从“植物神经生物学”和动物神经进化看经络的生物学本质

从“植物神经生物学”和动物神经进化看经络的生物学本质 从“植物神经生物学”和动物神经进化看经 络的生物学本质 本文经编委遴选,英文版将通过ScienceDirect全球发行. 摘要:由于没有明确,独立的解剖结构,经络的生物学本质以及与之直接相关的针灸等防病治 病机理仍是中西生物医学研究领域的不解之谜.本文通过分析比较动物神经系统的进化衍变,尤其 是近年来逐渐发展成熟的植物信息传导系统,即所谓"植物神经生物学"的研究成果,开拓解读生物 界中有机体对于外界环境感应的共同结构基础与信息传递的基本规律.本文开拓性地将生物体信息 传导系统分为3个系统(水平):大脑相关高级神经系统(神经水平);没有神经结构但可传递生物电 信号和递质的导管相关信息传导系统(导管水平);细胞间以及细胞与环境问的电信号与理化物质传 导系统(细胞水平).本文还提出生物体内的信息及其传导媒介,主要可分为电信号和化学信号2大 类型.提出经络相关的信息传导机制为上述3水平,2类型作用的有机整体集成,简称"321集成理 论",进而一统解读错综复杂的经络现象的生物学本质. 关键词:针灸动物神经进化经络植物信息传导机理植物神经生物学 一 ,美干"经络本质''及其研究现状 关于经络本质及其机制的假说百花齐放,研究 精彩纷呈.中,外学者在近几十年的针灸经络探秘研 究中,逐渐形成了经络研究的4大主流学派:神经生 理学派,生理生化学派,生物场学派,结缔组织结构 学派.神经生理学派认为经络现象是神经系统的一 收稿E1期:2009—06—14 修回日期:2009—10-19 种功能现,研究涉及大脑庞层,海马,下丘脑,脑干 网状结构,脊髓及周同神经和植物神经,但显然不能 解释循经感传的慢速度,双向传递,低电阻,高氧分 压等现象.生理生化学派发现经络与多种流动的理 化成分和生化物质相关,如神经激肽,P物质,降钙素 基因相关肽,五羟色胺,组织胺等多种递质和多种离 子等.该理论与神经论相似,涵盖面很广,但却不能 单独解释经络现象.生物场学派提出了与声,光,电, 热,磁相关的诸多理论,但缺少对经络明确的i维物 ?湖南省科技厅重点项目(06FJ3001):羰基应激在衰老机理与睡眠生化中的重要 作用,负责人:印大中;国家高技术研究发展(863)计划 (2008AA02Z411):针对亚健康的药物分子设计,负责人:印大中. ?女联系人:印大中,湖南师范大学教授,博士生导师,主要研究方向:衰老生化研 究,Tel:0731—88872786,E—mail:dazhongyin@hotmail.com. 670[WorldScienceandTechnology/ModernizationofTraditionalChineseMedicineandM ateriaMedica] 世界科学技术一中医药珊化?综述 质结构的界定.结缔组织结构学派认为结缔组织中 的筋膜是经络的物质基础:经脉是附着于筋膜组织, 借助神经,血管,淋巴管,调整人体机能的带状结构, 络脉是小血管,借助神经,血管,淋巴管,调整人体机 能的网状结构„.对这些研究结果和现象的解读错综 复杂,莫衷一是,给现代中西医结合生物科学研究留 下了一连串不解之谜. 1.经络的物质结构及特性 经络到底是否有其客观的物质形态结构?1963 年,朝鲜的金凤汉曾轰动一时地报道说找到了经络 和穴位的实体,即发现了所谓"凤汉小体和凤汉管" 等结构_2l,但最终以身败名裂收场.我国也有学者研 究称经络是宽度在1mm以内,且有形态学根据的组 织_3_,但至今没有下文. 然而,尽管至今经络的生物学结构无从确定,以 传统经络图为基础的经络特性研究却成果硕丰.例如 半个世纪来,国内外不断有学者在对经络的低阻抗特 性进行研究.19世纪50年代,日本学者中古义雄等l4, s]首先测量了人体体表的低电阻点,发现人体躯干上 可联出26条低阻线(左右对称24条,正中前后共2 条)称为"良导络"(虽然与中国12+2的经线数有所不 一 致).接着,相关有了愈来愈多的研究报道,例 如有研究报道经络穴位上的低阻性质,其阻抗一般为 80,100K~,其周围非低阻点的阻抗值则在600Kf~以 上,低阻点的分布基本上是循经的,90%的低阻点都 分布在经脉(与本实验室目前的研究结果不尽相同). LeeI6]研究发现经络线上合谷和曲池段的导电性明显 高于合谷和非经穴段,经络线上的导电性高于非经 络,优先电传导现象存在于两个腧穴点之间.