针刺经络穴位的物理化学生物信号理论模式及作用机制研究

摘要目的：经络系统既是一个生物信息系统，又是一个物理化学系统。探索建立经络产生及传输生物信息的数理模式。方法：基于生物遗传与变异信息理论方程结合物理化学原理，建立了经络生物信息传导方程及经络中表观渗透压计算方法。提出渗透压是主要的经络信息传导动力及信息源。结果：基于新建立理论方法，可以确定细胞内外介质相似度Pg及二者之间的对称度k与生物信息传输效率之间的定量关系。理论分析表明，当细胞内外介质相似度Pg在0.002～0.01之间，k在0.001～0.01，经络具有最高生物信息传输效率。且经络内表观渗透压在0.4～5 MPa，这对生物组织具有安全性。结论：新理论方法得到的高效生物信息传输效率条件，可有效解释针灸学实验的许多结果及现象，为经络感传等现象的产生等重要内容提供了合理的科学机制。

关键词经络;穴位;循经感传;针灸;渗透压;遗传变异信息;信息流;非线性斑图

Theoretical Pattern and Action Mechanism of Biosignal：Physical Chemistry

in Meridians and Collaterals Acupoints

ZOU Huabin

（School of Chemistry and Chemical Engineering，Shandong University，Jinan 250100，China）

AbstractObjective：Meridians and collaterals system is not only a bioinformation system，but also is a physicalchemistry system.In this paper，it is aimed to investigate and establish mathematical pattern of propagation and transmission of biological signal in meridians.Methods：Based on biological heredity and variation information equation together with physicalchemistry principle，the biosignal transmit equation and apparent permeability pressure formula were built up.Permeability pressure was claimed to be the major biological information source and transmit power.Results：With the novel approach，the quantitative relationship between transmission efficiency of bioinformation and parameters Pg and k were determined，where Pg was the similarity and k was the degree of symmetry between internal and external mediums of body cells.Theoretical analysis indicated that meridians and collaterals had the highest biological information conduction efficiency，when Pg was in the range of 0.002 to 0.01，k between 0.001 to 0.01，and the apparent permeability pressure in the range of 0.4 to 5 MPa，which was safe to biological tissue.Conclusion：This novel theory is able to effectively explain many experiment results and phenomenons in experimental acupuncture，and supply scientific micro mechanism to meridian conduction.

KeywordsMeridians and collaterals; Acupoint; Sensitive meridian conduction ; Acupuncture; Permeability pressure; Heredity and variation; Bioinformation stream; Nonlinear pattern

中圖分类号：R245文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2022.04.019

针灸学是中医学的重要组成部分。实验针灸学是借助于现代科学仪器方法进行针灸学研究的一门基础科学。它研究经络的结构、现象、针刺技术、功能，是一个复杂的科学体系。在经络针灸现代研究领域，众多先辈学者专家做出了多方面的重大研究贡献。基于对这些重要工作的简练系统的总结分析，构成了本研究的重要基础组成部分。在此基础上，建立了新的理论方法。

1经络针灸现代研究的重要基础成果

1.1经络结构的现代科学研究自20世纪50年代始，科学家开始采用现代科学技术研究经络体系。日本学者中谷义雄在1950年用直流电阻式测定仪测量皮肤的导电量[12]。发现了一系列“良导络”。他用这种办法在各类患者身上共测出14条良导络，与古籍描述的经络线相类似[1]。法国专家尼布瓦耶在1950年代，也进行了皮肤电研究。祝总骧等[3]发现，低阻抗特性与薄层角质层直接相关。1970年以前，日本专家长滨善夫对1例敏感人的经络感现象做过详细描述[3]。1971年，我国经络研究协作小组发现了电刺激患者经络手阳明大肠经时产生麻、热、酸、胀混合在一起的感觉，像流水一样从电刺激的商阳穴沿着示指到达口唇上方，证明中医经络感传现象确实存在[3]。1970年，法国学者使用红外热像方法进行经络研究[2]。循经感传显著者在感传过程中，感传线产生明显的热感，显示出一条亮带温度较针刺前升高可达2.8 ℃[23]。胡翔龙等[4]研究了人体体表循经红外辐射轨迹。它直观地显示了古人所描绘的经络巡行路线。并进一步研究了人体体表红外辐射轨迹的加热诱发问题[5]。研究发现经络发射超微弱的冷光，与古典经穴相符[23]。

循经感传可以用机械压力、局部深层组织冷冻降温至21 ℃左右阻断，也可以采用经络注射生理盐水、普鲁卡因溶液阻断，局部注射M受体阻断剂，α受体阻断剂，或兴奋β受体阻断感传，皮肤触觉刺激法也可以阻断之。关于循经感传的激发现象，采用手法运针、电针接力、药物激发、入静诱导、艾灸法都可以激发感传出现[2]。

