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第39章 生理之美三

阈值,网络的一个本征,临界点

以人工智能的框架来理解生理,再反过来以生理的知识搭建人工智能,这是一个耦合的过程。如神经系统的模拟,以反射作为基本单位

不同的调节方式是不同颗粒度的层次,是网络的分布的结果:神经,体液(激素也是多层次的调节),自身调节(如同心肌的异长自身调节和肾血流量的稳定)。这是静态的划分,其高维结构是动态的,即有正反馈和负反馈和前馈反馈等等的过程。以上都是网络的选择性表达。网络的本征是稳态,这是一系列的变量的相对关系(静态描述)还有相对关系的相对关系(动态),体现于各个层次:细胞,组织,器官,系统。

网络的分布势必造成一定的势差,而膜的出现奠定生物的生命活动基础。以膜为交换界面,可以模拟为电脑的系统,可以处理输入输出:脂质膜是动态流动的(提供动力),膜两侧不对称(分布的结果),细胞膜上相连的糖链主要发挥细胞间“识别”的作用(匹配运算),膜蛋白有多种不同的功能(模块化的概念处理)-------结构。需要与运动耦合:物质转运和膜的更新(一)被动转运:包括单纯扩散和易化扩散两种形式(二)主动转运,包括原发性主动转运和继发性主动转运。其整体的本征是离子浓度的变化

脂溶性分子和非脂溶性分子的运动性质是一种分布,依靠能量,载体依赖区分。出胞和入胞作用是模式化的本征

膜受体的识别是网络的运算,生物电则是更大范围的本征:周期化的离子泵运动,更本征的是概率对整体的影响和结果表达的分布-----静息电位(本征式的标志)和动作电位(运动形式)

静息电位:膜两侧存在离子浓度差,主要对K+通透(概率),是动态平衡的结构,是其他运动的基础架构(网络的选择性表达)

动作电位:Na+内流所致,可逆的变换,可以接受刺激和输出处理,是逻辑运算的模块,其集合可以产生复杂的网络。对初始刺激敏感(感受器的分布),离子浓度梯度和电化学梯度的对抗性平衡利于变化的扩大(≥阈刺激→细胞部分去极化→Na+少量内流→去极化至阈电位水平→Na+内流与去极化形成正反馈(Na+爆发性内流)→达到Na+平衡电位(膜内为正膜外为负)→形成动作电位上升支)对通道蛋白的处理是关键,浓度差和电位差的耦合

神经末梢兴奋(接头前膜)发生去极化→膜对Ca2+通透性增加(概率的处理)→Ca2+内流→神经末梢释放递质ACh→ACh通过接头间隙扩散到接头后膜(终板膜)并与N型受体结合→终板膜对Na+、K+(以Na+为主)通透性增高→Na+内流→终板电位→总和达阈电位→肌细胞产生动作电位

变化是网络的选择性表达,即路径坍缩。不是组合的组合爆炸性增长

肌肉收缩过程:

肌细胞膜兴奋传导到终池→终池Ca2+释放→肌浆Ca2+浓度增高→Ca2+与肌钙蛋白结合(浓度的倾向性,概率)→原肌凝蛋白变构→肌球蛋白横桥头与肌动蛋白结合→横桥头ATP酶激活分解ATP→横桥扭动→细肌丝向粗肌丝滑行→肌小节缩短

血液是循环的另一个层次,如同膜,是运输和缓冲机制。渗透压维持平衡

上火,本能分泌一定的液体,可以扩散为交感神经的兴奋,神经递质的释放等等的行为

脉搏是一定的搏动形式,可以视为多维度的函数耦合,我们可以分解出一定模式的组合对应一定的网络变化。舌苔的变化也是网络的本征

持续的作用维持一定的紧张度是网络的性质

神经递质和受体是网络的作用,其分布,密度,作用方式,程度等等。人体的不同运动是整体的矩阵,如血压,阻力(血液)就是一个本征

M受体,大多数副交感神经节后纤维,心脏活动抑制,非血管平滑肌收缩,血管平滑肌舒张,腺体分泌增加,瞳孔缩小;n1节后神经,小剂量肌肉收缩;大剂量肌肉麻痹

A1去甲肾上腺素,血管,尿道平滑肌收缩,肠平滑肌松弛,心脏收缩力增加;

β1肾上腺素,正性肌力,传导,频率;β2平滑肌(血管,胃肠道,支气管,尿道)松弛

在接头前膜无Ca2+内流的情况下,ACh有少量自发释放,这是神经紧张性作用的基础,维持一定的紧张度,如同动态平衡

细胞膜在不同状态下对不同离子的通透性不同,网络的分布,运动的基础

细胞膜糖类多数裸露在膜的外侧,可以作为它们所在细胞或它们所结合的蛋白质的特异性标志。这是一种本征

量子层次的多态性是选择性表达的基础,这使得不同环境的表达是最优化的

不同的细胞连接方式,整体和局部的分别体现于分布。其不同层次的趋势是高维结构,如同平滑肌到血管的细胞分布,同时也有功能的,如入球小动脉到出球小动脉的各种渗透压的变化,这是一种分布,不同分布函数的耦合,这是傅里叶分析:多层次的耦合:离子通道(转运体的离子的分布函数的耦合),不同部位对不同离子的通透性和偏向(如肾小管的不同部位对不同离子的倾向),不同的部位对不同的药物也有不同的影响,转运方式

