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神经细胞之间怎样传递信息?

我们已经知道神经细胞之间靠得很近,但在根本上是彼此分离的。可是,我们分明也知道,只要脑子有想法,我们的手脚或者其他部位,就能够迅速做出反应。那么,神经要把信号从大脑传输到目标位置,又是怎么进行的呢?

人们曾经以为,信号既然在神经系统里传得很快,那么在突触处一定是上一个神经细胞变化直接传给下一个细胞。不过后来也有人有不同看法,认为可能有化学作用参与其中。也就是说,当上一个细胞信号传到突触前的末梢时,从末梢里分泌出某种化学物质释放到突触间隙,然后迅速扩散到下一个细胞细胞膜上引起它的变化。这个想法酝酿了很久,可惜的是一直找不到证据

1921年,在奥地利的维也纳,一个春寒料峭的复活节之夜,生理学家勒维在忙碌了一天之后进入了梦乡。关于神经细胞之间如何传递信息的问题已经困扰了他20年之久,一直没有找到答案。正所谓“日有所思,夜有所梦”,他梦到了验证这个问题的一种实验方法。勒维猛然醒了过来,匆匆在纸上把这个想法记了下来,旋即又倒头呼呼大睡。

第二天早上刚醒来,他就急忙看那张纸,但是令他万分沮丧的是,他竟连一个字也认不出来,因为字迹实在太潦草了。勒维在后来的回忆中说,那是他一生中最沮丧的一天。好在幸运之神对他特别眷顾,第二天晚上,他居然又做了同样的梦。这次,他再也不敢粗心大意了,立刻披衣而起直奔实验室进行实验

他把两颗泡在营养液中的蛙心连结起来,然后刺激控制一颗蛙心搏动的神经,使其心跳变慢,结果另一颗没有受到刺激的蛙心的搏动也变慢了。这说明受到刺激的第一颗蛙心的神经分泌了某种化学物质,这种化学物质进入了营养液,又流过了第二颗蛙心,使得它做出了类似的反应。于是,勒维以此证实了神经活动确实会分泌化学物质(以后人们把这一类化学物质称为“神经递质”),从而对其他细胞作用。勒维也因此获得了诺贝尔奖。

【科学家】埃克尔斯

你注意到没有,勒维的实验不但是对外周神经做的,而且作用的是心肌细胞而不是另一个神经细胞。因此,实际上它并没有解决神经细胞之间信息传递的问题。不少人还是相信,在脑内的神经细胞之间还是通过信号相互作用的,这些人中也包括后来获得诺贝尔奖的澳大利亚生理学家埃克尔斯。

后来,越来越多的证据表明,脑中的神经细胞之间也是通过化学物质相互作用的。埃克尔斯为此感到十分沮丧,但是他的好朋友、科学哲学家波普尔却仍然鼓励他继续探索。埃克尔斯听从了他的劝告,重新振奋精神投入研究,最后终于在中枢神经细胞之间的化学传递方面做出了巨大的贡献。他说道:“事实上,我甚至学会了可以在自己珍视的假想被驳倒时感到高兴,因为这也是一种科学成就,从对错误的纠正中可以学到许多东西。”以后,通过进一步的研究发现,虽然绝大多数神经细胞之间确实通过化学物质进行信息传递,但是也有些神经细胞彼此之间的间隙非常小,使一个细胞信号可以直接传到另一个细胞中去。

【知识点】眼镜蛇咬人为什么会致命

眼镜蛇在咬人的时候,从它的毒牙中分泌出毒液进入人的血液,毒液中的化学物质可以和神经与肌肉接头处的肌肉中的受体(一种特殊的蛋白质,接收神经递质信号,并做出反应)结合,这种结合非常牢固,需要几天时间才能去除。在这期间,肌肉(包括控制呼吸的呼吸肌)无法接受来自神经的命令,人就没办法呼吸,只能窒息而死。

【发散思维】传递看上去更为直接,速度也更快,那么绝大多数生物神经细胞为什么要采用化学传递的方法呢?