脑电波可以弱电场形态传播

  科学家认为他们已经发现了一种以前未知的神经传播形式,它可以在脑组织中自我传播,并且可以从脑组织的一个区域的神经元无线跳跃到另一个区域–即使它们已被手术切断。

  电磁敏感或许是有点科学依据的。美国凯斯西保留地大学的研究人员可能发现了信息通过大脑通信的新方式。他们记录到了神经元脉冲电信号以极其缓慢的速度传播,已知的大脑电脉冲传播机制无法解释。




  科学家说,唯一的解释是脑电波是通过弱电场传播的。计算机建模和对实验鼠的体外试验支持这一理论。

  “已经有研究者想到,大脑内生的电场可能太过微弱,无法进行脑电波的传递,”研究作者之一多米尼克·杜兰德(DominiqueDurand)说:“但从实际结果看,大脑可能利用这些电场进行交流,而不必借助突触传递、间隙连接或扩散。”这项研究的内容发表在近期的《神经科学杂志》(TheJournalofNeuroscience)上。

  计算机模拟以及实验室中对小鼠海马体(大脑中央与记忆和空间定位相关的区域)的检测表明,这些电场开始于单个细胞或细胞群。尽管只具有低振幅,但这些电场已经足够刺激邻近的细胞活动起来,从而再刺激与之邻近的细胞活动起来,如此这般,脑电波便能以大约每秒0.1米的速率进行传递。

  通过对小鼠大脑海马体中内生电场的阻断,以及在计算机模拟和体外实验中增加神经细胞之间的距离,研究者获得了脑电波利用电场传递的速率。研究者称,这些结果证实了脑电波的波传机制,因为其活动与电场活动是一致的。

  睡眠脑电波和θ脑电波——二者与睡眠期间记忆的形成有关——以及癫痫症脑电波都以大约1米每秒的速率传递。科学家希望了解新发现的电场在正常人和癫痫症患者大脑中是否发挥着某种作用。如果真的如此,他们希望能确定这些电场所携带的信息。与此同时,杜兰德的实验室也在研究这些内生电场的确切来源。

  “但我们知道这似乎是大脑中一种全新的交流方式,所以我们对此感到非常兴奋。”

  他们发现,缓慢的周期性活动可以产生电场,电场反过来激活相邻细胞,构成神经通信的一种形式,没有化学突触传递或间隙连接。

  这种神经活动实际上可以通过施加弱电场来调制–加强或阻挡–并且可以是另一种称为电场耦合来解释的细胞通信方法的模拟形式。

  该团队最激进的发现是,这两个电场可以通过切断的脑组织中的完整间隙激活神经元,当两个部分保持紧密物理接近时。

  作者在他们的论文中解释说:“为了确保切片被完全切割,两片组织被分离然后重新结合,同时在手术显微镜下观察到明显的间隙。”

  需要做更多的研究才能弄清楚这种奇怪的神经传播形式是否发生在人类大脑中–更不用说解码它所执行的确切功能了。

  日本科学家发现,弱电场电鱼有着惊人地微弱信号辨别功能,它们不仅能够探测信号幅度千分几的变化,而且可辨别不同信号在时间上小于几十纳秒的差别。它们电器官所产生的电信号直接用于电场定位,鱼群之间的交流、通讯等。

  这带来一个启发,如果弱电场电鱼之间使用弱电场进行通讯,那么人类之间是否也存在某种更广泛的通讯方式?

  

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