神經細胞

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一個典型嘅神經細胞嘅結構圖

神經細胞粵拼san4 ging1 sai3 baau1英式英文neurone,又或者 nerve cell),又叫神經元,係一種特殊嘅細胞。一粒神經細胞俾某啲特定嘅嘢刺激到嗰陣,會以電流化學物等嘅方式嚟射訊號,所以能夠做到接收同傳達訊息。如果有一大柞神經細胞連埋一齊,形成一個神經網絡(neural network)嘅話,就可以做到大規模噉同時處理大量訊息。

神經細胞係各種動物神經系統(nervous system)-包括脊椎-最主要同基本嘅組件。一個大人個腦平均會有 1,000 億個神經細胞左右[註 1],構成一個極之龐大嘅神經網絡,而訊息喺神經細胞之間嘅傳遞速度可以去到成 119 米每秒噉快[1]。於是乎喺一個大人嘅腦入面,時時刻刻都有大約 1,000 億個神經細胞喺度以極之快嘅速度互相傳遞訊息,令到嗰個人能夠接收同處理外界嘅訊息,並且按照收到嘅訊息嚟決定做啲乜[2]

神經細胞有分好多種:感覺神經細胞(sensory neuron)專門負責喺啲感覺器官-即係等等-嗰度對外界嘅刺激起反應,並且將呢啲刺激帶嘅訊息以電流同化學訊號嘅方式傳達,例如好多種動物嘅眼入面有視覺神經細胞,會對有反應,令到佢哋喺有光嘅環境入邊睇到嘢;運動神經細胞(motor neuron)負責由個腦同脊椎嗰度收訊號,並且將訊息傳去身體嘅好多舊肌肉嗰度,等個腦有得指揮個身體做佢想個身體做嘅嘢;而聯合神經細胞(interneuron)就喺個腦或者脊椎嘅同一個區域入面將啲神經細胞連埋一齊,等佢哋有得一齊做嘢。

舉個例說明,而家有個人感覺到佢隻俾針拮到,跟住佢即刻縮手。喺呢個過程入面,佢個神經系統嘅內部發生咗以下嘅事:佢隻手塊皮膚上面嗰啲會對起反應嘅感覺神經細胞對支針施落隻手度嘅力有反應,於是乎射啲訊號出去,呢啲訊號會沿住條脊椎上個腦,並且由啲聯合神經細胞處理吓;個腦話噉快自動決定應該做「縮手」呢個動作嚟保護隻手,於是又射返一啲訊號出嚟,想指揮個身體做呢個動作;呢啲訊號沿住脊椎落返去隻手臂嗰啲運動神經細胞嗰度,啲運動神經細胞即刻令隻手臂嗰幾舊肌肉郁,做出「縮手」呢個動作。成個過程發生得好快,快到個人唔使有意識噉去諗呢樣嘢。

一個典型嘅神經細胞主要係由 3 部份組成嘅:細胞體(cell body,或者 Soma)、樹突(dendrites)、同埋軸突(axon)。細胞體係個神經細胞嘅中心,而樹突同軸突就好似樹枝噉樣由個細胞體嗰度散開去,當中軸突有陣時可以去到成 1 米噉長並且橫跨個身體嘅好幾個部份。神經細胞通常都係靠樹突接收訊息,並且靠軸突傳達訊息嘅:神經細胞冚唪唥都會受電刺激影響,噉係因為包住佢哋嗰浸細胞膜會用離子泵(ion pump)嚟到令到粒細胞裏面同佢周圍嘅空間喺離子濃度上唔同-離子係帶電荷嘅,所以噉樣會令到粒神經細胞嘅裏面同周圍永遠都會有個唔等如電勢差喺度(詳情可以睇古典電磁學)。一粒神經細胞受到電嘅刺激嗰陣,佢浸細胞膜內外嘅電勢差會有所改變,而如果呢個電勢差改變嘅數值夠勁嘅話,噉個神經細胞就會產生一個動作電位(action potential)-一個新嘅電勢差改變。呢個動作電位會沿住粒神經細胞條軸突傳開去。而如果呢個動作電位夠勁,佢可以令到下一粒神經細胞再做呢一個過程傳送一個新嘅動作電位-如是者,訊息就沿住個神經網絡傳落去。

