針刺經(jīng)絡穴位的物理化學生物信號理論模式及作用機制研究

摘要目的：經(jīng)絡系統(tǒng)既是一個生物信息系統(tǒng)，又是一個物理化學系統(tǒng)。探索建立經(jīng)絡產(chǎn)生及傳輸生物信息的數(shù)理模式。方法：基于生物遺傳與變異信息理論方程結合物理化學原理，建立了經(jīng)絡生物信息傳導方程及經(jīng)絡中表觀滲透壓計算方法。提出滲透壓是主要的經(jīng)絡信息傳導動力及信息源。結果：基于新建立理論方法，可以確定細胞內(nèi)外介質相似度Pg及二者之間的對稱度k與生物信息傳輸效率之間的定量關系。理論分析表明，當細胞內(nèi)外介質相似度Pg在0.002～0.01之間，k在0.001～0.01，經(jīng)絡具有最高生物信息傳輸效率。且經(jīng)絡內(nèi)表觀滲透壓在0.4～5 MPa，這對生物組織具有安全性。結論：新理論方法得到的高效生物信息傳輸效率條件，可有效解釋針灸學實驗的許多結果及現(xiàn)象，為經(jīng)絡感傳等現(xiàn)象的產(chǎn)生等重要內(nèi)容提供了合理的科學機制。

關鍵詞經(jīng)絡;穴位;循經(jīng)感傳;針灸;滲透壓;遺傳變異信息;信息流;非線性斑圖

Theoretical Pattern and Action Mechanism of Biosignal：Physical Chemistry

in Meridians and Collaterals Acupoints

ZOU Huabin

（School of Chemistry and Chemical Engineering，Shandong University，Jinan 250100，China）

AbstractObjective：Meridians and collaterals system is not only a bioinformation system，but also is a physicalchemistry system.In this paper，it is aimed to investigate and establish mathematical pattern of propagation and transmission of biological signal in meridians.Methods：Based on biological heredity and variation information equation together with physicalchemistry principle，the biosignal transmit equation and apparent permeability pressure formula were built up.Permeability pressure was claimed to be the major biological information source and transmit power.Results：With the novel approach，the quantitative relationship between transmission efficiency of bioinformation and parameters Pg and k were determined，where Pg was the similarity and k was the degree of symmetry between internal and external mediums of body cells.Theoretical analysis indicated that meridians and collaterals had the highest biological information conduction efficiency，when Pg was in the range of 0.002 to 0.01，k between 0.001 to 0.01，and the apparent permeability pressure in the range of 0.4 to 5 MPa，which was safe to biological tissue.Conclusion：This novel theory is able to effectively explain many experiment results and phenomenons in experimental acupuncture，and supply scientific micro mechanism to meridian conduction.

KeywordsMeridians and collaterals; Acupoint; Sensitive meridian conduction ; Acupuncture; Permeability pressure; Heredity and variation; Bioinformation stream; Nonlinear pattern

中圖分類號：R245文獻標識碼：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2022.04.019

針灸學是中醫(yī)學的重要組成部分。實驗針灸學是借助于現(xiàn)代科學儀器方法進行針灸學研究的一門基礎科學。它研究經(jīng)絡的結構、現(xiàn)象、針刺技術、功能，是一個復雜的科學體系。在經(jīng)絡針灸現(xiàn)代研究領域，眾多先輩學者專家做出了多方面的重大研究貢獻。基于對這些重要工作的簡練系統(tǒng)的總結分析，構成了本研究的重要基礎組成部分。在此基礎上，建立了新的理論方法。

1經(jīng)絡針灸現(xiàn)代研究的重要基礎成果

1.1經(jīng)絡結構的現(xiàn)代科學研究自20世紀50年代始，科學家開始采用現(xiàn)代科學技術研究經(jīng)絡體系。日本學者中谷義雄在1950年用直流電阻式測定儀測量皮膚的導電量[12]。發(fā)現(xiàn)了一系列“良導絡”。他用這種辦法在各類患者身上共測出14條良導絡，與古籍描述的經(jīng)絡線相類似[1]。法國專家尼布瓦耶在1950年代，也進行了皮膚電研究。祝總驤等[3]發(fā)現(xiàn)，低阻抗特性與薄層角質層直接相關。1970年以前，日本專家長濱善夫對1例敏感人的經(jīng)絡感現(xiàn)象做過詳細描述[3]。1971年，我國經(jīng)絡研究協(xié)作小組發(fā)現(xiàn)了電刺激患者經(jīng)絡手陽明大腸經(jīng)時產(chǎn)生麻、熱、酸、脹混合在一起的感覺，像流水一樣從電刺激的商陽穴沿著示指到達口唇上方，證明中醫(yī)經(jīng)絡感傳現(xiàn)象確實存在[3]。1970年，法國學者使用紅外熱像方法進行經(jīng)絡研究[2]。循經(jīng)感傳顯著者在感傳過程中，感傳線產(chǎn)生明顯的熱感，顯示出一條亮帶溫度較針刺前升高可達2.8 ℃[23]。胡翔龍等[4]研究了人體體表循經(jīng)紅外輻射軌跡。它直觀地顯示了古人所描繪的經(jīng)絡巡行路線。并進一步研究了人體體表紅外輻射軌跡的加熱誘發(fā)問題[5]。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)絡發(fā)射超微弱的冷光，與古典經(jīng)穴相符[23]。

循經(jīng)感傳可以用機械壓力、局部深層組織冷凍降溫至21 ℃左右阻斷，也可以采用經(jīng)絡注射生理鹽水、普魯卡因溶液阻斷，局部注射M受體阻斷劑，α受體阻斷劑，或興奮β受體阻斷感傳，皮膚觸覺刺激法也可以阻斷之。關于循經(jīng)感傳的激發(fā)現(xiàn)象，采用手法運針、電針接力、藥物激發(fā)、入靜誘導、艾灸法都可以激發(fā)感傳出現(xiàn)[2]。

