樹枝折斷的動靜大到把我從好夢中直接吵醒了。流經坦桑尼亞北部的塔蘭吉雷河岸邊的一個山崖上樹木叢生，是我們暫時的棲息地。這是一個伸手不見五指的夜晚，天空中看不見月亮，甚至沒有一點星光。從大帳篷前方的幕簾窺視出去，我什么都看不到。也許是風刮的？我看了看表，才凌晨4點，就翻了個身，想再睡上幾個小時。

這時，沉重的腳步聲從黑暗中傳來，偶爾還伴隨著低沉的隆隆的粗喘。這聲音開始從帳篷的正面漸漸向四周分散，把我們團團圍住。它們就在帳篷外面。然后，妻子杰米也醒了。

這是一個象群，它們是從河床沿著斜坡走上來的，到這里來巡視樹林和灌木叢，并尋找食物。由于沒有天敵，這些動物在陸地上所向披靡。它們超過3.5噸的體重，以及叉車一樣形狀的象牙，讓它們在灌木叢中行走時如履平地。當聽到樹枝和樹干碎裂的聲音時，我開始為這薄薄的帆布帳篷是不是能真的擋住它們而發愁。謝天謝地，它們完全無視我們，也沒有表示出對我們這小小避難所的任何興趣。它們只顧著狼吞虎咽，好在黎明前能返回山崖下喝水。

天際剛剛開始發白，我們小心翼翼地從帳篷里鉆出來，開始偷拍一個掉隊的家伙。我必須說，只有你真正站在一頭大象面前的時候，你才知道它比你想象的要大得多。這家伙有巨大的身體和耳朵，肩膀到地面足有3米的距離，是一頭真正的龐然大物。它忘我地咀嚼著小樹的枝葉，完全忽視了我們這些站在角落里的偷窺者。在鏡頭面前，它還是十分平靜的。

突然，從其中一個帳篷傳來了一聲怪響，它明顯受到了驚動。它先是發出了一聲象鳴，之后立即轉身向左，快步朝著我們這邊沖了過來（如圖1-1所示）。

關于接下來發生的事情經過，眾說紛紜。

按照我的版本，我們都沖進了距離最近的帳篷，并且迅速拉上了拉鏈，寄希望于即使是4噸重的大象也拿拉鏈毫無辦法。然后我們就渾身發抖地站著，嘴里毫無意識地輕聲嘟囔著，并想借此控制情緒、驅散恐懼。

我試圖從生物學的角度來解讀這短短幾秒鐘中，在我的腦部和身體里發生的一連串的事件。這些事件發生的速度如此之快，甚至在我告訴自己“這象瘋了，快跑”之前就發生了。首先腦部的杏仁體將危險信號傳至海馬體。海馬體的位置緊靠在杏仁體的上方，它體積不大，只有杏仁大小，但是能夠迅速向主要器官組織傳遞生物電信號和化學信號。通過神經傳導，海馬體將信號傳至腎上腺，顧名思義這是個長在腎上方的腺體。腎上腺應激后迅速分泌腎上腺素，后者被釋放進入血液，迅速在全身循環并到達各個器官，使心跳加快、肺活量增加以及骨骼肌收縮，并使儲存在肝臟里的糖原很快分解變成能量，還讓全身的平滑肌細胞激動，導致血管收縮，汗毛直立，血液從皮膚表面、腸道和腎里迅速回流。與此同時，海馬體還釋放了一種叫作促皮質激素釋放因子的化學物質，該物質可到達附近的腦垂體并使其釋放出促腎上腺皮質激素。這種荷爾蒙可以作用于腎上腺的其他部分并最終釋放皮質醇，直接導致血壓升高和血流涌向肌肉組織。

這一切的生理變化都屬于一個叫作“戰斗或逃跑”的生理反應的一部分。早在一個世紀之前，哈佛大學的生理學家沃爾特·坎農（Walter Cannon）就發現并詳細描述了這種由恐懼和憤怒引發的生理現象。凡此種種，都是我們的身體應激地準備著戰斗或逃跑。而當時我們顯然選擇了逃跑。

