正文 第一章 奇特的大腦功能(1 / 2)

複雜的神經網絡

神經係統極為複雜,依靠神經網絡來適應內、外環境,其司令部在大腦。雖然大腦在人類進化過程中發育最晚,但它是人們了解自然、觀察世界、適應環境並進一步改造自然的最重要的器官。

人腦僅重1500克左右,占體重的2.59%~39%,約包含1000億個神經元。神經元是一種雙極細胞,一端是神經細胞體,上麵有幾個突出物,稱為樹突;另一端是一條長長的尾巴,沒有分支,稱為軸突。

神經元的最大特點是具有興奮性和傳導性。那麼神經元是怎樣興奮的呢?現在已經明確,當一個神經元受刺激後,神經細胞膜就發生膜內外離子交換,鈉離子從細胞外進入細胞內,而鉀離子從細胞內釋放到細胞外,這樣便使細胞膜發生去極化,膜電壓由-70毫伏的靜止壓變成正電位,稱為動作電位。以後由於離子交換達到平衡而使膜電壓再回複到靜止壓。

所以產生動作電位的過程是一個電生理的過程,也是神經細胞發生興奮的過程。發生興奮之後,動作電位又是怎樣從一個神經元傳送到下一個神經元呢?這個過程就更複雜了。我們如果從電子顯微鏡下觀察神經元和神經元之間的關係,便可以看到神經元元之間並不是融合在一起的,神經細胞體和軸突之問有一個寬約30納米的空隙,這個結構稱為突觸。軸突的終末端稱為突觸前膜,神經細胞體的一端稱為突觸後膜,中間那個空隙稱為突觸間隙。當動作電位由神經細胞體傳送到軸突時,軸突內有許多小泡(稱為囊泡)便順著軸突往突觸前膜遊過去。這些囊泡中含有不同成分的神經遞質,到達突觸前膜後,不同的神經遞質便被釋放到突觸間隙內,然後和突觸後膜上的受體結合。如果神經遞質和受體結合的濃度達到動作電位的閾值時,下一個神經元便發生興奮,同時也會把興奮按上述步驟傳導下去。所以神經元興奮的傳導過程是由化學作用來完成的。

實際上,每一個神經元的軸突是和幾個神經元的樹突形成突觸的。因此當一個興奮衝動傳來時,必然引起幾個神經細胞的同時興奮,這種興奮的傳遞呈網絡狀,所以稱為神經網絡。由一個個神經元組成的神經網絡主要分為感覺和運動兩大係統。感覺係統按照一定途徑從周圍傳向大腦,在傳導過程中要換三個神經元,很像接力跑的運動員。運動係統包括錐體束、錐體外係和小腦,錐體束是管理人體隨意運動的主要部分,由大腦皮層發出運動纖維到腦幹的腦神經核和脊髓的前角細胞,然後由這些腦神經核和前角細胞發出周圍神經支配相應的肌肉。錐體外係和小腦管理不隨意運動,使人體在不知不覺中協調運動,保持平衡。

我們可以舉個例子來說明神經網絡的運行情況。如果拿小針紮一下右手中指,在指尖上的痛覺感受器就把痛覺刺激通過脊神經後根傳人脊髓,在這兒換一個神經元再沿痛覺傳導束向上傳遞到丘腦。丘腦是人體感覺的中轉站,在這兒再換一個神經元後痛覺刺激就到達了大腦皮層的中央後回一一人體感覺的最髙中樞。除此之外,還有旁支到達視覺中樞。當大腦“感覺”到痛覺之後,便下達“讓右手中指避開”的命令。這個命令就由錐體束來完成,同時也使眼球注視小針,以提高“避開”動作的精確性。上述一整套感覺——運動的過程稱為反射。別看我們講得那麼複雜,但在實際運作時僅僅花不到10秒鍾的時間。由此可見神經網絡效率之高,反應之靈敏。