1976年又發(fā)現(xiàn)了95%的人具有隱性循經(jīng)感傳現(xiàn)象[3]。1980年，發(fā)現(xiàn)隱性感傳線具有發(fā)出高振動聲特性，稱為PAP線。1982年發(fā)現(xiàn)人體截下的肢體，原有的隱性循經(jīng)感傳線的低阻抗（LIP）和高振動聲（PAP）特性繼續(xù)存在，其位置與截肢前一致。1983年發(fā)現(xiàn)脫離了真皮的表層和角質層，原有的隱性感傳線，即經(jīng)脈線仍然具有低阻抗特性，并發(fā)現(xiàn)循經(jīng)低阻線和隱性感傳線下方，在表皮層和真皮層的神經(jīng)和血管密度大于非經(jīng)脈線。1984年發(fā)現(xiàn)，經(jīng)脈線下方的皮下組織中肥大細胞相對集中，這是首次發(fā)現(xiàn)經(jīng)脈線下具有高度敏感性的物質基礎。1984年還發(fā)現(xiàn)經(jīng)脈線的高振動聲現(xiàn)象和肌層中的特殊的結締組織有關，聲波循經(jīng)傳導速度6～10 m/s，而人體中其他組織中聲音的傳導速度達100 m/s。他們對經(jīng)絡存在性進行了系統(tǒng)科學研究，證實隱性感傳線是顯性感傳線的基礎和顯性感傳線的繼續(xù)。二者可以相互轉化，是經(jīng)絡的2種表現(xiàn)。并提出經(jīng)絡線不是一條簡單的單一結構和功能線，而是多層次、多形態(tài)、多功能的立體結構。

1.2經(jīng)絡物質基礎研究關于經(jīng)絡穴位的物質基礎研究，費倫等應用磁共振成像（MRI）、X射線計算機斷層掃描（XCT）及解剖學方法對經(jīng)絡穴位物質基礎進行了深入研究[6]。經(jīng)絡穴位的物質基礎是在以結締組織為基礎，連帶血管、神經(jīng)叢和淋巴管等交織而成的復雜結締組織結構。它與細胞進行著物質、信息和能量的傳輸和調節(jié)，構成一個對生物肌體內(nèi)外環(huán)境能做出反應的動態(tài)平衡體系。穴位位置相對應的深層結締組織結構中，富集著Ca、P、K、Fe、Zn、Mn等特定元素，其功能之一可能是在穴位的局部區(qū)域內(nèi)起著存儲和應急調節(jié)Ca2+、K+濃度的作用。這二者是重要的信使物質，在人體各種生理活動中發(fā)揮著重要作用。這種物質基礎中的液晶態(tài)膠原纖維具有高效傳輸紅外光特征波段。循經(jīng)離子和生物活性物質分布現(xiàn)象：在經(jīng)絡穴位處，Ca2+、K+、Na+、H+濃度，以及O2分壓、CO2含量與周圍非經(jīng)絡組織有明顯差異。生物活性物質兒茶酚胺、乙酰膽堿、P物質、環(huán)核苷酸、一氧化氮等，在經(jīng)絡穴位處含量與周圍組織具有明顯差異[2]。

白宇等[7]在系統(tǒng)研究的基礎上提出了經(jīng)絡新理論。采用數(shù)字人數(shù)據(jù)和CT、MRI數(shù)據(jù)，對人體結締組織斷面圖像進行重建和標記，并與中醫(yī)經(jīng)絡比較。經(jīng)絡的組織學結構為非特異性結締組織，包括疏松結締組織和脂肪組織。穴位是筋膜上在受到刺激時能產(chǎn)生較強生物信息物質的部位。張迪等[8]綜述了經(jīng)絡穴位與肥大細胞相關性研究。肥大細胞沿著穴位經(jīng)絡線富集，針刺穴位后促其釋放多種生物活性物質，分泌顆粒介質和細胞因子等來發(fā)揮其影響體內(nèi)多種生物反應過程的作用。肥大細胞因子通過級聯(lián)反應，在經(jīng)絡中產(chǎn)生感傳效應。針刺穴位產(chǎn)生內(nèi)啡肽產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用[9]，這也是一類生物信息物質。這進一步證明，穴位及經(jīng)絡線上確實存在著固有的多種生物傳感器，表明經(jīng)絡系統(tǒng)是具有復合結構特征、多種功能特征的特殊生理結構系統(tǒng)[10]。

1.3經(jīng)絡針灸數(shù)理規(guī)律研究目前關于經(jīng)絡的數(shù)理規(guī)律研究文獻極少。匈牙利生物物理學家Eory運用CO2微量測定法發(fā)現(xiàn)，當針刺少商穴后3例受試者肺經(jīng)隱形感傳線各個主要穴位的CO2代謝都發(fā)生規(guī)律波動，其傳導速率為1～1.5 cm/s。吳善令與沈妙和等合作提出用核技術對經(jīng)絡實體的存在性進行了研究，發(fā)現(xiàn)被標記化合物沿著經(jīng)絡運動時，其強度不是單調的、平滑的變化，而是呈有規(guī)律的波動狀態(tài)，具有確定的周期、振幅、波長[3]。周期T=150～240 s。李定中、黃德珍等與吳善令、沈妙和等合作，在1984年發(fā)現(xiàn)，在甲亢患者身上示蹤物沿經(jīng)流量呈有規(guī)律變化，并且波動周期亦呈現(xiàn)有規(guī)律改變。證明感傳具有沿經(jīng)的物質基礎或運動狀態(tài)。同位素I125沿著心包經(jīng)的循經(jīng)移動速度在0.28～6 cm/s。

