大腦的細胞:神經元和神經膠質細胞

2021-02-13 心理學空間網

本文摘自萬千心理新書

《理解大腦:細胞、行為和認知》

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大腦和其他器官一樣,是由離散的單元或細胞組成的。

大腦由兩類細胞組成:

1、神經元,即神經細胞,其任務是接收、整合和傳遞信息;

2、起支持作用的膠質細胞(其英文名稱來源於希臘語中膠水的意思)。

膠質細胞的功能包括維持神經元和大腦的環境,修剪神經元的分支和末端。它們調節神經元在細胞間隙所需物質的水平,還為神經元提供了一個結構框架(特別是在發育過程中),並將神經元隔離,使其更有效地傳導電信號。但是神經元是理解大腦如何工作的關鍵細胞,大腦包含了數十億個神經元。

我們不知道人類大腦中到底有多少神經元,但最準確的估計是人類大腦中大約有860億個神經元—是黑猩猩(70億個神經元)的10倍還多。像膠質細胞一樣,神經元也是複雜的,有許多分支,可以延伸很長的距離。

例如,控制足部肌肉的神經元有一個稱為軸突的分支,它沿著腿的長度延伸到腳,長度約為1米。這個直徑小於0.1毫米的細胞體(或叫胞體)位於脊髓的下部。為了區分細胞體的大小和軸突的長度,我們試想一下如果細胞體有15釐米寬,軸突會有多長—將近1.6千米!

神經元的分支能夠以錯綜複雜的方式在大腦中相互連接。在通常情況下,神經元與其他軸突有100~10 000個連接,有一種神經元(小腦浦肯野細胞)的連接多達100 000個。

神經元有許多分支,所以大腦的大部分是由神經元的分支組成的。在解剖學上有兩種不同的神經元分支:樹突和軸突。樹突就像一棵樹的枝丫,當從細胞中冒出來時相對較粗,但頻繁分支,在每個分支點上會變得更細。通常從每個神經元都會延伸出許多樹突。

相反,軸突在神經元的起始點就較細,大部分的直徑保持不變。神經元通常只有一個軸突,當到達它的末端時,軸突會發出大量分支。神經細胞的信息輸入發生在樹突和細胞體上;軸突負責將細胞的信息輸出。

圖1.2描繪了在視網膜中發現的一種短軸突的神經元。樹突和軸突末梢複合體中的每個小分支都可能代表著與另一個細胞的功能接觸點。繪製細胞的科學家很可能還漏掉了許多接觸點。

神經元之間的功能性接觸稱為突觸,主要以化學方式運作。也就是說,神經元在突觸處釋放特定的化學物質,這些化學物質擴散到鄰近的神經元。這種化學物質可能會刺激、抑制或調節所接觸的神經元。

我們用高解析度的電子顯微鏡可以很容易地觀察到突觸的特殊結構。圖1.3呈現了一個突觸(是圖1.2中軸突末梢的分支)。右下是突觸的電子顯微照片,左邊是突觸的圖示。

如圖1.3所示,在電子顯微圖中看到的是軸突末梢中間的切片。軸突末梢的一個顯著特徵是在(突觸前)末梢內存在微小的囊泡:囊泡儲存突觸釋放的化學物質。囊泡聚集在突觸處,突觸激活時,囊泡與細胞膜融合,囊泡的內容物釋放到兩個細胞之間的空間中(圖1.3中的箭頭)。

這些化學物質在空間中擴散,並與(突觸後)細胞膜內的特定分子(蛋白質)相互作用。當這些分子被突觸化學物質激活時,啟動的機制會引起突觸後細胞的改變。

神經科學家重點研究突觸是因為人們普遍認為神經元之間的相互作用解釋了大部分大腦的功能。例如,大多數影響行為的藥物,如古柯鹼、麥角酸二乙基醯胺(lysergic acid diethy- lamide,LSD)、百憂解甚至安定,都是通過調節突觸活動來實現效用的(見第三章)。

此外,情感性精神障礙,如精神分裂症、抑鬱症和焦慮症,似乎是大腦突觸機制受損的結果。

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