大脑中有光学通讯通道吗？

神经科学家很久前就观察到大脑会产出生物光子。没人知道这些光子有什么用，科学家已经开始研究各种可能性了。

有一个有趣的问题：大脑内是否有光学通讯通道？这是一个很激进的想法，但又有理由相信它是一个很有价值的问题。

很多生物会通过发光进行交流、吸引异性等活动。20 年前，生物学家发现老鼠的大脑在某些情况下会产生光子。这种光很微弱，不容易探测到，这一发现让神经学家感到很意外。从那之后，证据越来越多。大脑等组织的分子会通过某种电子激发而衰变，并释放出所谓的生物光子。哺乳动物产生生物光子的波长在 200～1300 纳米之间，大概是红外光到紫外光波段。

如果大脑细胞能自发释放生物光子，那我们就很自然地会问道，机体是否会利用这种自然机制来传递信息。果真如此，光从一个地方传播到另一个地方就需要类似于光纤之类的波导（定向引导电磁波的结构）。什么样的生物结构才能执行波导功能呢？

在加拿大卡尔加里大学（University of Calgary）的帕里萨·扎尔克希安（Parisa Zarkeshian）等人的研究基础上，我们得到了一些答案。他们研究了神经细胞轴突的光学特性，并且得出结论：在几厘米的距离内，光子在大脑内传播完全是可行的。该研究重复了之前的轴突研究和实验。团队首先通过求解麦克斯韦电磁方程组来计算轴突的光学特性，并确定细胞的光学特性。

研究表明，轴突外层的髓鞘可以作为生物光子的波导。同时，还有很多因素会通过散射和吸收而影响光的传播。这些因素包括轴突的弯曲程度、髓鞘的半径变化、非圆截面等。扎尔克希安和同事得到的结论是：生物光子在大脑中长度为 2 毫米的轴突内的传输效率为 46%～96%。“值得注意的是，光子能沿两个方向传播：从轴突末端到轴突丘，或者沿着相反的方向。”团队人员介绍说。