神經信息學與針刺機理透析

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【關鍵詞】神經信息學；針刺機理

針灸的理論基礎是經絡,針灸臨床治療時的辨證歸經、循經取穴、針刺補瀉等,無不以經絡理論為依據。近幾十年來,國內外許多專家學者結合現代多種學科知識,綜合運用各種現代科技手段,從不同的角度對針刺機理及經絡的實質提出了種種假說,進行了有益的探索。但是,目前對針灸治病的作用機理尚不完全清楚,經絡的實質問題尚未得到解決。神經科學和信息科學是當今自然科學研究的兩大熱點。神經信息學是這兩大學科相結合的新興的邊緣學科,涉及醫學、生物學、物理學、計算機學、數學、工程技術等多種學科。

先進的信息科學手段和神經科學研究相結合的神經信息學的提出和初步應用為針刺機理的研究提供了新的途徑。

1經穴的神經信息學特征

人體信息是客觀存在的,它的傳輸途徑是經絡,針刺療法是一種信息輸入法。當人體某些調節系統或部位發生病變失去穩態時,就必然在其相應的系統或部位產生異常信息。這種異常信息會通過一定的渠道(即經絡)被傳輸到一定的體表(如穴位及一些特定部位)上來,從而出現壓痛、松弛、凹陷、變色、結節狀、條索狀、電阻值改變等病理信息。這種信息的輸出與反饋為信息診斷提供了客觀指標,如皮膚凹陷提示慢性炎癥、潰瘍；點片狀隆起或軟組織增多提示慢性器質性改變；局部結節狀隆起、色灰暗多提示腫瘤；病理反應點所居部位提示病位等。現代研究已經證實：經穴具有聲學、光學、電學、磁學、溫度、離子濃度等物理化學相對差異性；經穴與非經穴、經穴與經穴之間在臨床療效方面也存在相對特異性。

根據穴位-臟腑相關理論可知,穴位既是探知體內信息變化的一個窗口,又是接收外界負熵信息的一個入路。針刺療法則根據此客觀指標,結合四診所得,獲得人體信息狀況,從而確定適當的刺激方式及刺激量,如補虛或是瀉實,輕刺激或是重刺激,這些特殊的信息由反應病變的穴位輸入人體。由于穴位與失穩的系統或部位特異性相關,此負熵信息能夠迅速到達發生偏差的內臟、組織、器官,加上經過神經中樞修正、整合的負熵信息,來糾正和調整異常信息的偏離,從而起到精確的調節作用,臨床針刺治療當中出現的“氣至病所”現象就是這種信息調衡作用的具體體現?？梢哉f,針灸正是利用對人體失衡之信息系統進行間接調控,從而達到防病治病的一種信息療法。針刺療法的這種診療過程是符合信息接收、傳遞、存儲、處理和反饋過程與控制規律的。

2神經信息學工具在針刺研究中的運用

神經信息學研究的主要工具,如腦功能成像(fMRI、PET、MEG、ERP等)的應用使我們能夠通過觀察腦血流、葡萄糖代謝和受體變化,從活體和整體水平了解針刺對人腦功能活動產生的影響。

近年來,針刺鎮痛是針灸治療作用機理研究中最深入的方面之一,其作用機制主要是通過神經傳入,在脊髓水平抑制痛覺的傳遞,激活中樞的痛覺調制結構,釋放阿片樣物質和其他肽類物質來實現的[1]。李氏等[2]在針刺治療坐骨神經痛患者的腦功能成像研究中證實了這一點：電針激活了疼痛的下行抑制系統從而產生鎮痛作用；而內源性嗎啡物質是參與電針鎮痛的主要遞質,但不同頻率電針刺激可引起完全不同的內源性嗎啡物質的分泌[1],手針與電針在大腦呈現出不同的信號特征。這種腦功能的變化與針刺時高度相關[3]。說明在可視性實驗條件下,不同的刺激信號對大腦會產生不同的影響,也說明神經信息學工具在針刺鎮痛研究中的具體運用,為揭示針刺機理提供了可視性實驗依據。

