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小肠(三)人体的“小肠司令部”
说到小肠在人体中的重要性,不可避免地就要涉及到神经系统与小肠在结构与功能上的关联。关于人体器官组织的构造与功能,我们的认知虽然已经达到了前所未有的高度。但是,在神经系统与器官组织的功能关联方面,目前我们确实还只是处于一个比较肤浅的认知阶段。
同生物学关于人体其他系统组织结构的认知过程一样,我们对神经系统的了解,也是始于来自对人体的解剖,及在此基础上的实验结果。但神经系统所蕴含的功能,并不像骨骼肌肉等组织的作用那么直观。
细胞,作为人体组织结构和功能上的基本单位同样也适用于神经系统。
神经细胞一般被称为“神经元”,具有联络和整合输入信息并传出信息的作用。作为生物信息的物质载体和传输导体,神经细胞的构造极为特殊,除了“细胞体”本身,还比一般细胞的结构多出了一个或多个“突起”部分。
解剖学发现,神经元之间会通过“突起”与“突起”的相连,形成“树状联络通道”,这种构造上的相连状态就被称为“神经丛”。神经丛,可以理解为是一种在结构和功能上与生物信息有关的“神经元集合”。
一些特殊物质,可以在神经细胞之间,或神经细胞与组织器官的体细胞之间形成的“通道”上传递生物信息,这些物质主要有胆碱类、单胺类、某些氨基酸或神经肽等,它们的统称叫做“神经递质”,简称“递质”。
有脑动物体中最大的“神经元集合”是大脑,但大脑一般不被归类为神经丛,而被视为是各丛的“总根”。
人体中最瞩目的神经丛是脊髓。大脑与脊髓的连接部分称为“延髓”,是“脑干”的一部分。脑干,由下往上包括延髓、脑桥、中脑、间脑四个组成部分。小脑,在脑干的后方。
我们平时所说的“大脑”是一个广义概念,包括“脑干”和“小脑”。
在生物学理论中,“中枢神经”(Central Nervous System,可以简写为“CNS”)和“神经中枢”(Centralnervous system)是两个完全不同的概念。
“中枢神经”指的是大脑和脊髓的组合,而“神经中枢”是指对机体局部组织功能具有能发出调控指令的“神经元集合”。
人体中,一部分神经丛的末梢分布于一些组织器官内,成为这些组织器官的各种“感受器”和“发令器”。
这些“感受器”和“发令器”,通过传递“神经中枢”发出的信息,主导着人体的“生 理功能”和“行为功能”。如呼吸、吞咽、排泄、心血管功能、语言、视觉和听觉等等,都来自于局部组织的“神经中枢”的调控结果。
医学概念里的“生理功能”,一般指得是“器官功能”,而我所说的“生理功能”是指更基础性的细胞工作状态。因为我们要探索生命运行原理,生物学理论对功能的分析如果仅仅停留在器官层面,显然无法企及到原理的基层,这不符合我们的探索目的。
以IT知识做个比喻,我们要设计一般的应用软件,用各种计算机语言基本上都可以。但是要设计一套操作系统,如果不从更底层的基础性语言做起,恐怕很难达到目的,因为只有靠近底层的机器语言更能触及到“算法”的原理。
所以,我认为“生理功能”,解析的是生命活动的原理,应该去分析“以细胞为单位进行的各种基础性生命活动”。
这些基本的生命活动绝大部分都是在无意识状态下的细胞联动,从而形成器官组织包括肢体运动的基础。大脑思维运动的形成,实际上也是在这种无意识状态下的“脑细胞集合的联动”作为基础。“脑细胞集合联动”的这种生理过程,我们是感觉不到的。
“行为功能”,主要是指以器官组织包括肢体等为单位的动作或运动。人和其他动物的一切有意识行为,都是在“大脑”支配下的躯体活动。
说到这里,我觉得还需要用IT知识做进一步的比喻——
“行为功能”就相当于“人工智能”和“机器学习”功能,人类在IT的这方面已经做得十分得心应手。计算机及网络应用因此而得以使我们的思维,成为最接近“上帝”的地方。
“生理功能”,则相当于使计算机能够自我成长,甚至可以繁殖。人类在这方面的研究还极其肤浅,没有半点值得骄傲的进展,我们的思维距离“上帝”还非常遥远。在我们的所有“计算机语言”中,没有任何一种“算法”,与“使芯片或传感器能够作为像生物体的生存一样”有关。
这样,我们对人体生命活动的实验与分析可以大致分成:以体细胞为基础的“生理功能研究”和以器官组织为基础的“行为功能研究”两大层面。
人类自己认为的“生理功能”研究,实际上始终没有超出“行为功能”的概念范畴,一直没有真正能够深入到生命活动的“原理”层面。
目前的医学研究,如果说在这方面有了方向性的趋势,那就是“分子分析医学”在尖端研究机构的开展。虽然只是处于萌芽状态的探索,却给“精准医疗”带来了希望。后期的进一步深入,必须依赖生物学研究在这方面的进展。
非大脑思维支配下的无意识(即潜意识)和前意识(即下意识,是无意识和意识之间的中介机制)主导的肢体动作或其他器官组织的运动,应该也都属于“行为”的范畴。这些内容,目前都是心理学和精神病学的重要研究课题,在生理学研究中极少或较少涉及到。这可能与我们建立在生物学探索基础上的各学科应用,很少能深入到细胞层面有一定关系。
人在进行思考时也是一种行为,所以大脑的思维运动,实际上是一种“生理功能”基础上的“行为功能”。
所有的行为功能,一定要有“生理功能”的运行过程作为“行为实现”的基础。所以,“生理功能”是生物存在的前提,而“行为功能”是生物存在的表达。从哲学的角度,前者可以归纳为生物存在的属性,后者可以归纳为生物存在的意义。
我们已经知道,主导“行为功能”的信息源头是大脑。那么,主导“生理功能”的信息源头又来自哪里呢?