1976年又发现了95%的人具有隐性循经感传现象[3]。1980年，发现隐性感传线具有发出高振动声特性，称为PAP线。1982年发现人体截下的肢体，原有的隐性循经感传线的低阻抗（LIP）和高振动声（PAP）特性继续存在，其位置与截肢前一致。1983年发现脱离了真皮的表层和角质层，原有的隐性感传线，即经脉线仍然具有低阻抗特性，并发现循经低阻线和隐性感传线下方，在表皮层和真皮层的神经和血管密度大于非经脉线。1984年发现，经脉线下方的皮下组织中肥大细胞相对集中，这是首次发现经脉线下具有高度敏感性的物质基础。1984年还发现经脉线的高振动声现象和肌层中的特殊的结缔组织有关，声波循经传导速度6～10 m/s，而人体中其他组织中声音的传导速度达100 m/s。他们对经络存在性进行了系统科学研究，证实隐性感传线是显性感传线的基础和显性感传线的继续。二者可以相互转化，是经络的2种表现。并提出经络线不是一条简单的单一结构和功能线，而是多层次、多形态、多功能的立体结构。

1.2经络物质基础研究关于经络穴位的物质基础研究，费伦等应用磁共振成像（MRI）、X射线计算机断层扫描（XCT）及解剖学方法对经络穴位物质基础进行了深入研究[6]。经络穴位的物质基础是在以结缔组织为基础，连带血管、神经丛和淋巴管等交织而成的复杂结缔组织结构。它与细胞进行着物质、信息和能量的传输和调节，构成一个对生物肌体内外环境能做出反应的动态平衡体系。穴位位置相对应的深层结缔组织结构中，富集着Ca、P、K、Fe、Zn、Mn等特定元素，其功能之一可能是在穴位的局部区域内起着存储和应急调节Ca2+、K+浓度的作用。这二者是重要的信使物质，在人体各种生理活动中发挥着重要作用。这种物质基础中的液晶态胶原纤维具有高效传输红外光特征波段。循经离子和生物活性物质分布现象：在经络穴位处，Ca2+、K+、Na+、H+浓度，以及O2分压、CO2含量与周围非经络组织有明显差异。生物活性物质儿茶酚胺、乙酰胆碱、P物质、环核苷酸、一氧化氮等，在经络穴位处含量与周围组织具有明显差异[2]。

白宇等[7]在系统研究的基础上提出了经络新理论。采用数字人数据和CT、MRI数据，对人体结缔组织断面图像进行重建和标记，并与中医经络比较。经络的组织学结构为非特异性结缔组织，包括疏松结缔组织和脂肪組织。穴位是筋膜上在受到刺激时能产生较强生物信息物质的部位。张迪等[8]综述了经络穴位与肥大细胞相关性研究。肥大细胞沿着穴位经络线富集，针刺穴位后促其释放多种生物活性物质，分泌颗粒介质和细胞因子等来发挥其影响体内多种生物反应过程的作用。肥大细胞因子通过级联反应，在经络中产生感传效应。针刺穴位产生内啡肽产生镇痛作用[9]，这也是一类生物信息物质。这进一步证明，穴位及经络线上确实存在着固有的多种生物传感器，表明经络系统是具有复合结构特征、多种功能特征的特殊生理结构系统[10]。

1.3经络针灸数理规律研究目前关于经络的数理规律研究文献极少。匈牙利生物物理学家Eory运用CO2微量测定法发现，当针刺少商穴后3例受试者肺经隐形感传线各个主要穴位的CO2代谢都发生规律波动，其传导速率为1～1.5 cm/s。吴善令与沈妙和等合作提出用核技术对经络实体的存在性进行了研究，发现被标记化合物沿着经络运动时，其强度不是单调的、平滑的变化，而是呈有规律的波动状态，具有确定的周期、振幅、波长[3]。周期T=150～240 s。李定中、黄德珍等与吴善令、沈妙和等合作，在1984年发现，在甲亢患者身上示踪物沿经流量呈有规律变化，并且波动周期亦呈现有规律改变。证明感传具有沿经的物质基础或运动状态。同位素I125沿着心包经的循经移动速度在0.28～6 cm/s。

吴善令等学者提出，经络是人体内具有独特结构和功能的一个更为基本的系统，是人体水平的物质、能量的交换系统[3]。同时是一个特殊的信息传输系统。认为气血沿经络运行的主要通路是体液流动的最佳可能通路。这种周期性波动主要沿经络传播。基于此，又提出用于描述气血运行的5项参数：流量，流速，周期，振幅，波长。并根据实验结果，建立了描绘气血沿经运行的经验数学公式：（△N/△T）n=Xn-1（Nx+Ncn-1/2）-Am1Xn-mYm。丁光宏等[11]在理论上研究了人体组织液定向流动与经络问题。该研究揭示，在人体小腿段胆经和胃经穴位和经线上，毛细管排列与经线为平行状。由此建立了一种毛细管血浆与组织液交换的血流动力学模型。通过数值模拟发现，在这样的解剖结构下，组织液能产生一种定向流动并在毛细管密集的穴位区获得加速，并不断接力构成一条与经络相吻合的定向流线。这种输运的速度为每分钟数厘米至数十厘米。这与实验观察到的循经感传速度及放射性同位素的循经速度相一致。组织压力增高、动脉压改变以及血管壁通透性的变化，都会影响流速。北京大学张人骧和张人骥[1213]也建立了一个数学模型U=f（a，b，c，…）评定经络系统的贯通效果。

