【奥博资讯】学者孙作东推翻生命科学基础经典理论霍奇金的“离子学说”

近日，在美国医学科学期刊Journal of US-China Medical Science (UCMS)同期刊发黑龙江省亚欧脑科学研究院孙作东研究员的二篇论文——Enlightening Point of View Ba某▪某d on Potassium Channel “Origami Windmill” Model（基于钾离子通道“折纸风车”模型的启发性观点）、Interpretation of Action Potential Generation Mechanism in Cardiomyocytes by Potassium Channel “Origami Windmill” Model（用钾离子通道“折纸风车”模型阐释心肌细胞动作电位发生机制）。其中，《启发性观点》一文用了23个版面对1902年以后有关细胞生物电产生机制的基础理论研究与经典基础实验结果进行了梳理与批注，从根本上推翻了Hodgkin学派创立的“经典”理论——离子学说，彻底否定了依据离子学说建立的数学模型——Goldman-Hodgkin-Katz（GHK）方程与Hodgkin-Huxley（H-H）方程。

 

细胞的生物电现象，是细胞的基本特征。1939年，Hodgkin与Huxley测出了神经纤维细胞膜内外的电位差。目前，解释细胞生物电现象的理论基础就是Hodgkin学派创立的离子学说以及依据离子学说所建立的GHK方程与H-H方程。事实上，人类对细胞的生物电现象的理解，并不清楚甚至出现了***性的认知。自1902年Bernstein膜学说提出至今的118年间，细胞的生物电现象一直是生物学领域未解世界之难题。

 

论文作者孙作东研究员自1994年始，应用经颅电、经颅磁电刺激技术发明的系列脑病康复治疗设备——脑功能康复治疗仪（1995）、抑郁症治疗仪（2011）、帕金森病治疗仪（2011）、阿尔茨海默症治疗仪（2014）等，均为世界首创，被广泛地应用于脑神经疾病临床实践中，取得了显著的康复治疗效果。作为发明人，为了阐明仪器设备治疗机理和重大脑病的发病原因，应用物理生物学原理，从细胞分子水平相继提出了“脑细胞激活论”（2015）、“鸠子论”（2019）以及“K+通道‘折纸风车’模型”（2019）。K+通道“折纸风车”模型的建立，经历了实践—理论—再实践—再理论的推演过程。应用“折纸风车”模型原理，已经合理地阐释了神经纤维细胞与心肌细胞动作电位发生的全过程，因此得出的核心观点与传统理论离子学说背道而驰，即：细胞动作电位下降相，由K+内流所主导。离子学说则认为，细胞动作电位下降相，由K+外流所主导。面对如此截然相反的两种观点，作者追根溯源，对原有知识体系进行了梳理和批注，认为：

 

离子学说存在先天性不足。离子学说的基础是膜学说，离子学说对膜学说可能正确的观点没有明确肯定，对膜学说可能错误的观点也没有明确否定。无论是膜学说还是离子学说，都忽视了离子通道的结构与特点——进出口分别独立、离子进出通道“同向共享”，没有发现细胞动作电位的本质和膜内外离子交换的规律——膜面积守恒而离子数量不相等，致使后来的一系列实验研究工作误入歧途，使解决问题的方法变得越来越复杂和让人难以理解了。应用离子学说，正向推演，逻辑上无法自洽，而且与实验结果相矛盾；逆向推演，在下一时程前无法还原到动作电位的初始状态。离子学说现在的处境，就如同当年托勒密的“地心说”一样，科学家们为了维护地心说，在理论计算结果与实测数据不符的情况下，将几十个“本轮”“均轮”加到了既有体系上，结果是地心说依然无法自圆其说。