很多人以为,人体中一切主导生命活动信息的源头均来自于中枢神经(CNS),即大脑或脊髓。
其实,事实真相远比我们的想象要复杂得多。科学实验和大量的医学实践已经证明,神经系统中有一些神经丛并不听从大脑的指挥,而是“主断指令,自主行事”。于是,生物学就有了“自主神经”、“自主神经丛”和“自主神经系统”等概念。
“自主神经”也称作“自律神经”,目前“植物神经”已经被认定为是这种“自主神经”。
植物神经,是能够调节和控制诸如心率、消化吸收、呼吸速率、瞳孔反应、排尿、性冲动等很大程度上是非意识或潜意识状态机能的指令性机构,发出的信息指令相对独立于中枢神经之外,具有很强的“自主”性。
因为主要是调节和控制人体内脏的运动,所以“植物神经”又被称为“内脏运动神经”。按其神经丛的构造形态和功能性反应状态及所在机体组织位置的不同,分属为“交感神经”和“副交感神经”两大系统。
生物学理论认为,人体在正常情况下,功能性反应状态完全相反的交感和副交感神经处于相互平衡制约中。在这两个神经系统中,当一方起正作用时,另一方则起负作用,很好的平衡协调和控制身体的生理活动,这便是植物神经功能的使然。
一些人可以通过练瑜伽或生物反馈技术,用意识或潜意识去调节自己的自律神经系统的功能,这说明中枢神经与植物神经之间可能有一定范围的、潜在的制约关系。
除了植物神经,科学家还发现,在大脑中有“由12对'左右对称的对称点’发出的”局部组织非意识运动和感觉信息的神经通道。分别被命名为:1.嗅神经、2.视神经、3.动眼神经、4.滑车神经、5.三叉神经、6.外展神经、7.面神经、8.位听神经、9.舌咽神经、10.迷走神经、11.副神经、12.舌下神经。
这些神经的统称叫“脑神经”或“颅神经”。
其中的第10对脑神经,即迷走神经,是在人体中延伸最长、分布最广的一对。含有“一般内脏感觉纤维”、“一般内脏运动纤维”、“一般躯体感觉纤维”和“特殊内脏运动纤维”共四种神经纤维。而且,也只有迷走神经的信息触角伸展到了胸腔腹腔的内脏器官,而另外的11对脑神经的信息传递所涉及到的人体器官组织范围,仅局限于头面部位。
由于迷走神经与副交感神经的纤维成分有些类似,二者信息触及到的区域也有交叉和关联,所以有人把迷走神经也归类为“自主神经”,网上也有人把迷走神经说成是副交感神经的一部分。
我一直也没有查到关于上述概念的确切结论,但按我个人的观点,迷走神经与副交感神经完全是两码事。
迷走神经与行为功能相关,植物神经(包括交感神经和副交感神经)则主要与生理功能相关。这个问题需要详解,限于篇幅不能在此文中展开讨论。
我们已经知道,控制和调节人体行为功能的“司令部”是大脑,但是我们并不清楚主导人体生理功能的“司令部”究竟在哪里。
可能很多人会认为,这个“生理功能司令部”一定在神经元比较集中的地方。既然不在大脑里,很可能就在受脊椎骨保护的脊髓里。一些生物学家也的确在脊髓中发现了诸多与生理功能相关的蛛丝马迹,但并没有形成能够证明这个结论所需要的一条完整的证据链。
也就是说,对人体发出生理功能指令的源头到底在哪里,目前来说还是一个谜。
其实,现在已经有越来越多的线索,将人体生理功能初始信息的源头指向肠道方面集中的神经元集合。
肠道神经元集合,又称为“肠神经系统”,是由大量埋在肠胃壁内的神经元组成。
早在100多年前人们就发现了肠道相关的神经元集合,不过一直没有重视这些神经元集合的作用。
1907年,美国医学博士拜伦罗宾逊出版了一本关于肠道神经系统的理论专著,书名叫《腹脑和盆腔脑》。
他发现腹腔内的神经元集合非常丰富,功能上有类似大脑的作用。于是拜伦罗宾逊把腹腔内的神经元集合统称为“腹脑”,把盆腔内的神经元集合统称为“盆腔脑”。
后来的研究发现,腹腔内的神经元集合规模仅次于大脑、远超于脊髓。脊髓中有数千万个神经元,而肠道神经系统所包含的神经元有五亿个之多。
