人体机器——《人体解剖学》记1

人体机器——《人体解剖学》记1

 文丨坐驰

人体解剖学是医学的基础，也是了解自己基本构成的基础，第一次看完《人体形态学》，惊讶于构成人体的一千多个器官（部件），从整体布局到微观结构，为了完成功能都设计的相当合理。各部件之间相互配合紧密联系，使机器整体设计寿命超过一百年。当这一次读过《人体解剖学》又有了进一步的认识。人体解剖学将人体分为九大系统，分别是运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、循环系统、内分泌系统、感觉器、神经系统。我倒是觉得可以将人体看做一个能够自我运行的机器，将九大系统重新分为七部分，分别为基本构架、（管线系统）、动作系统、能源系统、修复和垃圾处理系统，数据系统（包括感知、传输、处理和控制）、新个体生产系统。下面分项介绍。

基本构架

人体骨骼数字图

决定机器最基本的构架的是骨和骨连接，相当于机器中的基本结构件和连接件。这里主要介绍骨。人体共有206块骨，分为躯干骨51块，上肢骨64块，下肢骨62块，颅骨29块。

颅骨主要包含四项功能：1、是实现了头部的基本形态。2、对人体机器最重要的中央数据处理系统即大脑、小脑、脑干进行保护。3、由上颌骨、下颌骨构成对食物粉碎处理的结构（归为能源系统）。4、颅骨中的6块听小骨，既是构成前庭蜗器（耳）的结构件，同时也是辅助听觉传感器的功能件（归为数据系统）。

躯干骨主要包含三项功能：1、实现躯干的基本构架并为动作系统提供杠杆。2、对数据处理系统中的脊髓进行保护，3、由肋骨胸骨形成对内部重要部件保护。

四肢骨唯一功能就是实现四肢的基本构架并为四肢的运动系统提供杠杆。

管线系统

人体血管、淋巴管数字图

管线系统包括动脉、静脉、心脏、淋巴管、神经、局部组织液循环、隐藏的组织液循环。就像机器设备中的各种电路电线、油路水管。就功能来说管线系统并不能成为单独一种系统，而是其他系统中的一部分，以管线形式存在。但各管线系统之间存在相似规律顾一起介绍。

心脏、动脉和静脉构成的管路为血液的流动提供通道，心脏是在一个整体中存在两个泵，主泵接收来自肺脏的动脉血并将其泵出，为全身各需要血液的部件提供这种液体，动脉血变为静脉血回流到副泵，再由副泵将静脉血泵出给肺脏进行氧气二氧化碳交换，变回动脉血。血液的循环系统很像机器中的电路循环，将红色的动脉看成火线，蓝色的静脉看成零线，在机器中火线和零线通常是伴行的，在人体中动脉和静脉大多也是伴行，尤其主干线。

淋巴管在图中用绿色表示，管路中的淋巴液来源于部分没有延静脉回流的动脉血既组织液。绿色的淋巴管很像电气系统中的地线，由动脉而来没有回到静脉中去的过程，正像从火线而来没有回到零线中去的部分电荷。淋巴管经过层级合并最终分别从左右静脉角注入静脉，这又与电路系统中将接地的线路最终和零线连接在一起很像。既然地线也是一部分电荷的回路，那么经过层级合并的淋巴管干线很多也是和动脉静脉干线伴行的。

神经组成了人体的神经系统，神经系统很像电气中的信号线，负责双向信号的传输。信号线与动力线的分布情况取决于使用情况，动力需求最多的地方不一定是信号最多的地方，动力的来源是电源，而信号的归宿是数据处理器，于是全身的神经线路大多不与动脉、静脉伴行。

在身体中还存在着很多组织液循环，有几个循环是比较典型的。膝关节腔内存在滑液、眼球中存在房水、脑和脊髓硬膜中存在脑脊液，这些液体都有自己的来源与去向，一旦通路受阻就会出现膝关节积液、眼压升高青光眼、和颅压升高。这些流动于全身的组织液对组织具有润滑和滋养的作用，同时还可以带走代谢废物，这倒是比机器中的冷却润滑系统更高效。