喺多數情況之下,神經細胞嘅產生係源自喺細路個腦發展嗰陣由某啲特殊嘅幹細胞(stem cell)嗰度變出嚟嘅。大人嘅腦好少可會做細胞分裂,所以除咗係喺個腦嘅某幾個部份之外,大人個腦唔多會產生新嘅神經細胞[3][4]

概論[編輯]

西班牙神經科學家 Santiago Ramón y Cajal 喺 1899 畫嘅圖;呢幅圖係畫緊鳩鴿小腦入面啲神經細胞。
白蚱(又叫水母)智能唔係好高。
睇埋:神經科學

定義[編輯]

神經細胞喺定義上係指有以下兩樣特徵嘅細胞[5]

  • 佢哋俾某啲特定嘅化學訊息刺激到嗰陣,會以電同化學方式傳達新嘅訊息;
  • 佢哋之間有突觸(synapse)-一種令到相連神經細胞有得交流嘅結構;

其他特徵[編輯]

神經細胞仲有以下呢啲緊要嘅特徵[2]

  • 佢哋俾一啲膠質細胞(glial cell)圍住,呢啲膠質細胞主要負責支援神經細胞,好似係幫手提供營養俾佢哋呀噉[6]
  • 神經細胞遍佈成個神經系統
  • 喺一個正常噉行緊嘅神經系統入面,佢哋無時無刻都喺度互相傳電流同化學訊息;
  • 種種跡象顯示,神經細胞之間傳嗰啲訊息係嗰隻動物諗緊同感知緊嘅嘢:以人類做例子,如果一個人個神經系統入面啲神經細胞冇同某樣嘢相關嘅訊息,佢就唔會諗或者感知到嗰樣嘢(由行為上睇,佢唔會對嗰樣嘢有反應、事後唔會記得嗰樣嘢、唔會傾嗰樣嘢、等等)[7],而且神經細胞傳訊息嘅規律-好似係發射頻率(firing rate)噉-仲零舍能夠預測嗰個人嘅行為同佢感知到嘅嘢(後者根據佢嘅口頭報告)[8]
  • 神經細胞之間嘅互動可以好複雜,所以喺模擬神經細胞傳訊息嘅過程嗰陣個模型要幾抽象化(abstraction)係一個問題:有啲神經科學家會仔細到模擬嗮啲神經細胞嘅生物化學過程,又有啲會抽象到當正一粒神經細胞係一個「黑盒」(black box)噉-即係淨係考慮嗰粒神經細胞嘅輸入同輸出之間嘅對應,完全忽略中間嗰啲生物同生化過程[9]

比較研究[編輯]