渗透压提供一定的动力(被动运输和电化学梯度),同时还有主动运输的离子通道的开闭

肾小管各段小管液渗透压和流量变化是变化的函数,如血压是递减的,但还有其他因素可以作用,重要的是本征,即有效滤过压

肾小管部分水Na+尿素

髓袢降支细段易通透不易通透不易通透

髓袢升支细段不易通透易通透中等通透

髓袢升支粗段不易通透NaCl主动重吸收不易通透

远曲小管依赖ADHNa+主动重吸收不易通透

集合管依赖ADHNa+主动重吸收内髓部易通透

不同阶段的不同函数的耦合

CL-在袢升粗段是主动,其余部位是被动;葡萄糖在近端小管(管腔侧:与Na+耦联的继发性主动转运,基底膜:易化扩散),蛋白质在近端小管被完全重吸收;Ca2+70%近端小管,20%袢升粗段,远端小管和集合管9%;K+65-70%在近端小管,25-30%在髓袢;HCO3-80%近端小管:

调节以形成一定的平衡为目的,不同层次的转换

受体和作用形式是网络的概率,通路是本征。各种作用分子的作用机制是网络的,观测值固然重要,我们需要同时注意概率的低于阈值的概率,因为其可以积累,从而在大规模产生涌现

血压是整体的性质,维持一定的血压可以维持生命,这是整体网络的本征:心脏的动力,血管的半径。激素等等的细胞因子,和受体(交感神经的a受体和神经递质等等)

动作电位的离子浓度差—血管的胶体晶体渗透压,这些差可以视为频率的范围,是网络的多层次的作用

改变敏感性即是改变概率;相对比例的改变,如动作电位在Na+环境会降低;动作电位的全或无是量子性质,是局部电位的选择性表达(不是相加而是概率的贝叶斯总和,是矩阵的数学形式);多层次的组合(受体和神经递质,神经细胞的连接方式);感受器是多层次的,可以维持稳态(血容量↓→心肺感受器↓→迷走N→下丘脑↑→释放↑)反馈机制,前后负荷是一种范围边界式的调节,做功是本征(肌肉收缩的速度和幅度)

拥挤的细胞的蛋白质的随机运动最终会收敛,正常一定的分布。这些函数的耦合式组合的前提,使得本征得以涌现

每个阶段都有一定的衍生效应,不同层次可能是矛盾的,这就是概率网络的形成,最终表现的可以观察的特征是本征,即层次的竞争博弈。每个层次都可以视为网络,这种网络的运算是多层次的,我们应考虑迅速的本征寻找,路径收敛和路径积分。找到主要的机制和具体环境选择性表达的层次,分出主次的顺序,如中枢系统对脊髓神经的压制

本质是交换:循环系统的交换气体,泌尿系统交换循环系统的杂质,消化系统交换营养。缓冲对是对立的力量,结果是平衡的达成,反馈是平衡的扩大

发展的可能性是不断分叉的河流,参考分维的形式

神经元和神经胶质细胞是包含的层次关系,神经元的连接形成网络由于1000亿细胞可以形成的巨大网络,其坍缩的路径是多层次的次级网络,宏观的本征则是我们的一定的观测值。连接的形成于神经胶质细胞相关,其内部特定的网络表达的结果影响神经元的发育和分化,决定轴突的生长方向,维持神经元的存活,决定网络的运算,是学习,记忆,思考的基础

多种突触连接形式(轴,树,胞突,物理基础)和运算结果(电位形成,程度,运算的形式)。作用对象①突触前膜:递质、受体②突触间隙:水解酶③突触后膜:受体、离子通道。整体的形式:递质的作用(兴奋或抑制),不同离子通道的通透性(兴奋Na+(主)K+通透性↑去极化;抑制Cl-(主)K+通透性↑超级化)

网络的运算是不同元素(次级网络)的边界耦合导致的信息传递,如同经济社会的整体波动,这是整体稳态的维持

化学突触和电突触的分布式一种耦合:数目,位置,作用方式

连接的方式:轴突,树突,胞体(量子层次);整体层次则是运算的结果:交互抑制,突触后抑制是一定的通路。局部电位和动作电位是运算的模式

神经元的分类说明网络的一定方向性和连接方式,长突起是一定的本征;神经纤维的电生理学特性和纤维的直径和来源是一种分布

神经纤维:双向性,绝缘性,生理完整性(不衰减性、不可融合性),相对不疲劳性;神经元则是神经纤维的高维层次,作为集合,性质不是加和,而是矩阵的网络运算

神经递质的运输,释放,作用和分解或吸收是动态的网络变化

易化作用(突触后电位的总合)突触后神经元的兴奋,使得整体的变化超过阈值。同时有抵抗性变化的存在,如突触后抑制(抑制性神经递质)和整体的交互抑制(同步化)和回返性抑制(反馈调节)使得网络的运动协调一致,维持一定的平衡和稳态

电位是网络的本征,即其是由多可能的离子通道蛋白的开闭的综合作用决定的。神经递质的种类,效应,拮抗剂和激动剂,

神经递质并不直接引起突触后电位,而是通过改变离子通道蛋白的通透性,即概率的改变使得整体倾向于某一状态,当积累超过一定的阈值可以有宏观的效应涌现,如兴奋的动作电位

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