动作系统

人体肌肉数字图

动作系统主要由全身的骨骼肌组成。人体共有600多块骨骼肌，主要分布在四肢，以骨作为杠杆，骨骼肌作为动力完成人体的各种有意识的动作，实现某种姿态。人体的肌肉可以看做是机器中的电动机或气动缸，与结构件配合实现运动性功能。

能源系统

人体 呼吸 消化系统 数字图

源系统的原料包括摄入的糖、脂肪和吸入的氧气。这很像发动机中的燃料和氧化剂。

燃料有关的器官主要包括口腔、咽、食管、胃、小肠、肝、胆、胰腺（中医中的脾）。食物由口腔进入，首先经过牙齿的粗粉碎，通过食管进入胃中，在胃中进行细微粉碎初步分解，通过十二指肠与胆汁和胰液混合，再通过空肠回肠，食物中的糖分脂肪等营养物质主要在小肠（十二指肠、空肠、回肠）中完成吸收，由此燃料基本收集完毕。

氧化剂有关的器官主要包括鼻、咽、喉、气管、肺。空气由外界吸入，在肺中完成氧气与二氧化碳的转换，由此将氧化剂收集到体内。

血管在能源系统中起到关键的运输作用。血液、淋巴液将胃、小肠等处吸收的糖、脂肪（游离脂肪酸、甘油单酯等形式）运送到对应的加工存储位置，有待利用。同时血液在肺部通过，将二氧化碳排出，将氧气吸入再运输到需要能量的地方参与氧化反应为人体活动提供能量。

肝脏既是胆汁的分泌器官，也是体内物质代谢的中枢， 是糖类、脂类、蛋白质等的合成与分解、转化与运输、储存与释放的重要场所。

胰腺对消化系统分泌胰液，包含多种消化酶，帮助分解消化蛋白质、糖类和脂肪。胰腺同时也可分泌胰岛素和胰高血糖素调节糖的代谢。

胆囊负责存储和浓缩胆汁。

修复和垃圾处理系统

修复和垃圾处理有关的器官主要包括肝、大肠、肾、膀胱、脾、淋巴管和淋巴结。将机器能源使用后的废物排放掉，对自身零件的损坏进行修复。

肝脏可以通过生物转化作用对非营养物质（包括有毒物质）进行解毒和排泄。肝内的枯否细胞对人体内的细菌、异物进行吞噬和防御。

大肠可以对内部的食物残渣进一步吸收水分、无机盐和维生素，形成粪便排出体外。实现半固体垃圾处理。

肾脏是产生尿液的器官，将体内多于的水分以及水溶性的代谢废物（尿素、尿酸等）排出体外，尿液由肾脏产生通过输尿管，暂时存储于膀胱，最后经尿道排出体外。实现液体和水溶性垃圾处理。

脾可以清除衰老的红细胞、参与机体的免疫反应并有储存血液的功能，在胚胎时期尚有造血功能。

淋巴管和淋巴结在修复功能上起着重要作用。一些大分子物质无法通过毛细血管进入静脉，如细菌、异物、癌细胞等较易进入毛细淋巴管， 淋巴在向心流动的过程中会经过淋巴结，淋巴结可以清除淋巴中的有害物质。

人体的各种组织都有自己的更新机制，通过控制有序的死亡的新生完成成长和稳定的新老更新。

数据系统（包括感知、传输、处理和控制）

数据系统包括感知、传输、处理和控制四部分

感知系统类似于机器的各种传感器。感知系统负责获取各种外部感觉和内部成分状态数据。外部感觉包括视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等。内部状态数据包括各种激素水平、血液二氧化碳含量、血压、血糖等数据。感知系统时刻监控着外部环境和内部运行状态，将各种数据通过神经网络汇总到脊髓和脑，脊髓可以进行初步的数据处理和反馈（如膝跳反射）也可将大量数据传输到脑，还有一些数据（如视觉、听觉等）不经过脊髓而直接到达脑。