  • 上述講嘅嘢喺所有真後生動物(eumetozoans)當中都成立-即係話動物當中淨係得好似海綿等構造極之簡單嘅動物會冇神經細胞(睇埋比較神經心理學)。
  • 喺真後生動物當中,唔同動物嘅神經系統喺規模同結構上可以好唔同[10],而且神經系統嘅規模以及結構同嗰種動物嘅行為以及智能有關。
  • 秀麗隱桿線蟲學名Caenorhabditis elegans)全身上下得 302 個神經細胞-除咗極之簡單之外,每一條蟲有嘅神經細胞數量同神經細胞之間嘅聯繫都一模一樣,所以神經科學家好興攞佢哋嚟做啲簡單嘅研究[11]
  • 白蚱(學名:Cnidaria)全身上下得嗰 5,000 零個神經細胞[12],亦都冇腦-雖然佢哋都仲係叫有些少智能[13],但係唔高。
  • 黑腹果蠅(學名:Drosophila melanogaster)有大約 10 萬粒神經細胞,佢哋經已有相當複雜嘅行為
  • 蜜蜂個腦得嗰 0.5 毫米長,但係密度極之高,有成差唔多 100 萬粒神經細胞。佢哋喺智能上拍得住好多脊椎動物[14]
  • 八爪魚全身有成 5 億粒神經細胞[15],出咗名係非人類嘅動物當中首屈一指噉聰明嘅[16]
  • 大腦皮層有成 3 億粒神經細胞,相比之下,塊大腦皮層平均得嗰 1 億 6,000 萬粒神經細胞[17]-貓喺大腦皮層嘅神經細胞數量差唔多係狗嘅兩倍。
  • 一個物種嘅身體大細同個佢腦嘅神經細胞數量有正相關;喺哺乳類當中,呢兩個變數之間嗰個函數(即係佢哋之間嗰條式)會依所屬嘅而有所不同[18]
  • 喺 1937 年,英格蘭生物學家 John Zachary Young 指出話,魷魚巨型軸突(squid giant axon)可以攞嚟研究神經細胞嘅電特性[19]魷魚嘅神經細胞行為上好似人類嘅神經細胞,但係大粒好多(平均一粒有成 0.5 毫米噉大),令到要研究佢哋好容易,好多時科學家可以直接噉擺啲電極入去魷魚嗰啲巨型嘅神經細胞嗰度嚟去量度佢啲特性。
  • 以上嘅動物喺行為複雜程度同智能上遠遠唔夠人類嚟-一個正常大人個腦入面嘅神經細胞閒閒地數以百億計。

神經修復[編輯]

  • 神經生成(neurogenesis)-新神經細胞由幹細胞嗰度生出嚟嘅過程-喺成年嘅脊椎動物嘅腦入面好少可會自然噉發生,而且只係限於腦入面某啲部份,而研究顯示,喺新皮層嗰浸神經細胞喺個人出世之前經已形成咗,而且唔會受取代[3]。雖然係噉,廿一世紀初有科學家嘅研究發現,有人工方法可以將人體第啲部份嘅幹細胞-好似係皮膚嘅幹細胞噉-變做新嘅神經細胞[20]
  • 神經重生(neuroregeneration)指損壞咗嘅神經細胞嘅再生同修復。證據顯示,周邊神經系統嘅神經細胞啲軸突俾啲嘢砍斷咗可以再生[21],但係一粒神經細胞喺功能上冇得由第粒同類細胞取代-呢個就係所謂嘅神經細胞冇得互換定律(law of no inter-changeability of neurons)[22]

解剖學研究[編輯]

一粒典型嘅神經細胞嘅結構圖

神經細胞本身[編輯]

神經細胞喺結構上有好高度嘅特化,而事實係,佢哋喺神經系統入面做嘅功能相當多樣:例如係有啲會專門處理感官資訊,又有啲會專門負責控制唞氣心跳呢啲生存必要嘅基本功能。因為噉,神經細胞喺形狀、大細、同電化性質上都有相當大嘅內部差異,舉個例,一粒神經細胞個細胞體嘅直徑可以由 4 至 100 微米不等-最大粒同最細粒嘅神經細胞嘅大細差異可以係成廿部有多[23]。雖然係噉,仲係有一啲特徵係神經細胞普遍都有嘅[2]