陈道亮同 等的研究表明家兔和小鼠表皮深层存在着沿经脉线 连续分布的细胞连接通讯,提出在表皮深部沿经的方 向存在着可能贯通全经的,连续无阻隔的细胞连接通 讯.李刚从经络低阻抗特性人手,提出"经络是一种具 有特殊电特性细胞组成的信号传导组织"的假说,认 为因此有可以找到经络实质研究的突破口. 1973年,祝总骧[81进一步发现了普遍存在的经络 现象.而后的众多学者也报道经络在皮肤表面的定 位和相应的生理生化表象,如:隐性感传,双向传递, 跨体节传导,低阻高导,高氧分压,高振动声,传输示 踪物质,发光和发热,ca浓度增加,经穴一脏腑相关, 刺激后产生高频振动和低频振动传导等等.另外,以 诸多生物物理概念为理论基础提出了多种关于经络 的生物场学说,包括电场,磁场,红外线,电磁驻波叠 加,孤立子波等. 但是,由于生物医学研究至今仍没有发现人体 或动物体经络的实际解剖学结构,因此,人体生物体 内到底有没有经络依然争辩不断. 2.络病理论对气血调控的机理研究 在传统经络理论基础上,吴以岭教授等近年来提 出了一个"络病理论框架"一所谓人体组织的"三维立 体网络系统".该理论提出:"络脉是从经脉支横别出, 逐层细分,纵横交错,遍布全身,广泛分布于脏腑组织 间的网络系统,虽庞大繁杂,却具有明显细化分层和 空间分布规律,按一定速度与常度,把经脉运行的气 血,输布,弥散,渗灌到脏腑周身".他认为输布于络脉 网络系统中的气血运行速度和长度显然与经脉气血 运行不同,具有"气血流缓,面性弥散,末端连通,津血 互换,双向流动,功能调节"的特点. 该理论从狭义角度将络脉分为经络之络(气 络)和脉络之络(血络):"气络运行经气,脉络运行 血液",认为气络的络气涵盖了西医学神经,内分 泌,免疫调节功能.另外,"行血气"是络脉的基本功 能,络中气血畅行无阻是络脉系统维持人体正常生 命运动保持内环境稳定的基础.而且"由于络脉是 气血津液输布环流的通路,且络体细小,分布广泛, 分支众多,邪客络脉容易影响络中气血津液的运行 与输布,致使络失通畅或渗灌失常,导致络气郁滞, 络脉淤阻,络脉绌急,络脉淤塞,络息成积,热毒滞 络等八类病机变化",提出络气因虚而滞,是络脉病 变由功能性病变向器质性病变发展的早期阶段I9J. 3.经络信息传导的物质载体 关于经络信息传递的物质载体也有多种假说见 诸文献: 例如,杨威生推测:经络是信息载体物质扩散 的低阻通道,经络信息载体物质是组胺,以及经络生 物信息放大器是肥大细胞,进而在此基础上又提出 关于经络功能的"疏松结缔组织一血管一神经机能一 体化"假说. 又如,谢浩然【11]认为:中医的人体经络在皮肤与 肌肉和骨骼等器官之问的筋膜问隙中,其中有疏松 结缔组织,组织液气,能量物质,神经,血管和淋巴等 现代医学已知的几种组织结构,这些组织结构共同 参与未知的综合功能的系统调控. 另外,非现代医学领域经常以虚代实,以想象代 (WorldScienceandTechnology/ModernizationofTraditionalChineseMedicineandMateri aMedwa]671 2009第十一卷第五期Vo1.11No.5 物质,关于经络是"气"之通路的假说和理论,不断花 样翻新,充斥籍刊物,可谓洋洋大观. 以作者的观点:与经络相关的生物信息传导载 体,并不虚无缥缈,就在目前已知的理化物质中.归纳 总结现代神经生物学的已知研究成果和知识,我们可 以看到,生物体内主要有"电信号"和"理化物质信号" (神经递质,激素,细胞因子,第二信使,代谢产物等) 这两大类信息传导的基本方式.例如,神经系统的信 息传导就是"电信号"传导和"神经递质信号"传导的 精致组合(详情请见现代神经生物学的有关书籍). 4.动植物感应性(经络现象)的普适性 大量事实表明,"经络现象"似乎不仅仅在动物 体内存在,达尔文从进化论的角度推测动物与植物 的感应性应有共同的解剖学和生理生化基础ll21,祝总 骧ll】通过对哈密瓜和香蕉的研究证明了植物体内也 有"经络"的客观存在. 为了更好地解读上述种种人体经络现象及其特 性,下面我们暂时避开高级动物神经系统,看看是否 可从植物组织细胞的信息传导机制得到关于经络结 构和表象的有益启发. 