テラヘルツ光子によるエネルギー供給
Advances of terahertz technology in neuroscience: Current status and a future perspective
iScience. 2021 Dec 3;24(12):103548. doi: 10.1016/j.isci.2021.103548
A new means of energy supply driven by terahertz photons recovers related neural activity
iScience. 2023 Jan 14;26(2):105979. doi: 10.1016/j.isci.2023.105979
テラヘルツ波の細胞への影響
テラヘルツ （THz）波は、電磁スペクトルのマイクロ波と赤外線の領域の間にあります。
テラヘルツ（THz）波は、周波数範囲が 0.1～10 THz（1 THz = 10 12 Hz）、波長が 0.03～3 mm の電磁波です。
THz 波は、量子特性と電子特性、非電離特性、水による容易な吸収など、いくつかの明確な利点を備えた新しいタイプの放射線です。
THz 光子はエネルギーが低いため、組織の電離や損傷を引き起こさず、X 線やガンマ線などの高エネルギーで不可逆的な破壊力を持つ電磁放射線とはまったく異なります。
THz 放射線の生物学的メカニズムは、熱的影響と非熱的影響の２つがあります。
THz の熱効果
水分子間の水素結合の伸縮振動モードと曲げ振動モードは、THz 波の周波数領域にあります。
これらの振動モデルにより、水による THz 波の大幅な吸収が促進されます。
生体組織は水分含有量が多いため、THz 放射を吸収する能力が強く、吸収した放射エネルギーを熱エネルギーに変換して、熱効果を引き起こします。
温度変化は通常、マクロレベルで起こり、水分含有量、酸塩基平衡、エネルギー代謝など、生物の微小環境と相関しています
THz の非熱効果
THz 放射は主に生体分子の水素結合と相互作用し、タンパク質の構造変化を引き起こす低周波分子内振動を生み出します。
THz 放射のエネルギー スケールは水素結合のエネルギー スケールに近いため、このような非電離電磁場は細胞や生体分子に大きな影響を与える可能性があります。
これらの動きは通常、THz範囲（0.1～2 THz）で発生します。
非熱効果は、タンパク質の構造を変化させ、DNA二重鎖の安定性に影響を与え、膜透過性を変化させ、急性炎症反応を発生させ、ニューロンの形態と構造に影響を与え、アポトーシスを誘発します。
テラヘルス光子による神経活動の回復
継続的かつ効率的なエネルギー捕捉は、人類の長年の夢です。
脳は主要なエネルギー消費器官であり、成人の脳は体重の約 2% を占めますが、体のエネルギーの約 20% を消費します。
しかし、脳がどのようにしてエネルギーを効率的に使用するのかはまだ明らかではありません。
脳のデフォルト・モード・ネットワーク については、関連記事をご参照ください ↓
ATP は普遍的なエネルギー貯蔵分子として、事実上すべての生物によって使用されており、生理学的プロセスと病態生理学的プロセスの両方で重要な役割を果たしています。
エネルギー通貨としてのATP については、関連記事をご参照ください ↓
ATP はシナプス伝達、グルタミン酸放出、痛覚などの多くの脳機能も制御し、活性酸素種（ROS）やカルシウムなどの他のシグナル伝達と複雑な相互作用をします。
ATP は健康と病気の両方にとって重要ですが、 ATP の効率的なエネルギー供給の基礎となる詳細なメカニズムは、特に生体内ではほとんど理解されていません。
特定の周波数を持つ光子は、閉じ込められた分子の振動レベルを変化させることで、イオンチャネルのダイナミクスやDNA の巻き戻しなど、さまざまな生命活動に関与することができます。
THz 波のエネルギー供給の原理は、リン酸結合の切断によって 34 ± 2 THz 光子が放出され、光子がエネルギーを供給する質量のない試薬として機能すると考えられています。
ATP は高エネルギーのリン酸結合を破壊することでエネルギーを供給し、 THz 周波数 (34 ± 2 THz) は確かにリン酸結合の振動と共鳴する可能性があります。
つまり、34 ± 2 THz が生合成などの生命活動の直接的なエネルギー源である可能性を示唆しています。
このエネルギー供給メカニズムは、体が効率的にエネルギーを得る方法を説明するための重要な生物物理学的根拠となる可能性があります。
バイオフォトンが神経情報の処理と符号化に重要な役割を果たし、量子脳メカニズムに関与している可能性があることを示しています。
バイオフォトンについては、関連記事をご参照ください ↓
まとめ
テラヘルツ （THz）波は、電磁スペクトルのマイクロ波と赤外線の領域の間にあります。
THz 放射線の生物学的メカニズムは、一般的に熱的影響と非熱的影響の２つがあります。
生体組織は水分含有量が多いため、THz 放射を吸収する能力が強く、吸収した放射エネルギーを熱エネルギーに変換して、熱効果を引き起こします。
THz 放射は主に生体分子の水素結合と相互作用し、タンパク質の構造変化を引き起こす低周波分子内振動を生み出します。
THz 波のエネルギー供給の原理は、リン酸結合の切断によって 34 ± 2 THz 光子が放出され、その光子がエネルギー源として機能すると考えられます。
つまり、34 ± 2 THz が生合成などの生命活動の直接的なエネルギー源である可能性を示唆しています。
バイオフォトンが神経情報の処理と符号化に重要な役割を果たし、量子脳メカニズムに関与している可能性があります。