  • 細胞體(soma)係粒神經細胞嘅核心-細胞體係粒神經細胞嘅細胞核嘅所在,任何細胞生存都必要嘅蛋白質合成過程大部份都係喺細胞核嗰度發生嘅。一粒神經細胞嘅細胞核直徑一般都係喺 3 至 18 微米之間[15]
  • 樹突(dendrites)由個細胞體上面多個地點分枝出嚟,呢種形狀結構令到佢哋俾人比喻式噉嗌做「樹」突。一粒神經細胞接收訊息多數都係靠樹突嚟接收嘅,但係都有啲例外嘅情況。
  • 軸突(axon)係個細胞體幼細啲、好似電線噉嘅延伸,佢哋可以延伸到去等如粒細胞體個直徑嘅成千百倍噉長(長頸鹿嘅軸突有啲會沿住條好長嘅一路伸,伸到成幾噉長),主要做嘅嘢係將訊息由細胞體帶走,但係有陣時又會帶一啲訊息俾返細胞體。有好多神經細胞都係得嗰一條軸突,但係呢條軸突通常會有好多分枝,令到粒神經細胞有得同好多粒其他神經細胞溝通。
  • 喺成粒神經細胞入面,軸突個基(axon hillock)係受電壓影響嘅鈉離子通道生得最嘅地方-呢點令到佢同神經細胞其他部位比起上嚟,零舍容易受到電影響,成為一粒神經細胞傳訊息嘅起點。用電生理學嘅行話講,即係話軸突個基個動作電位門檻最負。
  • 軸突嘅尾橛嗰度有突觸(synapse),如果喺一個突觸之前嗰粒神經細胞射訊息嘅話,噉個突觸就會釋放一啲叫神經傳遞素(neurotransmitter)嘅化合物出嚟,神經傳遞素會令到下一粒神經細胞跟住將個訊息傳落去。神經傳遞素有分好多種。
  • 中央神經系統(central nervous system;喺脊椎動物入面係腦同脊椎)入面嘅樹突同軸突比較幼,通常都係得嗰 1 微米左右粗;而喺周邊神經系統(peripheral nervous system)入面嗰啲會粗好多,直徑可以去到成 20 微米[24],而且仲可以好長:人類體內最長嘅運動神經細胞軸突可以去到超過 1 米,由腳趾一路伸到上去脊椎嘅基;感覺神經細胞嘅軸突都有成超過 1.5 米長嘅,由腳趾一路上到去脊椎。
  • 神經細胞內部有啲叫尼氏體(Nissl body)嘅粒粒,喺粒細胞俾某啲色素染咗色就會睇到。呢啲粒粒係帶有核糖體嘅粗糙型內質網,係啲蛋白質合成嘅地方[25]
  • 神經細胞嘅細胞體由一個好似網噉嘅結構性蛋白質-叫神經細系(neurofilament)-撐住[26]

圖庫[編輯]

突觸[編輯]

內文: 突觸化學突觸

突觸(synapse)係神經細胞之間溝通嘅途徑。喺一個突觸嗰度,一粒神經細胞條軸突嘅尾段會掂住第粒神經細胞嘅樹突或者細胞體(有陣時會掂住對方條軸突),當有一個神經細胞所射嘅動作電位到咗條軸突嘅尾段嗰陣,佢會令到鈣離子通道打開,令到鈣離子(Ca2+)走入去個軸突尾嗰度。啲鈣離子跟手會令到神經傳遞素湧出嚟,而呢啲神經傳遞素會滲透過去下一粒神經細胞嗰度,並且啟動嗰啲受容體。小腦入面某一啲類嘅神經細胞可以有成過百條樹突分枝,一粒噉嘅神經細胞可以同成幾萬粒其他神經細胞相連接;另一方面,又有某啲類嘅神經細胞得 1 至 2 條樹突分枝,但係每條會掂到成千個突觸。

人腦入面嘅突觸數量龐大,喺嗰 100 億(有多)粒-即係 1011 粒-神經細胞入面,平均每粒神經細胞有 7,000 個突觸掂住其他神經細胞。據估計,一個三歲嘅細路個腦有大約 1015 個突觸。突觸數量似乎會隨年紀下跌,而變成大人之後就進入穩定。至於大人平均有幾多個突觸,現時估計由 1014 個至 5 x 1014 個不等[27]

神經傳遞素[編輯]

