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为探究太赫兹（THz）辐射对神经元形态和功能的影响及二者关联，研究人员用 THz 辐射处理神经元，构建动力学模型分析。结果显示，THz 辐射降低神经元胞质与突起膜面积比，改变放电模式等。这为神经退行性疾病治疗提供新思路。
在科技飞速发展的今天，生命科学领域对于微观世界的探索不断深入，其中太赫兹辐射在生物医学方面的研究逐渐成为热点。太赫兹辐射（Terahertz radiation，THz）是介于微波和红外光之间的电磁波，频率在 0.1 - 10 THz。许多生物分子能与太赫兹波段的能量相互作用，这意味着它有可能影响生物分子的功能。然而，在神经元研究方面，尽管有研究表明太赫兹辐射能影响神经元的形态和动力学特性，但仍存在诸多未知。比如，太赫兹辐射对神经元形态的调控模式，尤其是短期累积辐射和长期辐射的影响尚不明确；神经元形态变化与放电特性之间的相关性也有待揭示。这些未知阻碍了太赫兹技术在神经医学领域的进一步应用，因此，深入研究太赫兹辐射对神经元的影响迫在眉睫。
为了解决这些问题，国内研究人员开展了相关研究。他们聚焦于太赫兹辐射对神经元形态和功能的影响，通过一系列实验和分析，取得了重要成果。该研究成果发表在《Brain Research Bulletin》上，为神经科学领域带来了新的突破。
研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。首先，搭建了与神经元形态记录兼容的太赫兹辐射系统，能够精确控制太赫兹辐射的频率、功率和时间。其次，采用原代神经元培养技术获取实验所需的神经元。然后，通过计算神经元膜面积比来量化神经元形态变化。最后，构建两室锥体神经元模型（PR 模型），结合太赫兹辐射处理后的神经元形态参数，研究神经元的放电特性和突触传递动力学。
在研究结果方面：
- 太赫兹辐射降低神经元胞质与突起膜面积比：研究人员使用窄带高功率太赫兹波，以 20 分钟 / 天的频率对神经元辐射 3 天。通过对比辐射前和辐射 3 天内神经元胞质与突起膜面积比的变化，发现辐射第一天，该比值就显著降低，且在后续辐射过程中持续低于初始状态。这表明太赫兹辐射能明显改变神经元的形态结构。
- 太赫兹辐射影响神经元放电动力学特性：将计算得到的神经元形态参数 p 耦合到 PR 模型中，研究人员发现太赫兹辐射改变了神经元的放电模式。在辐射第一天，对照组神经元呈周期性双峰放电，而太赫兹组为周期性 3 峰放电；后续两天，两组的放电模式差异更为明显。进一步分析发现，太赫兹辐射还降低了神经元簇间放电频率和动作电位幅度，在第二天增加了簇内放电频率。
- 太赫兹辐射影响神经元突触传递动力学特性：分析太赫兹辐射对神经元突触后电流的影响时发现，在辐射 1 - 3 天内，对照组神经元突触后电流呈周期性双峰放电，太赫兹组则分别为 3 峰和 4 峰放电。此外，太赫兹辐射还改变了突触后电流的频率、幅度、斜率和上升时间等参数，这些变化在辐射第一天和第二天较为显著，第三天则无明显变化。
在研究结论和讨论部分，研究表明太赫兹辐射导致神经元胞质与突起膜面积比下降，这种变化在神经元生长周期中具有特定规律。太赫兹辐射通过降低膜面积比，改变了神经元的放电阈值，进而影响神经元的放电模式和动作电位特性。在突触传递方面，太赫兹辐射增加了突触后电流的幅度等参数，这可能与神经递质释放量、受体激活数量等生理过程相关。这些研究结果表明，太赫兹辐射有望成为一种新型的分子水平神经调节技术，为干预或治疗神经元退行性疾病提供了新的方向。然而，目前研究仍存在一些局限，如仅研究了单一频率和功率的太赫兹辐射对神经元的影响，未探讨长期效应等。未来的研究可以在此基础上，进一步拓展研究范围，深入探究太赫兹辐射在神经医学领域的应用潜力。
