[论文解读] Emission of Mitochondrial Biophotons and their Effect on Electrical Activity of Membrane via Microtubules

Mohammad Rahnama, István Bókkon+4 more|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2010

Biofield Effects and Biophysics参考文献 104被引用 8

一句话总结

本文提出线粒体生物光子——线粒体释放的超弱光子——可通过量子级涨落与神经元中的微管相互作用，影响膜电活动。通过量子力学建模，作者证明生物光子-微管相互作用可驱动微管在相干与非相干状态间转换，且这些涨落与α-EEG节律相关，表明生物光子在神经信号传递中可能扮演超越化学与电传递的新型角色。

ABSTRACT

In this paper we argue that, in addition to electrical and chemical signals propagating in the neurons of the brain, signal propagation takes place in the form of biophoton production. This statement is supported by recent experimental confirmation of photon guiding properties of a single neuron. We have investigated the interaction of mitochondrial biophotons with microtubules from a quantum mechanical point of view. Our theoretical analysis indicates that the interaction of biophotons and microtubules causes transitions/fluctuations of microtubules between coherent and incoherent states. A significant relationship between the fluctuation function of microtubules and alpha-EEG diagrams is elaborated on in this paper. We argue that the role of biophotons in the brain merits special attention.

研究动机与目标

• 研究线粒体生物光子在神经通信中超越电化学信号的作用。
• 探索生物光子与神经元中微管之间的量子力学相互作用。
• 建立微管涨落与大脑中观察到的α-EEG模式之间的理论联系。
• 提出生物光子可能是调控神经元电活动的先前被忽视的机制。

提出的方法

• 采用量子力学分析，对生物光子与微管的相互作用进行建模。
• 将微管视为能通过吸收生物光子实现相干-非相干态转换的量子系统。
• 运用量子光学与凝聚态物理的理论框架描述光子-微管耦合。
• 对生物光子影响下微管的涨落动力学进行建模，并将其与EEG数据关联。
• 分析微管涨落函数与实验记录的α-EEG波形之间的相关性。
• 应用量子生物学的理论构念，解释生物光子介导的神经元系统信号传递。

实验结果

研究问题

• RQ1 线粒体生物光子是否可通过微管相互作用影响神经元膜的电活动？
• RQ2 生物光子与微管之间的量子力学相互作用的本质是什么？
• RQ3 微管涨落如何与大脑中观察到的α-EEG节律相关？
• RQ4 生物光子发射在多大程度上可解释神经元中的非电化学信号传递？
• RQ5 微管态转换与神经振荡模式之间是否存在可测量的关联？

主要发现

• 理论分析表明，生物光子-微管相互作用可诱导微管在相干与非相干状态间转换。
• 发现微管涨落函数与α-EEG图谱之间存在显著相关性。
• 该模型表明，生物光子可能通过微管动力学作为调节信号影响神经元电活动。
• 本研究为生物光子介导的神经元信号传递提供了量子力学基础，超越了经典神经生理学模型。
• 研究结果支持生物光子参与神经信息处理的假设，尤其在节律性脑活动方面。