談談「生命科學」

談談「生命科學」

吳述中

我是1964年進馬里蘭大學物理研究所，學物理的原因是想為研究生物學打點基礎。在研究所認識了台大物理系的歐陽學長，當時，他已經修完所有課程及筆試，口試，只等一篇博士畢業論文。他是做測定地球上重力波研究，做了多年，沒有成功。很多朋友勸他換個實驗室，做個別的論文題目。他是森林系畢業，從大陸派往台灣管理林業，因為和盜林集團衝突，回到大學攻修物理。知道他那寧折不曲的個性，我知道他不會改換研究題目。等我72年從馬里蘭醫學研究院畢業回來，他已妻離子散，患了癌症。在我和他見面的當天夜裏，他在療養院離世，照他原意，大體捐給醫學院，給學生做解剖練習。最近欣見科學家在其他星系測到了重力波，又欣知有一批物理學家到青藏高原上去測量地球微弱的重力波。存在的事物，雖然一時不能測知，我相信只要不停的努力，終有來到的一刻。

1968年，我在巴爾的摩馬大醫學研究院進修，範圍包括了生物物理、生化、病理、藥學等等。其中有三個我比較有興趣的實驗研究是：（A）Sodium Pump （SP， 鈉泵，或稱Active Transport），（B）Action Potential （AP，生物電磁波），（C）Physiological Control System （PCS，生理控制系統）。略略介紹如下：

（A）Sodium Pump （SP）是將鈉離子從低電壓的細胞內，經過細胞膜，利用生物能量，向較高電壓細胞外射出，使細胞內電壓更低下（一般約負60～負80mv）。這個負電壓是產生AP的基本條件。加州大學一位教授帶來了一套用鈉同位素的方法，可以定量測定SP的射率。用活青蛙肌細胞，從解剖、架定、鈉同位素平衡、測定等一系列作業。為了保持細胞的活性，所有工作需要在一小時左右完成。然後是計算的工作。我的發現是負責運送的酵素（enzyme）有兩種形態，負責Na+（內）— K+（外），及Na+（內）—Na+（外）的交換。具有各自的射率及不同的數學公式。

在兩年的實驗中，曾測試一種中藥（Strophanthidin），從斷腸草中可提取。微量可以加強SP，多量則減少或停止SP。中藥認為少量可以加強心臟運行功能，量多則有大毒，讓心臟停頓。科學上無法解釋這一現象，故沒有發表，也沒有繼續研究下去。

（B）Action Potential （AP），腦波、心波都屬於。一般基礎研究是用海裡低等生物做實驗。用一段神經軸，兩頭封住，軸內外用金屬電極控制電壓。當軸內電壓上升到一定程度，細胞膜上的鈉門（Sodium Gate）打開，爆發式的電磁波（AP）就發生了，而且可以傳送到其他細胞。AP是生物生命活動的基礎。所有心理、生理、行為活動，全是由AP來主導。

當時AP實驗室主持教授安排在我口試及博士論文名單內，我將這方面的研究文章及報告看了很多。最近主持清華（北京）和普林斯頓研究組，又顏寧帶領的研究團隊，用冷凍顯微技術，將鈉門（Sodium Gate）的分子結構找到，已發表在 Science （2019）雜誌上，這發現對神經方面的藥用學有貢獻。

（C）Physiological Control System （PCS），這個研究室由霍布金斯大學請來的一位醫學工程教授主持。在他開的課程中，他舉了十個例子，關於器官組織間，由神經系統調節的生理現象。這理論類似中醫學的陰陽五行相生相剋理論。在他的幫助下，我做了一個血壓系統控制論，由交感神經及副交感神經指揮，當血壓高時，讓心跳下降，肌肉放鬆，反之低血壓，則心跳加快，肌肉收縮，目的是將血壓控制在一個範圍內。我寫了一個電腦程式，動態的看血壓在多個變數下的情形。這門學科，應用很廣，像置於心臟的pacemaker（心博控制器），當心跳過低時，可強迫加快。

在我們主持的乒乓球社（YMCA），有些患帕金森病的老人，靠乒乓球運動幫助他們改良症狀。有位較嚴重的老人，應用PCS研究的結果，在腦內裝置了兩個智慧電極，幫助他指揮運動。現在腦科學家正在研究如何運用各種物理刺激方法，改變PCA中的一些控制環節，來治療其他腦病。

估量人腦約有千億個腦細胞，至少百萬億個可能發生腦電磁波的位置。所有生理、心理、思維、記憶、感覺等等，都是有相對應的位置相互作用，進行運作。無以名之，就稱為「複式腦波」（Complex Brainwave， CBW）。太空中很多星球已消失，但所發出的電磁波，仍在太空漫遊。人腦波的數量規模和宇宙中星系相當，古人稱之為「小宇宙」，有其理由。至於人肉身消失後，此CBW是否仍在？這個問題，每個人在死亡過程中，應該仔細的，客觀的去觀察。

當今社會，無論奉行的是資本主義或是社會主義，人與人，人與社群或自然環境的競爭和鬥爭，是越來越激烈。由於壓力，和對未知的恐懼，帶給很多人躁急和憂慮。很多病症，像抑鬱病、失智症、失憶症、肌肉失控等等，多半是由這些心理因素造成。近年有個技術叫functional NMR （Nuclear Magnetic Resonance），可以測定腦內小區域的AP作用強度。患病者的腦內AP強度分析，在有些部位強度出現不足。健全的心理需要發展出健全的複式腦波分佈和結構。這個問題太大了，目前尚在繼續進一步的探討。有位腦科醫生，建議每個人要革新，放棄自我封閉的想法及做法，專注、挑戰讓自己迷惑，苦惱的事物，不放棄可做到的善行，促進身體健康可幫助腦部健康，生活多樣化、接觸、親近、了解新的人和環境，讓每天都有新的挑戰，新的變化。

科學沒有結尾，生命的寶藏很多，佛經云：「人有無量相，相有無量好。」