貓的恐懼

坎農在研究消化系統而開展的前沿實驗中，對身體的恐懼反應有了最初的認識，并發生了濃厚的興趣。在坎農還是個醫學院的學生時，X射線才剛剛被發現。一個教授建議他用這種新工具去觀察消化系統的工作原理。1896年12月，坎農和另外一個學生成功地捕捉到了他們的第一個影像：一只狗正在奮力地吞咽一個珍珠紐扣。緊接著，他們又在其他動物身上開展了類似的實驗，包括雞、鵝、青蛙，還有貓。

觀測消化系統的一個巨大挑戰是，類似胃和腸道這些軟組織并不能很好地在X射線下顯影。坎農發現給動物喂食帶有鉍鹽的食物可以解決這個問題，原因是X射線不能穿透鉍物質。他還發現了鋇有類似的效果，但是由于過于昂貴，在當時并不能廣泛用于研究。后來放射科醫生廣泛地將鋇鹽用于胃腸道顯影，并一直沿用至今。在一系列經典實驗中，坎農首次在動物甚至是人類的健康活體中觀測到食物是如何在食道、胃和腸道里收縮蠕動的。

也正是在同類實驗中，坎農注意到，當一只貓處于驚警狀態時，這種蠕動會突然停止。他在日記中這樣寫道：

因為已經是數次反復發生的實驗結果，其確定性已毋庸置疑。當貓從安靜狀態瞬間進入警戒狀態時，食物蠕動會完全停止……大約半分鐘后才會恢復。

坎農把這個實驗重復了一遍又一遍。每次都是當動物重新平靜下來，食物蠕動就會立即恢復。這個醫學院二年級學生此時已經是碩果累累。在即將成為職業萌芽之路上寫就的第二篇經典論文當中，他寫道：“盡管我們長久以來就知道暴力情緒會影響消化過程，但是沒有想到消化蠕動會對精神上的緊張情緒如此敏感，這實在令人詫異。”

坎農在生理實驗上的天賦最終使他選擇成為一名生理學家。他的才華、律己和工作理念打動了哈佛大學生理學系的杰出教授們，最終，他們決定在坎農畢業時授予他講師職位。

緊張的胃

坎農在他自己的實驗室中開始研究情緒是怎樣影響消化系統的。他觀察到，情緒緊張使消化過程驟停也發生在兔子、狗和豚鼠身上，他從醫學資料上看到，人類也有類似的反應。情緒和消化系統之間的聯系顯示了某些神經系統對消化器官的直接控制。

坎農知道所有的情緒緊張的外在表現都是由交感神經誘發并且在結構上由平滑肌完成的，比如由血管收縮導致血量減少而表現出的臉色蒼白，還有冷汗涔涔、口干舌燥、瞳孔放大、汗毛直立等。交感神經由一系列起源于脊柱胸腰節段的神經元組成，這些神經元向外伸展至神經匯集的部位，也稱之為神經節。接著一些形態上更長的神經元從神經節延伸至靶向器官，并對后者起到支配作用。包括皮膚、主動脈、小動脈、虹膜、心臟以及消化系統在內的人體大多數組織器官，都受到交感神經的調節，同時這些組織器官也受到腦起源和骶起源的神經調節（如圖1-2所示）。

為了弄清楚緊張情緒讓胃腸蠕動暫停的原因，坎農與他的學生們進行了一系列非常經典的基礎實驗。其中之一就是通過分別切斷與消化有關的神經，觀察是哪個神經在起作用。坎農發現，當腦起源的迷走神經被切斷而隸屬于交感神經的內臟神經保持完整時，恐懼情緒依舊能夠引起腸蠕動暫停；相反，在內臟神經被切斷而迷走神經完整的情況下，恐懼情緒的反應消失了。這些結果印證了內臟神經在這一系列事件中的重要作用。