二,"植物神经生物学"及相关研究 高等植物的信号系统主要是指植物体某一部位 受外界刺激而发出的或是自行 发出的信号,传递给接受信号 的靶部位,启动它作出相应的 反应Il4].植物的细胞刚性结构虽 然限制了它的活动,细胞膜的 功能却和动物的基本相似[12].物 理性冲击(电流,震击,温度骤 变等)或有机溶剂等都会改变 质膜的结构,使膜电位发生变 化.与动物神经细胞轴突部的 电信号传递类似,当刺激强度 超过临界值(通称阚值)时,膜 电位变化会爆发出电波冲动并 伴有生理活性物质的释放,如 多种激素,伤素和乙酰胆碱.这 种冲动可以实现远距离的传 递.膜电位的波动还可以进一 步操纵离子通道的启闭,进而, 或者继续推进信号在胞间传 递,或者在细胞内进行信号转导ll4J. 尽管在植物体内至今没有发现类似动物体内 专事电信号传递的神经系统,相关研究早已确切地 发现植物体内存在着类似动物体组织内的电位传 递.例如,印度学者Bose的研究早就证明了含羞草 在无伤害的刺激下就能引发出动作电波的传递,而 且植物体内的动作电波传递基本上遵循动物神经 电波传递中"全或无,不应期,调应现象,阴联阳断" 等规律.151.这说明动物与植物的可兴奋组织具有共 同的电生理基础.轮藻的节问巨细胞就常用来作动 物神经纤维的活模型.又如,在高等植物中伤害性刺 激引起的电化学波的传递则主要是靠细胞的局部电 流和伤素释放,这两种类型(与动物组织信号传导机 理相同)的信息传导途径来实现的『16】. 1.植物电信号的传递方式 一 般来讲,植物电信息传递研究主要可观察到 与动作电位相关的动作电波(ActionWave)和与变 异电位相关的变异电波(VariationWave)两种波形 (如图1)}l2]. (1)动作电位的传递方式. ?局部电流式传递(细胞膜去极化相关信息传递) 早在1930年Osterhout等[17就发现,动作电位在 柔曲丽藻节问细胞膜上传递时可被氯仿阻断,但如 动作电波 时间(min) ,_, > 吕 /-, > 鲁 森 时间(rain) 图1高等植物信号传导实验研究所观察到的几种主要波型 672[WoddScienceandTechnology~ModernizationofTraditionalChineseMedicineandM atefiaMedica] 一暑一农一g一 世界科学技术,中医药现代化?综述 果在氯仿阻碍区的两端用一个盐桥连接起来,动作 电位便能绕过此阻碍区,沿膜继续传递.这说明动 作电位在植物细胞膜上的传递是通过局部电流循 环来实现的.随后AugerE蝇]和SibaokaI的实验发现 当外界介质电阻降低时,动作电位的传递速度增 加,进一步证实了局部电流学说.Tabata等在布氏 轮藻节问细胞中,以电桥代替盐桥也证实了Oster— hout等[171的实验.无疑,动作电位在细胞膜上的传 递符合局部电流说. ?电偶联式传递(胞问连丝通路相关电信号传递) 1955年娄成后等[2l将电阻测量和胞问连丝联系 起来,发现胞问连丝的存在能使细胞间的电阻大大 降低,为电流从一个细胞进入邻近的另一个细胞提 供有效通道,从而首先在植物组织中发现细胞问的 电偶联现象(ElectricCoupling). 在高等植物中,动作电位的传递也可以通过电 偶联进行.在含羞草的叶柄中,0.01MKC1浸泡可使动 作电位的速度提高10%,0.1MNaC1可使其速度提高 60%,这符合电偶联学说1.若用手术的方法切断维 管束,动作电位仍可以很快地传过非兴奋细胞,这 很难用化学递质扩散来解释.此外,Zawadzki等在 羽扇豆茎中证明,动作电位是通过电偶联从刺激一 端跨过阻碍区传递到另一端的. (2)变异电位的传递方式(递质相关信息传递). 1916年,Ricca[发现伤害刺激(如切伤或灼伤) 在引起变异电位传递的同时,可从伤口处释放出某种 物质(此物质后来被称为伤素或Ricca因子),可通过 非生活组织,并在附近生活组织中引起电位变化.随 后VanSambeek等用从植物中提取的含有"伤素" 的粗提液处理离体番茄叶柄基部,发现能引起变异电 位传递.近年来,德国有机化学家Schildknecht及其研 究小组从含羞草和金合欢中分离纯化出类似Ricca 因子的化合物.对其结构鉴定表明,它是含有8一糖苷 的没食子酸(PLMF).它可随蒸腾流传递至叶枕,导致 小叶片合拢,在10,10tool?L即有活性.