一個突觸嘅結構圖;一粒神經細胞嘅軸突尾段釋放啲神經傳遞素出嚟,影響下一粒神經細胞。
內文: 神經傳遞素

當一粒神經細胞所傳嘅訊息去到條軸突最尾個突觸嗰陣,佢會釋放神經傳遞素嚟影響下一粒神經細胞,呢啲神經傳遞素會黐落去下一粒神經細胞嘅受容體(receptor)嗰度,而下一粒神經細胞跟住落嚟會點做-會唔會傳新訊息-就係由「邊種受容體受到啟動」話事嘅。受容體大致上可以分做三種:刺激性(excitatory;會令到下一粒神經細胞射訊息嘅機會率提升)、壓抑性(inhibitory;會令到下一粒神經細胞射訊息嘅機會率下降)、同埋調制性(modulatory;會有第啲長遠效果)。

穀氨酸(glutamate)[28]γ-氨基丁酸(GABA)[29]係好緊要嘅神經傳遞素。佢哋嘅作用好簡單直接:穀氨酸會對好幾種唔同嘅受容體有作用,並且對某幾類嘅受容體有刺激性作用同對第啲類嘅受容體有調制性作用;γ-氨基丁酸都會對好幾種受容體有作用,而佢啲作用(至少喺成年嘅動物當中)冚唪唥都係壓抑性嘅。同時,穀氨酸同 γ-氨基丁酸係個腦入面最常見嗰兩種神經傳遞素-事實係,腦入面超過 90% 嘅神經細胞都係靠佢哋嚟傳訊息嘅。所以神經科學家為咗貪方便,有陣時會索性嗌曉釋放穀氨酸嘅神經細胞做「刺激性細胞」,而曉釋放 γ-氨基丁酸嘅就嗌做「壓抑性細胞」。

由上面穀氨酸嘅例子都睇到,刺激性同壓抑性神經傳遞素之間嗰條分間唔係絕對嘅。某一款神經傳遞素會有點樣嘅效果睇下一粒神經細胞有啲邊種受容體而定。原則上,一粒神經細胞如果釋放某一款神經傳遞素嘅話,可以對某啲目標有刺激性效果,但係對第啲某標有壓抑性或者調制性嘅效果。例如係所謂嘅「閂咗」(OFF)嘅孖極神經細胞同多數神經細胞一樣,俾穀氨酸射到會受刺激,但係佢側面嗰啲「開咗」(ON)孖極神經細胞因為用另一種受容體,俾穀氨酸射到反而會受壓抑。[30]。喺視網膜入面嗰啲感光細胞(photoreceptor cell;顧名思義指一啲會按受到幾多光嚟決定射乜訊息嘅神經細胞)喺冇嘅環境之下會係噉釋放穀氨酸-呢個對於 ON 嘅孖極神經細胞嚟講會係一個壓抑性嘅效果。喺有光嗰陣,呢啲感光細胞唔會再釋放穀氨酸,呢樣嘢令到俾佢壓抑住嗰啲 ON 嘅孖極神經細胞即刻「郁返」。

分類[編輯]

唔同種類嘅神經細胞嘅結構圖:
1 單極
2 孖極
3 多極
4 疑似單極
染咗色嘅大腦皮層錐體細胞

神經細胞喺形狀同大細等各方面嗰度都有唔細嘅內部差異,並且可以根據呢啲特徵嚟將佢哋分類[31]解剖學家 Camillo Golgi 將神經細胞分做兩大類:有好長嘅軸突、能夠長距離傳訊息嘅 I 型,以及係軸突短-短到一睇可能以為係樹突-嘅 II 型。I 型細胞仲有得按照細胞體嘅位置等嘅特徵嚟再細分。一粒 I 型細胞嘅基本結構-脊椎嘅運動神經細胞係代表性嘅例子-有一個細胞體同埋一條俾髓磷脂(myelin)包住嘅軸突,個細胞體四圍都係分枝出嚟嘅樹突,而呢啲樹突會由其他神經細胞嗰度收訊息。軸突喺個尾度會分叉,呢個部份會釋放一啲神經傳遞素入去嗰粒神經細胞同下一粒之間個突觸嗰度。

