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恆定(二)――動態的平衡

2008-11-11 04:50迴響:10點閱:3107

 

        「半畝方塘一鑑開,天光雲影共徘徊,問渠哪得清如許,為有源頭活水來。」朱熹的這首〈觀書有感〉一半明白寫景,一半暗指為學之道,如果用來形容恆定的觀念,也很貼切

 

        我們看到「恆定」一詞,難免想到恆常安定的狀態,事實上,身體的內在環境可是瞬息萬變,隨時處於更新狀態,而非毫無動靜的一灘死水。以體溫為例:人體表面不斷有熱量流失到週遭的空氣當中(由溫差造成),新的熱能也源源不絕地從每個細胞產生(尤以某些內臟組織及運動中肌肉為最)。這些熱能經血液循環在全身散佈,如此體溫也才能維持在攝氏 37 度左右,不會直往下掉。

 

        再以血中葡萄糖(血糖)濃度為例:體內每個細胞隨時都需要從血液中吸取葡萄糖,以供維生之需,而造成血糖濃度的不斷下降;同時,血液也從消化道(用餐後 3-4 小時內)、肝臟、脂肪、肌肉(4 小時後)等器官,不斷取得新鮮葡萄糖供應,血糖濃度也得以維持在每公合 90 毫克(90 mg/dL)上下。

 

        類似體溫與血糖這種體內參數的例子,還有很多,像血液的酸鹼值(7.4)、氧分壓(100 mmHg,動脈血含量)、滲透壓(290 mOsm)與各種離子、養分及廢物濃度,還有血壓(120/70 mmHg)甚至體重等,都受到控制;它們也都有共同的特徵,就是不斷在某個設定值上下波動,而不是完全固定不動。因此,恆定屬於一種「動態」、而非「靜態」的平衡。

 

        事實上,許多人造的自動控制系統,都有人體恆定系統的影子,譬如室內的恆溫裝置,就與體溫控制類似。當我們在恆溫器上設定好溫度,只要室溫高過該設定值,冷氣就會自動開啟,降低室溫;等到室溫降到了設定點,冷氣也就自動關上。溫帶與寒帶地區的暖氣控制,也是一樣。

 

         當然,身體的產熱與散熱,以及冷氣暖氣的開與關,靠的都不是什麼心電感應,而是經由溫度感應器在察知溫度偏離設定點後,所發出的訊號控制。該訊號所引發的機制,會讓上升的溫度下降,或是低落的溫度回升。這種控制模式,通稱為「負回饋」。

 

        因此,任何恆定控制系統,都有幾個必要的組成,像是能偵測參數變化的感應器、能調節設定值的整合器,以及能造成參數改變的作用器等;此外,感應器與整合器、以及整合器與作用器之間,還要有傳訊裝置,缺一不可。

 

        所謂健康,就是體內大多數的恆定控制系統運作正常;所謂生病,也就是某些系統出了問題。人從生到死,無時無刻不受到環境變化、創傷、感染、突變等內外衝擊,人體也隨時進行因應;除非衝擊過猛過大,人體恆定控制系統一般都承受得起長期及反覆的壓力刺激,不至於生病。直到天年將屆,問題才會逐漸呈現。要是年紀尚輕,身體就出了問題,除了某些難以掌握的先天因子外,多數後天因素是可以避免的。這點下回再談。

 

原載 2008/11/10 聯副「生之理」專欄

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引用:http://blog.chinatimes.com/jenntser/archive/2008/11/11/346745.html
2008-11-11 04:50作者:潘震澤分類:生理講義迴響:10點閱:3107

迴響與引用列表

回應: 恆定(二)――動態的平衡

黃帝內經與傷寒論,很久以前也買過,當然看不下去,尤其前面的開宗明義,跟創世紀一般,只是牽強強有所本的手法。但聖經一直在演化,中醫也是如此,其醫療手段令人詬病之處,當然是內經的理論架構,不得驗證,張仲景的個體治療(辯證論治)的態度,同樣難驗證(對照組不容易存在)。

如今基因醫療個體診治的手段開始浮現,也會面臨對照組不存在的問題。張仲景一步到位個體治療的「想法」是眼高的,至於是否手低,可攤開來討論。

事實上,幾千年來中醫知識的累積,多屬經驗法則,知其然居多,藥到命除的方子,不容易流傳,雖資料殘碎不嚴謹,仍屬統計分析範疇,如租車公司(Avis等)行之多年,不租車給25歲以下的人,其根本理論,要等腦神經科學做出25歲以上,Frontal Lobe大致成熟,已是很晚的事。