吳善令等學者提出，經(jīng)絡是人體內(nèi)具有獨特結構和功能的一個更為基本的系統(tǒng)，是人體水平的物質、能量的交換系統(tǒng)[3]。同時是一個特殊的信息傳輸系統(tǒng)。認為氣血沿經(jīng)絡運行的主要通路是體液流動的最佳可能通路。這種周期性波動主要沿經(jīng)絡傳播。基于此，又提出用于描述氣血運行的5項參數(shù)：流量，流速，周期，振幅，波長。并根據(jù)實驗結果，建立了描繪氣血沿經(jīng)運行的經(jīng)驗數(shù)學公式：（△N/△T）n=Xn-1（Nx+Ncn-1/2）-Am1Xn-mYm。丁光宏等[11]在理論上研究了人體組織液定向流動與經(jīng)絡問題。該研究揭示，在人體小腿段膽經(jīng)和胃經(jīng)穴位和經(jīng)線上，毛細管排列與經(jīng)線為平行狀。由此建立了一種毛細管血漿與組織液交換的血流動力學模型。通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，在這樣的解剖結構下，組織液能產(chǎn)生一種定向流動并在毛細管密集的穴位區(qū)獲得加速，并不斷接力構成一條與經(jīng)絡相吻合的定向流線。這種輸運的速度為每分鐘數(shù)厘米至數(shù)十厘米。這與實驗觀察到的循經(jīng)感傳速度及放射性同位素的循經(jīng)速度相一致。組織壓力增高、動脈壓改變以及血管壁通透性的變化，都會影響流速。北京大學張人驤和張人驥[1213]也建立了一個數(shù)學模型U=f（a，b，c，…）評定經(jīng)絡系統(tǒng)的貫通效果。

1.4經(jīng)絡現(xiàn)代研究基礎的綜合分析及新的研究思路這些研究證明，經(jīng)絡及穴位是客觀存在的，但不具有專一的如同神經(jīng)系統(tǒng)那樣的特殊的生理組織功能結構。在經(jīng)絡及穴位上，集成了多種類型的生物傳感器，可以通過針灸產(chǎn)生多種生物信號。他們傳輸?shù)街車M織、體液及神經(jīng)系統(tǒng)。與神經(jīng)系統(tǒng)研究的最大差別是，經(jīng)絡系統(tǒng)缺乏神經(jīng)細胞，神經(jīng)信號的定量模式及產(chǎn)生機制的研究。這是經(jīng)絡系統(tǒng)研究的根本環(huán)節(jié)，也是目前最缺乏研究的內(nèi)容。

經(jīng)絡中存在著生物信息物質流動，有弱有強。感傳敏感者強，而隱性感傳者較弱，但都存在著這種信息物質流。人體是由成千上萬種不同分子、離子組成的物質體系。它本質上是一個極其復雜的物理化學體系。針灸引起的一定是物理化學反應，產(chǎn)生物理化學信號，即生物信號，并且具有一定的模式及作用。因此，針灸信號本質一定是物理化學反應產(chǎn)生的物質運動，分子、離子、電子流。同時產(chǎn)生熱、電、磁、光、壓力等信號。因此，實驗針灸學的基礎研究，無法脫離物理化學基本原理。另一個重要方面是，經(jīng)絡系統(tǒng)也是一個信息系統(tǒng)。通過經(jīng)絡傳遞的是多種物質決定的生物信息流，輸送到特定器官、區(qū)域，影響多種靶標，以達到調控生理狀態(tài)的目的。因此物理化學作用原理與信息產(chǎn)生傳遞，應是經(jīng)絡調控的基礎。對應于神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)信號的理論模式及作用研究，在實驗針灸學中針刺經(jīng)絡穴位的物理化學、生物信號理論模式及作用研究，是針灸學的核心研究內(nèi)容。

目前關于實驗針灸學的多種現(xiàn)象，如循經(jīng)感傳現(xiàn)象、感傳速度、電學特征、紅外特征、光學特征、感傳阻滯及激發(fā)特征，都無法得到合理的符合物理化學原理的理論解釋及定量描述，也無法揭示其微觀機制。關于經(jīng)絡現(xiàn)象的機制，目前主要有幾種觀點[2]。其一，中樞論。其二，外周動因激發(fā)。其三，外周中樞統(tǒng)一觀點。其中，觀點二認為，體表存在一種具有多種復雜感受裝置的特殊結構的傳導系統(tǒng)。循經(jīng)感傳的能量由于體表多種感受器被沿經(jīng)線傳導著的某種“動因”依次興奮，沖動相繼傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，即“傳在體表，感在中樞”。觀點三認為，針刺皮膚可以釋放一些內(nèi)分泌物質或激素，如乙酰膽堿、P物質等等。針刺點釋放的物質可在組織中有限地有序擴散，作用于附近的組織細胞，產(chǎn)生類似的釋放反應，后者再作用于其鄰近的部位，形成局部體液接力作用或連鎖反應，將信號傳導下去，并通過神經(jīng)感受之。

基于對經(jīng)絡多種現(xiàn)象的綜合分析，作者認為外周動因激發(fā)及外周中樞統(tǒng)一兩種觀點，具有很好的科學合理性。在此理論基礎上，提出外周動因激發(fā)及產(chǎn)生生物信息物質的依次激發(fā)傳遞的具體的機制。采用物理化學原理及生物信息觀點，定量理論描述這一機制。

針灸穴位的物理化學生物信息的理論模式的研究，有助于人們科學揭示這些迷人的現(xiàn)象。經(jīng)絡系統(tǒng)本質上是一個物理化學生物化學系統(tǒng)，也是一個生物信息系統(tǒng)。針灸產(chǎn)生的信號是多種物質表現(xiàn)的生物信號，可以通過廣義生物遺傳與變異信息理論方程來定量研究這些信息。

作者在博士期間獨立提出并建立的共有峰率和變異峰率雙指標序列分析法已經(jīng)被近百位學者成功應用于生物體系，包括中藥、植物、動物，甚至礦物質的鑒別、分類研究[1417]。基于該理論方法，作者在2009年建立了雙指標信息理論方程，即遺傳變異信息理論方程[18]，利用對稱變異常數(shù)對2種中藥復方進行了準確分類鑒別。利用該信息理論方程對應的對稱變異及非對稱的單變異狀態(tài)，對應的最大信息量狀態(tài)得到的2個生物體系相似度常數(shù)=0.609，及0.692。基于小分子化合物的分子結構信息，可以精確分類多種生物復雜體系。文獻[19]利用2個常數(shù)，對4種中藥復方桂附地黃丸、金匱腎氣丸、明目地黃丸、知柏地黃丸進行了精確鑒別。文獻[20]基于該理論方程，提出了相同品質中藥的理論標準。文獻[21]基于小分子化合物種類，松脂的化學成分，可以精確判別中國松屬及其2個亞屬。基于植物蛋白質分子的結構信息，即共有與變異信息，可以準確對3種大豆，即黃豆、黑豆及青豆的蛋白質組進行精確分類[22]。基于該理論方程，還可以得到一個判別近緣生物的函數(shù)理論標準。基于2個常數(shù)及該理論函數(shù)，可以對白芍、赤芍、甘草、黃芪等4種植物進行精確鑒別及親緣關系分類[23]。這些研究證明，初步建立的共有遺傳變異信息理論方程，可以準確定量反映生物遺傳與變異信息規(guī)律，也即生物體系物質之間的物理化學作用規(guī)律。