1.4经络现代研究基础的综合分析及新的研究思路这些研究证明，经络及穴位是客观存在的，但不具有专一的如同神经系统那样的特殊的生理组织功能结构。在经络及穴位上，集成了多种类型的生物传感器，可以通过针灸产生多种生物信号。他们传输到周围组织、体液及神经系统。与神经系统研究的最大差别是，经络系统缺乏神经细胞，神经信号的定量模式及产生机制的研究。这是经络系统研究的根本环节，也是目前最缺乏研究的内容。

经络中存在着生物信息物质流动，有弱有强。感传敏感者强，而隐性感传者较弱，但都存在着这种信息物质流。人体是由成千上万种不同分子、离子组成的物质体系。它本质上是一个极其复杂的物理化学体系。针灸引起的一定是物理化学反应，产生物理化学信号，即生物信号，并且具有一定的模式及作用。因此，针灸信号本质一定是物理化学反应产生的物质运动，分子、离子、电子流。同时产生热、电、磁、光、压力等信号。因此，实验针灸学的基础研究，无法脱离物理化学基本原理。另一个重要方面是，经络系统也是一个信息系统。通过经络传递的是多种物质决定的生物信息流，输送到特定器官、区域，影响多种靶标，以达到调控生理状态的目的。因此物理化学作用原理与信息产生传递，应是经络调控的基础。对应于神经系统神经信号的理论模式及作用研究，在实验针灸学中针刺经络穴位的物理化学、生物信号理论模式及作用研究，是针灸学的核心研究内容。

目前关于实验针灸学的多种现象，如循经感传现象、感传速度、电学特征、红外特征、光学特征、感传阻滞及激发特征，都无法得到合理的符合物理化学原理的理论解释及定量描述，也无法揭示其微观机制。关于经络现象的机制，目前主要有幾种观点[2]。其一，中枢论。其二，外周动因激发。其三，外周中枢统一观点。其中，观点二认为，体表存在一种具有多种复杂感受装置的特殊结构的传导系统。循经感传的能量由于体表多种感受器被沿经线传导着的某种“动因”依次兴奋，冲动相继传入中枢神经系统，即“传在体表，感在中枢”。观点三认为，针刺皮肤可以释放一些内分泌物质或激素，如乙酰胆碱、P物质等等。针刺点释放的物质可在组织中有限地有序扩散，作用于附近的组织细胞，产生类似的释放反应，后者再作用于其邻近的部位，形成局部体液接力作用或连锁反应，将信号传导下去，并通过神经感受之。

基于对经络多种现象的综合分析，作者认为外周动因激发及外周中枢统一两种观点，具有很好的科学合理性。在此理论基础上，提出外周动因激发及产生生物信息物质的依次激发传递的具体的机制。采用物理化学原理及生物信息观点，定量理论描述这一机制。

针灸穴位的物理化学生物信息的理论模式的研究，有助于人们科学揭示这些迷人的现象。经络系统本质上是一个物理化学生物化学系统，也是一个生物信息系统。针灸产生的信号是多种物质表现的生物信号，可以通过广义生物遗传与变异信息理论方程来定量研究这些信息。

作者在博士期间独立提出并建立的共有峰率和变异峰率双指标序列分析法已经被近百位学者成功应用于生物体系，包括中药、植物、动物，甚至矿物质的鉴别、分类研究[1417]。基于该理论方法，作者在2009年建立了双指标信息理论方程，即遗传变异信息理论方程[18]，利用对称变异常数对2种中药复方进行了准确分类鉴别。利用该信息理论方程对应的对称变异及非对称的单变异状态，对应的最大信息量状态得到的2个生物体系相似度常数=0.609，及0.692。基于小分子化合物的分子结构信息，可以精确分类多种生物复杂体系。文献[19]利用2个常数，对4种中药复方桂附地黄丸、金匮肾气丸、明目地黄丸、知柏地黄丸进行了精确鉴别。文献[20]基于该理论方程，提出了相同品质中药的理论标准。文献[21]基于小分子化合物种类，松脂的化学成分，可以精确判别中国松属及其2个亚属。基于植物蛋白质分子的结构信息，即共有与变异信息，可以准确对3种大豆，即黄豆、黑豆及青豆的蛋白质组进行精确分类[22]。基于该理论方程，还可以得到一个判别近缘生物的函数理论标准。基于2个常数及该理论函数，可以对白芍、赤芍、甘草、黄芪等4种植物进行精确鉴别及亲缘关系分类[23]。这些研究证明，初步建立的共有遗传变异信息理论方程，可以准确定量反映生物遗传与变异信息规律，也即生物体系物质之间的物理化学作用规律。