中醫無法也不能往內經架構上再堆砌,陳年累積的醫療手段卻不能踏實,大陸中醫界也很清楚毛病所在,幾年前聽過報導(結論不樂觀),官方花費幾千萬(經費實在不足),作科學基礎接軌研究,我稍微找了一下,應該是2006年立項的「中醫辯證論治療效評價方法基礎理論研究」,聖經演化變化量大的不在創世紀,中醫也不會停滯不進。

印度的傳統醫療可能比中醫還紊亂精彩,前些時候官方終於建立了自個兒的「本草綱木」網站,建冊列管,加強防範西方藥界不斷地指染。吾等能關心的,有感情的,文字大致能揣摩的,唯有中醫。

說了半天,只是覺得CCTV的張仲景算是一個「quasi-科普」的演說,不會讓人覺得處處離譜,畢竟中醫仍在摸索演化中。

2009-05-31 16:36 patoo

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patoo,

如今美國華人教會到處都是,等於是上世紀美國大城市裡的中國城翻版,對於新移民融入美國不見得有幫助,相濡以沫罷了。倒是不想扭曲自己信念的新移民像盤散沙,少了凝聚力。

我新寫了篇「養生」,談到莊子和嵇康的養生之道,請指教。我在寫作時,也看了「黃帝內經」與「傷寒論」的頭一章,裡頭一些理論與診斷治療,都是想像多於實證,稍有現代醫學常識者,是看不進去的。

2009-05-26 09:11 潘震澤

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熟稔有催眠的效果(familiarity is soporific)

總在想那些去美,為了快點融入,一頭鑽入聖經世界的新移民。為什麼不發展一些會話版的物種原始一類的書,教導新移民,長期燻染,效果會大不同。

youtube 有 CCTV 百家講壇的千古中醫張仲景,演講人是大陸對張仲景比較瞭解的郝萬山老師,共兩個半小時,內容當然有過份申引、籠統、老王賣瓜之處,但也談到平衡、個體診療、陰陽失衡。對中醫學的基礎觀念,所用的「夾槓」,也許潘老師可以略微「燻染」一下。

2009-05-26 03:44 patoo

回應: 恆定(二)――動態的平衡

Winz,

Cognitive homeostasis 的說法,我可是頭一回聽到,正如你所言,可能與「恆定」的原意不同。

就神經系統的根本組成「神經細胞」而言,與身體其他細胞無異,都需要一個穩定的細胞外液;而神經細胞掌管我們的感覺運動情緒思想,對細胞外液的變化更為敏感,也因此中樞神經組織有「腦血屏障」的構造(BBB)保護,不輕易讓血液中的物質變化影響到神經細胞,否則我們就無法正常運作了。這是我對神經系統恆定的了解。

至於「認知」是否有恒定,就看你怎麼定義了。歸根究柢,神經突觸的傳導會想辦法保持一個平衡,但那只是局部的反應,與真正的「恆定」無關。

2008-11-27 01:51 潘震澤

回應: 恆定(二)――動態的平衡

謝謝! 又免費請老師上了一課! 哈哈!

一點點的題外話: 話說那位提出疼痛是一種homeostasis現象的學姊昨天回來演講. 從多巴胺講到報酬與懲罰對疼痛經驗的影響; 洋洋灑灑講了很多. 而我警覺到的一件事情是 --似乎往往我們在"借用"某些名詞時, 自己一路鑽下去好似有所發現, 卻忽略了這個名詞原本的含意.

例如在我們認知領域裡, 並沒有真正類似潘老師所解說的homeostasis的想法. 然而今天一個研究者"引入一些生理學的概念", 造就出來屬於自己的, 比方說"cognitive homeostasis"這樣的概念(最近來有點紅). 顯然地這個概念可能完全和生理學幾十年來討論的homeostasis是不一樣的東西.

自我警惕囉! 有時候看著大家千奇百怪的研究 ,各種concept各種term "群魔亂舞", 像我這種初學者實在很容易就被牽著走. 若非老師重提生理學上的homeostasis的想法, 我想我現在可能早就忘光最初生理學家的看法, 而滿腦子只想到"cognitive homeostasis"這些東西.

