生物自身电磁信息-磁场分布实验图像显微镜
生命是物质运动的一种特殊形式，具有高度组织化的物质结构，其
分子基础是具有自我复制和负载遗传信息功能的核酸等生物大分子
，通过生物膜实现内部及内外的分隔，形成形形色色的细胞、组织
与生物体，并借助外界能量的输入，通过一系列相互关联的生物化
学过程而实现内外物质交换和自身的复制。从电磁学角度看，电磁
场与生物相互作用的本质应该是电磁场与构成生物体各层次的物质
的相互作用，因此研究生物各层次的物质的电磁特性是研究电磁场
与生物关系的基础。
对于生物自身电磁信息的研究，其重要目的在于通过体表的电
磁信息反推体内的神经活动。依靠头皮电信号反演脑电活动源的特
性来研究大脑高级功能，是脑功能分析检测的根据和重要手段，虽
然空间分辨率不高，但可以定量地给出脑内神经活动源的位置、强
度、方向以及分布情况，时间分辨率达到ms量级，可以准确实时地
反映大脑神经活动随时间而改变的活动情况。在心电逆问题研究中
，根据体表电位的分布、人体的几何形状以及躯干容积导体的电特
性，通过数学物理方法可以求得心脏电活动的定量解，这对心脏疾
病的诊断有重要意义。通过脑磁设备测得头外的磁场分布，可以推
断脑内相应活动的神经元位置及活动强度等信息的变化过程，目前
已广泛应用于手术前的脑功能检测定位、脑外伤的诊断、癫痫病灶
的定位等。在这些根据体表电磁信息反求体内电／磁源信息的过程
中，必须对不同组织的电磁特性有较精确的了解，否则无法准确求
解。
对于外加电磁场对生物体的作用研究，一个根本的问题是生物
体吸收的电磁剂量问题。从电学角度看，生命体是由无数细胞构成
的一个复杂容积导体，对外界的高频电磁场有一定的屏蔽作用。因
此外加电磁场对生物体内的组织和器官的影响是与该组织或器官区
域的电磁场直接相关的。由于体内的电磁场测量困难，因此需要计
算外加电磁场在生物体内的分布，这必然离不开对各种组织和器官
的电磁特性的研究。另外，电磁场生物学效应的微观机制是目前研
究的热点，众说纷纭。从微观角度研究电磁场与生物物质的相互作
用可能是一条必经之路，这就需要从微观角度对生物物质的电磁特
性进行深入研究。
总之，生物电磁特性的研究是生物电磁学研究的基础，在电磁
生物医学成像、脑电／脑磁和心电／心磁的正逆问题、电磁场的生
物学效应等研究中非常重要。
