中红外光具有组织特异性透射特性，并能调节沿轴突传递的神经信号

《Neuroscience Bulletin》：Mid-Infrared Light Exhibits Tissue-Specific Transmittance and Modulates Neural Signal Conduction Along Axons

红外光穿透颅骨组织的波段及神经调控机制研究，通过同步辐射傅里叶红外显微光谱技术系统分析小鼠脑组织（灰质、白质）透射谱，发现近红外（1.5-3.0μm）和中红外（3.5-6.0μm）两个高透射窗口，其中5.2-5.7μm中红外子带在轴突束中透射率显著高于周围液。电生理实验表明5.6μm中红外光可降低动作电位幅度和持续时间达40%-60%，同时提升传导速度15%-30%，为非侵入式神经调控提供新靶点。

　　

摘要

非侵入式红外（IR）调制需要红外光子穿透多层颅骨屏障，包括皮肤、颅骨和硬脑膜。然而，红外光的波长依赖性透射特性及其对神经信号的调制作用仍知之甚少。利用同步辐射傅里叶变换红外（SR-FTIR）微光谱技术，我们系统地分析了从成年小鼠身上获取的新鲜分离的颅骨组织层和脑组织（灰质和白质）的透射光谱。在光谱采集过程中，通过微流控系统和含氧的人工脑脊液（ACSF）灌注保持了脑组织的活性。我们发现了两个在颅骨组织中具有较高透射率的红外波段：近红外（NIR）波段（波长：1.5–3.0 μm）和中红外（MIR）波段（3.5–6.0 μm）。值得注意的是，5.2至5.7 μm的中红外子带在神经组织中的透射率相对较高，尤其是在轴突束中。进一步的电生理实验表明，5.6 μm波长的中红外光显著降低了体细胞和轴突动作电位的幅度和持续时间，同时提高了其在有髓和无髓轴突中的传导速度。这些结果共同确定了能够穿透颅骨组织层的特定红外波段，并揭示了波长对神经信号的特异性调制作用，为红外神经调控提供了一种有前景的非侵入性策略。