有時候引入其它領域的觀念固然不錯, 很fancy, 但是還是要先理解清楚該領域裡,這個觀念的基本含意才是吧! 繼續閱讀潘老師的生理課.

2008-11-26 05:46 Winz

回應: 恆定(二)――動態的平衡

Winz,

生理學家所說的恆定控制,是指體內一些由自主神經系統及內分泌系統所控制的生理參數,不包括高等神經活動在內。像你說的「注意力」無法持續,是感覺神經系統的適應(adaptation)及習慣(habituation)造成的,對於人可不斷接受新刺激有關,與恆定無關。

至於痛覺屬於「慢適應」(slow-adapting)感覺,與「快適應」的觸覺不同,其中也有重要的生理意義。

你的最後一句話,應該是:「恆定」是多細胞生物為了生存所演化出來的現象,「變動」則是其中必備的要素。科學家要尋求的,是身體在變動的環境下維持恆定的機制。

2008-11-13 04:09 潘震澤

回應: 恆定(二)――動態的平衡

謝謝潘老師的說明,同時也學到一個新單字 -- acclimatization :)

關於健康的研究,每天都有許多新的成果發表,讓我這種一般百姓莫衷一是,頗傷腦筋。我也可以理解那 "2.5 ppm" 背後的恐懼。(呵,我愈活愈怕死了)

或許「死生有命,富貴在天」才是安身立命的王道?(kidding)

期待您的下一篇好文!

2008-11-12 11:45 皮卡丘

回應: 恆定(二)――動態的平衡


哇! 好久沒來, 潘老師這邊又有許多很棒的文章.


恆定這個主題剛好讓我想到昨天一場演講裡, 有位倫敦的學者提到精神疾患在認知層面異常. 許多我們所謂的疾病的概念, 是根據一個cut-off point來界定. 例如我們念牙科的會說, 你的嘴巴張開應該有35mm的幅度. 如果你嘴巴張開不到35mm, 那就可能有問題.

假設我沒有誤解"恆定"這兩個字的意義, 那我的推論是這樣: 恆定告訴我們"沒有絕對的cut-off point". 我們每個人血壓都可能飆到160, 但是大多數人會變回來. 如果一個人永遠都是160不斷往上升, 那就有問題了. 但這不代表160以下就是安全 -- 假使有一個人的血壓升到140就永遠降不下來, 那同樣是有問題的.

所以異常與正常的區別, 可能並不在於我(醫師)某一刻觀察到的讀數是高是低, 而是這個讀數如何變化 -- "變"的過程 , "怎麼變化"可能才是重點.

那昨天那場演講讓我想到一件事情 -- 現在許多人在研究心智的奧祕時, 往往採取一種 "cut-off point分析"方法. 比方今天給subject做一個注意力的測試, 你10題答對8題, 你正常. 我10題答對6.5題, 不正常 (答對7題就是cut-off point).

在神經與行為領域裡, 從動物study到人腦功能造影, 經常可以看到這種研究方法: 我先設一個split criteria, 然後把20個subjects區分出10個highs與10個lows, 然後把那個t-test給你用下去 ^_^ 然後p<0.05 (趕快去向老闆邀功 ^_^ )

現在的問題是 (看過潘老師這篇文章後想起), 心智的運作是否也是遵循某種恆定的原則? 我知道這樣講很奇怪, 意思是說, 我們的認知功能往往並不是"永遠定在某個等級上", 而是會跳來跳去, 像血壓一樣.

ps. 這並不是說"人的智商會忽高忽低, 笨了以後會聰明回來". 智力是一個很高層次的東西, 屬乎更複雜的問題. 這裡我想討論的是基本面的能力 ,例如記憶, 注意力或決策學習.

說到注意力, 有一種現象我覺得就挺有"恆定"的味道. 那就是我們不可能注意一個東西太久 - 你一開始注意一件事物, 然後提升自己的"敏感度", 稍有風吹草動就會反應. 但是
假使要你繼續注意下去, 人可能就會"疲憊", 或是"精神渙散", 然後眼睛東漂西漂開始不安分起來. 好似我們的注意力有一個"基準範圍", 當你過度使用它就會自動調降下來.