本研究基于廣義生物遺傳與變異信息理論方程[1823]，建立了生物信息傳導方程，以及其產(chǎn)生的表觀滲透壓、生物信息流。計算了它們理論值，可以較好地定性定量解釋實驗針灸學中的許多重要現(xiàn)象。數(shù)據(jù)分析由自編《雙指標等級序列系統(tǒng)分析軟件包》實現(xiàn)。

2理論方法

2.1針刺經(jīng)絡穴位的生物信息的理論生物體系所有的反應，本質上都是物理化學反應，所有作用都是物理化學作用。他們都取決于物質分子、離子的種類及數(shù)量，或濃度的變化。在體系任何一局部區(qū)域，可以發(fā)生以下變化：物質種類變化，各物質濃度變化。物質種類包括分子、離子。由于這些變化，將產(chǎn)生生物信號。若是針刺引起的變化，則產(chǎn)生針刺信號。作者長期研究生物復雜體系中藥的分類、鑒別，模式識別，提出了一系列的理論方法來處理這類信息，建立了廣義生物遺傳與變異信息理論方程[1823]，求得了2個生物種類常數(shù)及親緣生物的理論判別函數(shù)標準。成功應用于多種生物體系的分類，鑒別研究。這也是適用于針刺經(jīng)絡穴位的生物信息理論。

廣義生物遺傳與變異信息理論方程如下[1823]：

根據(jù)此變異模式，可以求導出生物親緣關系理論方程。（1）（2）（3）中各個變量的意義見文獻[1823]，如下：Pg，共有成分率，可表示為P。該指標變量與生物數(shù)學中的Jacard and Sneath，Sokal參數(shù)相同。Pi，是ni與Nd的比值。Pvi是變異成分率，即ni與Ng的比值。Nd或N，所有樣本構成的體系中存在的獨立成分或成分種類。

Ng，任意比較的2個樣本之間存在的共有成分，或體系中不變的遺傳成分。ni，在比較任意2個樣本時，是每個樣本具有的變異成分。在對于一個體系整體分析時，屬于第i類變異中的成分數(shù)。

m，變異類型數(shù)。

將方程（1）做簡單變換，表示成遺傳與變異作用狀態(tài)函數(shù)。

W，即是生物體系遺傳與變異作用的狀態(tài)。方程（4）就是生物體系遺傳與變異信息Ib與生物體系遺傳與變異作用狀態(tài)W之間的定量關系。其中，Ib既是信息，也是無量綱熵。理論上講，方程（1）（4）是一個描述生物體系靜態(tài)作用產(chǎn)生生物信息的理論方程。它本身具有化學勢能的能量特征。

我們知道，針刺產(chǎn)生的效應，是一種流動的動態(tài)信息。流動的信息必由體內(nèi)的針刺部位與相鄰部位的物質差異有關。即化學勢的不同引起了流動。生物信息Ib體現(xiàn)的是一種化學勢。其勢能的大小可用E=-IbRT來表征。因此其E≠0，必引起物質的傳輸與流動。

2.2生物信息傳導理論

流動與阻力有關。類似電流、離子流動，電流的大小與電阻成反比，與電勢成正比。通過研究方程（1），可知當2個相鄰區(qū)域的共有相似度Pg=1時，兩部分不會產(chǎn)生并傳遞信息。即相鄰2個區(qū)域，若Pg大，其信息交流少。只有Pg小時，其信息交流多。這也是自然界的一種普遍現(xiàn)象。稀有的事件，易快速高效傳播。大眾熟悉的普遍信息，對人的吸引力小，也不易傳遞。前者Pg小，后者Pg大。因此，可以根據(jù)方程（1），定義生物信息傳導理論方程（6）。基于方程（1）、（2），通過簡單變換生物信息傳導理論方程的形式如下。

It：定義為生物信息流。這是一個關于雙變量Pg，Pvi的非線性函數(shù)方程。其基本變化趨勢是，Pg→0，It較大;Pg→1，It較低。當Pg=1，比較的2個體系完全相同，It=0無信息流動。

2.2.1生物信息流It函數(shù)可以討論上述方程的幾何圖像。為了簡化討論，可以構造一個簡單模型。一個體系由相鄰的2個子體系1，2構成。

對于經(jīng)絡體系，可以將子區(qū)域1定義為穴位，在區(qū)域2定義為穴位鄰近的經(jīng)絡區(qū)域。二者也可以是經(jīng)絡線上的2個相鄰區(qū)域。針刺穴位導致子區(qū)域1與子區(qū)域2之間物質種類、數(shù)量或濃度的變化。

這樣，由方程（6）可得：

定義一個對稱性指標k：

k=1，表示子區(qū)域1與子區(qū)域2完全對稱。k=0，表示子區(qū)域1與子區(qū)域2完全非對稱。0<k<1，表示子區(qū)域1與子區(qū)域2之間，既具有一定的對稱性，又具有一定的非對稱性。這是自然界中的普遍情況，即具有一定的相似度和差異性。由公式（2）中各個變量的定義知，

