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  • 大脑中有光学通讯通道吗?

    作者:佚名 来源:DeepTech深科技 时间:2017-09-12 11:18 阅读:342 [投稿]
    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。

    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。


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