管窥人类大脑的自检功能

钟振余

[自序] 现代科学的发展进步始终在两条道上并行前进。一是以实验性研究成果推动科学发展，二是模型化的假设理论研究促使实验验证后续跟进。虽然笔者的神经元模块化集群功能模型或许不尽完善,相较于当下脑科学研究的主流理论与现有科学原理的冲突问题都未能解决（见：神经“网络化”思路将使脑科学研究迈向不可知深渊），笔者至少能在自然科学的理论层面能形成闭环解释。

自检是现代大型仪器设备系统故障检测的一项重要功能。通过自检，人们可全面了解系统各功能模块所处的工作状态，判断故障发生的位置，决定检修的应对方式。大型仪器的自检模式可否在人类大脑中找到对应关系？

事实上，自检是大脑意识活动中最常见的一种自我存在功能。因为这种自检太平常、太司空见惯了，以至于你并未认真注意过。例如，在你每一天夜里睡醒的瞬间，大脑所做的第一件事就是对自身肌体各部分进行一次自检。如果突然有一天，你因疲劳过度等原因，经过深睡之后醒来，正准备翻身上洗手间的时候，一条腿或手完全麻痹了，你突然感觉起床困难。这一过程中，大脑神经活动的信息传递可用下图表示。

流程图中，端脑运动区储存了肌体各组织的活动信息，醒来的瞬间，端脑运动区神经被激活，储存的信息通过神经元振荡发放电波信号A。因振荡频率的对应关系，不同的下行运动神经接收到不同的储存信息。下行运动神经活动带动局部组织的感知神经采集到外部触感信息B，信息B经轴突的传导返回到颅内神经核，神经核振荡发放电波B_n信号。这一不完全闭合的循环过程，信号起始于端脑运动区的储存信息A_n，终止于触感信息B_n。由于电波信息内容前后完全圆融一致，神经活动无障碍，即A_n≈B_n，颅内出现两次电波信息，其信息内涵或结构类同，自检正常。但是，因长时间受到挤压的大腿的情况就不同了，由于神经受到机械性阻塞，对端脑发放的信息A_n中属于大腿内容的信号无法正常接收。大腿活动不起来，当然也没有信息返馈到颅内。端脑储存运动信息的神经元只有发送的信号A₀，没有返馈的可储存信号B₀，对应于大腿的下行运动神经，因为间断性阻塞，信息接收似通非通，信息的循环过程同样是间断性的，于是，酸麻感就此产生。直至最后机械性阻塞消除，恢复正常活动，自检完成。

这样的自检过程，可获得以下四种类同情况的信息活动流程图。

1、某些特定个体，因伤残截肢之后，自检流程会发生变化。因为截肢以下部分不再存在神经信号的下行和上传的信息。储存信息的记忆神经元会随时间延后而塑变，原储存的记忆消退。端脑不再主动发出断肢部分的自检信号，对应的神经核发放的信息中不再包含断肢部分的信息内容。因此，断肢在整个信息系统中消失。大脑完成内部自检范围的调整。

2、大腿以下局部麻醉引发自检流程发生变化。此时，对于端脑运动区最初发送的自检信息，大腿以下部分神经既无接收动作，也无信息返馈回到颅内。大脑对麻醉的大腿处于无能为力的漠视状态，属于失控之中。需要预防的典型案例：冬天雪地行走时，一旦脚部因寒冷原因失温，一定要保护好麻木部分的肢体，防止受到意外伤残。

3、大脑运动区疾病造成的神经元受损，自检变化分两种情况。第一种情况，如属后天损伤，如肿瘤等手术切除运动区神经，则相当于储存肢体活动的记忆信息被删除。于是，指挥大腿以下神经活动的信息没有了，大腿不再具备自由活动能力，自检范围调整，与前两种情况类同。更有患者将瘫痪的肢体不再当成为自身肌体的一部分，索引文献[4][5]描述，有患者将瘫痪的肢体推下床，结果自己也将被带动跌到床下。第二种情况，如果属于先天性脑瘫患者，因为端脑缺少正常发育的神经元，下肢活动产生的信息无神经元可储存，故脑瘫患儿既不能站立，更不会走路。对于这类患者，神经干细胞移植可使脑瘫患者恢复正常行走。北京武警总医院神经科开展这一手术，并取得很好的效果，CCTV科教频道作过专题报导。

4、异体植肢后的自检变化情况。异体植肢接活后，异肢肌肉等组织细胞所需的营养物质通过血液循环获得正常供给。但异肢神经产生的电信息返回到颅内后无法识别，成了外来的干扰信号。同样，端脑发送的记忆信息也不被异肢接收。异体植肢不能按正常指令活动。医疗实践中只能通过药物抑制神经细胞活性，降低信号冲突，避免排异发生。F.Crick在《惊人假设》一书中提出了一位患者植肢成功后，内心极为抵抗，无法接受异体植肢，最终还是以再次截肢告终。  

大脑自检功能实质上就是神经元功能模块之间，信息传递的平滑性反映。尽管上述分析缺少实验数据的佐证，但以往的历史资料和医疗实践的成功案例已为神经元功能化集群提供了很好的拟合说明。而有关神经核振荡现象，近年来已有大量的研究。只是将端脑作为一个记忆储存模块，与现行的脑科学研究主流思路违背，需要进一步的实验数据予以论证。希望热心于意识研究的科研人员从不同角度展开探索。若能证明本文分析完全错误，也是对脑科学研究的推进，当然，笔者也乐见博文的结论被推翻。

 参考文献：

[1]钟振余. 意识的物理学原理和记忆的生物学机制.宁波大学学报(理工版)28(2015).118-124.

[2]阮迪云. 神经生物学[M]. 合肥: 中国科学技术大学出版社,2008 .

[3]王玮. 中枢神经功能解剖学[M].北京: 科学出版社, 2014.7.

[4] F•克里克著.惊人的假说[M] 汪云九等译.长沙:湖南科学技术出版社,2007.4

[5]安东尼奥·R·达马西奥著. 感受发生的一切[M].杨韶刚译.北京: 教育科学出版社, 2007:85;106.

[6] Singer W．Synchronizationof cortical activity and its putative vole in information processing andlearning[J].Annual Review of Physiology, 1993, 55:349-374

[7] Alexey M.Ivanitsky,George A.Ivanitsky,Olga V.Sysoeva,Brain science: On the way to solving the problem of consciousness. InternationalJournal of Psychophysiology 73 (2009) 101–108.