將（11）帶入到公式（9）可得：

由Ib

將公式（11）（12）帶入到方程（13），由此可得：

由此可得方程（6）的變換后的新的雙變量形式：

方程（15）就是基于新的變量形式Pg，k的生物信息傳導方程。

2.2.2生物信息流的物理化學生物學意義It是由勢能量-IbRT在阻力Pg作用下，形成的一種信息流It（Pg，k）=Ib/Pg。與電流類似，電勢V在電阻R作用下形成的電流，I=V/R。It本質上也是物質流，能量流。Ib，Pg皆無量綱，其中R[J/mol·k）]，T（k）。Ib是生物作用信息量，也是無量綱（或單位）作用熵。根據(jù)物理化學中的熱力學第二定律[24]，吉布斯自由能G=H-TS，G：吉布斯自由能，H：焓，T：絕對溫度，S：熵，基于統(tǒng)計熱力學，S=klnW，其中k為玻爾茲曼常數(shù)。S/k=lnW是無量綱熵，也是體系的作用狀態(tài)信息量，根據(jù)物理化學其具有粒子數(shù)量綱。當用摩爾數(shù)（mol）為粒子數(shù)量綱，玻爾茲曼常數(shù)k用氣體常數(shù)R來代替，S/R=lnW。故信息量Ib=n，可定義為表觀（獨立）粒子數(shù)。It也具有粒子數(shù)量綱（mol），奈特為信息單位。由于經(jīng)絡中感傳流動的存在，可由s（經(jīng)絡感傳截面積）×v（流動速度）=V（體積/t時間），求得單位時間內(nèi)表觀生物信息物質粒子在感傳經(jīng)絡的濃度C。

3循經(jīng)感傳對應的表觀滲透壓

3.1重要參數(shù)針刺肌電活動電位：一般80～300 μV，少數(shù)400 μV以上。而肌肉主動活動輕度用力收縮，肌電幅度可達100～300 mV。二者頻率也極不相同[1]。同位素的自然遷移速度：在經(jīng)絡中，為3.5～76 cm/min[2]，0.28～6 cm/s[3]。3～5 mm寬的示蹤線。隱性感傳線寬度1 mm[3]。針刺產(chǎn)生的感傳速度：10～40 cm/s[1]。為1～40 cm/s。一般為2.7～8 cm/s[2]。10～20 cm/s[3]，1～10 cm/s[10]。與同位素遷移速度二者的差即為感傳的絕對速度（1×60-3.5）/60～（40×60-76）/60（cm/s），即0.94～38.73 cm/s，一般為2.62～6.73 cm/s。感傳線寬w：0.3～3.0 cm[1]。0.5～5 cm[2]，0.5～2.5 cm[3]，平均寬度可確定為w=2 cm。穴位皮下組織深度l：0.7～3.5 cm[1]，平均1.79 cm，考慮到傳感線深度平均為l=2 cm。當感傳絕對線速度分別取2種代表性平均值v1=10 cm/s，v2=5 cm/s，單位時間內(nèi)感傳通過的肌體組織體積V1：V1=wlv1=2×2×10=40（cm3），將其變換成升，則V1=40/1 000=0.04（L），若感傳線速度5 cm/s。單位時間內(nèi)感傳通過的肌體組織體積V2：V2=wlv2=2×2×5=20（cm3），將其變換成升，則V2=20/1 000=0.02（L）。

3.2經(jīng)絡中表觀滲透壓Π的計算公式由于生物體皆由細胞構成，細胞膜都具有半透膜結構，整個組織宏觀也具有半透膜結構。基于物理化學原理，細胞內(nèi)物質與細胞膜外的介質中的物質，由于存在物質種類及濃度的差異，一定會產(chǎn)生滲透壓。由于針灸對肌體組織的反復破壞作用，導致局部細胞膜變形及破裂，產(chǎn)生細胞質外流，導致細胞外物質與細胞內(nèi)物質之間的相對濃度發(fā)生變化，或刺激各類細胞，使其釋放多種生物物質，打破原有的平衡。同時，這些物質細胞內(nèi)外濃度的變化，產(chǎn)生體系滲透壓的變化。同時，細胞外的空間之間存在著間隙，它們構成聯(lián)通通道[25]，滲透壓會驅動細胞外介質中的物質流動。這正是針灸產(chǎn)生循經(jīng)感傳現(xiàn)象的動力源。文獻[11]亦認為，血液循環(huán)中血漿與組織液的交換與滲透，是經(jīng)絡中物質流動的驅動力。循經(jīng)感傳受外部機械壓力阻滯，沒有血液循環(huán)就沒有血漿跨壁滲透，就不會產(chǎn)生滲透壓，組織液失去流動的動力。如果用生理鹽水注入下游阻滯區(qū)域，代替血液，跨壁滲透回復產(chǎn)生滲透壓，組織液定向流動又會重新開始。

現(xiàn)代生命科學研究表明，有機體幾乎所有分化細胞的表面都存在有一種以上不同的力學受體或傳感器，其不僅可以隨時隨地地接受生活環(huán)境中的各種力學刺激信號。有機體組織中廣泛分布著的應力網(wǎng)絡蛋白，其本身就是這些力學受體特定的配體。而且還能及時地將其所接受的力學信息轉換成為各種分化細胞內(nèi)特有的信號。后者又可進一步地融入細胞內(nèi)的信使級聯(lián)信號整合作用中。從而最終轉換為對分化細胞生命活動功能，代謝活動的調控作用[26]。

基于滲透壓的概念描述經(jīng)絡的循經(jīng)感傳是科學合理的方法。滲透壓可以啟動神經(jīng)、化學、生物、力學、光學、熱學、電學、磁學等多種生物感受器，可以產(chǎn)生、傳遞非常豐富的生物信息，達到調控臟腑功能的效果。這一理論出發(fā)點是非常合理的。基于物理化學中滲透壓計算公式：

由此可得：

根據(jù)上式，可計算流壓力Π，它是一個時間的函數(shù)。

對經(jīng)絡中的物質流，可定義為表觀物質流，生物信息物質流。產(chǎn)生的滲透壓可定義為表觀滲透壓。其不一定由單一的源產(chǎn)生信號物質貫穿流動于經(jīng)絡之中。更可能是依次激發(fā)感受器，產(chǎn)生信號物質，像波動產(chǎn)生新的信號物質，由此產(chǎn)生表觀物質流，及表觀滲透壓。這一觀點可以解釋匈牙利學者Eory及吳善令等的實驗結果[3]，即經(jīng)絡中存在能量與物質的波動傳輸。這種波動就是由這種生物信息物質在經(jīng)絡中依次鄰近激發(fā)，形成級聯(lián)反應，產(chǎn)生并傳輸生物信息物質。如同水波之形成與傳播。經(jīng)絡中生物信息的傳輸，必須靠滲透壓來驅動。故高的生物信息流必須與較高的滲透壓匹配。即使無針灸刺激穴位，正常狀態(tài)下，經(jīng)絡也是靠其基礎滲透壓產(chǎn)生的流動來傳輸生物信息。

