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神经纤维上的信号传导速度居然能达到每秒200米，它依靠的是什么机理？

2014-07-18 07:49阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2138881613


这个问题本天涯量子没有脚踏实地的答案。所以本贴的题目不是自问自答，而是乞求知道答案的同学愿意在回帖里不吝指教，公益大家。
去了知乎网，试过发帖提问，结果不成功。因为知乎网对提问帖有字数限制，不容本天涯量子把问题的重心托付出来。
根据百度百科里“神经冲动”词条的介绍，神经纤维膜上的动作电位（神经信号）沿着神经纤维的传导速度约为每秒0.5～200米，介于液体分子自由程位移速度和气体分子自由程位移速度之间。但是，根据该词条文中的动作电位传导机理，是钠离子和钾离子在贯穿神经纤维膜两侧的通道由于开启-闭合而交替迁移构成了神经纤维膜内外两侧的电位极性的交替变化和交替阵面的前进。此机理让人困惑：离子在膜两侧迁移时的沿纤维纵向传导速度居然快于离子的沿纤维横向位移速度，而且快得就像气体分子的运动速度。我们知道，神经纤维不是由气体分子构成的。我们还知道，就质点的波动力学来说，可持续的波动阵面的前进速度不可能快过质点的振动位移速度
，比如激波一旦失去外界物体即飞行器的推动它就立即消失。有没有这样一种可能性：该词条中的传导机理只负责两神经纤维段之间的信号传导，而段内的信号传导则依靠另一种速度快得多的机理，比如说，质子在B-酸根间的跳跃而产生的偏振微波的发射和远程接收实现动作电位的远程传导？常见的可供质子微能级差跳跃的B-酸根例子之一是有机分子中的beta-二酮链段。含有这种链段的有机分子在可逆热致变色指示剂，介电耗散型雷达隐身涂料，和生物体中都可以找到。
本文乞求题目中所提问题的答案，背景源于本天涯量子在对光驱遗传学中非介入式响应信号的接收/识别技术进行探讨时，深感仪器制造商们迫切需要先弄清楚神经纤维上的信号传导是一个纯化学机理的过程还是化学机理和物理机理协同搭配的过程。如果是纯化学机理的过程，那么只能通过介入式的信号变换和发送来进行极性状态采集了。比如用可插入单个细胞内的玻璃毛细管内径在微米级的离子选择性微电极来记录脑细胞的动作电位的变化。至于下一步的非介入式信号识别手段那就想也不要想，更加不可能了。

本天涯量子对神经生物物理学知之甚少。只是之前对雷达隐身技术的类型及其机理做过归纳和总结，而对其中的材料介电损耗机理有了一定的积累。现在因为有个浙大校友创建的科技公司Mightex里有个系列产品Light Delivery Systems for Optogenetics（光驱遗传学用光发送系统）在欧美大学的神经生物学研究单位里非常畅销，可以说欧美光驱遗传学能有突飞猛进的今天是和Mightex这几年来的强大助推作用分不开的，所以就问该公司的校友老板：你们能不能利用雷达技术中的频率扫描和锁定技术再做个Electro-magnetic Receiving Systems for Optogenetics（光驱遗传学用电磁接收系统）呀？这样整个发送 - 接收体系不就齐全了？就这样，本天涯量子不知不觉中就掉到神经生物物理学的坑里，爬不上来了。

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