总之,变 异电位传递过程中确有化学物质参与. Ricca于1916年发现伤素物质的存在后,提出了 伤素物质随蒸腾流传递的设想,此后,Snow[1,Van Sambeek[26[等支持和发展了蒸腾流假说.后来的研究 表明,变异电位不像蒸腾流那样只能单方向传递,其 传递速率也大于蒸腾流的速率,如含羞草,变异电位 的速率为蒸腾流最大速率的1O倍,分别为3ram?S-I 和0.3mm?S-I【15】,因此,变异电位的传递与蒸腾流有 关,但并不是由蒸腾流所决定的. 此外,任海云等[281在利用胞外,胞内微电极及显 微注射等方法,研究白花紫露草体内变异电位传递方 式时发现,白花紫露草叶片可分为不同的共质体区. 在共质体区内,变异电位传递很快,远高于液相中物 质的扩散速度(类似中医的'经'向传递,以下简称'经 向');而在各共质体区间,变异电位传递出现时间上 的延迟,与共质体内变异电位传递速度相差一个数量 级(类似中医的'络'向传递,以下简称'络向'). 对于有化学物质参与的变异电位的传递,娄成 后【29j认为是通过如下方式进行的:组织受伤害刺激后 释放的伤素物质引起其周围组织的电位变化,电位 的突发性变化又引起这一组织伤素的释放,新产生 的伤素又以同样方式激发其邻近组织的电位变化, 变异电位就是这样以电化学波的方式传递下去. 2.植物电信号的传递途径 (1)动作电位的传递途径. 大量研究表明,植物茎中的韧皮部和大多数皮层 都参与了动作电位的传递.动作电位可以在不同组织 中传递,最先,Bose[1将电极刺进含羞草叶柄的不同 深度,发现韧皮部和木质部都能传递动作电位. Sibaoka[3~l用微电极配合荧光染料注射方法,发现含羞 草叶柄的原生木质部薄壁细胞和韧皮部细长薄壁细 胞是动作电位的传递细胞.这些细胞的膜电位较高(一 150mV一160mV);而周围细胞的膜电位较低(约一 50mV).进一步的研究表明,在茎中则通过维管束中 某些膜电位较高的细长薄壁细胞传递(经向),各维管 束间通过束问薄壁细胞传递.与之不同的是,在含羞 草的叶中,动作电位通过可兴奋细胞,在各个方向上 传递(络向).此外,用微电极技术,也发现在南瓜等具 有双韧维管束的植物中,动作电位能沿外韧皮部和内 韧皮部同时向一个方向或相反方向传递(经向). 总之,植物体内所观察到的多元化的组织细胞 承担传递动作电位的现象,早已比在动物细胞问的 信息传递的研究深人详尽许多,给研究动物细胞问 的信息传递作出了极好的提示. (2)变异电位的传递途径. 早在1935年Houwinkt在区分动作电位和变异 电位的传递时就已经注意到,伤害性刺激含羞草引起 的动作电位的峰值之后常常出现变异电位.随后娄成 后等『l6J利用旱金莲进行叶脉的切割实验,发现灼伤旱 [WorldScienceandTechnology~ModernizationofTraditionalChineseMedicineandM~ed aMedica]673 2009第十一卷第五期Vo1.11No.5 )传递 金莲叶片引起的变异电位既可沿维管束(叶脉(经向),也可沿薄壁组织传递(络向).前者的传递速 度较快,而这两种传递速度都高得不能靠单纯的伤素 物质扩散或流动所能解释.以后,在几十个属的高等 植物中都观察到了同样的情况侧.在蚕豆和水田芥 的茎中也观察到变异电位通过维管束问薄壁细胞传 递.Roblin等[321灼伤蚕豆叶片时发现,变异电位顺蒸 腾流传递的速度要快于逆蒸腾流的传递速度.当逆转 蒸腾流时,上述现象发生逆转.此外还发现变异电位 可以从茎内的一个维管束传递到另一个维管束中,这 表明动作电位可横向传递(络向).研究表明,变异电 位的传递可以通过细胞靠电偶联进行,也可以通过化 学刺激物质的转移进行.水田芥的叶序为215,即第l 叶和第6叶,第2叶则和第7叶的维管束连结在茎中 的同一维管束上,以此类推.通过维管束切割等实验, 研究水田芥各侧枝间变异电位传递的规律时,发现烧 伤引起的变异电位在茎中主要是通过分立的维管束 独立地在侧枝问传递(经向),并且维管束之问也有电 位的传递(络向).在电位传递过程中,皮层和髓的薄 壁细胞都发生了相应的电位变化. 此外,还有实验表明,将植物某一茎段的其它组织 剥去,只留维管束,而后刺激叶片,变异电位可从维管 束的这一端传递到另一端,从而证明变异电位能沿维 管束传递(经向).进一步切断维管束并在两断茎问套 一 装水的塑料管,发现变异电位能通过此管传递,证明 变异电位可以在质外体间传递.