理化所提出从离子学到量子离子学的生物信息转化技术
http://www.1718001.com 2020-01-14 16:13:07 仪表网

  传统的神经记录技术是基于从离子学到电子学的生物信息转换,虽被广泛研究,但其在神经科学和脑科学领域进展很小。

  脑科学,狭义的讲就是神经科学,是为了了解神经系统内分子水平、细胞水平、细胞间的变化过程,以及这些过程在中枢功能控制系统内的整合作用而进行的研究。(美国神经科学学会)广义的定义是研究脑的结构和功能的科学,还包括认知神经科学等。

  2018年,中国科学院院士、中国科学院理化技术研究所研究员江雷将生物孔道中离子和分子以单链的量子方式快速传输定义为“量子限域超流体”(Sci. China. Mater., 2018, 61, 1027)。随后,他们提出离子和分子的量子限域超流状态是生物信息载体(Nano Res., 2019, 12, 1219)。

  由于量子限域超流状态下离子和分子的吸收光谱在太赫兹范围内,因此太赫兹光可以作为一个工具来实现生物信号的非接触检测。

  THz波(太赫兹波)是从上个世纪80年代中后期,才被正式命名的,在此以前科学家们将统称为远红外射线。太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波,波长大概在0.03到3mm范围,介于微波与红外之间。

  实际上,早在一百年前,就有科学工作者涉及过这一波段。在1896年和1897年,Rubens和Nichols就涉及到这一波段,红外光谱到达9um(0.009mm)和20um(0.02mm),之后又有到达50um的记载。之后的近百年时间,远红外技术取得了许多成果,并且已经产业化。但是涉及太赫兹波段的研究结果和数据非常少,主要是受到有效太赫兹产生源和灵敏探测器的限制,因此这一波段也被称为THz间隙。

  近日,江雷等人提出两种研究方案:一种是利用太赫兹响应研究生物体系的神经信号,另一种是利用太赫兹响应研究人工体系的量子限域离子超流体,并为生物体系中神经信号的检测提供优化参数。他们在展望中指出,生物信息是以交流信号为载体,通过把量子离子学引入生物信息学领域,将为神经信号研究提供一个新的技术手段,推动神经科学和脑科学的发展,并发展量子离子学技术。

  资料来源:理化技术研究所

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