人体电子设计

作者：Craig Savige
译者：卢慧明（Candice Loh）
文章来源：Creation 22(1):43–45, December 1999

19 世纪以来，社会对电力和各样电子装置的依赖急剧上升。你能否想像没有电的世界会是什么样子？原来在创世最初，电力和利用电力的装置早已存在！

电流是带电粒子（通常是指电子）的运动或流动，某些物质例如金属以及多种液体，会有较活跃的带电粒子运动或导电性较强。人们利用电力制造出各种电子装置，把电能转化为其他形式的能量，包括热能（电煮食炉）、光能（灯炮）、动能（马达）等。

然而，最早利用电力的并不是人类。我们来看看人体，尤其是神经系统，便能够推断出，人体的设计者必定精于难明的电子知识，而且懂得利用电力，把它转化成其他形式的能量。当想到神经系统的操作级别竟然小至原子和微观层面，我们只能惊叹上帝造物的深奥智慧。

人体神经系统分为两部分，分别是中央神经系统（central nervous system）及周围神经系统（peripheral nervous system）。中央神经系统包括脑部及脊椎，是神经系统的控制中心，而周围神经系统包括连接控制中心与身体其他部位的神经。神经系统透过电子和化学过程，来控制人体的各项机能。

科学家本质上承认，神经系统是根据电子设计来建造。科学文章经常引用现今电子理论和电子装置来描述神经系统，当中包括各类电子术语（例如电池、变换器、马达、泵、计算机、发射机、电化学位能、电路、二进数制、电流、电阻、电压、电容、电荷）。若不借助电子术语，便难以阐明神经系统，由此意味，早在人类发明电子装置以前，创造主对此已了如指掌。

神经系统的基本构造单位，是称为「神经元」（neuron）的神经细胞。神经元是脑部的主要组成细胞，显微镜下的神经元看来像八爪鱼，拥有多条触须。神经元将电脉冲（electrical impulse）信息，由一个神经元传送到另一个神经元（详见「神经系统怎样传递信息？」）。我们从物理世界接收的信息，便是透过电脉冲网络传送到脑部，反之亦然。假如没有了神经元电路（即电脉冲网络），我们的身体将完全停顿，就像一个被关闭了电力供应的城市。

一位教科书作者对神经系统有以下阐述：「神经元好比基本区域电路或微型电路。在细胞层或特定细胞当中，我们经常见到某一类型的微型电路反覆出现，组成处理指定信息的单元。」¹ （斜体为笔者强调）

来自物理世界的信息，透过五官神经系统的电子装置，将不同形式的能源转换为电能，接着把信息传递至脑部。身体上有各种「感觉感受器细胞」（sensory receptor cells），把不同类型的物理刺激转换成电子信号，例如听觉刺激的感受器细胞与嗅觉刺激的感受器细胞，两者便不相同。

神经元会因应适当的条件而接通或关闭，就像电力开关。「在正常的身体状况下，电脉冲的传送频率为每秒 10 至 500 个脉冲。」² 而且电脉冲是在神经元受到强烈刺激下，才会产生。我们若不认识创造主的大能和智慧，便难以想像创造主所造的整套神经系统电子信号有多复杂。

个别神经元只是神经系统耦合电路的其中一个小组件。资讯科学家吉特（Werner Gitt）表示：「假如以电路图来代表神经系统，一个针头代表一个神经元的话，这幅电路图的面积将达数平方公里 … … 比全球电话网络系统要复杂几百倍。」³

要理解神经电路的复杂性，我们先要理解神经元之间是需要互相配合，而这类配合涉及庞大的计算。「脑部可能有多达 10 万亿至 100 万亿个突触（突触是神经元之间的接触点），每个突触是一个小型计算机，计算到达的电脉冲信号。」⁴ （斜体为笔者强调）来往脑部的信息以接力传送的方法，将信息由一个神经元传送到另一个神经元。

实在难以明白，为何有人会相信神经系统（尤其脑部）是盲目进化和物竞天择而产生。我们仅介绍了一些人体的电子设计，事实上，在神经系统运作上，科学家每每有新发现，皆因神经系统的复杂性远超过任何人造东西，它是创造的奇迹。的确，我们可以像大卫一样宣告：「我要称谢你，因我受造，奇妙可畏，你的作为奇妙，这是我心深知道的。」（诗篇 139 篇 14 节）

神经系统怎样传递信息？

传递信息的神经纤维（nerve fibre），是神经元的延长部分。

大部分人体细胞的细胞内外，沐浴在含有正离子（如钠离子Na＋、钾离子K＋）和负离子（如氯离子Cl－）的液体中。细胞利用「生物泵」把正离子从细胞膜的一端运送到另一端，最后形成细胞内有较高浓度的负离子，细胞膜内外的电位差在细胞膜之间形成电压，称为细胞膜的「极化」（polarized）现象（图 1）。而细胞膜的外面和里面，就好比电池的正极和负极。

某些东西会导致部分细胞膜的渗透性突然增强，让正离子回流到细胞里面，该部分细胞膜的电压因而被抵消，称为「去极化」（depolarized）现象（图 2）。

去极化作用有如波浪，沿着神经纤维的细胞壁传播。不过，神经纤维并非直接以电流来传递信息，而是以去极化作用的波动（图3）。在波浪经过之后，生物泵再次给细胞膜充电，让该部分细胞膜回复原来的极化现象。

若干东西（包括物理刺激、电子刺激、化学影响）能够令细胞膜的渗透性暂时增强。两条神经纤维（A 和 B）之间的接触点称为「突触」（synapse），当波浪传送到神经纤维 A 的末端时，末端的微细容器会释放特别的神经递质到突触，使神经纤维 B 产生去极化作用，于是展开新一浪的去极化波动。而完成任务的神经递质（transmitter）需要即时被分解，否则神经纤维 B 将一直维持去极化状态，无法充电，为下次发射作好准备。

有机磷杀虫剂（例如马拉硫磷（malathion））的作用是针对神经递质，阻止它分解，因而令昆虫的神经细胞无法正常运作。人体神经纤维也是使用同一神经递质，因此接触过量的马拉硫磷会有害人体。

细胞膜的充电、放电、神经递质的释放、分解、再造，为信息传递一个循环，而在神经纤维一秒钟可以有数百个这样的循环。即使这个简单的描述，无疑是一个令人惊讶的过程，而设计和制造这一切的所需信息，就藏在我们的遗传物质「脱氧核糖核酸」（DNA）的密码当中。我们的确是受造奇妙可畏！

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.