本研究基于广义生物遗传与变异信息理论方程[1823]，建立了生物信息传导方程，以及其产生的表观渗透压、生物信息流。计算了它们理论值，可以较好地定性定量解释实验针灸学中的许多重要现象。数据分析由自编《双指标等级序列系统分析软件包》实现。

2理论方法

2.1针刺经络穴位的生物信息的理论生物体系所有的反应，本质上都是物理化学反应，所有作用都是物理化学作用。他们都取决于物质分子、离子的种类及数量，或浓度的变化。在体系任何一局部区域，可以发生以下变化：物质种类变化，各物质浓度变化。物质种类包括分子、离子。由于这些变化，将产生生物信号。若是针刺引起的变化，则产生针刺信号。作者长期研究生物复杂体系中药的分类、鉴别，模式识别，提出了一系列的理论方法来处理这类信息，建立了广义生物遗传与变异信息理论方程[1823]，求得了2个生物种类常数及亲缘生物的理论判别函数标准。成功应用于多种生物体系的分类，鉴别研究。这也是适用于针刺经络穴位的生物信息理论。

广义生物遗传与变异信息理论方程如下[1823]：

根据此变异模式，可以求导出生物亲缘关系理论方程。（1）（2）（3）中各个变量的意义见文献[1823]，如下：Pg，共有成分率，可表示为P。该指标变量与生物数学中的Jacard and Sneath，Sokal参数相同。Pi，是ni与Nd的比值。Pvi是变异成分率，即ni与Ng的比值。Nd或N，所有样本构成的体系中存在的独立成分或成分种类。

Ng，任意比较的2个样本之间存在的共有成分，或体系中不变的遗传成分。ni，在比较任意2个样本时，是每个样本具有的变异成分。在对于一个体系整体分析时，属于第i类变异中的成分数。

m，变异类型数。

将方程（1）做简单变换，表示成遗传与变异作用状态函数。

W，即是生物体系遗传与变异作用的状态。方程（4）就是生物体系遗传与变异信息Ib与生物体系遗传与变异作用状态W之间的定量关系。其中，Ib既是信息，也是无量纲熵。理论上讲，方程（1）（4）是一个描述生物体系静态作用产生生物信息的理论方程。它本身具有化学势能的能量特征。

我们知道，针刺产生的效应，是一种流动的动态信息。流动的信息必由体内的针刺部位与相邻部位的物质差异有关。即化学势的不同引起了流动。生物信息Ib体现的是一种化学势。其势能的大小可用E=-IbRT来表征。因此其E≠0，必引起物质的传输与流动。

2.2生物信息传导理论

流动与阻力有关。类似电流、离子流动，电流的大小与电阻成反比，与电势成正比。通过研究方程（1），可知当2个相邻区域的共有相似度Pg=1时，两部分不会产生并传递信息。即相邻2个区域，若Pg大，其信息交流少。只有Pg小时，其信息交流多。这也是自然界的一种普遍现象。稀有的事件，易快速高效传播。大众熟悉的普遍信息，对人的吸引力小，也不易传递。前者Pg小，后者Pg大。因此，可以根据方程（1），定义生物信息传导理论方程（6）。基于方程（1）、（2），通过简单变换生物信息传导理论方程的形式如下。

It：定义为生物信息流。这是一个关于双变量Pg，Pvi的非线性函数方程。其基本变化趋势是，Pg→0，It较大;Pg→1，It较低。当Pg=1，比较的2个体系完全相同，It=0无信息流动。

2.2.1生物信息流It函数可以讨论上述方程的几何图像。为了简化讨论，可以构造一个简单模型。一个体系由相邻的2个子体系1，2构成。

对于经络体系，可以将子区域1定义为穴位，在区域2定义为穴位邻近的经络区域。二者也可以是经络线上的2个相邻区域。针刺穴位导致子区域1与子区域2之间物质种类、数量或浓度的变化。

这样，由方程（6）可得：

定义一个对称性指标k：

k=1，表示子区域1与子区域2完全对称。k=0，表示子区域1与子区域2完全非对称。0<k<1，表示子区域1与子区域2之间，既具有一定的对称性，又具有一定的非对称性。这是自然界中的普遍情况，即具有一定的相似度和差异性。由公式（2）中各个变量的定义知，

