主题：【文摘】离 子 通 道 -- 不爱吱声

　　细胞是构成我们这个纷繁复杂的生命世界的基石，即便在我们已经知道自然界存在着诸如病毒那样的生命形式之后，也同样如此。毕竟如病毒之类的生命形式，要想繁衍，还是得找到一个宿主细胞之后，才能生生不息。简言之，细胞就象一个口袋，将生命所需的最基本的一切囊括其中，在太初的混沌浓汤中建立起生命的秩序。

　　细胞能够做到这一点依赖于一类不溶于水的小分子――脂类化合物，尤其是磷脂。磷脂分子既有水溶性基团又有脂溶性基团，在水分子的作用下，其中亲脂的基团彼此聚集形成一个双分子层，而闭合呈球形。正是它们将生命所需的一切包容在内，而有了细胞内外之别。我们将这层分隔细胞内外的磷脂双分子层称为细胞膜。

　　生命离不开水，大多数对生命来说至关重要的物质都是水溶性的，比如各种各样的离子、糖类等。这就带来了一个基本的问题，它们要进入细胞就必须越过细胞膜内部亲脂的基团，而这并不容易。反之，对于生命活动中所产生的不需要的水溶性废物要出去，也同样困难。有人说生命就是一场游戏，不过只有胜利者才能继续玩下去。很显然，如果谁能够率先加速这些物质进出细胞，谁就有了生存的优势。而最简单的方法就是在细胞膜上安一个门，给水溶性的物质提供一个专门的通道。对于那些专门用来帮助离子进出细胞的通道，我们就称之为离子通道。

　　那么通道由谁来提供呢？对于生命来说，最重要的物质有两类，一类是核酸，一类是蛋白质。生命的具体功能主要都是由蛋白质提供，这里也不例外。细胞生产一些特别的蛋白质，它们能够镶嵌在细胞膜上且彼此聚集，中间的孔隙为水分子所占据，这就给那些水溶性的分子或离子提供了一个快速进出细胞的水通道。想象一下把球堆在一起，球与球之间自然会留下孔隙，这对理解离子通道会有所帮助。而孔隙的不同大小，可以允许相应的分子或离子快速进出细胞。

　　进一步的，细胞通过控制相应通道的开放和关闭，而能够调节相应物质进出细胞的速度，来实现细胞的需要，完成相应的功能。对于我们而言，细胞对几种无机离子（Na+、K+、Ca2+、H＋等）进出的管理，甚至涉及到生命的根基以及某些疾病的机制，比如神经冲动的产生、心脏的节律性跳动、肌肉细胞的收缩、能量的生成（ATP）等等。生命的奇妙每每使我们由然而生赞叹之心，对离子通道的研究，也同样如此。而科学家Erwin Neher 和 Bert Sakman则由于发现了细胞膜上的离子通道而理所当然的获得了1991年的诺贝尔生理学奖。

作者:逍遥,网站:www.oursci.org

最近我准备做一个关于scientific method在计算机科学中的应用的报告，可能会用得上离子通道的资料。

我的意思是表面上看,你的报告跟离子通道没关系呀.能否简要说明一下,谢谢.

现在计算机智能研究的一个重要方向对生理学研究结果的模拟，神经网络就是一个例子，还有Marr的视觉模型等等。问题在于现在的计算机结构是否能够描述人的生理反应，尤其是神经脉冲的变化。我是想用离子通道和计算机的门结构作一个类比来阐述可行性。

生理学与计算机科学是息息相关的。为了研究机器智能，我还曾经选修了不少生理学和心理学的课程。

计算机是用来干什么的？是用来描述和模拟客观世界的。 所以我们必须要了解离散的计算机模型对连续的客观世界的描述能够精确到什么程度。这个问题可以反过来看，我们如果有一定的机制把某个连续的客观世界的模型离散化，并且把误差控制在一定范围内，那么我们就可以用计算机把它描述出来。在生理学模型上，离子通道的研究恰恰给出了一个直观的离散化结构，这是我对它的兴趣所在。如果可以证明，某种门结构可以近似的模拟离子通道，那会是一个很大的突破。已经有一些学者做了这方面的研究。

非常欣赏你的想法:"用离子通道和计算机的门结构作一个类比".我个人认为生物科学将是未来的科学发展方向,对人体的研究将会是未来科学的热门,生物科学实际上是各综合学科,对生物的研究离不开其他学科,同时对生物的研究将大大刺激其他学科的发展.现在美国NSF已经将生物列为以后发展的重点,将会有大量的钱投入到生物中去.现在很多搞物理,化学,力学......的都想法将自己的学问往生物中去靠.我相信你学的生理学和心理学的课程一定能帮你大忙.另外,如果可能,真想知道你是怎样将计算机与生物科学的联系起来的.我不是搞计算机的,是搞材料和力学的,现在很想将自己专业与生物联系起来,还没想好如何做.你的研究可能会对我有启发.

我的主题是想着重于方法论方面的探讨，不是局限于计算机科学。我倒并不是因为生物学热门而想引用生物学，是因为我想试图强调自然科学和工程学在哲学概念上的纽带。这条纽带曾经是早期计算机科学的奠基者们的哲学基础，现在却被大多数研究者们所遗忘了。

我觉得很大程度上是因为我们并不清楚人(或其他动物)的视觉系统是怎样处理这些信号的。现在计算机视觉的算法基本还是在对一个个像素进行扫描，而人视网膜细胞则是同时将光的信号向大脑传递，这就是个本质的区别。

因此现在象计算机视觉，人工智能，模式识别等方向若要有实质上的突破，真是需从生物，心理学上入手。