综上所述,变异电位 的传递既可沿共质体进行,也可在质外体问进行. 3.植物电信号传递的生理功能 植物电信号传递与植物器官运动,伸长生长,气 孔运动,物质代谢等生理功能密切相关1.Davies~1认 为植物电信号的动作电位在生理需要中有着迅速,无 处不在,信息瞬时等特点;此信号可将信息由植物体 的一部分带到另一部分,激发植物体产生运动,生长, 生理代谢和物质运输等多方面的生理变化,协调植物 体内各部分之间以及植物体和外部环境之间的联系 .Wildon[36[在两红柿中发现局部受伤可以通过电信 号迅速地启动在远处的蛋白酶抑制基因,而这种电信 号就是动作电位.最近研究表明植物的电信号在更多 的生理功能中起作用,如转录,翻译,钙离子水平,过 氧化l38I,呼吸,光合作用.还有报道认为动作电位 与蓝光诱导植物趋光性『4刈,诱导开花,传粉[删,韧 皮部运输瑚1,迅速地展开防御有着紧密联系. 三,从动物神经进化史看"经络信息传导"现象 经络信息传导研究观察到的诸多表象似乎不仅 与植物信息传递的种种表现关系密切,也与初级动 物体内的信息传导有着千丝万缕的关系. 1.动物的神经进化史 单细胞原生动物没有神经系统,如眼虫,草履虫, 但它们却能够感受外界刺激,并作出相应的反应.多 细胞动物海绵有一个原始的神经系统,该动物神经元 之间没有突触性联系,却有感觉和运动的机能. 腔肠动物有双极神经元,多级神经元和来自感 觉细胞的纤维组成的通过突触使兴奋进行弥漫性传 递的神经网,如水螅和水母.在扁形动物中出现了脑 神经结和连接横向神经的神经索.环节动物出现了 可以支配肌肉收缩的神经节连成中枢神经链.节肢 动物的这种神经链就更趋于集中. ,脏,足4对神经节及其相 软体动物拥有脑,侧 互连接而成的神经系统,特别是出现了有脑神经节 集中组成的脑.脊椎动物的进化主要就是脑的结构 与机能的进一步完善.总的说来,动物神经系统的进 化就是由弥散,网状,梯形,链状到管状,直至前端分 化成大脑的5个部分及大脑皮层_55]. 2.从动物神经进化史所得到的启示 细胞是基本的生命单位,无论单细胞或多细胞 生物,细胞活动都是在一定的环境下进行,细胞生命 活动具有社会性,细胞问以及细胞与环境问发生的 复杂精细的信息关系即为细胞通讯I.在细胞通讯过 程中,细胞识别周围细胞或环境中各种信号,并将其 转变为细胞内分子的和功能的变化,同时以其产物 或行为对环境及其它细胞产生影响]. 动物进化之初,在低等动物体内分化程度尚未 完善,没真正的大脑,神经元,突触,但是依然可以处 理从外界获取的信息,对外界刺激具有直接反应的 特性[58].单细胞有机体没有神经系统,例如从变形虫 我们可看得很清楚,它们的整个生活过程一呼吸,消 化,分泌,运动等等都是由它单个的细胞来执行.同 时变形虫也能通过对物质信号的反应,完成对外界 刺激的最简单的分析,例如离开有害的刺激,而向食 物靠近_59..初级动物表现出来的这种信息应答能力和 ,就像植物的 达尔文所提出的植物"根脑"极为类似 根尖一样向营养丰富的地方延伸.多细胞初级动物 的感知能力也应该是通过细胞间隙物质传导和电信 674(WorldScienceandTechnologyZ~lodernizationofTraditionalChineseMedicineandM ateriaMedica] 世界科学技术一中医药现代化?综述 号传导来实现的.诸如此类的低等动物体内的次级 信号传递系统无疑给经络信号传递相关的诸多现 象,如隐性感传,双向传递,跨体节传导,低阻高导, 高氧分压,高振动声,传输示踪物质,发光和发热等, 提供了组织结构和细胞生物学的物质基础. 特别值得一提,英国关于神经胃肠学领域的研 究发现:人体内具有不依赖于中枢神经系统的肠神经 系统(ENS),该蠕动反射能够自主控制并推进食物在 消化道前进.事实上早在l9世纪中期,德国精神病医 生奥尔巴赫在一次用简单显微镜观察被切开的内脏 时,就曾惊奇地发现肠壁上的神经元多得惊人,当时 他:不知道他发现的正是人体消化器官的总指挥部. 相关研究发现,当施压于麻醉犬的小肠腔时,可导致 口侧收缩和肛侧松弛,并可检测到一个高强度的电波 信号,他们称之谓"小肠信号规律".大量研究还表明, 当切断中枢神经系统至膀胱和骨骼肌的联系后,所有 运动元活动消失,而切断中枢神经系统至肠的联系 后,功能仍然持续.