江雷提出基于量子限域离子超流体的神经信号传输过程 -

传统的Hodgkin-Huxley模型认为，神经信号传输是通过动作电位沿着神经元轴突进行传播，动作电位是由K+/Na+在Na/K泵的离子扩散产生的，而其余大部分Na/K泵是静止的。这种离子流体是熵驱动的无序流体，离子扩散过程需要消耗大量能量，类似于多米诺骨牌效应，传播速度相对较慢（~1 m/s），不适用于解释神经信号的超快传输。

　　近日，中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学中心江雷在Nano Research 发表了题为Quantum-confined ion superfluid in nerve signal transmission 的文章，提出了基于量子限域离子超流体（QISF）的神经信号传输过程，认为QISF是焓驱动的限域有序流体，K+/Na+同时在所有Na/K泵通道进行快速传输，离子传输过程没有能量损耗，并产生沿着神经元轴突超快传播的QISF波，作为神经信号传输的信息媒介。QISF波和动作电位在传播过程中不相干。同时发现K+和Na+的德布罗意波长比直径小一个数量级，但原则上离子的德布罗意波长应远大于离子直径，表明德布罗意波长公式不适用于描述离子在生物通道中的量子效应。

　　QISF过程的提出，不仅为神经和大脑中超快信号传输的合理解释提供了新的视角，而且对离子、分子和粒子的物质波理论提出了挑战。