軀體的智慧 · 引言

I 我們的軀體是由很不穩定的物質組成的。沿著我們神經而傳遞的能量脈衝如此的小，以致要用極精細的方法才能測定。當衝動到達肌肉時碰到一種物質，這種物質對輕微刺激如此敏感，恰似通過信管的激發而爆炸一樣，產生一個強有力的運動。我們的感覺器官可以對微小的刺激發生反應。只是新近人們才能夠製成一種裝置，其感應性與我們的聽覺器官相近似。鼻腔內的嗅區能感受占空氣重量的千萬分之一的香精，感受一公升(接近一夸脫)空氣中含有2，300萬分之一毫克的硫醇。就視力而論，已經證明眼睛對5×10-12耳格(erg)發生感應。據貝利斯(Bayliss)計算，它相當於使感光最快的膠捲的感光能量的3000分之一。 當多種條件發生改變時，機體的迅速變化表明了機體結構的不穩定性。例如，我們都知道，當腦血管中的血流發生短時間的停滯時，就可導致腦的某一部分活動的突然故障，從而發生昏迷和知覺喪失。我們知道，假使在很短一段時間內，例如7—8分鐘，完全停止腦的血液供應就會促使與智力活動有關的腦細胞發生無法恢復的嚴重損傷。誠然，組成我們的軀體的各種結構的高度不穩定性正說明為什麼溺水、煤氣中毒或電擊會迅速使人致死。但在上述某種意外事故之後來對軀體進行檢驗時，我們卻找不出明顯的創傷足以解釋所有基本活動何以全部消失。人們曾經希望這種似乎是正常的和天然的形式能夠激發起來，從而起死回生。可是，人體內的容易起變化的物質已經有了微細的改變，在這些條件下，它們阻礙任何生命活動的恢復。 當我們考慮到我們的機體的結構的高度不穩定性，考慮到機體對最輕微的外力所引起的紛亂的敏感性，以及考慮到在不利情況下它的解體的迅速出現等情況時，那麼對於人能活幾十年之久這種情形似乎是令人不可思議的。當我們認識到人體這個系統是開放的，它和外界進行著自由的交換，認識到這種結構本身並不是永恆不變的，而是在活動的磨損和裂解中不斷地解體，並且又藉修復作用不斷地重建時，更要使人感到驚奇。 II 生物學家對於生命體維持它們自身的恆定的能力早就有所察覺。藉助自然的力量，即自然治療力治療疾病的概念是由希波克拉底(Hippocrates，公元前460—377)提出來的。這個概念表示，在機體的正常狀態失調時，存在著一種準備來糾正這種失調狀態的力量。在現代生理學家的著作中可以找到關於自我調節裝置的較為詳細的論述。德國生理學家弗律格(Pflüger)認識到能夠保持機體的穩態的天然裝置，他於1887年提出這樣一條格言：「生命體每種需求的原因就是滿足該需求的原因」。1885年比利時生理學家萊昂·弗萊德立克(Leon Fredericq)同樣地宣稱：「生命體就是這樣一種裝置，每一種干擾性的影響都可以通過自身激發起代償性的活動去抵消或者修復這種障礙。越是高等的動物，這種調節裝置的種類越多、越完善，也越複雜。它們可以使機體完全不受環境中所發生的種種不利影響和變化的影響」。1900年法國生理學家查理·來西特(Charles Riehet)強調了這一明顯的事實。他寫道：「生命體是穩定的」，「生命體必須處於這樣一種狀態：不為其周圍的、常常是有害的強大力量所毀壞、溶解或分解。在這種明顯矛盾的情況下，只有機體能對外界刺激發生興奮並具有改變自己的能力從而調節它對刺激的反應時，才能保持它的穩定。在某種意義上說，它之所以穩定，正是因為它是可變的——輕微的不穩定，是使機體保持真正穩定的必要條件」。 這裡是一個驚人的奇蹟。由非常不恆定和不穩定的物質組成的有機體，不知道怎麼樣竟然學會了在我們有理由認為可能導致嚴重干擾的種種條件下保持恆定和穩定的方法。人們處於115°—128℃(239°—257°F)的乾熱環境中仍能保持正常的體溫。反之，北極的哺乳動物處在零下35℃(零下31°F)的環境中，其體溫並無顯著的下降。再說，在空氣極為乾燥的地區的居民在保持他們的體液上並無多大困難。攀登高山探險和在高空飛行的人們，其周圍環境的氧分壓雖然明顯降低，但並不顯示出嚴重的需氧的表現。 對外界環境種種變化的對抗作用並非這些適應性穩定裝置存在的唯一證據。機體還能抵禦來自體內的干擾。譬如，持續二十分鐘之久的強烈的肌肉運動所產生出來的熱量是如此之大，倘使不是及時地發散掉的話，其熱量足以把身體內的一些含蛋白的物質凝固起來，就像一個煮熟的雞蛋一樣。