在表觀上，在肌體緊密組織中產(chǎn)生1～40 cm/s的物質流，需要很大的壓力。這是一種表觀壓力，但也具有一定的實際宏觀壓力效應。表觀高壓滲流，表觀滲透壓對組織不產(chǎn)生破壞作用。這與現(xiàn)代高效液相色譜儀中色譜柱的流動相行為非常類似。高壓液相色譜柱中，緊密填充球形5微米粒徑的硅膠微球，表面覆蓋一層極薄的有機分子固定相，微球之間存在亞微米空隙。需要在色譜柱兩端施加極高的壓力10 130～40 520 kPa差，驅使液體流動相在這些空隙中產(chǎn)生滲流。其中液體流動相的線速一般在10～20 cm/s。

4數(shù)據(jù)分析與規(guī)律揭示

4.1經(jīng)絡中不同Pg，k對應的生物信息流It及表觀滲透壓Π的計算分析生物信息物質產(chǎn)生的表觀滲透壓Π，根據(jù)物理化學滲透壓公式（17）：

依據(jù)信息流方程（15）、滲透壓公式（19）選擇不同的對稱度參數(shù)k值，感傳速度為v1=10 cm/s，v2=5 cm/s，計算不同Pg，k下的It，Ib及Π。見表1～5。

4.2數(shù)據(jù)分析及微觀機制由表1～5可知，當對稱度k=0.001，感傳速度為10 cm/s及5 cm/s時，以It最小的值Pg=0.500 0，It=0.702 0為最小信號，可以作為基礎信號及噪聲。Pg=0.2，It=1.628 0的信號是最小值的2.32倍，或信噪比為2.32。Pg=0.06，It=2.8354的信噪比是4.04。而Pg=0.005 5，It=4.573 4的信噪比為6.51。Pg=0.002，It=3.465 1的信噪比為4.94。在Pg=0.002～0.02之間，具有較大的信噪比，為最優(yōu)的生物信息傳遞區(qū)間。

另一方面，由Π看，隨著k的增大，其對應的It的最大值，最小值，次最大值下降迅速，說明生物信息傳輸效率快速下降，其對應的Π卻增大迅速。Π值大，容易破壞生物組織結構，不利于生物肌體的組織安全。根據(jù)此標準，只有當k=0.001，才對應合理的Π區(qū)間443.7～2 817.2 kPa，其對應的Pg區(qū)間0.001～0.01，或0.001～0.02。這也與實際的情況相符合，細胞內(nèi)外物質的種類及濃度都差異極大，導致Pg極小，對稱度k極小。當k<0.001，雖然生物信息流大，但對應的滲透壓很低，無法推動生物信息物質的流動。

從上述數(shù)據(jù)分析看，只有在k<0.01時，才會出現(xiàn)合理的滲透壓。越小，即細胞與其環(huán)境的非對稱性越大，Π越小，越能保證肌體的安全。這也說明，經(jīng)絡調控系統(tǒng)是一個自適應的系統(tǒng)。從穩(wěn)定性、信息傳導效率、滲透壓的大小，都要求0.002≤Pg<0.01。

一個有趣的科學比較。從上述表中可見，當Pg<0.5時，經(jīng)絡中的表觀滲透壓與高效液相色譜柱兩端的壓力差基本相等。當Pg大于0.5時，經(jīng)絡中的表觀靜滲透壓是非常高的。若是外部施加壓力，必會破壞生物組織，但實際上不會絲毫破壞肌體組織。如此必須做出科學解釋。

其一，實際的Π并不很高，從表中可見，當Pg在0.06～0.002，Π的值較低，在443.7～2 817.2 kPa范圍內(nèi)。對生物組織安全。同時，該區(qū)間的It值較大，生物信息傳輸具有最高效率。這種壓力，又具有生物學特征，受到體內(nèi)生化反應的控制。其二，可以判斷，經(jīng)絡中產(chǎn)生的壓力，具有多源特征。經(jīng)絡組織中每個極小的區(qū)域，甚至每個細胞，自身都是壓力產(chǎn)生源。從而整體上均勻產(chǎn)生一種內(nèi)源性壓力，且迅速推動經(jīng)絡中的生物信息物質快速流動，抵消壓力，它不會破壞組織結構。各個微小壓力源集成后，形成巨大的整體內(nèi)源性壓力。具有一定的機械壓力特征。這可以解釋采用機械壓力阻滯感傳時，在感傳源頭一側，會產(chǎn)生很大的脹感。

肌體組織是具有一定流體性質的軟物質構成，具有豐富的半透膜性。故，合理假設循經(jīng)感傳物質的輸運是由均勻內(nèi)源性滲透壓力源產(chǎn)生并自身驅動。這是一種自適應的過程。這種組織不可能形成一種整體的宏觀壓力，只能驅動其中的流體物質快速流動來抵消整體壓力的形成。由此可推知，在關節(jié)處或軟組織處，剛性遠高于肌肉組織，經(jīng)絡深度淺，感傳速度慢，表觀內(nèi)源性壓力極大，產(chǎn)生顯著脹感及痛感。在肌肉豐富處，組織軟，感傳速度大，表觀內(nèi)源性壓力小，易產(chǎn)生酸脹感。神經(jīng)組織處，則產(chǎn)生電壓電流產(chǎn)生的麻感。

從信息傳輸角度看，It越大，傳輸效率越高，這要求經(jīng)絡刺激穴位與相鄰的經(jīng)絡線之間的Pg越低。這也是廣義生物信息傳輸?shù)囊话阋?guī)律。社會群體中有這樣的現(xiàn)象：好事不出門，壞事傳千里。壞事，是社會中的小概率事件，Pg低，It高，易于傳播。好事是人們生活中的常見現(xiàn)象，Pg大，It小，傳播效率低。這也是一種生物群體現(xiàn)象。