不幸的是这一独立的肠神经系统 概念一度被错误地认为是副交感的接替神经元,是中 枢神经系统与肠道的效应器(如平滑肌,血管和腺 体)之问的神经通路.这一观点甚至长期成为大多数 医学院校教科书中的教学内容.近年来,美国哥伦 比亚大学解剖学和细胞生物学教授Gershon[]又重新 研究并提出了"肠脑"或腹脑的概念,称之为人体内 的"第二脑".这对目前针灸研究发现的"经络一脏腑 相关"的奇异生命现象无疑提供了极好地诠释. 四,"生命信息传导系统集成理论" (321集成理论)的提出 经络与针灸的防病治病机理是中西医学领域的 千占之谜,也是生物医学研究的世纪难题.大量研究 表明,生物界中的有机体对于外界环境的感应,不仅 在:不同物种间存在着不尽相同的信息传递机制,而 且.,同一个体上也并存着不同级别的信息传递系统. 我们从上述内容惊讶地看到,关于植物细胞组 织的信息传导研究远比对动物细胞组织的信息传导 研究要成熟和深入,这给我们对经络本质的解读提 供了非常重要的启示.100多年前,达尔文在他的着作 "ThePowerofMovementinPlant"中就已经提出植物 的根部为植物的类似低等动物弥漫性大脑的说法f62_. 后来Bose(1926年)第一次正式提出了植物神经生物 学(PlantNeurobiology)这个概念].美国的测谎专家 Backster对植物进行实验研究,于1968年在《国际超 心理学杂志》发表了一篇论文题为"Evidenceofa PrimaryPerceptioninPlantLife",声称植物有记忆力, 有类似动物的感知能力. 近年来,植物神经生物学再度兴起,Volkov(2000 年)对植物韧皮部和动物的轴突进行比较研究显示, 植物韧皮部是植物生物电化学脉冲传递的导体,和 动物轴突一样是灌满电解质的管道1.Balu?ka等人 (2004年)再次提出植物根尖大脑样区域为植物控制 中心,起着与大脑一样的作用;认为植物拥有获取信 息,学习,记忆的能力;植物可以通过动作电位长距 离交流信息;贯穿于胞间连丝的植物肌动蛋白(F— actin)和肌球蛋白(MyosinVIII)细胞骨架分子结构为 植物神经样突触;以生长素为植物神经递质样信号 分子,通过维管组织进行地面生长点与根尖大脑样 区域之问的高速的植物神经活动并传递信息[661. Stahlberg(2006年)认为植物神经不但拥有动物神经 一 样的动作电位(APs,ActionPotentials),还有独特的 慢波电位(SWPs,SlowWavePotentials)【67_.Brenner (2006年)等人把植物神经生物学阐述为植物体内以 及植物之间的信号传导和处理植物从外界环境获取 信息的机制【鹄].然而近来,"植物神经生物学"概念却 遭到了33位专家学者的联名文章批评,认为这个概 念没有增加对植物生理学,植物细胞生物学以及信 号传导的认识;没有充分的证据说明植物体内存在 神经元,突触,大脑. 经历激烈争论,虽然相关学界目前还不能认可植 物和动物一样拥有神经系统,但植物体的种种"准神 经系统"功能却似乎可与动物体的某些经络信号现象 相互印证,不仅其形态结构和经络系统可以相提并 论,其生理调节机制亦如出一辙一"电波"与"递质"2 种传导方式相辅相成.从这个生命信息传导的"波粒 二项性"角度上来说,人体在经络及其相关系统实施 调控的物质基础和理化机理本质已经"呼之欲出".因 此,我们认为可以提出新的"生命信息传导系统集成 理论"来诠释经络现象,进而统一动,植物信息传递调 控系统.这一理论既可解释动植物神经的平行进化, 又可阐明植物的信息处理过程. 宏观上,通过以上对动植物信息传导系统的比 较分析,我们可以对生物体内存在的信息传导调控 系统进行分类:神经系统(神经水平),体液信息传导 系统(导管水平),细胞信息传导系统(细胞水平). [WorldScienceandTechnology~ModernizationofTraditionalChineseMedicineandMater iaMedica]675 2009第十一卷第五期~rVo1.11No.5 首先,"神经系统"主要指拥有神经元,轴突,突触 和神经递质的种种高速信息传导系统:包括高级神经 结构,也包括不受大脑中枢控制的植物(性)神经,甚 至还有相对独立自主的低级神经结构(肠脑等);其 次,"体液信号传递系统"主要包括不具有典型的神经 系统的生物体中通过各种生物导管来实现的信息传 导,如植物的导管,筛管中传递营养和激素,以及动物 体内的血管,淋巴等传递激素和各种信息因子等;再 次,"细胞信息传导系统"为在进化上比较初级的细胞 信号通讯,主要为细胞之间以及细胞与环境之间的电 信号传导和较低速的理化物质信息的传导(见表1). 