按結構分類[編輯]

按有幾條極分[編輯]

喺結構上,大多數嘅神經細胞都屬於[32]

  • 單極(unipolar):得一條渠道嚟收發訊息,係無脊椎動物體內最常見嘅神經細胞。
  • 孖極(bipolar):一條軸突同一條樹突,喺眼同鼻等嘅感官入面零舍多。
  • 多極(multipolar):一條軸突同兩條或者以上嘅樹突。
  • 無軸突(anaxonic):分唔到邊條係樹突邊條係軸突。
  • 疑似單極(pseudounipolar):得一條渠道收發訊息,但係嗰條嘢同時係軸突又係樹突。

按形狀嚟分[編輯]

除咗噉,神經細胞又有好多唔同形狀,例如係:

  • 籃狀細胞(basket cell):一啲會喺粒目標神經細胞個細胞體周圍組成一個網絡噉樣嘅聯合神經細胞,通常喺大腦皮層同小腦入面會揾到。
  • Betz 細胞:大粒嘅運動神經細胞。
  • Lugaro 細胞:小腦嘅聯合神經細胞。
  • 中型多棘神經細胞(medium spiny neurons):線條體(striatum;腦部犒賞系統嘅一部份)入面嘅神經細胞多數都屬呢類。
  • Purkinje 細胞:小腦嘅大型神經細胞,係 Golgi I 嘅一種。
  • 椎體細胞(pyramidal cell):有三角狀細胞體嘅神經細胞,係 Golgi I 嘅一種。
  • Renshaw 細胞:兩條尾都連住 α運動神經細胞嘅神經細胞
  • 單極掃細胞(unipolar brush cell):聯合神經細胞嘅一種,啲樹突嘅尾有好似掃噉嘅結構。
  • 顆粒細胞(granule cell):Golgi II 嘅一種。
  • 紡錘體神經元(spindle cell):聯合神經細胞嘅一種,會將個腦入面隔得好遠嘅唔同部份連埋一齊。

按功能分類[編輯]

按傳訊息嘅方向[編輯]

  • 傳入神經細胞(afferent neuron)負責將訊息由身體嘅組織器官-包括感覺器官-傳去中央神經系統。
  • 傳出神經細胞(efferent neuron)負責將訊息由中央神經系統傳去好似肌肉呢啲作用細胞(effector cell)嗰度。
  • 聯合神經細胞(interneuron)負責將中央神經系統嘅各部份嘅神經細胞連埋一齊[33]

按射訊息嘅規律[編輯]

粒粒神經細胞都有佢自己嘅電性質,好似係佢浸細胞膜內外嘅電壓變嘅規律[34]。所以神經細胞又有得按佢哋嘅電生理特徵嚟分類。

  • 恆久式(tonic,或者 regular spiking):有啲神經細胞係唔使受乜嘢刺激都會持續噉射訊息嘅,好似係線條體嗰啲聯合神經細胞噉。
  • 間歇式(phasic,或者 bursting):有啲神經細胞喺受到某啲特定刺激嗰陣先會射訊息。
  • 快釘式(fast spiking):有啲神經細胞射起訊息上嚟發射頻率好高,好似係皮層嘅某啲壓抑性聯合神經細胞噉[35]

神經編碼[編輯]

內文: 神經編碼
一粒神經細胞接收訊號嘅圖;X 軸係時間,Y 軸係佢浸細胞膜嘅電壓值(膜電位)。簡單嚟講,當膜電位向正值改變(去極化,depolarization),呢粒細胞就會比較容易產生動作電位,所以就可以話佢受到刺激。相反,膜電位向負值改變(超極化,hyperpolarization)就會令粒細胞受到壓抑。

膜電位[編輯]

