黑龍江省亞歐腦科學(xué)研究院孫作東研究員在腦科學(xué)基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域又獲新突破，近日在美國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)期刊Journal of US-China Medical Science(UCMS)同期刊發(fā)3篇論文——《鉀離子通道“折紙風(fēng)車”模型》《用鉀離子通道“折紙風(fēng)車”模型闡釋細(xì)胞動(dòng)作電位發(fā)生機(jī)制》《鳩子論的修訂與補(bǔ)充》，首次對(duì)細(xì)胞動(dòng)作電位與靜息電位產(chǎn)生機(jī)制和鈉-鉀泵作用的基本理論提出質(zhì)疑，同時(shí)應(yīng)用鉀離子通道“折紙風(fēng)車”模型原理，合理地闡釋了動(dòng)作電位發(fā)生的全過程。孫作東在研究中還建議，Aβ假說堪稱人們認(rèn)識(shí)阿爾茨海默病的誤區(qū)之一，需從戰(zhàn)略高度與學(xué)術(shù)層面予以澄清和認(rèn)定。經(jīng)檢索查新結(jié)果證實(shí)，上述觀點(diǎn)和結(jié)論尚屬國(guó)際首報(bào)。

　　這其中，《鉀離子通道“折紙風(fēng)車”模型》一文，正文不足千字，恰如當(dāng)年沃森和克里克發(fā)表的著名“DNA螺旋結(jié)構(gòu)模型”論文一樣簡(jiǎn)潔。借助此模型原理，孫作東合理闡釋了動(dòng)作電位發(fā)生全過程：動(dòng)作電位上升相——去極化過程，相當(dāng)于細(xì)胞在“放電”，由特殊離子通道旋入的鈉離子所主導(dǎo)，即旋入的鈉離子、溢出的鉀離子、多出的正電荷的比例為3：2：1;動(dòng)作電位下降相——復(fù)極化過程，相當(dāng)于細(xì)胞在“充電”，由特殊離子通道旋入的鉀離子所主導(dǎo)，即旋入的鉀離子、擠出的鈉離子、多出的負(fù)電荷的比例為2：3：1。

　　這種解釋，與膜學(xué)說、離子學(xué)說的核心觀點(diǎn)，以及國(guó)際學(xué)者對(duì)動(dòng)作電位、靜息電位發(fā)生機(jī)制的理解“背道而馳”，否定了選擇性過濾器原子模型和船槳模型，關(guān)系到是否有助于從源頭上回答人類健康和疾病的基本生物學(xué)問題，涉到了阿爾茨海默癥、帕金森病乃至癌癥等世界性醫(yī)學(xué)難題的科研方向和治療方法。孫作東據(jù)此對(duì)美國(guó)生物學(xué)教科書提出質(zhì)疑，認(rèn)為美國(guó)將這些尚存異議的理論當(dāng)成“公認(rèn)理論”傳授給了大學(xué)生和中學(xué)生，可能構(gòu)成一種誤區(qū)，阻礙公眾的科學(xué)認(rèn)知。

　　孫作東介紹，之前關(guān)于靜息態(tài)細(xì)胞膜“內(nèi)負(fù)外正”形成的原因是“鉀離子外流相應(yīng)的負(fù)電荷仍留在細(xì)胞內(nèi)所致”的觀點(diǎn)，已被世界各國(guó)當(dāng)成公認(rèn)的基礎(chǔ)理論寫入高等與中等教育的生物學(xué)教科書中，如美國(guó)貝爾等主編的《神經(jīng)科學(xué)：探索腦》一書中的第1篇第3、4章，美國(guó)奧爾頓·比格斯等著《生物：生命的動(dòng)力》一書中的第36章第1節(jié)，都涉及到了動(dòng)作電位、靜息電位產(chǎn)生機(jī)制和鈉-鉀泵的作用;《神經(jīng)科學(xué)：探索腦》被作為優(yōu)秀的生命科學(xué)高等教材在美國(guó)及世界范圍內(nèi)使用，而《生物：生命的動(dòng)力》則是美國(guó)高中主流理科生物學(xué)教科書。這些尚存異議的“生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)”，對(duì)大中學(xué)生的影響是深遠(yuǎn)的，這樣的認(rèn)知有可能讓全球生命科學(xué)界“星際迷航”。

　　孫作東評(píng)價(jià)指出，對(duì)比起來，中國(guó)的高中《生物》教材編寫的比美國(guó)謹(jǐn)慎和客觀得多，如人民教育出版社出版的高中《生物》必修3第2章第1節(jié)，雖涉及到了動(dòng)作電位與靜息電位，但沒有對(duì)其產(chǎn)生機(jī)制做出解釋，編寫者的這種求是的學(xué)風(fēng)值得肯定。他同時(shí)也指出，由教育科學(xué)出版社出版的2020版《曲一線科學(xué)備考》系列之《5年高考3年模擬：人教版.高中生物.3:必修》第2章第1節(jié)第1課時(shí)“知識(shí)清單練”“基礎(chǔ)過關(guān)練”“能力提升練”中的相關(guān)練習(xí)題，不宜出現(xiàn)在高考試卷中。