将（11）带入到公式（9）可得：

由Ib

将公式（11）（12）带入到方程（13），由此可得：

由此可得方程（6）的变换后的新的双变量形式：

方程（15）就是基于新的变量形式Pg，k的生物信息传导方程。

2.2.2生物信息流的物理化学生物学意义It是由势能量-IbRT在阻力Pg作用下，形成的一种信息流It（Pg，k）=Ib/Pg。与电流类似，电势V在电阻R作用下形成的电流，I=V/R。It本质上也是物质流，能量流。Ib，Pg皆无量纲，其中R[J/mol·k）]，T（k）。Ib是生物作用信息量，也是无量纲（或单位）作用熵。根据物理化学中的热力学第二定律[24]，吉布斯自由能G=H-TS，G：吉布斯自由能，H：焓，T：绝对温度，S：熵，基于统计热力学，S=klnW，其中k为玻尔兹曼常数。S/k=lnW是无量纲熵，也是体系的作用状态信息量，根据物理化学其具有粒子数量纲。当用摩尔数（mol）为粒子数量纲，玻尔兹曼常数k用气体常数R来代替，S/R=lnW。故信息量Ib=n，可定义为表观（独立）粒子数。It也具有粒子数量纲（mol），奈特为信息单位。由于经络中感传流动的存在，可由s（经络感传截面积）×v（流动速度）=V（体积/t时间），求得单位时间内表观生物信息物质粒子在感传经络的浓度C。

3循经感传对应的表观渗透压

3.1重要参数针刺肌电活动电位：一般80～300 μV，少数400 μV以上。而肌肉主动活动轻度用力收缩，肌电幅度可达100～300 mV。二者频率也极不相同[1]。同位素的自然迁移速度：在经络中，为3.5～76 cm/min[2]，0.28～6 cm/s[3]。3～5 mm宽的示踪线。隐性感传线宽度1 mm[3]。针刺产生的感传速度：10～40 cm/s[1]。为1～40 cm/s。一般为2.7～8 cm/s[2]。10～20 cm/s[3]，1～10 cm/s[10]。与同位素迁移速度二者的差即为感传的绝对速度（1×60-3.5）/60～（40×60-76）/60（cm/s），即0.94～38.73 cm/s，一般为2.62～6.73 cm/s。感传线宽w：0.3～3.0 cm[1]。0.5～5 cm[2]，0.5～2.5 cm[3]，平均宽度可确定为w=2 cm。穴位皮下组织深度l：0.7～3.5 cm[1]，平均1.79 cm，考虑到传感线深度平均为l=2 cm。当感传绝对线速度分别取2种代表性平均值v1=10 cm/s，v2=5 cm/s，单位时间内感传通过的肌体组织体积V1：V1=wlv1=2×2×10=40（cm3），将其变换成升，则V1=40/1 000=0.04（L），若感传线速度5 cm/s。单位时间内感传通过的肌体组织体积V2：V2=wlv2=2×2×5=20（cm3），将其变换成升，则V2=20/1 000=0.02（L）。

3.2經络中表观渗透压Π的计算公式由于生物体皆由细胞构成，细胞膜都具有半透膜结构，整个组织宏观也具有半透膜结构。基于物理化学原理，细胞内物质与细胞膜外的介质中的物质，由于存在物质种类及浓度的差异，一定会产生渗透压。由于针灸对肌体组织的反复破坏作用，导致局部细胞膜变形及破裂，产生细胞质外流，导致细胞外物质与细胞内物质之间的相对浓度发生变化，或刺激各类细胞，使其释放多种生物物质，打破原有的平衡。同时，这些物质细胞内外浓度的变化，产生体系渗透压的变化。同时，细胞外的空间之间存在着间隙，它们构成联通通道[25]，渗透压会驱动细胞外介质中的物质流动。这正是针灸产生循经感传现象的动力源。文献[11]亦认为，血液循环中血浆与组织液的交换与渗透，是经络中物质流动的驱动力。循经感传受外部机械压力阻滞，没有血液循环就没有血浆跨壁渗透，就不会产生渗透压，组织液失去流动的动力。如果用生理盐水注入下游阻滞区域，代替血液，跨壁渗透回复产生渗透压，组织液定向流动又会重新开始。

现代生命科学研究表明，有机体几乎所有分化细胞的表面都存在有一种以上不同的力学受体或传感器，其不仅可以随时随地地接受生活环境中的各种力学刺激信号。有机体组织中广泛分布着的应力网络蛋白，其本身就是这些力学受体特定的配体。而且还能及时地将其所接受的力学信息转换成为各种分化细胞内特有的信号。后者又可进一步地融入细胞内的信使级联信号整合作用中。从而最终转换为对分化细胞生命活动功能，代谢活动的调控作用[26]。

基于渗透压的概念描述经络的循经感传是科学合理的方法。渗透压可以启动神经、化学、生物、力学、光学、热学、电学、磁学等多种生物感受器，可以产生、传递非常丰富的生物信息，达到调控脏腑功能的效果。这一理论出发点是非常合理的。基于物理化学中渗透压计算公式：