內文: 膜電位
  • 一粒神經細胞主要用佢細胞膜上嘅電壓差作為接收、處理同傳遞訊息嘅媒介。一粒神經細胞內外有好多離子,包括咗鈉離子(Na+)、鉀離子(K+)、氯離子(Cl-)、同鈣離子(Ca2+)呀噉-離子係一種帶電荷粒子,所以佢哋嘅存在同濃度會影響到一個空間入面嘅電壓
  • 各種唔同嘅刺激,包括係壓力、拉伸、神經傳遞素、以及浸細胞膜內外嘅電壓改變等等,都會令到啲離子通道打開,跟手離子就有得流過浸細胞膜,改變粒神經細胞內外嘅電壓。神經細胞嘅電活動就噉產生咗[36]

動作電位[編輯]

內文: 動作電位
  • 細胞體同軸突嗰浸細胞膜上面有一啲會視乎電壓開合嘅離子通道,當一粒神經細胞受刺激過一個臨界點,佢就會產生同傳播動作電位(action potential)呢種電訊號,又有叫神經脈衝(英文:nerve impulse,或者 spike)。
  • 動作電位係一種「一係有一係冇」(all-or-none)嘅訊號。即係話,如果有一粒神經細胞要產生動作電位,佢通常一定要完成成個動作電位,唔會話中途停咗得半個,又或者一個得一半大細嘅動作電位-喺呢啲情況下,一個強啲嘅刺激唔會造成一個強啲嘅訊號,而係會令到粒神經細胞射訊號嘅頻率提升。
  • 動作電位嘅另一個特徵係佢識得再生(regenerative)[37]。當軸突嘅一個位置產生動作電位,會刺激到佢旁邊嘅地方(去極化),進而又再產生動作電位。噉樣一忽傳一忽,個動作電位就會好似波浪噉沿住條軸突傳落去。神經細胞就係噉將厡本喺細胞體嘅訊息經軸突傳到離開好遠嘅突觸。
  • 一般都認為,動作電位嘅時間性特質(例如係頻率同到達時間[38])先至係個腦處理緊嘅訊息嘅所在[39]。相比之下,動作電位嘅大細同形狀係由粒神經細胞嘅軸突四圍嘅環境話嗮事嘅-動作電位嘅大細同形狀同粒神經細胞傳緊嘅訊息嘅內容唔啦更[39]
  • 感官細胞對外界刺激有好多種反應,有啲感官細胞會對穩定嘅刺激起反應,並且以穩定嘅率嚟射訊號。呢啲噉嘅感官細胞喺受到強度更高嘅刺激嗰陣(例如係強度高啲、掁眼啲嘅光)會提升佢哋嘅發射頻率-而發射頻率以每嘅脈衝數量計嘅話好多時會同個外界刺激形成一個幂函数(power function)。
  • 喺整有關神經細胞嘅數學模型嗰陣,啲神經科學家好多時會假設啲神經細胞冚唪唥都係所謂嘅 Poisson 神經細胞(Poisson neuron)-即係假設佢哋會以大致上固定嘅頻率嚟射訊號(所以動作電位嘅發射可以用一啲相對簡單嘅函数嚟模擬),而且每個動作電位都係獨立嘅,一個動作電位嘅發射唔會影響到其他動作電位出現嘅機會率[40]
  • 又有啲感官細胞係所謂嘅間歇性(phasic)感官細胞-佢哋嘅發射頻率喺穩定刺激之下會下降或者停,例子有皮膚:當皮膚俾一舊物件掂到嗰陣,啲觸覺感官細胞會射訊號,但係如果舊物件同塊皮膚維持住一股穩定嘅壓力嘅話,噉啲感官細胞會停止唔再射訊號住[39]
  • 神經編碼(neural coding)係對呢啲訊號同規律點樣代表訊息嘅研究[41]。神經細胞所射嘅訊號同埋佢射訊號嘅規律代表咗嗰隻動物感知緊同諗緊嘅嘢-即係話佢哋每款都代表咗一啲訊息。對神經編碼嘅研究著力於靠睇神經細胞當中唔同訊號同規律(好似係發射頻率等)之間有乜啦掕,仲有係呢啲嘢同外界嘅刺激以及嗰隻動物嘅行為之間有乜啦掕,並且嘗試透過噉嚟解讀神經脈衝入面嘅訊息:例如係如果而家知道咗人喺睇到紅色嘅嘢嗰陣佢哋嘅視覺皮層(visual cortex;腦入面主管視覺訊息嗰忽)會有某個特定嘅規律嘅話,噉下次再見到第個人嘅視覺皮層出現嗰個規律嗰陣,就能夠唔使睇第啲嘢都知「呢個人睇到紅色嘅嘢」-科學家將會能夠齋靠睇啲神經脈衝訊號就能夠知道嗰隻動物諗緊乜同感知緊乜。
  • 事實係,對神經編碼嘅研究經已有俾人應用落去腦機介面(brain-computer interface)嗰度,例如係有科學家靠神經科學方法監察住一個人望緊邊個方向,將呢樣資訊傳去部電腦嗰度,於是嗰個人可以就噉靠望嚟控制部電腦嘅運作[42]
  • 神經脈衝能夠處理數碼(digital)同模擬(analog)嘅訊號[43]

