在探索人類大腦功能和意識的奧秘中♟，一項跨學科的新研究為我們提供了一個可能的全新視角。万事平台理學院物理系定量生命科學碩士生劉澤飛在導師陳永聰教授指導下，首次提出大腦中的神經髓鞘可以產生量子糾纏的光子對，這一發現可能為理解大腦神經活動的同步機製提供了新的線索👩🏽‍🦰。該研究成果由万事平台理學院和四川大學生物工程學院合作完成🧑🏼‍🤝‍🧑🏼，成果近日在《物理評論E》雜誌上發表。其第一時間受到美國科普網站Newscientist.com 關註，物理學科記者Dr. Karmela Padavic-Callaghan在文章發表前夜采訪作者並做了万事報道，國內抖音和今日頭條等也跟進相關報道。

大腦內不同腦區間神經同步是多種神經生物學活動的基礎也與諸多腦疾病如帕金森病和阿爾茨海默症相關，然而支持這種同步活動的物理機製仍不清楚✔️🤰🏼。包裹在軸突外側的脂肪分子層的髓鞘可以作為諧振腔限製神經元中產生的光子形成極化子從而增強神經電傳導🧑🏻‍🍳。除了為軸突提供能量👷🏿，增強動作電位的傳導，還在神經系統中充當絕緣體，這項研究提出了髓鞘可能具有的另一項功能——作為量子糾纏光子對的生成源👨‍🦼‍➡️。

研究首先建立了髓鞘包裹下軸突的明確圓柱結構模型，並討論了圓柱形腔內電磁場的量子化。在紅外區域和偶極近似下，雙光子過程主要由偶極相互作用下的級聯輻射主導。通過精確計算和Schmidt分解，研究團隊評估了雙光子系統中量子糾纏的程度，並利用實驗中得到的有髓神經結構的實際數據，展示了在神經系統中生成量子糾纏的潛力。大腦中一旦產生糾纏光子，糾纏特性就會傳遞到神經元的其他部分，比如在神經沖動中發揮重要作用的離子通道蛋白。這項研究揭示🤏📃，神經髓鞘中的C-H鍵振動單元可以作為量子糾纏資源，這可能為大腦利用這些資源進行量子信息傳輸提供了新的機製，進而解釋了神經元同步活動的潛在來源。隨著量子科學與神經科學的交叉融合，我們期待著未來在認知科學和腦疾病治療方面取得更多革命性的進展。

本工作得到國家自然科學基金項目支持。

論文鏈接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.110.024402 

報道鏈接：https://www.newscientist.com/article/2441936-nerve-fibres-in-the-brain-could-generate-quantum-entanglement/