坎農注意到，胃腸蠕動暫停的時長遠遠超過了前面描述的神經傳導過程。所以除了神經傳導信號脈沖，可能還存在第二種機制延長了這個過程。在此之前曾經有關于腎上腺素的報道，陳述了當這種產自腎上腺中央區域的激素被注射進入血液的同時，可以產生類似交感神經激動的效果。坎農由此推測腎上腺素可能參與了身體對恐懼和憤怒的反應過程。

坎農與另外一位年輕的醫生丹尼爾·德拉帕茲（Danicel de la Paz）試圖一起用一個有趣的實驗驗證這個假說。他們利用了貓對狗的天然懼怕心理，比較了貓在聽到狗叫之前和之后的血液樣本，發現被驚嚇的貓的血液中含有某種未知物質，這一物質可以讓一小簇腸道肌肉細胞停止收縮，這與腎上腺素在肌肉細胞上的作用完全相同。

腎上腺素是腎上腺生產的眾多組分之一。坎農和他的同事們之后陸續發現了腎上腺素具有加速心跳、促使肝臟分解糖原，甚至促進血液凝固的作用，這些都是在疼痛發生、恐懼和憤怒情緒襲來時的共同反應。而且，如果腎上腺被移除或是連接腎上腺的神經被切斷，這些反應便不會發生。據此而知，身體在壓力情況下做出的正確反應是由交感神經系統和腎上腺共同協調完成的。

按照坎農的說法，這些由腎上腺素誘發的事件顯示了在緊急狀態下身體是如何調動腎上腺以準備戰斗或逃跑脫困的。作為達爾文自然選擇學說的忠實擁躉，坎農是這樣描述的：

那些具有最大概率生存下來的生命體都具有一些顯著的共同點：可以最大程度地支配能量，可以全力調動糖原的分解供應運動的肌肉組織，能從疲勞中迅速恢復，并集中向最重要的部位供應血液。

坎農的學生菲利普·巴德（Philip Bard）后來證實了，海馬體是大腦控制自主神經系統的中樞部位，這些自主功能包括消化、心率、呼吸以及我們反復提到的“戰斗或逃跑”反應。無論是海馬體還是這種反應系統，都是進化上非常保守的組成部分。這些結構系統讓我們認識到，無論是遠古時期能在大草原的獅子和土狼爪下逃生的我們的祖先，還是如今能避開橫沖直撞的出租車的紐約行人，抑或是當時能夠從大象的憤怒里逃生的我們，所有的人類面對危機的反應機理都是一樣的。人類身體的這部分結構在進化上是如此的保守，甚至于基本上被完整地刻錄了下來。

戰場上的科學家

坎農出身常春藤聯盟，但他并不是象牙塔中不問世事的隱士。1916年，第一次世界大戰已經進入了第三個年頭，彼時的歐洲已經被拖進了戰爭的泥潭，每時每刻都有大量的傷亡產生，局勢看起來非常不妙，美國隨時有被卷入的危險。為了保護和挽救戰場上士兵和平民的生命，一個政府咨情特別委員會成立了，坎農被任命為這個委員會的主席。他了解到當時戰場上最嚴重的問題之一是受傷士兵會出現休克反應。坎農曾在他的實驗研究中觀察到動物在緊張情緒下也會出現休克癥狀，比如脈搏加快、瞳孔放大、脫水式出汗等。往往受傷的士兵一旦產生類似休克癥狀就會回天乏力，死得很快。“難道就沒有什么有效的辦法嗎？”他這樣問自己。

帶著對這個問題的深深憂慮，坎農展開了一些動物實驗，試圖找出緩解休克癥狀的途徑。1917年4月，美國最終決定參戰。坎農時年已經45歲，同時是5個孩子的父親。他本不用參軍，但是他選擇志愿加入哈佛醫學院，并成為第一批奔赴歐洲戰場的美國醫療隊伍的成員。坎農主動要求去一個靠近法國北方前線的休克病房里服役。

