麻醉剂的原理或是电子自旋改变

    科技日报讯 意识是怎样工作的？几乎没有问题比这更深刻。希腊亚历山大·弗莱明生物医学研究中心生物物理学家卢卡·图林开玩笑说，我们能对意识做的一件事就是把它溶解到氯仿里。如果把脑组织放入氯仿，形成神经细胞膜的脂质和它们的绝缘鞘髓磷脂就会溶解；反过来，如果把氯仿吸入脑中，意识就会溶解。如果不考虑麻醉剂，如氯仿是怎样消除意识的，也就很难对意识作出令人满意的解释。

    脂质溶解于麻醉剂是一个关键线索。麻醉学的依据是百年之久的经验法则，也称为麦-奥（Meyer-Overton）关系法则。该法则提出，一般麻醉剂的效能与其脂溶性大致成正比，而与其分子大小或结构无关。自那时起，人们认为一般麻醉剂也能与蛋白质的类脂部分结合，这些类脂位于细胞膜附近或嵌在细胞膜中。

    而最近，图林和英国伦敦帝国学院科学家合作，第一次真正解释了麻醉剂“怎样”工作，而不是“在哪”工作。据物理学家组织网近日报道，他们提出，挥发性麻醉剂是通过扰乱蛋白质内部电子结构来起作用的。麻醉剂会导致蛋白质中电子流的改变，及至细胞、有机体中的电子流改变。他们把这些效应理论化，并用电子自旋共振（ESR）技术检测了麻醉果蝇脑内的电子流。相关论文发表在最近的美国《国家科学院院刊》上。

    ESR与核磁共振类似，不同之处在于ESR是检测受激电子自旋，而不是质子共振。实验显示，他们把果蝇曝露在一般麻醉剂中，其自由电子自旋总量会增加，并排除了其他因素的影响。而筛选出的能抵抗某种麻醉的果蝇，其自旋信号减少甚至没有。

    研究人员指出，麻醉剂中分子最小的氙，是一种极好的麻醉剂，只是有点昂贵。但其作为麻醉剂的化学原理令人迷惑：它是一种惰性气体，拥有完美的电子密度球，不可能形成其他形状。但氙还有物理性质，尤其是它能导电。很多化合物都能作挥发性麻醉剂，他们从电子层面为这些化合物提出了一个统一机制。他们还用一种叫做密度泛函理论的模型技术，对氙和其他麻醉剂效能进行了检验。

    研究人员认为，模型结果进一步揭示了麻醉剂是怎样起作用的，但也带来了一些重要的新问题。比如，意识中止及伴随的脑电脉冲峰值消失，都只是由于电子自旋改变导致的物质重组所产生的现象呢？还是麻醉剂只消除了产生峰值的条件，而没有真正消除意识状态？这些问题还需要人们进一步研究。