CHINA-INI哲学小组联合301神外发表医学理论研究成果

原标题:CHINA-INI哲学小组联合301神外发表医学理论研究成果

2019年9月Frontiers in Physiology发表了CHINA-INI哲学小组联合301神外的医学理论研究成果:Depiction of physiological homeostasis by self-coupled system and its significance(用自耦合系统描述生理稳态及其意义),文章共同作者包括宣武神外住院医师、301医院在职博士后陆夏医生,著名哲学家金观涛先生,宣武神外NICU陈文劲医生,301医院神外主任余新光教授,宣武神外首席专家凌锋教授。

该论文提出并证明:生理稳态,除了可以用“负反馈系统”来描述,还可以用“自耦合系统”来描述;这种新的视角有着重要的应用价值。两种描述方法背后的思维逻辑完全不同,前者是还原论思维,后者是系统论思维。虽然还原论是经典科学研究的内核之一,但对于指导医学实践而言,是远远不够的。

该论文的成果弥补了医学理论的上述缺陷,得到审稿人的高度评价。凌锋教授在WFNS2019全球特别大会的主旨演讲中介绍了这项成果后,很多国外专家对此感到振奋。

目前这一全新视角对于医学的意义还难以评估,但可以预见的是,该理论能为医学实践中复杂问题的分析、连续监测数据的解读和老年医学的发展提供坚实的理论支撑。

下面的内容会有助于大家理解这项研究成果。

什么是科学理论?现代医学有自己的理论吗?

1所示的“核心理论与相关学科结构图”,来自科学史界的权威、香港中文大学陈方正先生。大家仔细看会发现,“科学族谱”里没有医学。从预测的准确性来说,心理学、经济学预测也不是100%准确,为什么它们属于科学,而医学却不是呢?原因在于,医学至今没有形成符合科学规范的理论,而图中所示的学科都有,包括经济学和心理学

核心理论与相关学科结构图

什么是理论?理论是一套相关且自洽的观点集合。通常是从几个基本观点出发,进行推导,并得到更多的观点。

什么是符合科学规范的理论?需满足:1)有一些所有人认可、找不到反例的公理,其一般是通过大量观察总结得到的;(2)立足于这些公理,进行数学和逻辑推导,得到一些定理或推论;(3)基于这些推论进行预测,这些预测能够通过受控实验得到证实。

再看图1,它传达以下几个意思:(1)不同学科的图形以及大图上冒出的“芽”,形状都相同,其含义是所有的科学学科都是同构的;(2)现代科学的核心是狭义相对论和量子力学,二者互有交叉之处,对狭义相对论的部分内容进行推导拓展,得到广义相对论;对量子力学的部分内容进行推导拓展,得到色动力学……(3)经济学和心理学与这两门核心学科没有联系。

古代医学有自己的理论,现代医学没有

此外,具备科学理论的学科,其包含的各个基本概念必然有很清晰的定义。但是,医学是什么?健康、异常、疾病分别是什么?什么叫治疗?这些问题看似简单,但若仔细琢磨,又没几个人能说清楚。韩启德院士曾撰写文章讨论“医学是什么”,最终没能给出结论,感慨“玄之又玄”

新的医学理论如何建立?

“系统医学”作为一种科学理论的建立也经历了上述过程。

首先是找到学科研究的基本单位。物理学的基本单位是微观粒子,化学的基本单位是原子和分子,生物学的基本单位是细胞,经济学的基本单位是交易……医学的基本单位是什么?医学的涉及面太广,涉及生物、化学、物理等多个领域的知识,什么样的基本单位可以囊括这些知识,还能连接健康和疾病,并对人类和动物都适用?答案是稳态。

其次是找到稳态维持的基本模型。20世纪40年代得到诺伯特·维纳的数学描述之后,负反馈系统(negative feedback system, NFS)就视作生理稳态的基本维持机制。但是,用NFS描述稳态仍然有一些局限,这源自于还原论思维的不足。在金观涛先生的指导下,研究团队提出并用数学语言证明,自耦合系统(self-coupled system, SCS)也可以用于描述稳态维持,而且,稳态变化也可以用简单的数学语言进行描述,这是一个理论上的重大突破!

团队还从数学上证明,负反馈系统、正反馈系统都是自耦合系统的特殊形式,正如牛顿力学是相对论在特定情况下的表现,这意味着:原来基于负反馈系统建立起来的知识框架,与新的基于自耦合系统建立起来的知识系统,是互补而非对立的关系。

前面两步,在《系统医学原理》(金观涛、凌锋、鲍遇海、金观源著)一书中有详细论述。

《系统医学原理》中、英文版书封

接着就可以利用数学和逻辑进行推导,得出一些推论和预测,若这些推论和预测能得到实验的支持,就能证明该理论的可靠性。这一步,是新理论能否得到科学界认可的关键。完成这一步,需要研究者同时具备良好的医学(不是医学的某个专科)、生理学、数学和科学哲学的知识背景,颇具挑战性。

但团队成员不惧失败,秉持科学信念——坚信基于公理进行数学推导所得出的结论不会有错!功夫不负有心人,查阅大量文献后,发现新理论的关键推论和预测得到很多以往研究数据的支持。其中20世纪50~60年代进行的血糖代谢动力学研究更是直接证明了系统医学的公式确实可以较为准确地描述血糖代谢过程!最后是提出和论证应用价值。

系统医学的理论建立过程

系统医学的应用价值

系统医学同时有着重要的科学和哲学意义,《生理学前沿》发表的这篇文章主要论述了其科学意义,包括:

1)新理论提出并命名了一组新的疾病——调节功能减弱导致的疾病(weakened regulatory function induced disease, WRFID),并证明:2型糖尿病和原发性高血压都属于WRFID,并预测,很多老年人常见的疾病很可能也属于WRFID。基于该理论提出的治疗原则,与目前2型糖尿病和原发性高血压的指南推荐不谋而合。

2)新理论下,利用连续监测数据可以把稳态的抗扰动能力量化。长期以来,对一个稳态抗扰动能力的评测,主要是靠医生的直觉;未来医学中,这种直觉将被量化。该理论还能为老年医学的发展提供坚实的理论支撑,具体应用需要进一步探索。

3)新理论下,可穿戴设备获得的健康数据将大有用处。随着可穿戴设备的发展,越来越多的生理指标可以被连续监测,但如何利用这些大体量的数据呢?目前最普遍的策略是寻找数据特点和身体状态之间的概率相关性,但其背后的因果原因却说不清。换句话说,这些概率相关性背后没有理论依据。团队提出,利用连续监测数据将调节功能量化是一个好策略。

系统医学的哲学意义在《系统医学原理》一书中也有详细论述,而且有着很大的开发空间。例如,疾病是什么?为什么手术这种破坏性手段可以成为治疗手段?治疗的本质是什么?治疗的基本原则有哪些?……在此不进行详述

新理论的前瞻性临床验证研究即将在开展,让我们拭目以待。

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