從體系的穩(wěn)定性考慮，體系能量E=-IbRT越低，體系越穩(wěn)定。這對應于極小的Pg。另一方面，隨Pg增大，Π迅速增加，不利于肌體組織的安全穩(wěn)定。故Π小，有利于保護肌體組織。這要求低的Pg。但由于細胞內(nèi)外物質組成不可能差異無限大，故Pg在0.002～0.02，或0.002～0.06之間，體系最優(yōu)。

5對實驗針灸學重要現(xiàn)象的解釋

5.1經(jīng)絡中同位素遷移的存在即使在正常狀態(tài)，細胞內(nèi)外物質種類及濃度的差異，都會產(chǎn)生滲透壓，這是生物組織具有一定強度，支撐動、植物、微生物具有抵抗重力、外力壓迫不會變形的根本原因。同時由于不同局部的生物組織的差異性，導致整體的不平衡性（細胞種類及數(shù)量，體液中物質種類及濃度，表里溫度），滲透壓會驅動體內(nèi)細胞間的生物物質發(fā)生定向流動。這也是平常狀態(tài)下，即使無針灸刺激穴位，經(jīng)絡中存在體液流動的動力，靠其基礎滲透壓產(chǎn)生的流動來傳輸生物信息。經(jīng)絡中同位素的遷移，就是證明。另一方面，這種基礎滲透壓導致體液在生物體內(nèi)流動，形成局域對流，進而形成動力斑圖非線性現(xiàn)象，這也應是經(jīng)絡形成的基本原因。人體經(jīng)絡可以看作是非線性斑圖。

5.2循經(jīng)感傳流的存在在針刺過程中，使細胞質擴散到細胞間質中，影響多種生物傳感器，同時引起多種生化反應，增強了滲透壓，提高了流動性，增強了經(jīng)絡中物質的流動速度及強度，這也是所謂的得氣現(xiàn)象。經(jīng)絡中生物信息的傳輸，必須靠滲透壓來驅動。故高的生物信息流必須與較高的滲透壓匹配。

5.3流的壓力及成分中性大小分子及離子的流動，滲透壓變化，引起酸脹感。離子型物質的流動，發(fā)生電壓電流的變化，產(chǎn)生麻感。整體上是他們的混合感覺，只是比例不同。

5.4光電磁熱特性由于穴位及經(jīng)絡線處匯集了多種生物傳感器或感受器，可以敏銳感受體內(nèi)及體外環(huán)境刺激，物理化學生物化學反應活躍，溫度高。或抑制性強，而活性降低，溫度下降。經(jīng)絡具有溫度高于之外的組織特性，紅外光學特性，及微光特性。電學特性，磁性特性。

5.5經(jīng)絡的良導電現(xiàn)象穴位位置相對應的深層結締組織結構中，富集著Ca、P、K、Fe、Zn、Mn等特定元素，Ca2+、K+、Na+、H+它們以游離離子狀態(tài)存在，P、Fe、Zn、Mn也具有離子狀態(tài)，這可能是經(jīng)絡良導電現(xiàn)象的物質基礎。

5.6傳聲現(xiàn)象敲擊經(jīng)絡傳聲，是一種機械振動的傳播，而不是聲波的傳播。機械振動通過經(jīng)絡傳播，而在測量點產(chǎn)生聲音。機械振動首先激發(fā)敲擊部位的生物傳感器，該傳感器發(fā)生反應，產(chǎn)生新的物理及生化反應，產(chǎn)生新的壓力振動信號，再次激發(fā)下一區(qū)域。依次進行激發(fā)傳播激發(fā)下去，形成高震動聲在經(jīng)絡中的傳播。由于生物傳感器物理生化反應需要一定的反應時間，因此這種振動模式在經(jīng)絡中傳播速度較慢，為6～10 m/s量級。敲擊經(jīng)絡產(chǎn)生液體波導。由于經(jīng)絡內(nèi)壓力大，形成一個彈性體，波動在其中傳播形成一種波導。

5.7提高溫度循經(jīng)感傳出現(xiàn)率升高溫度提高了經(jīng)絡中傳感器中及周圍組織中的生化反應速率，利于提高感傳強度速度。也使其寬度增加。

5.8感傳通過關節(jié)通過關節(jié)時速度變慢甚至停頓，超過關節(jié)后又加速。關節(jié)組織緊密程度高，可傳遞信息物質濃度低為主要原因。由此可以知道，感傳信息物質流，含有遞次生化反應激發(fā)作用，而不是僅僅的恒定物質貫通經(jīng)絡。這是典型的依次局部生物化學反應的現(xiàn)象。

5.9乏感傳期（適應期）持續(xù)長時間針刺，感傳向針刺穴位自動回流。這是因為當刺激局部組織達到一定程度，其生物信息物質釋放于環(huán)境達到平衡。Pg～1，Π=0，無法產(chǎn)生及推動生物信息物質流，Ib=0，It=0。當產(chǎn)生的生物信息物質濃度逐漸降低，原來產(chǎn)生的生物信息物質反向流動，將產(chǎn)生反向的Π，使感傳回流，收縮。至原點消失。

5.10循經(jīng)感傳可阻滯1）施加一定的機械壓力于經(jīng)絡，可以封閉組織間隙，阻滯信息物質流的流動，停止生化反應，停滯感傳。2）冷卻降溫局部經(jīng)絡，降低各種生物傳感器的化學反應活性及分子離子運動能量，可以停止循經(jīng)感傳。低溫下，生化反應減慢，甚至停止。可阻滯這種生物信息流。反之，提高溫度，加快生化反應速度，可加強這種生物信息流。3）用毛刷摩擦經(jīng)絡，經(jīng)絡皮膚輕微觸覺刺激，可以擴張感傳局部的組織間隙促進微循環(huán)及生物信息物質輻射擴散，降低感傳物質濃度。引起多種生化反應，不能形成強的定向沿著經(jīng)絡傳播，逐漸阻滯感傳。4）注射生理鹽水，普魯卡因溶液，可以稀釋經(jīng)絡中的生物信息物質，降低及消除感傳。它們本身也會產(chǎn)生局部滲透壓，抵抗針刺產(chǎn)生的滲透壓，阻滯感傳。5）局部注射M，α等受體阻斷劑，或興奮β受體，可以阻斷循經(jīng)感傳。本質是阻斷了化學反應產(chǎn)生某些重要的生物信息物質。

