丹田：机体上-下轴线对称的生命信号流系统的汇点及其反向拓扑调节

流 图的过程在计 算机上实 现 。
矩阵信号 流图的求解方 法有 两种 ，一 种是利 用图简化 规则 的 逐步 简化法 ．另一 种是直接 由 图的拓扑结 构写 出传 输 的拓 扑方法
（ 回环法 和最优拓 扑法 ） 。 信 号流 图另外 几个重要 的概念 是节点 分裂 、 回归差 、 分 回归 部 差 和图指数 。 节点分裂 是指一个 节点分裂 为源点和汇点 两个节点 ，
器官细胞和分子是不同水平信号流的节点从源器官一细胞一分子到靶器官一细胞一分子是一个支路或路的传输下位也就是位于下腹腔的器官细胞分子是信号流的汇点所以对应于这些轴系的维线性方程组可以用作出相应的信号流图特别地因为在这样的信号流系统中
现 代 生 物 医 学
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２０ １ ｏ年 第
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１１ 卷 第 ３期

封面 ： 论 中 医学 图 说 理
丹 田 ： 上 一下轴 线对 称的生命信 号流 系统的汇点及其反 向拓扑调节 机体
无论是古 代的 中医学还 是道学 都十分重 视丹 田的作用 。中 医 学 和道学理论 不仅详尽地 描述 了丹 田的位 置和功能 ，而且也 创造 了许多修炼丹 田以预 防疾病 和延年益 寿的养生 方法 。 所有 这些 ， 实 在 是一个不可轻 易舍弃 和不 可不究 的生 物医学 问题。 在中医学和道学理论 中 ，丹 田有三 ， 田神舍 ， “ 上 中田气府 ， 田 下 精 区。精中生气 ， 气在 中丹 ； 中生神 ， 气 神在上丹 ； 真水真气 ， 合而成 精， 精在下丹 （钟 吕传道集》 ”并且特别强调下丹 田功能 的重要性 ， 《 ）， 认 为其是任脉 、 督脉 、 冲脉三脉 经气 运行的起点 ， 十二 经脉也都是直 接或 间接通过丹田而输入本经 ， 再转入本脏 。所以下丹 田是“ 性命之 祖， 生气之源 ， 五脏六腑之本 ， 十二经脉之根 ， 阴阳之会 ， 呼吸之 门， 水 火交会之乡 （ 《 难经》 ” 如此 ， ）。 就像许多问题一样 ， 田同样是 中医学 丹 留给－ ． ￣ ｋ的一个生物医学之谜 。 了解开这一谜团 ， － 为 已经有一些在神 经 内分泌理论框架中对丹 田的研究 和探 索 。这里 ， 我们提 出的问题 是 ： 田是与机体 上一 丹 下轴线 对称并相互 作用 的生命 信号流 系统 。 有关生命进化 史的研究 已经确认 ，从爬行 到站立 是人从 动物 中分化出来 的一 个标 志 ， 正是站立 ， 人体成 为一个 具有上 下对 也 使 称性 的结构 ．或 者说 这种上下 对称性结 构 的分 化是促 使动物 站立 起来 而进化为人 的缘 由，由此也间接地 透射 出这种对 称性结 构对 于人 生命 活动 的重要 性 。 生物 医学家们很早 就认识 到 ， 在这样 的一 个生命对 称体 中 ， 布着许多 非常重要 的上下 对称 的内分泌器 官 分 轴系， 例如 下丘 脑一 体一 垂 肾上 腺 系 、 丘脑 一 体一 殖腺 系 和下 下 垂 生 丘脑 一 垂体 一 。 肾素一 管紧 张素一 固酮 系等 ． 在每 一个 内分 泌器 血 醛 而 官轴 系中 ， 又包含 了许多不 同的非常复杂 的 内分 泌分子 轴系 ， 这些 轴系都处 于人体全部 生命活动 的调控中心 。 我们相信 ， 像这样 的内 分泌 轴系也许 还有 很多 只不 过我们 尚未认 识 到而 已（ 例如 ， 近年 来有 关 胃肠肽 激素 与下 丘 脑相 互关 系 的研 究提 示人 体 中有 下 丘 脑一 体一胃肠 轴系 的存 在 ，且这一 轴系对于机体 的能量平 衡调节 垂 具有重要 的作用 ） 。随着生物 医学技术 的不 断进步 ， 这样 的 内分 泌 器官轴系 或在器官轴 系中的分 子轴 系还将被陆 续发现 。 