神經細胞病變[編輯]

一個正常嘅老人家腦(左)同一個腦退化患者嘅腦(右)分別嘅切面;右邊嗰個腦明顯萎縮咗,唔見咗好多神經細胞,而神經細胞對於各種人類認知功能嚟講都不可或缺。
睇埋:神經內科

因為神經細胞病變而引起嘅包括咗:

  • 腦退化(Alzheimer's disease,AD),俗稱老人痴呆,係一種神經細胞慢慢噉失去功能嘅病,患者會漸漸噉失去各種認知同自理能力。初頭嘅徵狀主要係短期記憶能力變差-個患者會容易唔記得嘢[44],而且隨住病情加深而變得更加差(但係舊啲嘅記憶會相對冇噉易唔記得)。跟手個患者喺各方面-包括語言、郁動、同認嘢等-會開始變到愈嚟愈差,令到打後少少佢哋會連一啲日常生活上嘅決定同計劃都做唔到,要人照顧[45][46]
  • 柏金遜症(Parkinson's disease,PD)係一種中央神經系統退化嘅病,主要令到患者嘅運動同語言能力下降[47]。患者主要會有以下徵狀:肌肉生硬、身體唔受控制噉震、郁得慢等等,有啲患者連認知功能同語言都會受影響,喺極端啲嘅個案入面,個患者仲可能會完全郁唔到。呢啲徵狀嘅主因係基底核(basal ganglia)對運動皮層嘅刺激少咗,好多是係由於多巴胺(dopamine;神經傳遞素嘅一種)唔夠。柏金遜症係長期嘅病,而且病情會隨時間惡化。
  • 腓骨肌萎縮症(Charcot–Marie–Tooth disease,CMT)係一種遺傳病。有呢個病嘅人個神經系統有問題,令到佢哋慢慢噉失去肌肉組織同觸覺,情況喺腳板嗰度零舍嚴重,而當個病情變得更加深嗰陣,呢個情況仲會擴散到。呢個病以神經系統遺傳病嚟講算係比較常見-每 10 萬個人當中有大約 36 個會受影響。目前呢個病冇得醫[48]
  • 重症肌無力(myasthenia gravis)
  • 脫髓病(demyelination)

睇埋[編輯]

註釋[編輯]

  1. 但係廿一世紀頭嘅研究估計真實數值係 860 億左右至啱。詳情可以睇:How many neurons make a human brain? Billions fewer than we thought

[編輯]

  1. Speed of Nerve Impulses - The Physics Factbook.
  2. 2.0 2.1 2.2 Kandel E.R., Schwartz, J.H., Jessell, T.M. 2000. Principles of Neural Science, 4th ed., McGraw-Hill, New York.
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