坎農帶著對家庭的眷戀告別了波士頓。他乘火車來到紐約，在那里登上了開往英格蘭的薩克森尼亞號，他即將面對的是一段長達11天的充滿危險的海上航行。為了躲避德國潛艇，這艘船在晚上只能緊閉舷窗，在黑暗中行駛。通常情況下為了防止撞擊，船頭和船尾都必須亮燈。薩克森尼亞號僅僅照亮了船尾，是為了引誘魚雷脫靶。8天的航行過后，船已經靠近了英國的海岸線，每個人都被下令必須和衣而睡，以備遇襲時可以迅速逃生。好在老天幫忙，海上的霧和雨有效地隱蔽了船只，而一艘英國驅逐艦的護送頓時安撫了大家的緊張焦慮。后來坎農在給妻子科妮莉亞的信中這樣寫道：“那種天氣里，敵軍根本發現不了我們。”

安全到達英格蘭之后，坎農前往幾個戰地醫院，恰逢一波傷員正從英國的自衛戰場上被送下來。雖然從17年前醫學院畢業起他就再也沒有做過手術，坎農還是主動要求進病房幫忙，包扎傷口、照顧傷員。

之后他們遷到了離前線更近的地方。他無助地看著士兵的生命體征迅速消失，這一幕幕的場景令人心碎，來自英國和美國的醫生盡一切努力想要弄清楚傷病員死亡的原因。

他們做了一些新的調整，包括監視傷員的血壓變化，而不僅僅是脈搏。正是這一舉措帶來了一個重要的線索。健康人的血壓范圍在120～140毫米汞柱之間，休克病人的血壓只有不到90毫米汞柱，而且一旦低至50～60毫米汞柱，基本上就無力回天了。

血壓過低意味著重要器官不能得到有效的能量補給，同時代謝廢物也不能及時輸出。碳酸根離子作為血液稀釋系統的一個重要組分，其濃度變化可以反映出血液的酸堿度變化。坎農發現休克病人血液中的碳酸根離子濃度偏低，表明病人的血液比起理論值更偏酸性。他還發現，血液越是偏酸，血壓也會越低，休克癥狀也會越嚴重。坎農據此提出了一個簡單可行的治療方案：給休克病人注射碳酸鈉。

坎農在1917年7月給他妻子的一封信中第一次描述了這種治療方案的結果，那時距離他到達歐洲剛過了兩個月：

呃，周一送來一個病人，他的血壓只有64毫米汞柱，情況非常糟糕。我們采取的方法是每隔兩小時喂他一茶匙蘇打水，第二天早上他的血壓回到了130毫米汞柱。周三又有一個病人，他來的時候整個上臂爛得慘不忍睹，一般這種情況是沒法活了。他術后血壓只有50毫米汞柱，實在是太低了。我們立即給他喂蘇打水，第二天早晨他的血壓就回到了112毫米汞柱。

坎農記述了同一個星期里另外3個得到治療并被從死亡線上拉回來的士兵，其中包括一例靜脈注射碳酸鈉迅速緩解呼吸和脈搏的病例。

坎農與其同行的主管醫療的官員被這個結果震驚了。由于休克常見于手術等非常態過程當中，據此碳酸鹽的使用被納入處理緊急情況的標準。同時坎農和他的同事們也推進了其他阻斷休克發展的措施，如用暖和的毛毯包裹病人、補充液體、用干燥的擔架移動病人，以及手術中盡量采取輕度麻醉等。

為了推行這些措施，坎農在戰區組織了應對休克病人的培訓。為了了解這些措施在戰場上的應用情況，他親自上前線視察。

1918年7月中旬，他在法國東部的馬恩河畔沙隆的一家醫院訪問。這一天，在結束了整晚和其他醫生的交流之后，坎農疲憊地上了床。不遠處時不時有槍聲傳來，但他早已習以為常。午夜到來之前，坎農突然被劇烈的震動驚醒，“那巨大的不可思議的令人顫抖的可怕的轟鳴聲……仿佛就像成千上萬輛汽車碾壓過鵝卵石的動靜”。他跳了起來沖到窗前，發現整個天際已經被爆炸的火藥點亮。他聽到炮彈從身邊嗖嗖地飛過，之后爆炸聲從附近的醫院傳來。平均每3分鐘就會有一顆炮彈落在距離醫院1.5千米的范圍內，這個過程持續了約4個小時。