数据传输和处理系统包括神经、脊髓、脑和脑神经。负责对收到的数据进行运算和决策，相当于机器中的中央计算机系统。对于外部的数据，如视觉、听觉信息经过大脑的判断最终得到决策，再将决策转化为信号发出实现身体姿态的改变。或者将收到的数据存储起来作为以后决策的参考。对于内部状态的数据，如血糖水平的信息经过决策发出信号实现状态稳定。

控制系统包括大脑控制的神经调节，也包括激素控制的体液调节，还有共同控制的神经-体液调节。神经调节如光线变强经过脑的处理发出信号控制瞳孔收缩。体液调节如当血钙离子浓度降低时，甲状旁腺细胞能直接感受这种变化，促使甲状旁腺激素分泌增加，转而导致骨中的钙释放入血，使血钙离子的浓度回升。神经-体液调节如血糖的变化，脑发出电信号控制胰腺细胞，胰腺细胞分泌激素调节血糖水平。

控制系统以激素形式对内环境的调节，既包括上层的脑垂体、松果体可以分泌控制激素分泌的促进激素和控制腺体发育的激素，也包括下层的分泌各种激素的腺体和腺上皮，可以直接分泌激素调节机体状态。

人体对于内部和外部收到的数据，不同情况进行不同的处理方式，简单高效的完成对机体的控制。

新个体生产系统

人体生殖系统 数字图

新个体生产系统是人与机器（也可以说是有机生命与无机机器或将来可能出现的无机生命）的最大区别。通过一些器官差异产生了两种性别，由两种性别的个体共同完成新个体的产生，既实现了整体上的基因信息的传承，又实现了个体的差异化，帮助物种适应环境不断筛选进化。

新个体生产系统主要有关的器官男性包括睾丸、附睾、输精管、射精管、精囊、前列腺、尿道球腺和尿道。女性包括卵巢、输卵管、子宫、阴道、前庭大腺和乳腺。基因信息一半来自于睾丸、另一半来自于卵巢，通过两部分信息在输卵管合并，在子宫发育为一个新个体，从而实现基因信息的传承。

对于种群来说基因信息的传承和多样性是重要的（如果将来可以通过基因工程重新编译设定母代想要的子代特征，从而实现“基因工程人”的产生，基因信息的传承和多样性的意义可能会发生改变）。但是对个体来说，终止新个体生产系统的运行并不影响生命机器的运行。所以出现了被阉割掉的动物失去攻击性，长得更肥壮。而为了减肥过度减少饮食的女性出现闭经，当生命所需的能量不足的时候，当然新个体生产系统应该最先放弃。

从机器的角度来说，最重要的中央数据处理系统最为脆弱，于是有颅骨和脊柱保护，最重要的循环泵和相当脆弱的肺脏有胸骨和肋骨保护，并且这种保护还是可以随着内部活动一起活动，辅助肺脏形成负压环境完成肺脏的功能。

最重要的外部感觉视觉、听觉、嗅觉、味觉传感器都在头部，距离中央计算机最近，信号传输距离最短，触觉由于分布广泛大多要通过身体神经传输到脊髓才能传输到脑，而面部的触觉传感器信号则可以不经过脊髓直接到达脑桥（属于脑和脑神经）。

对于与个体生命紧密关联的能源系统、修复和垃圾处理系统、新个体生产系统则被放在了中间位置，紧密的结构、高低的布局符合实现各种功能的需要。动作系统根据需要大多分布在四肢，执行各种动作。管线系统多被放在较安全的内部，根据需要合理分布。

对以上七大系统进行了简单的总结。以后在对各系统中的典型解剖结构和组织形态与工程学中的相似性进行对照归纳。

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