感官也是如此. 我們lab有位學姊去年博士論文就是寫有關疼痛的"恆定現象". 當然這裡的"恆定"已經是引申意, 與潘老師說的大不同. 意思是疼痛有一個基準範圍, 當疼痛經驗超過這個範圍, 我們就會產生行為(例如找止痛藥)來降低疼痛程度. 這也與學習行為有關 - 有的人對於環境變化很敏感, 會馬上收集資訊來調整自己的行動; 某些人則是以不變應萬變......

或許所謂精神異常這個問題, 可以從這方面入手. 我相信很多人已經開始這樣研究了. 例如焦慮, 誰人不會焦慮煩惱? 但問題是大部分的人焦慮一陣, 又會調整到一個低度焦慮的狀態; 有焦慮疾患的人則是不減反升. 臨床醫師可以測定這個人的"焦慮程度高", 但更重要的是他的焦慮程度如何變化.

如果說"恆定"是屬乎造物者的機制, 那"變動"或許才是科學家要努力鑽研的目標吧! 呵呵

2008-11-12 04:20 Winz

回應: 恆定(二)――動態的平衡

皮卡丘,

能不吃藥當然最好,但也不必因噎廢食。我偶而頭痛時,不會跟自己過不去,也會吃上一顆 Tylenol 的 (我家裡一大罐 generic Tylenol: acetaminophen,可吃好幾年。以前是 300 mg 一錠,現在多是 500 mg 了。我一次只吃一顆)。

超大劑量的 Acetaminophen (Tylenol) 傷肝,是眾所周知的,至於是否與腎結石有關,我沒聽說過,不敢肯定。

腎結石的成因,與尿液的酸鹼值有關,太酸與太鹼都會造成不同成分的結石。但佔最大宗的含鈣結石,可由鹼性尿液促成。當然平日多喝水,增加尿量以及稀釋尿液濃度是會有幫助的。飲食多樣及均衡,也可避免尿液酸鹼值偏向一端。

至於很多人會說什麼食物是酸什麼又是鹼,我沒有研究;重點是只要不獨沽一味,少量食物進入身體後,是很難造成體內酸鹼值有大幅變化的 (血液是很好的緩衝液)。當然,許多水溶性廢物 (包括藥物代謝後產物) 是從腎臟過濾排除的,如經常大量服用單種藥物或食物,是有可能影響尿液酸鹼值的 (常吃成份不明草藥的人,腎容易出毛病,是一樣的道理)。

你最後一個問題的答案是:Yes。人體內的恒定控制系統在持續的環境刺激下,是會產生適應性改變的;這種現象叫做「水土適應」(acclimatization),你要說「訓練」也成。詳情得另外寫篇文章。

2008-11-12 03:56 潘震澤

回應: 恆定(二)――動態的平衡

潘老師

謝謝您為文解說。

十餘年前來美之初,由於怕看醫生時溝通上「雞同鴨講」,所以很長一段時間有個壞習慣,就是一生病就自己去找 over-the-counter 的成藥來吃。頭痛吃 Tylenol、感冒吃 Tylenol Cold、花粉熱吃 Antihistimine, ..., etc.

直到兩年前因為腎結石進了急診室,才開始多注意保健知識,也才瞭解原來長期服用 Tylenol 可能傷腎,而 Antihistimine 據說也對泌尿系統有不好的副作用。

從此以後,我再也不吃任何成藥了。小病完全依賴睡眠與多喝水讓它自己好。平日就靠每天三十分鐘的室內運動「聊勝於無」地訓練一下。每天也靠睡眠的品質與時間的長短來觀察自己的健康狀態(我有幸可以不用鬧鐘,天天睡到自然醒。)

前一陣子 Air Purifier 有在拍賣於我這容易過敏的鼻子聽來是一大福音。不過,幾番考量之下還是打消了這個念頭。因為擔心把室內環境弄得「太完美」了,反而會降低自己內在的抵抗力?

所以,我想請教的是,「人體恆定控制系統」除了可以承受反覆的壓力刺激,這些刺激是否對所謂的「抵抗力」也有幫助?(就像北方人不怕冷,非洲人不怕熱。)

如果人為刻意在「苦難」中訓練自己的身體,不知效果如何?這般的折磨,划不划得來呢?

2008-11-11 16:58 皮卡丘

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