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编号:10126530
建立基于中医学优势理念的研究框架生命信息跨尺度表征系统
http://www.100md.com 2003年2月10日 《中国中医药报》 第1896期
     凡欲跨越藩篱,必有出位之思。我们期待着以这种全新的观测系统来表达中医学对生命观、健康观、疾病观和治疗观在医学技术操作层面的巨大现实指导意义。

    一、问题的提出

    由于对生命、疾病和健康的不同理解和理念原则支配,不同时空状态中的医学体系对疾病具有不同的观察方法、干预手段和评价尺度。当代医学研究领域中深感苦恼并困惑的难题之一,就是如何对各个不同认识、观察水平上所得到的生命信息进行跨尺度整合以综合评价之。目前生物医学模式惯用的线性的、同一表达尺度的平面研究方法受到广泛质疑,医学乃至生命科学正在探寻思维、视角和手段的全面创新。对人类生命活动信息和生物信号转导趋向整体把握,从微观层面到宏观巨系统研究,重视生命活动各要素间的耦合效应和互动关系,把握生命机体的复杂自身规律及其表征系统,以探究对其进行调整干预的最佳途径与方法,是当前国际上生命科学研究的总体走向,也是人类医学努力追求的目标所在。
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    尺度即标准、规则。一般科学研究涉及时间尺度和空间尺度等,而对于生命复杂系统的研究,又必须加入功能尺度和结构尺度。我们提出的“跨尺度”概念,是将这些层面的尺度归化整合,将那种把生命机体割裂开来研究的方法和手段进行创新性有机集成,还生命过程以本来面目。生命信息跨尺度表征系统,旨在突破以往对生命信息各研究层面各自为战的线性思维习惯,立足于继承中医学体系对生命整体性、复杂性和个性化的深刻理解,基于生命过程中阴阳气血脏腑经络的整体关联、互动调节及动态平衡的根本原则,发扬中医学复杂系统思维优势,倡导多层面、立体、整合地运用现代研究手段,以揭示经脉-脏腑-气血-形神整体关联下的针刺过程中关于经穴生物学特性、信息传导规律及治疗机制的本质属性为切入点,重视进行各种尺度间信号转导评价标准的研究,摒除那种将生命活体孤立线性分割后,对片段观察数据的过度迷信和推崇的心理期待,最终追求将各类生命信息、生物信号经归化整合后,建立统一的跨尺度生命信息表征系统,并通过这种全新的观测系统来表达中医学对生命观、健康观、疾病观和治疗观在医学技术操作层面的巨大现实指导意义。
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    二、他山之石———当前生命科学研究热点简析

    (一)人类基因组学研究的深刻转变

    20世纪90年代末期以来,被称为“生命登月计划”的人类基因组学研究,使专家们理解了“每个人都是他的遗传和环境的产物”的深层内涵,对基因的深入研究使科学界更加强化了对人的生命的自组织和复杂巨系统的认识,那种以为一旦基因测序工作完成,就可以诠释生命的奥秘、解读全部遗传信息的想法,显然忽略了人类生命的综合整体互动复杂特征。

    (二)功能蛋白组学

    生命活动是整个蛋白质系统协同作用的结果,孤立、零散的单个蛋白质是无从发挥作用的。蛋白质系统具有整体性、动态性、交叉性和最佳化四大特点,但同样要受到复杂因素的调控。研究蛋白质结构与功能的关系以及蛋白质间的相互作用已经成为蛋白组学研究的核心内容。随着功能蛋白组学研究从个别走向整体的深入,对生命活动机制的研究也随之从局部走向了系统。
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    (三)生物信息学的崛起

    基因组学和蛋白组学的研究造成生物学数据的爆炸式增长,催生了集生物学、计算机科学、信息科学和数学物理学等学科为一体的生物信息学科。虽然生物信息学计算方法的局限性和自动推理的不完善性有待于深入研究解决,通过计算机获得的生物知识必须回到真实的细胞组织和生命中去验证,但是生物信息学的出现证明了随着人们对生命现象和本质认识的深入,认识手段的整合尤其是更新已经成为科学发展的先决前提。