在這場大規模的德軍進攻當中，坎農在傷員剛被送進醫院的時候就被召集到了休克病房。之后更多的傷員涌入，光是那一天醫院就接收了大概1100名傷員。正當休克病房人滿為患之際，坎農聽到了一聲震耳欲聾的爆炸，一個炮彈擊中了隔壁只有6米之遙的病房，屋頂被炸飛，彈片甚至穿透了墻壁飛到了這邊。空氣中充斥著爆炸產生的塵土、煙霧和有害氣體，但是坎農并沒有撤退，他和他的醫療隊伍堅守著，直到所有的病人都被轉移到后方相對安全的地方。

這場戰斗最終成為整個戰爭的轉折點。德國的鐵之戰車停止了推進，協約國軍隊在接下來的幾個星期甚至幾個月里不斷東進。坎農隨著前線部隊進入了曾經的德國占領區，他見證了法國的城鎮滿目瘡痍，曾經的繁華之地如今長滿了野草，敵軍戰俘排成了一列列長隊。逐漸地，被送往醫院的傷病員越來越少，直到再沒有人被送來，戰爭結束了。坎農在給他妻子的信中這樣寫道：“能在扭轉世界歷史的戰局中發揮作用，感覺實在是太好了。”

坎農由于在戰時的英勇表現獲得了晉升。在短短不到14個月的時間里，他從中尉開始歷經上尉、少校，最后變成中校。英國女王授予他象征最高榮譽的巴斯勛章，美軍歐洲戰場總指揮珀欣將軍也曾高度贊揚他是“用休克治療方法建立了卓越功勛的人”。1919年，人們沉浸在戰爭結束的喜悅和激動當中，坎農結束了他的使命，從巴黎乘船返回美國，和他的妻子、孩子以及實驗室重聚（如圖1-3所示）。

身體的智慧

坎農在法國的經歷深深地影響了他。那些充滿了痛苦回憶的第一手資料，讓他更加深刻地了解生命體征是由哪些基本要素維持的。加上以前對動物在壓力狀態下的生理過程的了解，包括消化、呼吸和心率等過程，坎農開始積極思考人體是如何對抗外界干擾，并能夠在有限的條件下維持重要體征的。

在他看來，是神經系統和內分泌系統的許多行為阻止了劇烈變化的發生，從而使體內環境保持在一個圍繞中心窄幅變化的范圍內，包括體溫、酸堿度、水分、鹽分、氧氣還有糖的含量都處于一個相對平穩的狀態。他非常清楚，一旦這種復雜而脆弱的平衡被打破，會發生嚴重的疾病甚至死亡。舉個例子，正常狀態時，血液pH值是7.4左右。如果降到6.95，人就會發生昏迷甚至死亡；反之如果升到7.7，就會發生抽搐和癲癇。類似地，每100毫升血液中鈣離子含量應正常維持在10毫克左右，如果減半會導致抽搐，而加倍的后果就是死亡。

坎農開始在演講和論文中更多地討論“身體的智慧”。他這樣寫道：“我們的身體具有非常精細的調節和控制功能，而我們最近了解到的一些事實不過是冰山一角。”當時的一個重大發現是胰島素對血糖的控制。坎農詳細記述了這一過程：餐后血糖升高，迷走神經刺激胰島腺體分泌胰島素，使得血液里多余的糖原被儲存起來；而當血糖降低，自主神經系統里的其他成員發動腎上腺從肝臟里分解并釋放糖原。坎農認為：“生命體的組織器官正是基于這種方式，將血糖波動的幅度嚴格限制在一定范圍內。”

