生物光子在神经回路上传递

神经细胞间的信号通信是神经系统实现各种生理功能的基础。经典的理论和学说认为神经细胞间的信息传递主要有电传递和化学传递，各有其牢固的形态学和电生理学基础。它们能很好地解释神经系统的一些初级功能，但在解释神经元如何进行信息编码以及如何参与学习、记忆、意识、思维、情感和睡眠等高级功能和精神活动方面仍存在许多疑问和未解决的问题。在最近的研究工作中，我们意外地发现生物光子（biophoton）活动能在感觉和运动神经纤维上传递，而且神经阻滞麻醉剂和代谢抑制剂能将其阻断。这些前期的研究结果提示，生物光子可能起到神经信号传递的作用。据此，我们提出了"神经细胞之间可能通过生物光子实现信息通讯"的研究假说。本研究项目拟用我们已建立的生物光子检测和成像系统来研究生物光子活动及其在神经细胞之间（神经回路）的传递，希望建立神经细胞信号传递的新模式，即生物光子传递(biophotonic transmission)。

本研究项目拟用我们新研制的生物光子成像系统来研究生物光子（又称生物超弱发光）活动及其在神经回路的传递，希望建立神经细胞信号传递的新模式-即生物光子传递(biophotonic transmission)。在项目书拟定的计划基础上，我们对生物光子成像系统进行了改进,并对研究方案作了一些调整，经过三年的研究圆满完成了课题的任务，达到了预期的目标，并取得了一批创新性强的研究成果，简述如下：.1、对我们早期初步构建的生物光子成像系统进行了很大的改制，提高了生物光子的检测效率，并编写程序和建立新的图象处理方法，优化了数据的处理方式。此新颖的成像系统已申请发明专利2项（1项已公开等待授权，1项已受理在初审阶段），这不但为进一步分析生物光子在神经回路上的活动和传递提供了关键性和新颖的技术，而且本技术具有更为广泛的应用价值，包括新药的研发和食品安全检测等。.2、使用小鼠脑片，我们系统地研究了生物光子在不同神经回路上的活动和传递，获得了如下的发现：（1）高浓度的谷氨酸能显著诱导脑片生物光子的活动并呈现启动、维持、洗脱和再应用的特征性效果；（2）氧和葡萄糖剥夺并在细胞色素c氧化酶抑制剂的协同作用下能显着阻断谷氨酸诱导的生物光子活动的启动/维持作用效果，但动作电位抑制剂（TTX），麻醉剂普鲁卡因或去除细胞内外Ca2 +只能产生部分抑制作用；（3）我们在小鼠矢状脑片上发现谷氨酸诱导的生物光子活动能在皮质投射神经元的轴突上传递，并且Tau蛋白过度磷酸化能导致其传递显著降低, 我们进一步发现生物光子活动能在海马区内的投射回路上传递；（4）这些结果表明谷氨酸诱导的生物光子活动反映了生物光子在神经回路上传递，可能是一种新的神经信息处理机制。.3、结合我们近几年来获得的研究成果和其它的研究报道，我们建立了一个理论框架，阐明了生物光子活动和传递可能在神经信号处理和编码上起到关键性作用的。为解释神经系统的高级功能提供了新颖的思路。 .4、本项目的研究不但建立生物光子在神经回路上传递新模式，而且带动和延伸了相关的研究工作。