软物质波导与神经信号传输物理机制研究

项目名称： 软物质波导与神经信号传输物理机制研究

项目编号： No.11374016

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 许胜勇

作者单位： 北京大学

项目金额： 89万元

中文摘要： 申请人与合作者2012年首次提出均匀电介质层夹在两侧导电液体中的三明治结构可形成软物质波导，其传输特性类似金属平行板波导，但传输效率较低；生物体神经元轴突磷酯膜层与两侧电解液也能构成电磁波导，由嵌于轴突膜上蛋白质离子通道受激开启后，跨膜瞬态电流产生的脉冲电磁波能在其中有效传输，触发相邻的离子通道开启。该理论能清晰解释有髓神经朗飞结之间神经脉冲"跳跃式传导"这一至今尚无定论的重要机制。 本项目拟通过模拟计算以及在实验中设计制备不同尺度软物质波导结构并测量其传输特性，总结出电磁波与软物质相互作用的多尺度模型和有效经验公式，提出具最优传输性能的软物质波导结构模型,进而验证电磁波在生物体中激发并沿类似结构的生物波导传播的理论假设。其成果将为生物体信号传递研究提供理论依据和实验基础，推动神经学与脑科学发展，并为软物质电磁特性研究提供新的思路和成果，有望建立一种全新的基于软物质凝聚态的信号传输体系。

中文关键词： 软物质波导；电磁脉冲；神经电信号；记忆机制；大脑工作机制

英文摘要： In 2012, we presented for the first time a new model, that a dielectric sheet sandwiched in electrolyte fluids at its both sides forms a softmaterial electromagnetic (EM) waveguide. The transmission property of such a softmaterial waveguide is similar to

英文关键词： softmaterial waveguide；electromagnetic pulse；neural signal；memory mechanism；brain function