从表1我们可以看出,生物体的信息及其传递主 要可分为电信号和化学信号两大类,两类信息传导方 还是 式相辅相成,无论是动物还是植物,是高等生物低等生物;无论是3大系统中的哪一个子系统都不例 外,只是在信号传递的生物结构,途径,速度和物质等 方面有所不同.当然不同水平和类型的信息传导可以 交叉重叠,也可以互补互扰,还可以相互转变. 我们应该承认,人类寻找经络解剖结构的努力 迄今基本告败,但是大量相关的研究却揭示了在神 经传导作用之外的种类繁多的电生理生化现象的客 观存在.在对生物信息传导系统分级之后,我们可以 清楚地看到针灸等中医治疗对于动植物体内的 各个水平的信息传导系统造成刺激作用的物质基 础.诸多高级神经活动之外的,与"经络"相关的作用 和现象,无疑应该属于与所谓"植物神经生物学"相 关的"次级信息传导"及其相关作用. 在"生命信息传导系统集成理论"指导下,在生 物体中"2类型,3水平"的信息传导物质结构面前, 经络已不再是看不见,摸不着的虚无飘渺的想象,而 是有血有肉的有解剖学实体的宏观集成.与之相关 的治疗原理和方法也因此可以找到具体的媒介和靶 点,且符合生物物理和生物化学的种种基本规律.该 理论在哲学上甚而体现了老子所提出的"一生二,二 生三,三生万"的从宏观到微观的扩散式思维逻辑. 从微观回到宏观,我们由此可以简称该理论为"321 集成理论".生物体内"3水平,2类型"的信息传导集 成最终产生了一个在宏观整体上与经络相关的对生 物体造成的防病治病的综合效果. 我们将上述生物信息传导的"电一化学共性"与 生物体的差异性和复杂性相结合,进而可以理解"经 络线":低阻性,直线性,滞缓性,自洽性,非确定性, 筋腱特性,组织专属性,个体差异性,一定的可变性 等生物医学的集成性状和效应.在哲学层面上,这似 乎也可以很好地诠释大量的中医实践所遭遇的经络 相关疗法的"不恒定"特征,或称"自洽原理",所谓 "哪里有效就在哪里施术",又所谓"宁失其穴,不失 其经"原则等理论问题.在方法学上,亦可以启迪理 解中医在经络相关研究和临床实践中的压法,擦法, 刺法,划法,刮法,扭法,振法,拔法,灸法等等千变万 化的保健措施的深层内涵. 值此,我们认为科学地诠释经络相关生物学现 "321集成理论"的框架下,我 象的时机已经到来.在 们认为针灸等方法的防病抗病作用,应该是该类措 施通过对所有3大信息传导调控系统发生了作用 (部分生化机理可参见本室相关文章"以现代科学 解读中医治本"),通过电子和化学等物质把调节 信号输送至机体各个组织,使得相关联的组织细胞 及时或不及时地做出反应,而使相关区域或病变区 域的组织改变内分泌性状,恢复机体平衡和增强应 激防御,进而抵御种种病原或失衡造成的损伤积 累,恢复机体健康. 参考文献 1华萍,吕虎,原林,等.经络研究的四大主流学派及其分析.中国针 灸,2006,26(6):407,413. 2张维波,郭义,林玉英,等.经络研究近5O年回顾与今后研究方向. 世界科学技术一中医药现代化,2005,7(5):99,104. 3祝总骧.古典经络学说的现代生物物理学证实.生物学通报,1988,(6): 1,4. 4长浜善夫,丸山昌朗.经络的研究.杏林书院,1950. 表1生物信息传导系统分类及各子系统(水平)之间的异同 生物学结构基础信号传递方式信息传递途径物种种类 5中谷义雄.良导络的全貌.汉方的临床,1956,3:54. 6LeeMS,JeongSY,LeeYH,eto1.Differencesin electricalconductionpropertiesbetweenmeridians andnon—meridians.AmJChinMed,2005,33(5): 723,728. 7陈道亮,万隆,谢建珍.人胚胎发育中表皮细胞连接 通讯沿经连续性的建立.福建中医学院, 2000,10(1):33-35. 676[WorldScienceandTechnology~ModernizationofTraditionalChineseMedicineandM ateriaMedica] 世界科学技术一中医药现代化?