并且,肠道神经系统在构造上极为特殊,整个系统存在着大量的“中间神经元”。大脑中也有许多类似的“中间神经元”,这是迄今为止我们所知甚少的一种特殊神经细胞。
中间神经元,是一种多极性神经元,包含了许多不同的种类。这些中间神经元,相当于在神经传导路径中起到了“节点性的联络、整合”作用,故又称“联合神经元”。
如果用IT思维来比喻,我觉得有点类似于CPU的“核”作用。“核”越多,功能的发掘潜力就会越强大。肠道的神经系统中竟有这么多“核”,这是促使生物学家在这方面下功夫进行深入研究的原因之一。
与大脑神经元集合类似的情况还有,大脑为阻止有害物质由血液进入脑组织,形成了一种保护性屏障,叫“血脑屏障”。无独有偶,肠道神经元系统为阻止有害物质通过血液进入小肠周围的神经元及相关组织,形成了一种叫“血-肠屏障”(简称“肠屏障”)的保护机制。
研究发现,正常情况下 ,肠屏障可有效地阻挡肠道内500多种、浓度高达(10万亿个/每克)的肠道内寄生菌及其毒素向肠腔外组织、器官移位。同样,也阻挡了外源物质通过血液进入肠腔,防止机体受外源性微生物及其毒素的侵害。
可见,生物体对肠道的保护与对大脑的保护有些类似,都是建立在一种“阻断机制”的基础上。
黑格尔说过“世上没有无缘无故的爱,也没有无缘无故的恨”。这个哲学结论同样也适合于生物学,生命活动原理是一个不断优化的过程,生物体对重要器官组织的保护都是有缘由的。
小肠就像大树的根一样,在这种不遗余力的保护状态下汲取营养供养全身。十二指肠和胃,以及肝胆脾等器官组织,都是小肠的前置装置或辅助设备,为小肠对营养的吸收做各种准备。大肠则相当于整个“营养吸收生产线”的后续装置,专门为生产过程产生的废料进行清除和排泄。
这个“营养吸收生产线”运行的好坏,决定着全身机体的营养供给是否完善。一个人身体是否健康,肠道的营养吸收起到了决定性的作用,小肠无疑是整个“生产线”的核心装置。
肠道神经系统正是在这种情况下,围绕着小肠运行的需求,操控着整个消化吸收系统的工作过程。
所以,大脑的神经元集合并不能决定肠道神经系统的工作。恰恰相反,小肠生理功能的好坏却制约着包括大脑在内的身体各个器官组织生命活动的运行状态。
我们知道,大脑是人体中耗氧量最多的器官,神经元有可能还是单位时间内耗氧量最大的细胞。但在氧需求的供给顺序方面,小肠细胞则很可能排在脑细胞之前。
我们的有些主观感受可能会证明这一点。比如,当我们吃饱饭的时候,或者是很饿的时候,都能严重影响我们的思维。这时候大脑会受到缺氧限制,而氧供应会向小肠集中。
肥甘厚味只是麻痹了我们的味蕾,脑满肠肥则可能会毁掉我们的智慧。小肠的需求高于一切。
还有另一个值得我们深思的现象,动物的机体在无脑状态下是可以生存的,比如植物人可能活很久。但如果没有了小肠就像植物失去了根一样,活下去是不可能的。
在动物界,有些无脑动物,它们可以从出生开始就没有脑。但它们必须有能吸收营养的小肠,或类似小肠细胞的营养吸收机制。比如一些腔肠类动物,包括有刺胞类的水螅纲、钵水母纲和珊瑚纲,以及无刺胞类的栉板类或栉水母类等等。
植物更是如此,它们全体从来就没有脑。这对它们来说,似乎无关紧要。但它们必须有根,才能很好地生存下去。
这一切都说明,人体中的小肠神经系统,完全不必受大脑的控制。当然,二者之间存在着相互影响相互制约的关系。总体来说,作为两个重要的“司令部”它们至少是平级的。大脑司令部主管行为功能,小肠司令部主管生理功能。
因为生理功能是行为功能的基础,同时也是生命存在的基础,所以“小肠司令部”比“大脑司令部”更具有生物原理的探索价值。当“大脑司令部”的运行不那么顺畅的时候,人可能会愚笨一些。而当“小肠司令部”的运行不那么顺畅的时候,机体就会处于病态。(待续)
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