麻醉劑的原理或是電子自旋改變
- 發佈時間：2014-11-12 02:31:31 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報訊 意識是怎樣工作的？幾乎沒有問題比這更深刻。希臘亞歷山大·弗萊明生物醫學研究中心生物物理學家盧卡·圖林開玩笑説，我們能對意識做的一件事就是把它溶解到氯倣裏。如果把腦組織放入氯倣，形成神經細胞膜的脂質和它們的絕緣鞘髓磷脂就會溶解；反過來，如果把氯倣吸入腦中，意識就會溶解。如果不考慮麻醉劑，如氯倣是怎樣消除意識的，也就很難對意識作出令人滿意的解釋。
脂質溶解于麻醉劑是一個關鍵線索。麻醉學的依據是百年之久的經驗法則，也稱為麥-奧（Meyer-Overton）關係法則。該法則提出，一般麻醉劑的效能與其脂溶性大致成正比，而與其分子大小或結構無關。自那時起，人們認為一般麻醉劑也能與蛋白質的類脂部分結合，這些類脂位於細胞膜附近或嵌在細胞膜中。
而最近，圖林和英國倫敦帝國學院科學家合作，第一次真正解釋了麻醉劑“怎樣”工作，而不是“在哪”工作。據物理學家組織網近日報道，他們提出，揮發性麻醉劑是通過擾亂蛋白質內部電子結構來起作用的。麻醉劑會導致蛋白質中電子流的改變，及至細胞、有機體中的電子流改變。他們把這些效應理論化，並用電子自旋共振（ESR）技術檢測了麻醉果蠅腦內的電子流。相關論文發表在最近的美國《國家科學院院刊》上。
ESR與核磁共振類似，不同之處在於ESR是檢測受激電子自旋，而不是質子共振。實驗顯示，他們把果蠅曝露在一般麻醉劑中，其自由電子自旋總量會增加，並排除了其他因素的影響。而篩選出的能抵抗某種麻醉的果蠅，其自旋信號減少甚至沒有。
研究人員指出，麻醉劑中分子最小的氙，是一種極好的麻醉劑，只是有點昂貴。但其作為麻醉劑的化學原理令人迷惑：它是一種惰性氣體，擁有完美的電子密度球，不可能形成其他形狀。但氙還有物理性質，尤其是它能導電。很多化合物都能作揮發性麻醉劑，他們從電子層面為這些化合物提出了一個統一機制。他們還用一種叫做密度泛函理論的模型技術，對氙和其他麻醉劑效能進行了檢驗。
研究人員認為，模型結果進一步揭示了麻醉劑是怎樣起作用的，但也帶來了一些重要的新問題。比如，意識中止及伴隨的腦電脈衝峰值消失，都只是由於電子自旋改變導致的物質重組所産生的現象呢？還是麻醉劑只消除了産生峰值的條件，而沒有真正消除意識狀態？這些問題還需要人們進一步研究。
（常麗君）
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