从数学 物理学 的角 度看 ，这些 内分泌 轴系可 以视为一 种呈上 下轴线对称 并相互作用 的生命信号 流系统 。在此 引人生命 信号流 系统是有 意义的 ，因为由此不仅能 使我们 给出这些 内分泌 轴系生 理活动 的数 学模型 ，并从 中导 出某 些我们仅 从生 理学意义 上难 以 揭 示的活 动规律 ，而且会使 我们从 一个全新 的视角 认识丹 田的意 义及其潜在 的研 究价值 。 为此 ， 我们先 回顾一下信 号流 图理论 的基本 概念 ｌ． １ 因为 信号 流图是一种用 于解析信号流 系统 的一个 极为有用 的工具 。 信号流 图理论和方法是 数学和物 理学相互 融合 的产物 。从数 学 的角度讲 ． 号流图是一种赋 权 的有 向图 ， 信 由节点 以及 连接 在节 点 间的有 向支路构 成。 根据 支路的起点 和终点 的不 同走 向 ． 号流 信 图可 以分为开路 、 闭路或环及 自环 。 根据 有无环又 可分为级联 信号 流 图和反馈信号 流图。根据节 点和支路权 的量 的性质 可以将信 号 流 图分为标量信 号流图和矩 阵信号流 图 ，前者 节点和支 路 的权 都 是标 量 ， 者则 每个节点所表示 的是 一组变量 ， 而后 每条支 路的传 输 是 系数矩 阵 。 信号 流图有 以下两 个重要 的性 质 ： ①传输 性 ： 节点信 号沿不 同的出支路传 输到不 同 的节 点 ． 到达 后一节点 的信号等 于支路始端 的节 点信号乘 以相应支路 的传输 。
在这 种情 形下 ， 所有 出支 路离 开源点 ， 而所 有入 支路进 入汇点 ， 所 以． 节点 分裂意 味着 阻断 了通 过该节点 的信号传输 。 节点 分裂可 从 以分别导 出节点环 传输 、 节点 回归差和部 分 回归差 的定义 。 图指数 是指破坏 图 中所有 的环而需 要分裂 的最少 节点数 （ 本征节 点 ）这 ， 些节点 的集合构成 图的最小 本征集 ， 以表征 图的复杂度 。 用 信号 流 图一个 很重要性 质就是反 向。 在信 号流 图中 ， 向具有 反 非常重要 的作用 ， 可以简化 图的拓扑 结构 ， 而将 系统从一 种参 它 从 数表示方 式变换 为另一种参数 表示方 式 ，是信 号流 图变换 中常用 的方法 存 在两种 反向情况 ， 种是从 源点 出发的支 路的反 向 ， 一 另 种是从 源点 出发 的路 的反 向。 以上 就是信号 流图 的一些 基本知 识 ， 于详细 的理论 和方 法 ， 对 有兴趣 的读者 可以进一 步参 阅文献 ［ 】 ］ 面我们 尝试利 用信号 流 。下 图的理论 和方法来模 拟人体 中呈上下对称 的内分泌轴 系的活动 。 根据生 理学 的研究 ．这些 内分泌 轴系 中上 位器官 激素分 子的 分泌引发下 位器官激 素分子 的分泌 ．是一个呈 典型 因果 变换 的生 理学系统 。在一个整体 中 ， 有各 种不 同的这样 的系统 在同时活 动 ， 而在 每一个这样 的系统 中 ． 又有各 种不 同的激 素分 子在 同时活 动 。 而这 种活动在 正常 的生命 状态下 最重要 的是平衡 ． 于是 ， 从数学 的 角度 ， 这些生 理活动可用 线性方程 组进行数学 模拟 。 可以从不 同的水平 和不 同的角 度构建这样 的线性方 程组 。 把每一个 不同轴系 上位器官 中全部 的各个激 素分子 的分泌量
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ｋ 它表 明了从 源节点 ｉ 到节 点 ｊ 的传 输 ，等于所有 可能 的从 ｉ 到 ｉ 的路传 输与对 应 的不 接触该 路 的图行列式 积之 和与 图行列式 之 比 。Ｍ ｓｎ ａｏ 增益 公式是 求信号 流图 中源点到 汇点 的传输 的一个 直接 的方法 。 第三种 是构成 闭环 信号流 图。 利用 Ｍ ｓ 增 益公式需 ａｏ ｎ 要找 出环和路两 种拓扑结构 ，而采 用闭合 信号流 图只需求 出环一 种拓 扑 ． 更为简 便 ， 利用该方 法 的算 法能够 使分析 结构复杂 的信号