由此可得：

根据上式，可计算流压力Π，它是一个时间的函数。

对经络中的物质流，可定义为表观物质流，生物信息物质流。产生的渗透压可定义为表观渗透压。其不一定由单一的源产生信号物质贯穿流动于经络之中。更可能是依次激发感受器，产生信号物质，像波动产生新的信号物质，由此产生表观物质流，及表观渗透压。这一观点可以解释匈牙利学者Eory及吴善令等的实验结果[3]，即经络中存在能量与物质的波动传输。这种波动就是由这种生物信息物质在经络中依次邻近激发，形成级联反应，产生并传输生物信息物质。如同水波之形成与传播。经络中生物信息的传输，必须靠渗透压来驱动。故高的生物信息流必须与较高的渗透压匹配。即使无针灸刺激穴位，正常状态下，经络也是靠其基础渗透压产生的流动来传输生物信息。

在表观上，在肌体紧密组织中产生1～40 cm/s的物质流，需要很大的压力。这是一种表观压力，但也具有一定的实际宏观压力效应。表观高压渗流，表观渗透压对组织不产生破坏作用。这与现代高效液相色谱仪中色谱柱的流动相行为非常类似。高压液相色谱柱中，紧密填充球形5微米粒径的硅胶微球，表面覆盖一层极薄的有机分子固定相，微球之间存在亚微米空隙。需要在色谱柱两端施加极高的压力10 130～40 520 kPa差，驱使液体流动相在这些空隙中产生渗流。其中液体流动相的线速一般在10～20 cm/s。

4数据分析与规律揭示

4.1经络中不同Pg，k对应的生物信息流It及表观渗透压Π的计算分析生物信息物质产生的表观渗透压Π，根据物理化学渗透压公式（17）：

依据信息流方程（15）、渗透压公式（19）选择不同的对称度参数k值，感传速度为v1=10 cm/s，v2=5 cm/s，计算不同Pg，k下的It，Ib及Π。见表1～5。

4.2数据分析及微观机制由表1～5可知，当对称度k=0.001，感传速度为10 cm/s及5 cm/s时，以It最小的值Pg=0.500 0，It=0.702 0为最小信号，可以作为基础信号及噪声。Pg=0.2，It=1.628 0的信号是最小值的2.32倍，或信噪比为2.32。Pg=0.06，It=2.8354的信噪比是4.04。而Pg=0.005 5，It=4.573 4的信噪比为6.51。Pg=0.002，It=3.465 1的信噪比为4.94。在Pg=0.002～0.02之间，具有较大的信噪比，为最优的生物信息传递区间。

另一方面，由Π看，随着k的增大，其对应的It的最大值，最小值，次最大值下降迅速，说明生物信息传输效率快速下降，其对应的Π却增大迅速。Π值大，容易破坏生物组织结构，不利于生物肌体的组织安全。根据此标准，只有当k=0.001，才对应合理的Π区间443.7～2 817.2 kPa，其对应的Pg区间0.001～0.01，或0.001～0.02。这也与实际的情况相符合，细胞内外物质的种类及浓度都差异极大，导致Pg极小，对称度k极小。当k<0.001，虽然生物信息流大，但对应的渗透压很低，无法推动生物信息物质的流动。

从上述数据分析看，只有在k<0.01时，才会出现合理的渗透压。越小，即细胞与其环境的非对称性越大，Π越小，越能保证肌体的安全。这也说明，经络调控系统是一个自适应的系统。从稳定性、信息传导效率、渗透压的大小，都要求0.002≤Pg<0.01。

一个有趣的科学比较。从上述表中可见，当Pg<0.5时，经络中的表观渗透压与高效液相色谱柱两端的压力差基本相等。当Pg大于0.5时，经络中的表观静渗透压是非常高的。若是外部施加压力，必会破坏生物组织，但实际上不会丝毫破坏肌体组织。如此必须做出科学解释。

其一，实际的Π并不很高，从表中可见，当Pg在0.06～0.002，Π的值较低，在443.7～2 817.2 kPa范围内。对生物组织安全。同时，该区间的It值较大，生物信息传输具有最高效率。这种压力，又具有生物学特征，受到体内生化反应的控制。其二，可以判断，经络中产生的压力，具有多源特征。经络组织中每个极小的区域，甚至每个细胞，自身都是压力产生源。从而整体上均匀产生一种内源性压力，且迅速推动经络中的生物信息物质快速流动，抵消压力，它不会破坏组织结构。各个微小压力源集成后，形成巨大的整体内源性压力。具有一定的机械压力特征。这可以解释采用机械压力阻滞感传时，在感传源头一侧，会产生很大的胀感。

肌体组织是具有一定流體性质的软物质构成，具有丰富的半透膜性。故，合理假设循经感传物质的输运是由均匀内源性渗透压力源产生并自身驱动。这是一种自适应的过程。这种组织不可能形成一种整体的宏观压力，只能驱动其中的流体物质快速流动来抵消整体压力的形成。由此可推知，在关节处或软组织处，刚性远高于肌肉组织，经络深度浅，感传速度慢，表观内源性压力极大，产生显著胀感及痛感。在肌肉丰富处，组织软，感传速度大，表观内源性压力小，易产生酸胀感。神经组织处，则产生电压电流产生的麻感。