坎農強調，多數器官是受到來自不同神經系統甚至是方向完全相反的信號調節的。也正是基于這種機制，器官活動的調節就在于條件性地增大某一方向的信號并同時減少其他的信號。坎農給身體這種精準的調節能力起了一個名字，叫“內穩態”（homeostasis）。這個詞來源于希臘文字，前半段表示相似，后半段表示恒定不變。以病理學家們將近30年的研究經歷為基礎，坎農提出的這個概念并非空穴來風。內穩態本質的意義就是調控，即通過體內的一些生理過程，調節和維持身體機能，使其穩定在一定范圍內。

坎農首先在一些科學文獻上發表了他的看法，之后他把這些寫進了一本科普書，書名就叫《身體的智慧》（The Wisdom of the Body）。他從幾個方面闡述和論證了身體的這種穩定性就是來源于主動調節過程。首先，他講述了身體在受到外界干擾的情況下仍具備和表現出穩定的功能；接著，他提出，身體之所以能夠維持穩定的原因是既有拒絕正向變化的因子，也有拒絕反向變化的因子，它們共存于一個系統當中；然后，他又指出，有非常有力的證據表明，維持內環境平衡穩定的過程中經常是多種因子同時或相繼發生作用，而非單一因子的影響，一個顯著的例子就是血液的酸堿平衡；最后，針對一些定向的調節過程，他認為必然有反方向的調節機制存在，這一點在血糖的調節中已被證明了。

簡而言之，坎農認為身體里的所有過程都是處于被調節的狀態和過程當中的。他總結道：“生理學最重要的問題就是研究身體內部的調節和控制過程是怎樣發生的。”

坎農清晰記錄了他在消化、饑餓、口渴、恐懼、疼痛和休克方面的研究，以及他對神經系統和內分泌系統的了解。正是基于以上工作，內穩態已經成為生理學和生物學中的一個重要概念，有人甚至把它與達爾文的進化論相提并論。

坎農深信內穩態理論對醫學有著積極而深遠的影響。他在波士頓的醫生圈子里廣泛傳播了關于為什么要“樂觀面對病患”的理論，隨后還發表在著名的科學期刊《新英格蘭醫學期刊》（The New England Journal of Medicine）上。他謙虛而誠懇地寫道：

你們做醫生的每天面對的是真正的病人，而我只是一個皓首窮經的、在實驗室里閉門造車的生理學家。如果說我有什么能夠指導你們的理念，那才真是令人不可思議。但可能的事實是，我仍然需要你們給我專業的見解和指導，而我也需要向你們表達歉意……但不管怎樣，作為一個生理學家，通過經年累月的實驗、閱讀和思考，我想和你們分享一點我對生命的理解和感悟，希望在未來醫學應用當中能變成實實在在的幫助。

坎農接著詳細陳述了生命體中的自我調節現象：

當某些因子的導向作用超過了閾值時，生理的平衡就有被打破的危險，此時內環境會自發地發生反向調節作用，使得內環境重新回到平衡狀態。值得注意的是，這些生理過程都不是我們可以主觀上控制的，它們完全是自發的應激反應。

意識到身體有如此強大的自我調節功能，坎農這樣評價：“我們的身體本身就在行使著醫生的職能。”我們需要醫生的外部干預，正是由于內環境的某些機制被打破，這種內平衡的破壞是因為某些因子過于活躍或處于被抑制狀態下而導致的。坎農強調，在醫生新掌握的治療手段里面，包括胰島素、甲狀腺素、抗毒素等在內的許多種都是我們身體內的天然調節成分。而醫生的職責就是強化或重建體內的平衡環境。坎農認為，強大高效的內穩態機制及我們所掌握的越來越多的外部輔助手段必將成為醫學界的希望之星。

坎農堅信，內環境的調節是生理學的基礎，內環境失衡也是多種疾病發生的重要原因。無獨有偶，在坎農形成這些重要看法的同時，也有另外一位科學家得出了類似的結論，而他的調節平衡理論建立在一個更宏觀的層面上。