神经系统的生物光子辐射及其生理意义

论文摘要

传统观点认为,生物电和化学递质是神经元通信和信号传递的基本方式。虽然用电生理理论和神经递质-受体学说能够很好地解释神经系统的一些初级功能,并均得到了大量实验的证实,但在解释如学习和记忆、睡眠、意识、思维、情感等神经系统高级功能或精神活动以及特殊的视觉现象如光幻视、负后像、视网膜离散暗噪音等仍存在许多疑问和未解决的问题。因此在这些活动和现象中,可能存在着其它重要的物质基础。生物超弱发光（Ultra-weak Photon Emissions or Ultraweak Bioluminescence,UPEs）又简称为生物光子（Biophotons）,被证明在植物、微生物和一些动物细胞之间起到信息传递的作用,是否生物光子在神经回路和视觉通路中起到信号传递的作用仍然不清楚。要证实生物光子在上述问题中的作用,就必须获得组织和细胞高时空分辨率的生物光子信息。然而由于生物光子的强度极其微弱,量子效率极低,常见的仪器和设备不能满足要求,因此有必要构建新型生物光子检测系统。在本研究中,我们利用量子效率、灵敏度、信噪比、时空分辨率均很高的电子倍增CCD（EM-CCD）构建了新型生物光子检测系统。并利用该系统,对大鼠离体脑片、神经根和眼球的生物光子进行检测和分析。首次获得了大鼠脑片、神经根自发光以及晶状体、玻璃体、视网膜和全眼自发的和光诱导的生物光子高分辨率图像和实时数据。这些结果提示我们:（1）神经元能够发出大量的生物光子,这些生物光子可能被用于细胞间的信号传递。（2）眼球中视网膜等部分可以自发和在光诱导情况下辐射出生物光子。这可能为揭示光幻视、视觉后像以及视网膜离散暗噪音产生机制提供了新的解释。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章绪论
• 1.1 生物光子的分类
• 1.2 生物光子的检测手段
• 1.3 生物光子的研究历史
• 1.4 生物光子的意义
• 1.4.1 在植物病理及农业生产上的意义
• 1.4.2 在中西医理论和临床诊断上的运用
• 1.4.3 在生命科学基础研究中的意义
• 1.5 本课题的主要目的和意义
• 第2章 生物光子检测系统的构建与检验
• 2.1 引言
• 2.2 材料与仪器
• 2.2.1 实验动物
• 2.2.2 材料与试剂
• 2.2.3 主要实验仪器
• 2.2.4 生物光子检测系统的构建
• 2.3 实验方法与原理
• 2.3.1 LED 光谱特性的测量
• 2.3.2 LED 照度的标定
• 2.3.3 EM-CCD 增益的检测
• 2.3.4 神经元生物光子的检测
• 2.4 实验结果
• 2.4.1 LED 光谱特性测定
• 2.4.2 EM-CCD 增益水平的选择
• 2.4.3 神经元生物光子的检测
• 2.5 讨论
• 第3章 大鼠眼球的生物光子检测及其生物学意义
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验动物及其饲养条件
• 3.2.2 仪器与设备
• 3.2.3 样品预处理
• 3.2.4 实验步骤
• 3.2.5 图像处理和数据提取
• 3.2.6 统计学分析
• 3.3 实验结果
• 3.4 讨论
• 3.4.1 生物光子与光幻视
• 3.4.2 生物光子与视觉负后像
• 3.4.3 生物光子与视网膜暗噪音
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录