神经细胞之间是如何传递信息的？

想象每个神经细胞都是一台电脑，电脑与电脑之间的沟通可以通过电缆，还可以通过蓝牙什么的来进行。而每个神经细胞只能有两个反应：1或0，即激活或是抑制。如果把神经细胞比作电脑，大脑比作互联网的话，在大脑这个网络中，每台电脑只能做两件事：要么黑屏，要么白屏。黑屏是常态，突然闪一次白屏就是被激活了一次。智利的一台电脑先闪了一次屏，在几毫秒内，这个闪屏的信息，一传一地传到了中国的一台电脑上，让它也闪了一次屏。就是靠这样简单的信号，大脑完成了这么多复杂的认知行为，包括说话、看电影、做数学题等等。是不是挺神奇的？

那在真实的大脑里，信号是如何从一个神经细胞传递到另一个神经细胞里的呢？

说到这里就不得不提一点科学史。20世纪初，科学家就发现神经信号是通过电来沿着神经细胞传播的，因此很自然地认为细胞与细胞之间也是靠电信号。这个理论乍听起来很有道理，但当发现神经细胞与神经细胞之间有间隙——这个间隙叫作突触间隙——之后，这个理论就站不住脚了，因为没有人能解释电要如何跨越这样的鸿沟。

最后，德国科学家奥托·勒维（Otto Loewi）和英国科学家亨利·戴尔（Henry Dale）发现，有一些突触并非通过电，而是通过化学物质传递神经信号的，他们因此在1936年获得了诺贝尔生理学或医学奖。而这个担任神经细胞与神经细胞之间的信使的化学物质，就是神经递质。

化学突触的结构示意图。大多数的神经细胞之间的信息是靠化学物质传递的，这种化学物质被统一称为神经递质。请仔细识别这张图上的每一个名词，后面的内容中我们会不断提及它们。（图片版权©赵思家）

要注意的是，并不是所有神经细胞之间的沟通都靠神经递质。突触分两种：一种是上面提到的化学突触——宽度大概有20到40纳米，靠神经递质来传递信息；还有一种是电突触——宽度只有2到4纳米，可以直接用电来传递信息。

这两种突触各有各的优点。电突触最大的优点是传播信号的速度更快，所以电突触一般会在特别需要急速反应的功能上出现，比如说反射反应。如果你一脚踩上一颗图钉，你的脚会快速离地来自动防卫。从脚到脊髓，全程就靠电突触，所经过的突触数量不会超过五个。

但不能让神经系统全都用电突触，因为它有个致命的缺点，那就是“缺乏增益”。什么意思？就是经过电突触的信号强度要么不变，要么变小。一个信号从这头送到那头，往往要经过成千上万个突触，要是大部分强度都在路上被损耗，那这沟通效果也太糟糕了。

而化学突触在人类大脑里更加常见，也更加灵活，可以增益，也可以减益，它们的类型丰富，搭配起来能够有奇效。

神经递质到底对每个神经细胞起到什么作用，是由受体（receptor）决定的。如上页图所示，受体一般位于突触后膜。其实受体就是一个位于细胞膜上的窗户。这个窗户是半自动的，一般是锁上的，只有在特定的情况下才会打开。当它打开时，它会选择性地让细胞外的一些离子（比如说带负电荷的氯离子或是带正电荷的钙离子、钾离子）通过它进入细胞内，使得细胞内外的电压差发生变化。

举个例子，谷氨酸的某一种受体碰上一个谷氨酸的时候，这种受体会瞬间被激活，它的结构会产生变化，使其形成一个通道，让带正电荷的钙离子迅速涌入细胞里。想象一小块细胞膜上，同时有成千上万个这样的受体被激活，那就会有成千上万个钙离子涌入，瞬间让膜电位变得更正。这样就会在神经细胞里产生一个动作电位。这种被激活就会产生动作电位的受体，被称为兴奋性的受体（excitatory receptors），其对应的神经递质也是兴奋性的。

因为每种受体的结构不同，它不仅可以选择特定的离子使用它穿过细胞膜，还可以指定特定的方向。比如，GABA的受体就不会允许钙离子进入细胞，相对地，它让带负电荷的氯离子流入细胞内，同时让带正电荷的钾离子离开细胞。当大量的GABA受体被激活时，膜电位瞬间就会变得更负，这样细胞就不会被激活了，动作电位也不会出现。这种受体就是抑制性的受体（inhibitory receptors），也使得其对应的神经递质是抑制性的。

在本书的后几章中，我们还会再次提到神经递质的兴奋性和抑制性，届时结合实际的例子，你能更好地明白这两种性质的重要性和妙处。

每个神经递质所对应的受体都很多，学习和研究它们是神经药理学的基础。它们相互作用，相互帮助，有时候同时存在，有时候单独存在，非常复杂。这本书毕竟不是教材，我只会从个人的角度来挑拣一些内容进行科普，请诸位见谅。如果你对这个方面感兴趣，务必往神经药理学方面探索一二。

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