還有，當連續地作強烈的肌肉活動時，在運動的肌肉內產生大量的乳酸(酸牛奶的酸)，如果沒有另外一些裝置來防止這種禍患的話，那麼，其數量之大足以在瞬間把血液中的鹼全部中和掉。簡言之，結構完備的生命體——例如哺乳類動物——既能對付外界的有危害的條件，又能抵禦來自體內的可能發生同樣的危害的情況，從而繼續活下去，並在相對微小的干擾下執行著它們的功能。 III 上面已經提到，不知道怎麼樣地，構成人體的不穩定的物質已經學會了保持穩定的手段。我們將會明白，使用「學會」（learned）這個詞不是不能許可的。不管外界環境怎樣劇烈地變化，最高等的動物具有十分完備的保持穩定狀態的作用，但這種特殊的能力不是天賦的，而是逐漸進化的結果。從地球上出現動物的時候算起，大概曾經試用過許多方法來和外界種種力量作對抗。面臨著強烈干擾和破壞這種穩定狀態的作用下，為了保持穩定，生命體已經獲得了試用不同裝置的大量的和各種各樣的經驗。當生命體的構造越來越複雜並在保持平衡方面越來越敏捷時，對於更加有效的穩定裝置的需要就顯得更加迫切。低等動物還沒有達到像較高等動物那樣的穩態控制的程度，因而它們的活動是受限制的，而且在生存競爭中處在不利的地位上。青蛙，作為兩棲類動物的代表，還沒有獲得防止水分從機體自由蒸發掉的能力，因而也不能對它自己的體溫進行有效的調節。因此，青蛙一旦離開水池，立刻就會幹燥，而當冷天來到時，它必須沉入泥濘的池底，在遲鈍的凍僵狀態中度過嚴冬。爬蟲類的進化程度稍高一些，它能防止水分不至於過快喪失，因而，它們不僅能在池塘和溪流的附近活動，並且也可以在乾燥的沙漠地區棲息。但是，它們和兩棲類一樣，都屬於冷血動物，亦即它們的體溫與環境的溫度相近，所以，在冬季，它們必須放棄活躍的生活方式。只有像鳥類和哺乳類這些比較高等的脊椎動物才擺脫了寒冷的限制，獲得了自由，從而可以在全年的任何氣候條件下積極活動。 在物體內部保持恆定的狀態可以叫做平衡(equilibria)。這個詞應用於相對簡單的物理化學狀態時，意思是表示在一個閉合系統中已知諸力處於平衡。保持生命體內大多數穩定狀態的協調一致的生理學過程，對於生物來說，如此之複雜，如此之專門化——包括腦、神經、心臟、肺、腎、脾等器官都要協調一致地工作著——以致促使我提出表示這些狀態的專門名稱：穩態(homeostasis)。這個詞不是表示某種固定不變的事物，表示一種停滯狀態。它表示這樣一種情況——一種可變的而又保持相對恆定的情況。 看來這並不是不可能的事：較高等的動物為了保持內環境恆定和一致(就是說為了保持穩態)所採用的手段可以為建立、調節和控制恆定狀態提供若干一般的原則，它們和遭到危機干擾的社會和工業機構所使用的手段有關。或許，一種比較研究將會表明：每個複雜的組織，當它遭受壓力作用時，為了防止其功能遭受抑制或其結構迅速瓦解，都必須有它的或多或少是有效的自我調整裝置。而且，在較為複雜的生命體中，研究其自我調節手段又可以為改進和完善仍然是低效的和不能令人滿意的方法提供啟示。目前，這些意見必定是含糊的並且是不確定的。提出這些意見是為了使從事研究的讀者對我們軀體確立穩定方式繼續作出具體的和細緻的解釋時，不妨知道一下軀體所提供的種種例證具有可能有用的性質。 IV 在以後各章中，我打算首先談一談什麼是穩態的基本條件，然後再討論當正常狀態受到干擾時，使之恢復正常狀態的各種不同的生理裝置。在探討這些裝置的過程中，我們將會逐漸地熟悉調節和控制許多過程和我們正常活動所需要的物質供應的一般性裝置。我們將會知道，神經系統可以劃分為兩個主要部分，一個部分是對外界環境發生反應，另一部分是對機體內部發生作用，協助保持生命體內部的恆定和穩定狀態。我將儘量採用使具備簡單的生物學和一般科學知識的每一個人都能懂得的字眼來描述這些生理作用和生理過程。 參考文獻 Bayliss,Principles of General Physiology. London, 1915. Fredericq. Arch. de Zoöl. Exper. et Gén., 1885, iii, p.xxxv. Pflüger. Pflüger's Arch., 1877, xv, 57. Richet. Dictionnaire de Physiologie, Paris， iv, 72.