　　要將好的科學(xué)方法介紹給高中生，應(yīng)該成為一種共識(shí)。人民教育出版社出版《生物》必修3第24頁(yè)的科學(xué)方法，“提出新的假說往往需要大膽的質(zhì)疑和豐富的想象。有時(shí)，不同的假說都能在一定程度上解釋某一科學(xué)事實(shí)，哪一個(gè)假說能夠成為公認(rèn)的理論，取決于進(jìn)一步的觀察和實(shí)驗(yàn)”，孫作東對(duì)此表示贊同。他說，當(dāng)一個(gè)假說不能合理解釋某一科學(xué)事實(shí)時(shí)，就應(yīng)該存疑，就不應(yīng)該當(dāng)成“公認(rèn)的理論”寫入教科書。另外，孫作東也指出了《生物》必修3《科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)》提到的“2018年中國(guó)腦計(jì)劃正式啟動(dòng)”，克隆猴“中中”、“華華”等不確定不適宜代表“中華”先進(jìn)水平的內(nèi)容，也包括必修1、2、3的開篇“科學(xué)家訪談”，建議再版時(shí)進(jìn)行修訂。

　　對(duì)自己已經(jīng)公開發(fā)表過的《鳩子論》進(jìn)行修訂與補(bǔ)充，孫作東研究員談了個(gè)人觀點(diǎn)，“此次修訂也是基于前兩篇論文發(fā)現(xiàn)的問題，Aβ假說使腦科學(xué)家們偏離了攻克阿爾茨海默病的研究方向，涉及到范式轉(zhuǎn)移，應(yīng)從戰(zhàn)略高度與學(xué)術(shù)層面厘清和修正，試圖對(duì)其修修補(bǔ)補(bǔ)、免強(qiáng)維持，不科學(xué)也無現(xiàn)實(shí)意義”。

　　以上論文正面提到了14位國(guó)際知名學(xué)者的工作，其中包括五位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者——艾倫·勞埃德·霍奇金(Alan Lloyd Hodgkin)、安德魯·赫胥黎(Andrew Fielding Huxley)、羅德里克·麥金農(nóng)(Roderick MacKinnon)、伯納德·卡茨(Bernard Katz)、延斯·克里斯蒂安·斯科(Jens Christian Skou)，其他九人也多為美國(guó)的科學(xué)院院士。

　　另?yè)?jù)了解，孫作東研究員的腦細(xì)胞激活論、鳩子論等相關(guān)論文中文版也已在中國(guó)科技論文在線、中國(guó)科學(xué)院科技論文預(yù)發(fā)布平臺(tái)、中國(guó)腦科學(xué)網(wǎng)等平臺(tái)上公開發(fā)布。(衣曉峰 王愛麗)

　　新聞鏈接1：孫作東簡(jiǎn)介

　　孫作東，1966年生，研究員，博士后合作導(dǎo)師，“鳩子論”、“腦細(xì)胞激活論”的創(chuàng)立者，腦科學(xué)π計(jì)劃執(zhí)筆人，世界首臺(tái)帕金森治療儀、阿爾茨海默治療儀、腦功能康復(fù)治療儀、抑郁癥治療儀發(fā)明人;享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼，“新世紀(jì)百千萬人才工程”國(guó)家級(jí)人選，“中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)?rdquo;獲得者;黑龍江省“生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)”領(lǐng)軍人才梯隊(duì)帶頭人，黑龍江省腦病康復(fù)治療設(shè)備工程技術(shù)研究中心負(fù)責(zé)人;奧博醫(yī)療創(chuàng)始人，黑龍江省亞歐腦科學(xué)研究院院長(zhǎng)。自1994年至今，一直從事腦科學(xué)基礎(chǔ)理論研究與重大腦病康復(fù)治療設(shè)備的研發(fā)工作，他的腦科學(xué)系列研究成果，從重大腦病的發(fā)病原因、發(fā)病機(jī)制到治療方法、治療機(jī)理，經(jīng)歷了實(shí)踐--理論--再實(shí)踐--再理論的過程，現(xiàn)已自成體系。

　　新聞鏈接2：鉀離子通道“折紙風(fēng)車”模型

　　鉀離子通道“折紙風(fēng)車”模型，是應(yīng)用物理生物學(xué)原理揭示鉀離子通道的運(yùn)行機(jī)制，由孫作東研究員創(chuàng)建，原理：鉀離子等陽離子與通道螺旋內(nèi)帶正電荷的氨基酸殘基形成的排斥力推動(dòng)“風(fēng)齒”后退、“風(fēng)車”旋轉(zhuǎn)，而鉀離子通道孔徑大小隨著“風(fēng)車”轉(zhuǎn)速的快慢而變化，決定著通道孔相對(duì)于鉀離子的“開放”與“關(guān)閉”，特點(diǎn)是四條通道螺旋形成一個(gè)獨(dú)立功能單位，同步單方向旋轉(zhuǎn)，或順時(shí)針或逆時(shí)針，但一個(gè)通道“風(fēng)車”只能按一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)運(yùn)鉀離子方式是被動(dòng)單向只進(jìn)不出，對(duì)ATP沒有依賴性。應(yīng)用此模型能夠合理解釋細(xì)胞靜息電位、動(dòng)作電位發(fā)生全過程：動(dòng)作電位上升相，由特殊離子通道旋入的鈉離子所主導(dǎo);動(dòng)作電位下降相，由特殊離子通道旋入的鉀離子所主導(dǎo)。

　　原標(biāo)題：我國(guó)學(xué)者孫作東發(fā)表系列論文詳解生物學(xué)現(xiàn)存問題