阿尔兹海默症至今仍没有有效的治疗药物；癫痫病人在产生抗药性后也无法通过药物缓解、控制病情。那么能否另辟蹊径，采用其他的工具“驯服”这些异常的大脑呢？神经调控技术正是在这样的需求下应运而生，并逐渐成为了重要的治疗力量，比如治疗抑郁症的经颅直流电刺激、治疗帕金森综合症的深部脑刺激、以及用于光学人工耳蜗的近红外光刺激等。然而，近红外光刺激在作用过程中会产生过量的热，进而损伤附近的细胞和组织。是否存在热量更少、又无需直接接触组织的神经调控策略呢？
让我们把目光投向19世纪初的布劳顿悬索桥：伴随着指挥官洪亮的口令，部队士兵士气高涨，队列整齐、步伐雄健地在桥面上行进着，然而这时悬桥突然开始剧烈地上下振动起来。就在队首的士兵即将到达对岸的时候，悬桥突然断裂坍塌，英勇的士兵们纷纷惊慌落水。
悬桥断裂，有理论解释为是由于士兵们整齐的步伐引起桥面发生了“共振”，也就是说，世间万物都具有固有的振动频率，频率大小取决于物体本身的材料、形状的因素。当存在持续作用的周期性外力时，物体就会“被迫振动”。如果外力的频率与物体固有频率接近，振幅就会达到极大值，即共振效应。而当共振效应的强度大于桥面能够承受的最大限度时，悲剧就发生了。
这样的事故屡有发生，以至于“共振效应”似乎多了一层悲剧色彩。然而近日，来自复旦大学脑科学转化研究院的舒友生团队联合合作团队发现，一种特定波长的中红外光（也是特定频率的电磁波）在遇到大脑神经细胞上的一个小零件（钾离子通道中负责离子选择性的离子筛）时，产生的共振效应却能“化悲剧为奇迹”——改变神经细胞放电的过程，甚至影响动物感觉-行为的信息加工过程。舒友生团队将这种新型神经调控策略命名为中红外光刺激（Midinfrared Stimulation，MIRS），相关的研究成果“Nonthermal and reversible control of neuronal signaling and behavior by midinfrared stimulation”于2021年3月9日发表在《PNAS》期刊。
相比于已经发展了近十年的近红外光刺激，中红外光的单光子能量更低；舒友生团队在小鼠脑薄片上的研究也发现，特定中红外光的频率恰好与神经元上钾离子通道中离子筛的核心官能团（羰基，-C=O）的固有频率一致；因而，钾离子通道通过共振效应提高了钾离子的通过率，增大的钾电流进而影响了与钾离子通道息息相关的动作电位波形和发放频率。团队目前的结果还发现，这种高选择性、精准的效应，最终能够以“四两拨千斤”的方式改变动物在接受不同强度感觉刺激时的逃跑反应——遇弱更弱，遇强更强。这种针对神经元活动进行有的放矢地微调方式，就像灯泡开关上的旋钮，能够将照明效果根据需求更暗一点儿，或更亮一点儿，是这种新型神经调控策略——中红外光刺激的亮点。
这项研究成果为神经调控领域提供了全新的调控原理，有望为阿尔兹海默症、癫痫、睡眠障碍等疾病的治疗提供新思路和新方式。舒友生研究团队也将从神经疾病出发，关注不同频率的中红外光对神经疾病的治疗效果及作用机制。
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