    (四)人类脑计划—神经信息学

    人类脑计划是继人类基因组计划的又一国际性科研计划,人脑是宇宙中已知的结构和功能最为复杂的系统,研究将通过神经科学与现代信息技术的结合,建立神经信息学数据库,对研究脑的海量信息进行检索、比较、分析、整合、建模和仿真。从基因到整体行为各个层面加深对脑的理解、认识和保护开发。中国凭借传统医学(针刺等)和汉语认知两大特色加入人类脑计划。人类脑计划的提出对科学、整体、动态、综合地认识生命具有意义深远的影响。
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    经过上述简要分析,我们提出:在研究生命机体的复杂巨系统规律及其海量数据的表征系统时,孕育了中医学的中国,除了借鉴、追踪当代生物信息学、神经信息学等理念和先进技术之外,重温中医学对人的生命过程复杂程度的智慧把握和实践运用,从全新的方法学角度对其进行诠释和发扬,会对当代医学科学形成来自“另一极”的裨补,使生物医学领域内增加更多理性和人文精神的浸渍,以保持“两极的张力”。

    三 、削足适履———两个中医学重大科学问题研究的困惑

    (一)证候研究

    1.关于证候的基因/蛋白组学相关研究经过艰苦努力,关于证候的基因/蛋白组学相关研究向人们解释了中医学“证候”概念及其临床对应系统具有可实证的基因/蛋白水平的相应变化及表达,但另一方面,研究中忽略了对证候内涵以及证侯动态变化和分级层次的把握。一个六味地黄汤证就对应上百种临床疾病,上百种疾病又涉及多少蛋白/基因组的变化是不难想象的。与此种思路直接相对应的是:在疾病医学模式下所进行的、缺乏源头继承与手段创新的证候研究,无法从根本上摆脱削足适履式的困惑。
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    2.关于证候评价体系现行标准的欠缺 中医学“证”的概念层面与西医疾病概念在层次上具有非通约性。现行的中医学疾病诊断体系和疗效评价体系,是以疾病医学模式指导下的生物医学指标为依据,模仿西医学在20世纪60~70年代水平上的疾病诊断及疗效判定标准建立的。这样的临床诊断标准和疗效判定标准不仅无法充分体现中医学优势,而且在中医药临床中缺少实际的可操作性,缺少对疾病、健康的综合整体把握,长此以往,在临床上必将造成“废医存药”、“废理存药”的实际状态;而且这种状态已经蔓延到中医临床教学和科学研究领域,引起中医后继者水平下降、中医科研没有大的突破等必然结果。

    3.关于“循证医学”证候研究的冷思考

    随着循证医学概念和方法引入证候研究领域,出现了两个不能忽视的原则性问题:一是现行证候标准的实际可信度和临床可操作性有待确认;二是证候内主次互动关系的复杂程度直接影响结论的可靠性。中医证候由某些症状有机组成,某个症状在某一证候中的出现与否具有特定的意义,更何况各个症状之间在特定证候中的多层复杂互动关系,也绝非简单、线性和单向的。
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    (二) 经络研究

    1.经络实质的研究 先后提出了30多种假说,归纳起来主要有神经说、血管说、能量说、信息说等几类,就目前结果来看,还需要进行大量的艰苦卓绝的工作,并要进行理念和方法学的革新,才有可能取得实质性进展。

    2.经脉与脏腑相关性的研究

    大量同一层面重复设计的实验不断证实了一条有关经络、脏腑相关性的传统理念:经脉内联脏腑。

    3.穴位及经脉循行线路的理化特性研究

    前期研究认为经络线具有高导、低阻、高温分布、高导声和高发光等特性。研究者们利用各种可能利用的先进技术手段,反复证实各种特定物质层面上的“特异性通道”与“经脉线”大体一致。

    4.复杂系统理论、非线性理论、计算机仿真理论和技术的运用耗散结构论、突变论、混沌理论、分形理论等的纷纷引入证明了“经络既不是已知解剖结构,也不是未知的解剖结构,而是‘超解剖’的功能性结构”;应用非线性理论和计算机仿真技术建立经络的数学模型对循经感传的循经性等主要特征进行分析等研究。其共性是还不能回归生命活体以验证应用之。
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    我们认为:上述研究多局限于某一特定层面或某些单一因素的研究,缺少“跨尺度”地考虑到人体这一巨系统的复杂性。另外,某些出于对中医学的极端信仰或极度自卑的不良价值预设,往往形成一种对学术本体研究十分不利的过分迫切的自我证实渴望,然而“多歧亡羊”、“南辕北辙”的古训告诫我们:中医学如果失去实践依据,最终将失去存在理由;中医学如果不能给人类医学模式和健康事业提供多元化发展的思维张力和变革动力,将在人类健康史上留下无法挽回的遗憾。所以,面对复杂研究对象,我们必须引入新的理念并进行方法学的更新突破。