5.11藥物激發(fā)注射神經(jīng)遞質乙酰膽堿，可以提高穴位及經(jīng)絡線上的神經(jīng)細胞的反應活性，增加生物物質濃度及滲透壓，提高感傳率。

5.12痛感針刺肌腱、血管引起痛感。肌腱、血管，結構致密，硬度高，滲透性差，阻力大，流速慢，滲透壓高，引起痛感。日常感覺，用硬質物體壓迫骨骼產(chǎn)生痛感，壓迫肌肉豐富處痛感很弱，與此原因一致。

5.13酸脹感刺激肌肉引起酸脹感。日常活動中，酸脹感是代謝物積累于肌體細胞之間，無法進一步快速徹底代謝。而針刺的酸脹感則是，細胞在針刺后破壞了細胞壁，導致細胞質外溢及生化反應新產(chǎn)生的物質聚集在細胞間隙，無法快速代謝造成的感覺。二者都是細胞內(nèi)外多種物質不同濃度變化引起的滲透壓的提高。

5.14麻感經(jīng)絡穴位區(qū)域及經(jīng)絡線有豐富的神經(jīng)細胞組織，細胞內(nèi)外的離子濃度發(fā)生變化，導致產(chǎn)生電信號，觸發(fā)神經(jīng)一定程度的放電。

5.15穴位感受閾必須具有一定的刺激強度，才能引起感覺。只有刺激破壞局部細胞組織到一定程度，才能產(chǎn)生一定細胞質外溢，改變細胞內(nèi)外環(huán)境，增大Pg，增加Π。產(chǎn)生生物信息物質的流動。電針興奮穴位的感受器的閾值最低（離子電導）。因為其導致小的離子運動，易于穿透細胞膜及在細胞間介質流動。手法運針閾值較高適中，需要顯著破壞細胞壁的通透性。艾灸所興奮感受器閾值最高，因為需要較高的溫度，提高分子熱運動能量，才能使細胞質明顯滲出，產(chǎn)生明顯的滲透壓變化。

另一方面，病灶處化學勢低，而經(jīng)絡中產(chǎn)生的表觀滲透壓感傳化學勢高，自然向病灶傳輸。即所謂“氣至病所”現(xiàn)象。

6小結

基于國內(nèi)外專家學者長時期豐富杰出的科學實驗結果，作者將物理化學原理及生物信息理論引入到經(jīng)絡科學的現(xiàn)代研究之中。建立了生物信息物質流方程，解釋了針灸過程可以高效產(chǎn)生及傳輸生物信息，調控多種生物傳感器，達到治療各類疾病的目的。建立的滲透壓計算公式，可以通過生物信息物質，產(chǎn)生表觀滲透壓，這是推動經(jīng)絡中生物信息物質傳輸?shù)脑瓌恿Α２粌H科學揭示了經(jīng)絡在非針灸刺激狀態(tài)，即人體日常狀態(tài)下，經(jīng)絡仍然存在生物信息流動的原因，也揭示了在針灸刺激狀態(tài)下，循經(jīng)感傳產(chǎn)生的原因。通過生物信息流方程，可以定量計算經(jīng)絡的生物信息量，由此，可以定量處理經(jīng)絡信息，解釋其產(chǎn)生的多種效應。

人體經(jīng)絡系統(tǒng)，是一個復雜的自適應調控系統(tǒng)。通過對生物信息流及滲透壓的定量計算可知，人體的健康態(tài)是肌體細胞內(nèi)外介質物質組成差異極大的狀態(tài)，即細胞內(nèi)外介質之間的相似度共有元素率Pg=0.002～0.01，內(nèi)外介質之間的對稱度k在0.001～0.01之間時，具有最佳的生物信息物質產(chǎn)生傳輸效率。這也是一個自我調控的穩(wěn)定體系。在現(xiàn)代科學技術條件下，理論上可以測定細胞內(nèi)、外介質中物質的種類，進而可以計算Pg及k的值。這一理論研究結果說明，在理論上經(jīng)絡系統(tǒng)遵從嚴格的物理化學原理及生物遺傳與變異信息理論。基于現(xiàn)代科學原理，人們可以逐漸科學揭示經(jīng)絡這一幾千來存在的，令人著迷的醫(yī)學體系。

根據(jù)最大信息量It=4.573 4奈特，即每條經(jīng)絡的最大信息流量It=4.573 4奈特，他們之間的生物信息互不相同。共有12條經(jīng)絡，整個經(jīng)絡體系可傳輸?shù)男畔⒘繛镮t總=12×4.573 4=54.88奈特。

目前，經(jīng)絡科學研究的一個極有價值的研究方向是，詳細從細胞層次、分子層次研究穴位及經(jīng)絡線上的各種特殊細胞類型、功能。

致謝：進行經(jīng)絡現(xiàn)代科學技術研究的國內(nèi)外前輩專家學者們，是他們開啟了誕生于中華民族的經(jīng)絡醫(yī)學的現(xiàn)代科學研究，并取得了輝煌的成就，向他們致以崇高的敬意！在這些前人奠定的基礎上進行進一步的經(jīng)絡科學研究，實現(xiàn)了我25年前的一個愿望，建立一個描述經(jīng)絡信息的有效定量理論方法。

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（2020-08-29收稿本文編輯：王明）

基金項目：山東省中醫(yī)藥科技發(fā)展計劃項目（2013157）

作者簡介：鄒華彬（1960.10—），男，博士，副教授，碩士研究生導師，研究方向：復雜生物體系中藥的鑒別、分類、模式識別及質量評價，復雜生物體系數(shù)理理論研究，Email：huabinzou@126.com