图说：实验原理图 来源/采访对象供图
讯（记者 易蓉 通讯员 董真）人脑每天仅需要一只白炽灯灯泡的耗能就能完成高效而复杂的运转，如此高的“能效”究竟是如何实现的？是什么驱动着精密的神经系统、激活脑的无限潜能？中国科研人员研究发现，“中红外光”可能成为打开脑科学研究的一把新密钥，有望为神经系统疾病提供精确、安全的治疗策略。
图说：相关论文发表在美国科学院院报
日前，由上海理工大学未来光学实验室宋波课题组联合复旦大学脑科学转化研究院舒友生课题组、中国科学技术大学温泉课题组、国防科技创新研究院常超课题组、中科院化学所毛兰群课题组共同完成了一项研究——通过中红外刺激实现神经信号与动物行为的非热、可逆调控，首次从理论和实验双重角度发现并提出了神经信号和脑功能调控的新机制和新策略。
宋波教授课题组与合作团队经过近五年的深入研究，以量子物理、分子生物学、神经生物学、行为学等多个学科交叉，为脑科学发展提供崭新的理论基础和实验依据。“生命的一切活动都需要能量的驱动。以往认为，这种能量供给的过程以‘热’为基础。但事实上我们的研究发现，‘光’更可能如此低耗、高效地完成这个过程”。宋波课题组联合复旦大学等团队的前期研究发现，生物体内存在中远红外光光源，其发射出的光子可高效驱动细胞内的生化反应、生理活动。
在近期的研究中，舒友生教授课题组采用中红外光（即：高频太赫兹光）来照射脑组织中的神经细胞，实现对神经细胞信号通道的精确调控，并发现这种光照可以影响动物的行为。重要的是，他们发现这个过程不依赖于温度的升高、不损伤神经细胞。“用‘光’的方法带来了一种全新的‘非热’机制，而且通过光子驱动生物过程可以实现很高的能量利用率”，论文共同第一作者朱智博士说。
图说：宋波教授指导朱智博士实验
在临床实践中，多种有效的神经调控方法被用于治疗神经系统疾病，包括深部脑刺激、跨颅直流电刺激、跨颅磁刺激等。近红外光通过光热作用影响神经细胞的电活动，也是一种重要的神经调控策略，常用于脑功能的研究。然而，近红外光在调节过程中可能产生过量的热，损伤附近的细胞和组织，导致神经系统结构和功能出现异常等副作用。因此，学界亟待一种更安全可靠的红外光治疗策略。“这项研究成果颠覆了以往人们对神经系统的认识，提出了一种全新的神经信号调控原理，有望为治疗阿尔兹海默症、帕金森症等神经系统相关疾病提供新思路，并且可推动类脑人工智能、化学化工、材料器件设计、能源存储转化等领域的发展”，宋波教授说道，“尽管实现临床应用还有很长的路要走，但这项研究将对脑科学、类脑人工智能、化学、化工、材料、能源等方面研究都能带来新的启发。”
相关论文近日在《美国科学院院报》（PNAS）在线发表。北京师范大学博士生刘熹、西安交通大学博士生乔智、中国科学技术大学博士生柴宇明、上海理工大学朱智博士为共同第一作者。