    四、新视角新方法———生命信息跨尺度表征系统

    本研究所关注的信息层次纵向涵盖纳观层次、界观层次、微观层次与宏观层次,提出经过努力有实现可能的五大创新性技术手段构想,期待形成对人的生命机体生物信息流进行刺激信号传导的系统模拟仿真及立体追踪技术,在此基础上,经过系统转换,将各类生命信息归化整合,建立跨尺度生命信息集成平台,从理论到方法技术手段探讨实现对生命过程的基本模拟和可操作的途径,特别要摸索建立与之相适应的检诊系统,最终建构拥有临床应用可行性的全新评价体系。
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    (一)人体温度场生物信息集成系统的思想概念、关键技术及实现方法

    此项研究以统一的视角,解析人体各部位的温度分布规律以及温度场的变化历程,将人体各部位的温度分布统一集成为一个完整的温度场,进而建立完整的人体热动力系统模型。根据热动力学理论,组成人体的物质均具有非热绝缘性,人体的任一部分无时无刻不在与其他部位进行着热交换。人体任一部位的温度均与相邻部位的温度互为影响,进一步也与全身所有部位的温度特性息息相关。这一研究的关键技术有:人体生物温度场的检测、人体统一生物热动力系统的建模、人体生物温度场的计算机仿真。

    目前的体表温度场测量可通过接触式、非接触式两种方式,应用温度传感器、微热电偶传感器、红外传感器可得到每平方毫米20个点或1个点的温度分辨率。体内温度测量分两部分,一是人体特定部位垂直温度场的测量,可将温度探测器与针灸针结合,应用微型热电偶和光纤传感器研制具有温度传感功能的智能针灸针,其对温度的分辨率可达每毫米1个温度点;二是人体内部特定部位的温度场测量,可应用内置式有线测量与无线测量温度传感器探测人体内部的特定部位温度。
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    (二)人体生物电磁场信息集成系统的思想概念、关键技术及实现方法

    从整体的视野,解析人体各部位的电磁场分布规律以及电磁场的变化历程,将人体各部位的电磁场分布统一集成为一个完整的生物电磁场,进而建立完整的人体电磁场系统模型。现代电磁理论认为人体的各类组成物质均具有电磁特性,人体任一部位的电磁场均与相邻部位的电磁场互为影响,进一步也与全身所有部位的电磁特性息息相关,所以单独研究某些局部的电磁特性是不完备的。这一研究的关键技术有人体生物电磁场的检测、人体统一生物电磁场系统的建模、人体生物电磁场的计算机仿真。测量仪器有生物组织电阻特性测量仪、生物电压特性测量仪、生物电流特性测量仪、生物磁特性测量仪等。

    (三)人体生物能量场信息集成系统的思想概念、关键技术及实现方法

    从生物整体能量场的观点,研究人体各部位的能量分布规律以及能量场的变化历程,将人体各部位的能量分布统一集成为一个完整的能量场,进而建立完整的人体能量系统动力模型。根据能量科学理论,人体的生命过程也是一个能量的变换与交流过程,人体的各部分随时在与全身的其他部位进行着能量交换。所以,必须考察所有部位的能量流。这一研究的关键技术包括人体能量流的检测、人体统一能量场系统的建模、人体能量场的计算机仿真。人体生物能量场的测量分为化学能量的测量与物理能量的测量两大类。使用的仪器有机械与力能参数测量仪、热辐射测量仪、各类化学能测量仪等。
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    (四)人体生物信息流的集成系统(含刺激信号传导模型与跟踪技术)

    将人体各层次、各部位的信息流视为有机的整体信息系统,据此将各类、各层次生物信息集成,建立统一的人体生物信息模型。所关注的信息层次包含:纳观层次、界观层次、微观层次及宏观层次等,分别对应于人体生物组织的分子层次、蛋白质层次、细胞水平、组织层次、器官层次及外部环境层次等。信息的种类包括:生物电磁信息、化学信息、基因信息、生物力学信息等。关键技术有人体信息流的检测、人体统一信息场系统的建模、人体能量场的计算机仿真。

    (五)人体生物信息可视化集成系统

    我们的阶段性研究目标是:将人的生命过程中各类信息变为可视信号,经归化统一,然后呈现于特定显示设备上。最终将各类生命信息、生物信号归化整合,建立统一的人体生物信息可视化集成,以完成对人类生命及疾病诊疗过程中复杂信号的跨尺度表征尤其是综合评价系统。获取人体从宏观到微观直至细胞表层及内部结构的成像设备有:数码X光设备、核磁共振设备、光学CT(又称生物雷达)设备、电镜设备等。(图 娅 李贵涛 李文迅), 百拇医药