从信息传输角度看，It越大，传输效率越高，这要求经络刺激穴位与相邻的经络线之间的Pg越低。这也是广义生物信息传输的一般规律。社会群体中有这样的现象：好事不出门，坏事传千里。坏事，是社会中的小概率事件，Pg低，It高，易于传播。好事是人们生活中的常见现象，Pg大，It小，传播效率低。这也是一种生物群体现象。

从体系的稳定性考虑，体系能量E=-IbRT越低，体系越稳定。这对应于极小的Pg。另一方面，随Pg增大，Π迅速增加，不利于肌体组织的安全稳定。故Π小，有利于保护肌体组织。这要求低的Pg。但由于细胞内外物质组成不可能差异无限大，故Pg在0.002～0.02，或0.002～0.06之间，体系最优。

5对实验针灸学重要现象的解释

5.1经络中同位素迁移的存在即使在正常状态，细胞内外物质种类及浓度的差异，都会产生渗透压，这是生物组织具有一定强度，支撑动、植物、微生物具有抵抗重力、外力压迫不会变形的根本原因。同时由于不同局部的生物组织的差异性，导致整体的不平衡性（细胞种类及数量，体液中物质种类及浓度，表里温度），渗透压会驱动体内细胞间的生物物质发生定向流动。这也是平常状态下，即使无针灸刺激穴位，经络中存在体液流动的动力，靠其基础渗透压产生的流动来传输生物信息。经络中同位素的迁移，就是证明。另一方面，这种基础渗透压导致体液在生物体内流动，形成局域对流，进而形成动力斑图非线性现象，这也应是经络形成的基本原因。人体经络可以看作是非线性斑图。

5.2循经感传流的存在在针刺过程中，使细胞质扩散到细胞间质中，影响多种生物传感器，同时引起多种生化反应，增强了渗透压，提高了流动性，增强了经络中物质的流动速度及强度，这也是所谓的得气现象。经络中生物信息的传输，必须靠渗透压来驱动。故高的生物信息流必须与较高的渗透压匹配。

5.3流的压力及成分中性大小分子及离子的流动，渗透压变化，引起酸胀感。离子型物质的流动，发生电压电流的变化，产生麻感。整体上是他们的混合感觉，只是比例不同。

5.4光电磁热特性由于穴位及经络线处汇集了多种生物传感器或感受器，可以敏锐感受体内及体外环境刺激，物理化学生物化学反应活跃，温度高。或抑制性强，而活性降低，温度下降。经络具有温度高于之外的组织特性，红外光学特性，及微光特性。电学特性，磁性特性。

5.5经络的良导电现象穴位位置相对应的深层结缔组织结构中，富集着Ca、P、K、Fe、Zn、Mn等特定元素，Ca2+、K+、Na+、H+它们以游离离子状态存在，P、Fe、Zn、Mn也具有离子状态，这可能是经络良导电现象的物质基础。

5.6传声现象敲击经络传声，是一种机械振动的传播，而不是声波的传播。机械振动通过经络传播，而在测量点产生声音。机械振动首先激发敲击部位的生物传感器，该传感器发生反应，产生新的物理及生化反应，产生新的压力振动信号，再次激发下一区域。依次进行激发传播激发下去，形成高震动声在经络中的传播。由于生物传感器物理生化反应需要一定的反应时间，因此这种振动模式在经络中传播速度较慢，为6～10 m/s量级。敲击经络产生液体波导。由于经络内压力大，形成一个弹性体，波动在其中传播形成一种波导。

5.7提高温度循经感传出现率升高温度提高了经络中传感器中及周围组织中的生化反应速率，利于提高感传强度速度。也使其宽度增加。

5.8感传通过关节通过关节时速度变慢甚至停顿，超过关节后又加速。关节组织紧密程度高，可传递信息物质浓度低为主要原因。由此可以知道，感传信息物质流，含有递次生化反应激发作用，而不是仅仅的恒定物质贯通经络。这是典型的依次局部生物化学反应的现象。

5.9乏感传期（适应期）持续长时间针刺，感传向针刺穴位自动回流。这是因为当刺激局部组织达到一定程度，其生物信息物质释放于环境达到平衡。Pg～1，Π=0，无法产生及推动生物信息物质流，Ib=0，It=0。当产生的生物信息物质浓度逐渐降低，原来产生的生物信息物质反向流动，将产生反向的Π，使感传回流，收缩。至原点消失。

5.10循经感传可阻滞1）施加一定的机械压力于经络，可以封闭组织间隙，阻滞信息物质流的流动，停止生化反应，停滞感传。2）冷却降温局部经络，降低各种生物传感器的化学反应活性及分子离子运动能量，可以停止循经感传。低温下，生化反应减慢，甚至停止。可阻滞这种生物信息流。反之，提高温度，加快生化反应速度，可加强这种生物信息流。3）用毛刷摩擦经络，经络皮肤轻微触觉刺激，可以扩张感传局部的组织间隙促进微循环及生物信息物质辐射扩散，降低感传物质浓度。引起多种生化反应，不能形成强的定向沿着经络传播，逐渐阻滞感传。4）注射生理盐水，普鲁卡因溶液，可以稀释经络中的生物信息物质，降低及消除感传。它们本身也会产生局部渗透压，抵抗针刺产生的渗透压，阻滞感传。5）局部注射M，α等受体阻断剂，或兴奋β受体，可以阻断循经感传。本质是阻断了化学反应产生某些重要的生物信息物质。

