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Creation  Volume 22Issue 1 Cover

Creation 22(1):43–45
December 1999

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22(1):43–45
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人體電子設計

作者:Craig Savige
譯者:盧慧明(Candice Loh)
文章來源:Creation 22(1):43–45, December 1999

19 世紀以來,社會對電力和各樣電子裝置的依賴急劇上升。你能否想像沒有電的世界會是什麼樣子?原來在創世最初,電力和利用電力的裝置早已存在!

電流是帶電粒子(通常是指電子)的運動或流動,某些物質例如金屬以及多種液體,會有較活躍的帶電粒子運動或導電性較強。人們利用電力製造出各種電子裝置,把電能轉化為其他形式的能量,包括熱能(電煮食爐)、光能(燈炮)、動能(馬達)等。

然而,最早利用電力的並不是人類。我們來看看人體,尤其是神經系統,便能夠推斷出,人體的設計者必定精於難明的電子知識,而且懂得利用電力,把它轉化成其他形式的能量。當想到神經系統的操作級別竟然小至原子和微觀層面,我們只能驚嘆上帝造物的深奧智慧。

人體神經系統分為兩部分,分別是中央神經系統(central nervous system)及周圍神經系統(peripheral nervous system)。中央神經系統包括腦部及脊椎,是神經系統的控制中心,而周圍神經系統包括連接控制中心與身體其他部位的神經。神經系統透過電子和化學過程,來控制人體的各項機能。

科學家本質上承認,神經系統是根據電子設計來建造。科學文章經常引用現今電子理論和電子裝置來描述神經系統,當中包括各類電子術語(例如電池、變換器、馬達、泵、計算機、發射機、電化學位能、電路、二進數制、電流、電阻、電壓、電容、電荷)。若不借助電子術語,便難以闡明神經系統,由此意味,早在人類發明電子裝置以前,創造主對此已瞭如指掌。

神經系統的基本構造單位,是稱為「神經元」(neuron)的神經細胞。神經元是腦部的主要組成細胞,顯微鏡下的神經元看來像八爪魚,擁有多條觸鬚。神經元將電脈衝(electrical impulse)信息,由一個神經元傳送到另一個神經元(詳見「神經系統怎樣傳遞信息?」)。我們從物理世界接收的信息,便是透過電脈衝網絡傳送到腦部,反之亦然。假如沒有了神經元電路(即電脈衝網絡),我們的身體將完全停頓,就像一個被關閉了電力供應的城市。

一位教科書作者對神經系統有以下闡述:「神經元好比基本區域電路或微型電路。在細胞層或特定細胞當中,我們經常見到某一類型的微型電路反覆出現,組成處理指定信息的單元。」1 (斜體為筆者強調)

來自物理世界的信息,透過五官神經系統的電子裝置,將不同形式的能源轉換為電能,接着把信息傳遞至腦部。身體上有各種「感覺感受器細胞」(sensory receptor cells),把不同類型的物理刺激轉換成電子信號,例如聽覺刺激的感受器細胞與嗅覺刺激的感受器細胞,兩者便不相同。

神經元會因應適當的條件而接通或關閉,就像電力開關。「在正常的身體狀況下,電脈衝的傳送頻率為每秒 10 至 500 個脈衝。」2 而且電脈衝是在神經元受到強烈刺激下,才會產生。我們若不認識創造主的大能和智慧,便難以想像創造主所造的整套神經系統電子信號有多複雜。

個別神經元只是神經系統耦合電路的其中一個小組件。資訊科學家吉特(Werner Gitt)表示:「假如以電路圖來代表神經系統,一個針頭代表一個神經元的話,這幅電路圖的面積將達數平方公里 … … 比全球電話網絡系統要複雜幾百倍。」3

要理解神經電路的複雜性,我們先要理解神經元之間是需要互相配合,而這類配合涉及龐大的計算。「腦部可能有多達 10 萬億至 100 萬億個突觸(突觸是神經元之間的接觸點),每個突觸是一個小型計算機,計算到達的電脈衝信號。4 (斜體為筆者強調)來往腦部的信息以接力傳送的方法,將信息由一個神經元傳送到另一個神經元。

實在難以明白,為何有人會相信神經系統(尤其腦部)是盲目進化和物競天擇而產生。我們僅介紹了一些人體的電子設計,事實上,在神經系統運作上,科學家每每有新發現,皆因神經系統的複雜性遠超過任何人造東西,它是創造的奇蹟。的確,我們可以像大衛一樣宣告:「我要稱謝你,因我受造,奇妙可畏,你的作為奇妙,這是我心深知道的。」(詩篇 139 篇 14 節)

Figures 1-3

神經系統怎樣傳遞信息?

傳遞信息的神經纖維(nerve fibre),是神經元的延長部分。

大部分人體細胞的細胞內外,沐浴在含有正離子(如鈉離子Na+、鉀離子K+)和負離子(如氯離子Cl-)的液體中。細胞利用「生物泵」把正離子從細胞膜的一端運送到另一端,最後形成細胞內有較高濃度的負離子,細胞膜內外的電位差在細胞膜之間形成電壓,稱為細胞膜的「極化」(polarized)現象(圖 1)。而細胞膜的外面和裏面,就好比電池的正極和負極。

某些東西會導致部分細胞膜的滲透性突然增強,讓正離子回流到細胞裏面,該部分細胞膜的電壓因而被抵消,稱為「去極化」(depolarized)現象(圖 2)。

去極化作用有如波浪,沿着神經纖維的細胞壁傳播。不過,神經纖維並非直接以電流來傳遞信息,而是以去極化作用的波動(圖3)。在波浪經過之後,生物泵再次給細胞膜充電,讓該部分細胞膜回復原來的極化現象。

若干東西(包括物理刺激、電子刺激、化學影響)能夠令細胞膜的滲透性暫時增強。兩條神經纖維(A 和 B)之間的接觸點稱為「突觸」(synapse),當波浪傳送到神經纖維 A 的末端時,末端的微細容器會釋放特別的神經遞質到突觸,使神經纖維 B 產生去極化作用,於是展開新一浪的去極化波動。而完成任務的神經遞質(transmitter)需要即時被分解,否則神經纖維 B 將一直維持去極化狀態,無法充電,為下次發射作好準備。

有機磷殺蟲劑(例如馬拉硫磷(malathion))的作用是針對神經遞質,阻止它分解,因而令昆蟲的神經細胞無法正常運作。人體神經纖維也是使用同一神經遞質,因此接觸過量的馬拉硫磷會有害人體。

細胞膜的充電、放電、神經遞質的釋放、分解、再造,為信息傳遞一個循環,而在神經纖維一秒鐘可以有數百個這樣的循環。即使這個簡單的描述,無疑是一個令人驚訝的過程,而設計和製造這一切的所需信息,就藏在我們的遺傳物質「脫氧核糖核酸」(DNA)的密碼當中。我們的確是受造奇妙可畏!

參考文獻及註解

  1. Shepherd, G.M., Neurobiology, Oxford University Press, London, p. 577, 1983. 回上一頁.
  2. Tortora, G.J. and Anagnostakos, N.P., Principles of Anatomy and Physiology, Harper & Row, New York, p. 290, 1981. 回上一頁.
  3. Gitt, W., The Wonder of Man, CLV Publishing, Germany, p. 82, 1999. 回上一頁.
  4. Restak, R.M., The Brain, Bantam Books, New York, pp. 34–35, 1984. 回上一頁.

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