌肉特有的，而是鸡的所有慢肌纤维所共有的。因为前背阔肌纯粹由慢肌纤维组成，去神经后肥大最易观察。鸡的许多别的肌肉都是混合肌，既有慢肌纤维，又有快肌纤维，他们也观察到去神经后前者肥大，后者萎缩。鸡慢肌纤维去神经后肥大的发现，随即在世界上其他实验室得到证实。切断神经后发生萎缩或发生肥大的肌纤维对在生物化学和分子生物学变化上作比较研究，可望大大有助于了解肌肉萎缩或肥大的产生机制。可惜这项研究因“文化大革命”而中断。
（二）双神经支配的肌纤维实验与首次证明不活动神经对肌纤维类型特征仍有改造能力。“文化大革命”后，冯德培开始研究神经肌肉间营养性关系中的另一个问题，即哺乳类动物骨骼肌纤维类型与其神经支配的关系问题。前人已证明，用外科手术使猫、兔或大白鼠的慢肌（比目鱼肌）与快肌（如伸趾长肌）交换其神经支配，能使慢肌的收缩变快，快肌的收缩变慢，肌肉类型的其它特征如结构和化学特征也发生相应的改造。这种结果表明神经支配对肌纤维类型有控制调节作用。对这种作用的产生有两种假说：１．快肌的运动神经元和慢肌的运动神经元有不同的冲动发放模式，决定着快肌和慢肌的不同活动模式。神经控制肌纤维类型就是通过控制肌纤维活动模式来实现的。这一假说已有实验支持，即以人工刺激改变肌肉的活动模式可以使肌肉类型发生改变。２．运动神经末梢可能通过释放某种或某些有特殊神经营养性作用的物质来控制调节肌肉类型特征。作这种设想是有许多理由的，但一直缺乏明确的实验依据。他试图设计新的试验为第二个假说寻找证据。他一开始想做的是一种能直接解决问题的实验，就是在长期保持神经不活动的条件下来进行快肌和慢肌的交叉神经实验。但他不知道如何才能做成功这样的实验，主要问题是他当时与别人一样有一个先入之见，即认为交叉神经支配后肌纤维的改造过程很慢，常需几个月，而当时还没有可靠地能那么长时间保持神经不活动的办法。于是，他先采用一条比较间接的研究路线，用大白鼠的比目鱼肌（慢肌）和伸趾长肌（快肌），制造兼有慢肌神经和快肌神经双重支配的比目鱼肌纤维或伸趾长肌纤维（简称双神经支配的肌纤维，制造这种肌纤维标本的技术当时已经建立）。他提出这样的问题：肌纤维类型特征受神经控制，那么，这双神经支配的肌纤维的类型特征将是怎样的呢？他选用Ｚ带宽度和三磷酸腺苷组织化学染色特性作为肌纤维类型的两个指标。实验回答是：在双神经支配的伸趾长肌纤维，两个类型指标都变成与比目鱼肌类型相似，而在双神经支配的比目鱼肌纤维，则原来的比目鱼肌类型特征保持不变。要特别指出的是，不论在双神经支配下肌纤维类型特征变或不变，整根纤维的Ｚ带宽度或三磷酸腺苷染色是均一的。这一结果用上述第一个假说容易解释，因为肌肉收缩不论是快或慢都是传播于整根纤维的，由肌肉活动导致的变化在整根纤维应该是均一的；用第二个假说则很难理解。因此，双神经支配实验的结果是倾向于支持第一个假说的。但是，他们的研究工作不久后有一个非常重要的转折点。在进行双神经支配实验中，一位共同工作者看到在用比目鱼肌神经交叉支配伸趾长肌，在两星期内伸趾长肌纤维的Ｚ带宽度就明显地变得更宽，即已几乎完全被改造为慢肌型。冯德培得知后立刻觉到，他原先认为不可能做的实验现在可以做了，因为保持神经不活动至两星期之久是不难的。他随即设计了在河豚毒慢性阻断神经传导的条件下进行比目鱼肌神经交叉支配伸趾长肌的实验。结果是，这样完全不活动的慢肌神经仍能改造快肌的Ｚ带宽度，虽然改造程度不如正常慢肌神经。这一结果首次证明不活动的神经对肌纤维类型特征仍能产生一定的控制作用，也就是说，操纵肌肉活动的模式不是神经控制肌纤维类型特征的唯一途径；尚有另一个可能的途径，通过神经末梢释放某种特殊的神经营养性物质。应该指出，两个可能的途径不是相互排斥的，而是相互补充的。
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