单细胞放电的能量来自哪里？

                 Where does single-cell discharge energy come from ？

                 都世民（Dushimin)

                   人体内有什么样能量？

人体内有什么样能源？这是电子学业内人士，学习脑科学必然会提出的问题，脑科学业内专家似乎不感兴趣，从几位院士先后发表的讲话和业内专家博客看，无人提出和关心这个问题。是伪名题吗？不是！

为什么这样说呢？从脑科学权威解读，从科技新闻报道，从诺奖解读的诸多信息中，不难找到神经回路、神经网格、各种开关(例如脑开关、基因开关、梦开关、癌症开关、衰老开关)、小GPS导航系统、脑电波和心电波等，这一些含电的词汇来自哪个学科？生物学家真的看见了电回路吗？是科幻、是推测、是假设还是猜测？

童勤业教授对神经回路和电路的概念，想说明在生物学范畴和电子学范畴之间差异。这是很必要的。既然是含“电”元素，电源在哪里说不清，有的专家说放电处都是电源。这种说法笔者不认同。这篇文章就是讨论这一问题。至于信息产生、编码、传输等问题，在宏观和微纳层面会有区别，会有不同说法是肯定的。不管怎么说，神经回路和神经网络必须有电源，而且要界定电源的属性。

                 耳朵里有电是怎么回事？

笔者在大科技杂志上（2015年10期），看到一文“把身体变为电源”。文中指出：“我们的身体中存在各种形式的能量。它们中的大多数都需要一些转换，才能变为电能。不过，我们的耳朵里竟然直接存在着一种电能。”其理由是：哺乳动物内耳中的耳蜗，都有一个微小的电压，称为耳蜗内电压，它可以把压力波转换为电脉冲，来产生听觉。这个电压很微弱，大约只有1/10伏. 2012年，美国马萨诸塞州的研究人员开发了“能量采集芯片”，大约有一个手指甲那么大，它可直接从耳蜗内电压中提取电能。研究人员把“能量采集芯片”植入到豚鼠的内耳里，芯片可产生大约为1纳瓦（1瓦的10亿分之一）的电能，可以驱动一个最简单的无线电发射机。

该文作者认为这种微弱电能没有经过转换，可是该芯片有转换功能吗？不清楚。实际上也是一种“转换”，没有它电脉冲不会产生。该文作者还认为身体内基本上没有可直接利用的电能。大多数的生物能量都是以其他的形式存储的。而这些能量会以动能或热能的形式释放出来.

该文又提出人体几种分泌物可以产生电能。

1.用血液发电

该文作者认为细胞需要化学能的持续供应。这种说法如果成立，就意味着细胞放电的源来自化学能。现在科研人员已经搞清楚如何去开采体液里的化学能。这些化学能的研究是基于人体内液体可排出物：血液、汗液、泪液。研究人员取得最大的进展，就是研制出酶生物燃料电池（简称EFC）——一种小型电池类设备，可以通过分解体液中富含能量的化学物质来产生电能。酶生物燃料电池技术，已经问世10多年，研究人员已开始在动物身上进行试验。身体中最富含能量的体液，当然是血液。血浆一一血液的液体成分一一里面溶解着葡萄糖，它是人体细胞主要的能量来源。过去医学上只认为人体从血液中获取营养，如今认为是获取能量。已研发出的EFC都是利用葡萄糖分子来发电。

2010年，法国的研究人员利用EFC第一次直接从一一个动物体的血液中提取电能。他们把约3厘米大小的电池植入到一只活老鼠的腹部内，设备成功地运行了11天，电池不断地产生大约2微瓦的电，而且那只老鼠也没有产生多少不适。

这说明生物体内有电源，这种生物电如何供给细胞放电所需的电量，却没有说清楚。因为体内没有这种植入电池，但这种方法揭示一个重要问题，这就是植入人体的装置可能从体内获取电能。

2012年，另一组法国研究人员利用碳纳米管制造出功率更大的EFC。被植入到老鼠的腹部内，它能持续产生约40微瓦的电能，能同时带动1个LED灯和1个数字温度计。除了老鼠以外，EFC也成功地在兔子、龙虾和蟑螂的体内产生电能。

诚然，两年时间EFC产生的电能提高20倍，其应用前景已显现。问题是所用的材料是碳纳米管，在生物体内能否长期使用？如果用可降解材料有没有可能实现同样效果。利用血液来发电的缺点是有创伤的。

2.用汗液来发电

人体的汗液富含乳酸盐的化合物，EFC也可用它来发电。

2013年，由美国研究人员设计的。看起来就像纹身贴纸一样，里面用汗液来发电的EFC。为了测试这种贴纸，一组志愿者在胳膊上贴着它们，并进行20分钟的运动。当志愿者开始出汗时，电池就产生电流。

2014年，美国的另一研究团队研制出可穿戴式的、以纺织品制成的EFC，可戴在头上。志愿者带着这个骑白行车锻炼，骑车人出汗后，电池产生电流。汗液产生的电，足够供给一个LED灯或一块电子手表运行几十秒钟。

这两种方法制成的EFC，电量差别也较大。所用材料是柔软的布料，用在体外好办些。问题是乳酸盐化合物在体内是否就存在？如果已存在，EFC是否可以给细胞供电？

3.用眼泪来发电

眼泪大多是用来润滑和滋润眼睛的，但它们里面也充满了能量。除水、无机盐等物质以外，“基底”泪还含有葡萄糖、乳酸盐和抗坏血酸盐（类似于维生素C的化合物 ），这三种成份中的任何一种，都可以为EFC提供燃料，用来发电。

2014年，美国犹他大学的生物工程家拉斯·里德和他的同事们，开发出有史以来第一个集成EFC的隐形眼镜。他们的原型是一个弹性的镜片，镜片的边缘绕着两圈很薄的碳纤维电极。研究人员把它放进人造的泪液中时，它在3个小时内可以产生超过1微瓦的电。他们的研究已经表明用眼泪来发电是可行的。它还未在人身上进行测试。

如上所述，大科技的文章介绍了人体内有生物电源。先前科学出版社发的博客没有说清楚，笔者就此写了篇博客讨论，在光明网点击已超过4500，说明关心的人相当多。目前研究者是在体外探求电能。

上述研究让笔者了解到小宇宙内有生物电、化学能，它们提供细胞放电的能量。问题是供电电路是什么构成？这是脑电波和心电波的源头，研究脑神经回路和神经网络是否应该说清楚这类问题。

另外，该文作者还认为身体内基本上没有可直接利用的电能。只有耳电的说法不一定确切。至今，能源专家并未在人体内寻找“电池”。为什么小宇宙内能源可供应几十年，甚至超过百年？

为什么大宇宙可从垃圾中寻求电能，人体内粪便、尿液、精液难道不会生电吗？

人体光合作用会生电吗？

人不吃盐不行，专家们利用海水含盐浓度差可以发电，人体内盐浓度差处会不会也生电？

这些问题有待破解。使我想到，人工智能研究人员至今未实现机器人有血液循环系统，是外界供电，机器人没有电一切功能尽失。人破解这一方法应该能实现，说机器人超过人可能吗？我看不可能！