综述 8祝总骧,徐瑞民.中国经络科学的现代化研究.世界科学技术一中药 现代化,2000,2(5):23,26. 9吴以岭.络病理论体系构建及其学科价值.前沿科学,2007,(2】:40--46. 10杨威生.低阻经络研究?.对经络生理学功能的推测.北京大学 (自然科学版),2008,44(2):281,288. 11谢浩然,李芳春,马小顺.试论经络实质.针刺研究,2007,32(3):210--213. 12娄成后.高等植物中电化学波的信使传递.生物物理,1996,12 (4):739-744. 13祝总骧,徐瑞民,郝金凯,等.植物有无经络?——哈密瓜和香蕉循经低 阻和高音线的发现.自然杂志,1988,ll(11):880. 14娄成后,花宝光.植物信号系统——它在功能整合与适应环境中的作 用.生命科学,2000,12(2):49,51. 15BoseC.Thenervemechanisminplants.GreenCo,LondonLongnmn, I926. 16娄成后,邵莉楣,祝宗岭.植物体内刺激的电波传递.北京农业大学学 报,1959,(5):l,12. 17OsterhoutWJV,HillSE.NegativevariationsinNitellaproducedbyehlo— roformandbypotassiumchloride.jGen.Physiol,1930,13(4)~59-467. 】8AugerD.Contributional,etudedelapropagationdelavariationdec— triquechezlesCharace"es.ComptrendSocBiol,1933,l13:1437,l440. 19SibaokaT.Conductionofactionpotentialintheplantcel1.Trans.Bose Res.1nst,1958,22(115):43-56. 20TabataT.SibaokaT.AnAnalysisofOsterhoutandHill'sSaltBridgeExper— imentsinCharaceaelnternode.PlantandCellPhysiology,1986,27(4): 7l1,7l6. 21娄成后.植物体内原生质的连续性.植物,1955,4(3):183,222. 22SibaokaT.Accelerationoftheexitatoryconductioninthesubmerged petioleofMimosapudica.Sci.Rep.1bhokuUniv.(Bio1.),1960,26: 199-204. 23SibaokaT.Actionpotentialsinplantorgans.SympSocExpBiol, 1966,20:49,73. 24Brant—ZawadzkiMN,MinagiH,FederleMP,et.HighresolutionCT withimagereformationinmaxillofacialpathology.AmericanJournalof Roentgenology,1982,138(3):477-483. 25RiccaU.Solutiond'unproblemcdephysiologic:lapropa-gationde stimulusdanslasensitive.AtchivcsItaliennesdeBiologic,1916,65: 219-232. 26VanSambeekJW,PicardBG.Mediationofrapidelectrical,metabolic, transpirational,andphotosyntheticchangesbyfactorsreleasedfrom wounds.II.MediationofthevariationpotentialbyRicca'sfactor.Can Bat,1976,54:2651-2661. 27SnowR.ConductionofExcitationinStemandLeafofMimosapudica. 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