5.11药物激发注射神经递质乙酰胆碱，可以提高穴位及经络线上的神经细胞的反应活性，增加生物物质浓度及渗透压，提高感传率。

5.12痛感针刺肌腱、血管引起痛感。肌腱、血管，结构致密，硬度高，渗透性差，阻力大，流速慢，渗透压高，引起痛感。日常感觉，用硬质物体压迫骨骼产生痛感，压迫肌肉丰富处痛感很弱，与此原因一致。

5.13酸胀感刺激肌肉引起酸胀感。日常活动中，酸胀感是代谢物积累于肌体细胞之间，无法进一步快速彻底代谢。而针刺的酸胀感则是，细胞在针刺后破坏了细胞壁，导致细胞质外溢及生化反应新产生的物质聚集在细胞间隙，无法快速代谢造成的感觉。二者都是细胞内外多种物质不同浓度变化引起的渗透压的提高。

5.14麻感经络穴位区域及经络线有丰富的神经细胞组织，细胞内外的离子浓度发生变化，导致产生电信号，触发神经一定程度的放电。

5.15穴位感受阈必须具有一定的刺激强度，才能引起感觉。只有刺激破坏局部细胞组织到一定程度，才能产生一定细胞质外溢，改变细胞内外环境，增大Pg，增加Π。产生生物信息物质的流动。电针兴奋穴位的感受器的阈值最低（离子电导）。因为其导致小的离子运动，易于穿透细胞膜及在细胞间介质流动。手法运针阈值较高适中，需要显著破坏细胞壁的通透性。艾灸所兴奋感受器阈值最高，因为需要较高的温度，提高分子热运动能量，才能使细胞质明显渗出，产生明显的渗透压变化。

另一方面，病灶处化学势低，而经络中产生的表观渗透压感传化学势高，自然向病灶传输。即所谓“气至病所”现象。

6小结

基于国内外专家学者长时期丰富杰出的科学实验结果，作者将物理化学原理及生物信息理论引入到经络科学的现代研究之中。建立了生物信息物质流方程，解释了针灸过程可以高效产生及传输生物信息，调控多种生物传感器，达到治疗各类疾病的目的。建立的渗透压计算公式，可以通过生物信息物质，产生表观渗透压，这是推动经络中生物信息物质传输的原動力。不仅科学揭示了经络在非针灸刺激状态，即人体日常状态下，经络仍然存在生物信息流动的原因，也揭示了在针灸刺激状态下，循经感传产生的原因。通过生物信息流方程，可以定量计算经络的生物信息量，由此，可以定量处理经络信息，解释其产生的多种效应。

人体经络系统，是一个复杂的自适应调控系统。通过对生物信息流及渗透压的定量计算可知，人体的健康态是肌体细胞内外介质物质组成差异极大的状态，即细胞内外介质之间的相似度共有元素率Pg=0.002～0.01，内外介质之间的对称度k在0.001～0.01之间时，具有最佳的生物信息物质产生传输效率。这也是一个自我调控的稳定体系。在现代科学技术条件下，理论上可以测定细胞内、外介质中物质的种类，进而可以计算Pg及k的值。这一理论研究结果说明，在理论上经络系统遵从严格的物理化学原理及生物遗传与变异信息理论。基于现代科学原理，人们可以逐渐科学揭示经络这一几千来存在的，令人着迷的医学体系。

根据最大信息量It=4.573 4奈特，即每条经络的最大信息流量It=4.573 4奈特，他们之间的生物信息互不相同。共有12条经络，整个经络体系可传输的信息量为It总=12×4.573 4=54.88奈特。

目前，经络科学研究的一个极有价值的研究方向是，详细从细胞层次、分子层次研究穴位及经络线上的各种特殊细胞类型、功能。

致谢：进行经络现代科学技术研究的国内外前辈专家学者们，是他们开启了诞生于中华民族的经络医学的现代科学研究，并取得了辉煌的成就，向他们致以崇高的敬意！在这些前人奠定的基础上进行进一步的经络科学研究，实现了我25年前的一个愿望，建立一个描述经络信息的有效定量理论方法。

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（2020-08-29收稿本文编辑：王明）

基金项目：山东省中医药科技发展计划项目（2013157）

作者简介：邹华彬（1960.10—），男，博士，副教授，硕士研究生导师，研究方向：复杂生物体系中药的鉴别、分类、模式识别及质量评价，复杂生物体系数理理论研究，Email：huabinzou@126.com