在可視性實驗條件下,穴位作為信息反應和接收裝置,其特異性也得到了充分體現。尹氏等[3-4]研究發現,針刺足三里可以引起腦內植物神經中樞(視丘下部)局部血流和葡萄糖代謝增加,而胃腸運動是受植物神經支配的,這就為針刺足三里治療胃腸疾病的中樞調節機制找到了可視性實驗依據。針刺足三里還可以引起腦內額葉和顳葉代謝增加,這又為足三里具有調節精神智能的功效提供了根據。另有研究發現,針刺曲池引起中腦導水管、下丘腦、扣帶回、尾核等邊緣系統信號變化,為臨床選用曲池治療各種慢性疼痛疾病、胃腸道疾病、糖尿病提供了理論基礎[5]。針刺四關可激活額葉及后扣帶回,可能與治療精神類疾病有關[6]。

這些研究結果說明了中樞神經系統在針刺神經信息調控中的重要作用。但是,針刺特定穴可引起多處腦區出現反應,有的腦區被激活,也有被抑制的,而且隨著針具、穴位等刺激參數或影響因素的變化可能呈現出更為廣泛和復雜的神經信息網絡。通過細胞電生理和分子生物學技術,對針刺后腦功能發生變化的區域進行深入研究,發現這些核團的電生理、神經遞質、內分泌激素和免疫相關因子也會產生非常復雜的變化。

3神經信息學方法為針刺機理的研究提供了新途徑

腦功能成像、電生理學、細胞生物學、分子生物學和免疫組織化學等新方法、新技術的運用極大促進了我們從宏觀、微觀等不同的角度來研究人腦以及針刺機理,還可以從細胞、分子和基因等不同水平獲得大量神經信息學的資料。而我們所面臨的重要問題之一,就是能否減少不必要的重復性研究和避免人力物力的浪費,將先進的信息科學手段和神經生物科學的研究相結合,在神經生物科學大量復雜的實驗結果的基礎上,最大限度地利用這些實驗數據,運用數據庫、計算機技術等信息學手段對實驗數據進行分析、加工、處理、整合及數學模擬,使得我們可能從現有的、海量的實驗數據中找出神經信息獲取、處理和整合的規律和法則,提出在各種刺激條件下,腦內信息加工的數學模型的實驗假設和以計算機模擬腦內神經信息網絡。如李氏[7]在神經信息流研究中,應用貝葉斯估計方法分析了癲癇患者臨床信號,結果表明,該方法能判斷出癲癇發作時各區域之間的影響方向,并揭示了癲癇傳播機制。神經信息學專家認為,采用一種新的研究模式,即實驗數據→數學理論→計算機模擬和預測→生物學實驗驗證→數學模型與驗證后的理論,可以達到事半功倍的作用,從而發現新的規則。

所以,神經信息學為針刺機理和經絡實質的研究提供了一種新途徑,我們可以從神經信息和信息處理的觀點來研究針刺機理,研究神經信息系統的載體形式,神經信息的產生、傳輸與加工,以及神經信息的編碼、存儲與提取機理等,并從系統和信息的觀點建立以生物學實際為基礎的人體生物網絡模型。

【參考文獻】

1]韓濟生.針刺鎮痛原理[M].上海：上海科技教育出版社,1999.63.

[2]李霽,張俊海,董競成.針刺鎮痛對坐骨神經痛患者腦功能成像的影響[J].上海針灸雜志,2007,26(8)：3－6.

[3]尹嶺,金香蘭.針刺足三里穴PET和fMRI腦功能成像的初步探討[J].中國康復理論與實踐,2002,8(9)：523－524.

[4]孫錦平,尹嶺.針刺足三里穴的腦功能成像及動物實驗研究[J].中國基礎科學,2003,(2)：39－41.

[5]閆立平,孫忠人,謝兵,等.電針曲池穴腦功能性磁共振成像的表現[J].針灸臨床雜志,2005,21(3)：61－63．

[6]王葳,李坤成,單保慈,等.針刺正常老年人“四關穴”的腦功能MRI研究[J].中國醫學影像技術,2006,22(6)：829－832.

[7]李巖,李小俚,歐陽高翔,等.基于貝葉斯估計的神經信息流[J].科學通訊,2007,52(7)：848－853.