事实如此浪漫

生物电和意识之间的联系

“真的很难定义神经元的特殊之处,”塔夫茨大学的分子生物学家迈克尔·莱文说。“几乎所有的细胞都做神经元做的事情,只是速度更慢。” 插图:jijomathaidesigners / Shutterstock

l生命似乎在各个层面上都与生物电联系在一起。已故的电生理学家和外科医生罗伯特·贝克尔(Robert Becker)花了几十年的时间研究人体电场在发育、伤口愈合和肢体再生中的作用。他1985年出版的《T人体电:电磁学和生命的基础,是一个令人着迷的深入研究,身体是如何通过电贯穿的,尽管我们不能看到或感觉这些领域与我们的辅助感官。但贝克尔的工作远未完成。

迈克尔·莱文(Michael Levin)是一位继承了贝克尔研究思路的科学家。他读完这本书后就对这个题目着迷了带电的肉体.2013年,莱文一直致力于“破解生物电密码”从那以后。“进化,”莱文说,“确实发现了电生物物理学对于计算和处理非神经组织中的信息是多么的有用。”构成身体的成千上万种细胞类型,我们用这个词来形容数万亿细胞的合作。“真的很难定义神经元有什么特别之处,”他告诉我。“几乎所有的细胞都做神经元做的事情,只是速度更慢。”

紊乱的细胞和器官如何凭直觉对什么做?

他在塔夫茨大学(Tufts University)的团队开发了新的分子遗传学和概念工具,以探索再生、胚胎发育和癌症抑制中的大规模信息处理——所有这些都在不同程度上由生物电场介导。这项工作包括检查,例如,如何青蛙它们通常不会再生整个四肢(像蝾螈一样),但它们可以再生四肢,修复他们的大脑脊髓,或规范化的肿瘤在“electroeuticals”(基于“pharmaceuticals”的双关语)的帮助下。这些疗法针对的是肿瘤的生物电回路,而不是化学疗法,或与化学疗法一起。换句话说,生物电场比我们想象的更强大执行在人体和所有动物的身体中有许多令人惊讶的作用。

大自然似乎已经发现电场,就像它们在人造机器中扮演的角色一样,可以为生命所必需的一系列过程提供动力。甚至意识本身。世界各地一批名副其实的神经科学家和电生理学家正在稳步深入研究电场和磁场的程度——“脑电波”或“脑电波”。神经振荡——似乎揭示了意识的关键方面。一段时间以来,流行的观点是,大脑的生物电场,即在不同物理尺度上产生的电场和磁场,是大脑活动的一个有趣的副作用或附带现象,但不一定与意识本身的功能有关。

相反,一些思想家现在提出,这些领域实际上可能是解释意识的主要领域。在2013年的一次琼斯(Mostyn Jones)回顾了各种意识领域的理论,这一领域仍是少数学派,但正在成长。如果这种方法是正确的,那么更普遍地说,身体的生物电场也可能以某种方式与不同层次的某种意识相关联。当我问莱文关于意识的潜能时,他提供了一些支持,至少在某种基本形式下,在身体的电场中。

“神经网络和其他生物电通信细胞组织之间几乎没有根本区别,”他在一封电子邮件中说。“如果你认为大脑中的意识在某种程度上是大脑电活动的结果,那么就没有原则理由假设非神经电网络不会成为某些原始的、基础的(古老的)非语言意识的基础。”

这种思维方式开启了令人兴奋的可能性。它承认,在身体的生物电场中可能存在着某种智能(对一些思想家来说,甚至可能是意识),这是信息传递的有效来源,甚至是一种计算。在他的作品中,莱文将这些领域如何包含引导成长和再生的信息拼凑在一起。他有时将这些引导力量描述为形态发生场所这听起来可能是一个神秘的概念,但它是非常实际和真实的,有坚实的数据支持。莱文说,这些信息可以存储在多细胞电场中,“以一种很可能非常类似于行为记忆的方式——比如看到特定形状——存储在神经元网络中。”

以青蛙为例。莱文说:“为了变成青蛙,蝌蚪在蜕变过程中必须重新排列它们的脸。”“过去人们认为这些动作是硬编码的,但我们的‘毕加索’蝌蚪——所有器官都在错误的位置——显示了出来否则这些生物电场所展示的技术,在非常不正常的环境下培育正常的青蛙,是不可思议的。“令人惊讶的是,它们基本上还是正常的青蛙!”

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紊乱的细胞和器官如何凭直觉对什么做?Levin和著名的哲学家和认知科学家Daniel Dennet最近在一篇标题相当挑衅的文章中解决了这个问题,《一路向下的认知他们认为,像思考这样的事情并不仅仅是我们在头脑中做的需要大脑的事情。这是一个甚至单个细胞本身也不需要任何大脑参与的过程。对于那些认为这是一种傲慢的人格化形式的生物学家,莱文和丹尼特说:“冷静点。”将许多不同种类的生命拟人化,从它们的部分和过程中看到各种目的论经验,是很有用的。他们写道:“自从20世纪40年代和50年代控制论取得进展以来,工程师们已经有了一门强大的、实用的机械科学,有了目标和方向性,没有了神秘主义。”“我们认为生物学家应该迎头赶上。”

关于目的和目的论(目标导向的行为),他们明确了自己的关键观点:“我们认为这种值得称赞的科学谨慎已经走得太远了,让生物学家穿上了紧身衣。”

他们写道,“把生物体的某些部分当作媒介,发现机会并努力完成任务”,可能会找到更好地理解这一点的一条有希望的途径。这是“有风险的,但洞察力的回报可能很大。”至少对莱文来说,生物电场是这种集体决策的关键机制。这些区域将细胞和组织连接在一起,使得突触连接不仅能够与邻近的细胞和远处的细胞进行快速的信息交换。

这些沟通渠道与癌症的出现有关,这意味着,根据莱文的说法,它们可能对治疗某些形式的癌症有用。“你可以(使用生物电场)在完全正常的动物体内诱发转移性黑色素瘤(一种皮肤癌),没有致癌物质或破坏DNA的有害化学物质,”他说。你也可以使用这些相同的区域“使现有的肿瘤正常化或防止它们形成。”他目前正在将这项工作转移到人类临床模型上。

生物电场的重要性在于连接、信息和计算。对莱文和丹尼特来说,这些成分相当于认知,对他们来说,这是一个复杂的连续统一体,在超过十亿年的生物进化中发展起来的。它不是一种全有或全无的事情,而是一个光谱——它在发展、进化、癌症和意识本身的运作中发挥着作用。

谭姆·亨特是一位哲学家、执业律师和作家。他写过两本关于意识哲学的书:生态,自我,爱:哲学,灵性和科学随笔思想,世界,上帝:21世纪的科学与精神

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