科学家探索一种令人兴奋的可能性,神经元可以传输光

罗切斯特大学的研究人员正在探索神经元是否可以通过其轴突传递光。如果得到证实，这可能会重塑我们对大脑功能的理解，并为治疗神经系统疾病开辟新的途径。

光学、大脑和认知科学的研究人员正在研究神经元是否可以以类似于光纤通信通道的方式传输光。

神经元是大脑和脊髓中形成中枢神经系统的特殊细胞，已知通过电脉冲进行交流。但科学家，表明神经元也可能传输光，这一发现可能会显著改变我们对神经系统功能的理解。

研究人员发起了一项开创性的研究，以调查活着的神经元是否可以通过它们的轴突传导光，轴突是类似于光纤的细长纤维状延伸。该项目由约翰邓普顿基金会 （John Templeton Foundation） 提供的为期三年的 150 万美元赠款支持。

在大脑中寻找光明的证据

“有科学论文表明，光传输可能发生在神经元轴突中，但仍然没有明确的实验证据，”首席研究员、罗切斯特光学研究所教授巴勃罗·波斯蒂戈 （Pablo Postigo） 说。“科学家们已经证明，大脑中存在超弱的发射，但没有人理解为什么光会在那里。”

如果光在起作用并且科学家们能够理解其中的原因，它可能会对医学治疗脑部疾病产生重大影响，并彻底改变医生治愈大脑的方式。但测量神经元之间的光传输并非易事。

技术挑战

“神经元的轴突宽度不到 2 微米，因此如果您想测量光学特性，则需要使用纳米光子技术，”Postigo 说。“如果有光传输，它可能发生在非常少量的光下，甚至一次只有一个光子。”

Postigo 是纳米光子学专家，他将设计能够与活神经元进行光学交互的探针。他正在与眼科和神经科学助理教授兼视觉科学中心成员 Michel Telias 合作，后者专门测量神经元的电特性及其动作电位。

使用光子纳米探针，研究人员将光注入神经元轴突并检测传出的光子。如果神经元的轴突可以传输光，它们就会测量光的波长和强度。

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