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我为什么是我(3) --- 从分子生物学到自我意识

已有 6878 次阅读 2008-4-12 23:21 |个人分类:生物物理-biophysics

为什么自我意识不变?

我觉得这个问题,像是在问:由蛋变成了鸡以后,它吃的食物、生存的环境(比如说运到太空)发生变化,为什么鸡就不能变成其他形态了。现代胚胎生物学的已经发现,为什么果蝇的翅膀发育到一定程度就停止生长。原因在于,翅膀的生长是由一长串的蛋白质的因果链来控制的。比如给一个简化版,蛋白质A控制蛋白质B的生成,蛋白质B促使翅膀发育(又是一长窜的基因、蛋白质链),但同时又促使分泌蛋白质C。蛋白质C达到一定浓度,便锁住发育基因,于是翅膀发育停止。其实这个复杂的问题有一个简单的回答:任何生物界中的复杂动力系统,最后肯定有一个稳态(attractor)存在,比如生物界的食物网络,基因控制网络等。动物的意识是从简单应激机制进化而来,使其趋利避害,在环境中能够生存(我们这样下穷黄泉上碧落的发问,已经是在滥用了,呵呵)。意识的建立和发展最终不能建立稳态的分子机制,在进化中肯定被淘汰了。为什么你的意识不能变成我的意识,动力系统进入稳态以后有一个能量惰性,不会很容易的变到其他状态,所以你的意识不会轻易的改变。物理中有一个Escape Energy的问题,说的正是这样的情况。
 

如果你有足够的手段来克服这个稳态的能量惰性,你就可以从一个稳态跳跃到另一稳态。物理上如此,生物亦如此。比如黄庆博客里提到在日本被炒得火热的由人体皮肤细胞诱变到干细胞的研究,正是通过改变基因控制网络顶端的四个控制基因,从而打破皮肤细胞这一稳态,产生一系列的的基因、蛋白质变化,使其重新回到干细胞这一稳态。

 

自我意识可以改变么?

这个问题很困难,没有人愿意来做志愿者,呵呵。但是我们可以通过一些旁证来说明。有人做了这样一个试验,他们制作了一种眼镜,一旦戴上了以后就会视界颠倒,上变成下,下变成上。志愿者戴上眼镜后,真的是象邯郸学步一样,发现自己走路都成问题,好几天才能适应。如果是骑车,这需要好几个星期。这说明,即使像你递一把勺子我接住这样日常生活中的简单动作,都是经过大脑无数次记忆和推测后才达到的稳态。如果我们改变这个过程中的任何一个环节,这个稳态也会发生改变。比如,我们可以做一个想象试验,在自我意识形成以后,如果我们改变记忆相关的基因(我们的大脑每两周就会有一半的物质被更新),使得新的神经元的离子阀门打开程度增加一倍,极可能自我意识就会发生改变。或者说,通过基因工程敲除掉视觉细胞中三种感光分子中的任一种,你甚至不能认出镜中的自己,不但自我意识,连整个世界都会改变。这样的实验在人身上肯定不能做,但是可以在仅有2万个脑细胞的蜗牛身上做。

事实上,现在脑神经科学的一个研究方向,就是通过对小鼠、果蝇作基因敲除试验,进而来分析某一种蛋白质对大脑功能有什么作用。详见:

Tonegawa Lab --- 小鼠基因敲除和大脑功能

http://web.mit.edu/picower/faculty/tonegawa.html

 
总之,自我意识的存在,跟其分子生物学意义上的基础十分不开的。改变这个基础,自我意识也会改变。

 

= Neuronpeptide A + B + C?

一个人的喜怒哀乐会是一连串的神经元的分子信号吗?杨玲提到:“对于意识的认识有很多流派,记忆和推理是一种,还有情绪、表象、感知觉等等,还有很多人认为意识是一个综合体”。对,意识的确是一个综合体,还有情绪、表象、感知觉等等,但最近二十年的分子生物学已经发展到了从分子水平来解释情绪、感知觉等低级意识,并且已经应用到了临床医学。通过对小鼠、果蝇作基因敲除,纪录和各种情绪、感觉相关时的小鼠神经元之间化学物质的变化,来建立大脑功能的生物分子学的解释。Kandel曾经举过一个例子,当你敲除某种蠕虫的一个基因之后,以前总喜欢成群结队的社会动物一下子变得喜欢行单影吊,郁郁寡欢。HHMIDavid J. Anderson用同样的方法来研究果蝇的情绪。

果蝇为什么会恐惧?看看HHMIDavid J. Anderson的网站:

http://www.its.caltech.edu/~dja/research/neural.html

 
大脑功能的一些分子机理弄清楚了以后,现在药厂已经开始大量生产提高记忆或注意力的药物。去年Nature有一篇文章就批评这些药物的滥用,认为会损害人的健康。所以,大脑的功能包括感觉、情绪、记忆和学习等,都是存在着一个由神经元之间的化学物质的变化的基础。会不会有一天会发明像《Brave new world》(1932 novel by Aldous Huxley)中提到的让人幸福的药片。嗬嗬,这我不知道。

关于意识影响生物结构,我的看法是,只有通过定量的可重复的实验来验证,才可以成立,而且意识也需要明确的定义。心情激动导致血压上升应该不算,除非是意识影响胚胎发育的形态,那则是惊天的发现了。

很高兴和你有共识,只有冷静下来心无旁骛才能思考出好的问题来。Feynman说思考科学问题就像用纸牌垒起来一座楼房,稍不留神就毁于一旦了,我觉得有道理,思考科学需要精益求精啊。



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