若干月之後,我又滾回來科普了orz

前段時間太忙了,加上懶......

閑話少說,類比一個很簡單的問題:坐地鐵比走路快,那為啥一個城市不全建成地鐵?為啥你還要走路?

的確,從傳遞效率看,電傳導的確比化學傳導要快,但這也帶來一個問題,就是對於某些生理學反應來說不夠持久。比如說你吃了根香蕉,覺得很甜很幸福,這個時候如果是腦內全部都是電傳導,那會怎樣呢?

那你就會吃一口,感覺這一口好幸福,然後再吃一口,再感覺幸福,然後再.....

然後你就會把一箱香蕉吃完,然後幸福地死掉。

開個玩笑,實際上在電傳導過程中,雖然存在雙向傳導,但大多數情況下都是單向,即由樹突(或興奮點)傳到軸突末梢(或下游),這造成神經元興奮的時間和範圍受到很大限制。

但是突觸不一樣,神經遞質作用於突觸這個過程十分複雜且危機重重,遞質們既要考慮位於突觸間隙的各種酶(比如把它們抓回突觸前末梢的重攝取酶,又比如把他們消滅掉的酯酶),又要考慮突觸後神經元是否有那麼多空位子,也就是特異性受體在等著它們,甚至連自己能否順利地被突觸前末梢從囊泡里釋放出來都要經過鈣離子的批准,因此,它們一旦結合到受體上,就不會那麼輕易地離開。

再者,建地鐵肯定比走路要貴,坐地鐵也比走路要貴,萬一哪天你發現這段地鐵同向的目的地被拆遷了,沒人再去了,那這段地鐵不就白造了嗎?從進化學的角度來看,節約能量就是第一宗旨,pruning掉不需要的突觸末梢比pruning掉完整的一個神經元要省事省力省心地多。

其實原因還有很多,但是我覺得沒必要糾結這些,與其探究突觸存在的意義,不如去深究突觸存在的機制。


不能只考慮速度。突觸可以保證連接的多樣性,在解決老問題的時候速度快就行了,但如果有新問題,你快也解決不了,因為你需要新方法,這時候突觸連接的多樣性就可以產生新方法。


問的是電突觸和化學突觸吧……

化學突觸通過遞質門控通道和g蛋白門控通道等實現其多樣化的信息傳遞功能,比如學習時通過g蛋白長久地改變某一神經元特性。

電突觸保證了生物的及時反應,一般逃生時所做的反應便是由此來確保的。

因此化學突觸是其他動物乃至人類進行學習等活動的必要條件。


生物體在環境中生存,需要同時具備各種矛盾的特性,才能適應不斷變化的環境。

以神經為例,就要同時保持精確性和靈活性。

正確的前提才能推導出正確的結論,錯誤的前提什麼都可能推導出來。神經要實現精確調節,首先要保證反饋和調節信息的準確,神經纖維負責忠實傳遞這些信息。

就像數字電視比模擬電視清晰一樣,保證精確性的主要機制之一是神經電信號的數字化。神經纖維動作電位存在全或無現象,將信息編碼為0(無)和1(全)的數字信號,由此帶來了神經纖維不衰減傳導特點,不論神經有多長,總能忠實地將信息原封不動地傳導到另一端,有始有終。

然而精確過了頭就是死板,面對複雜環境,其可選的應對策略會明顯受限。

模擬也有模擬的好處。信號變差時,數字電視時不時會黑屏,信息完全丟失;模擬電視卻能在一片雪花點中好歹辨認出一點圖像的輪廓,質量差是差,總比沒有強。

突觸電位的等級性特點,可以通過遞質釋放量和種類調整信號強度,並實現興奮和抑制信號的代數疊加,兼顧了模擬信號的優勢,是神經調節靈活性的保證機制之一。


舉個例子,可能說法不太準確,(要是學要是神經科學的話再細談)

突觸就好比家裡寬頻貓(解調器),也就是把電話線傳遞的模擬信號解碼出來,變成計算機用的數字信號。神經纖維過來的是一大串動作電位,而神經元之間的交流不僅僅是on/off的關係,所以需要有設備解碼動作電位,突觸就好比是這個神經信號的解調器。

突觸的功能不是on/off的關係,不同神經元類型有不同的突觸功能,神經遞質可能完全不同,有的可能是只有一種兩種,有的可能是有很多種。所以你理解了化學突觸的功能,也就理解了為什麼會存在的原因了。


神經突觸傳遞的優勢就在遞質的多樣性,不同神經遞質可以激活下游突觸受體細胞不同的細胞通路,而不是簡單的激活或者是抑制。


神經遞質傳遞是細胞間,神經纖維是單個細胞。作用不同。


舉個例子吧,

高速公路中要安排休息站,可以加油什麼的。

車走不了的地方,人能走。


印象之中,電突觸不具備抑制作用。你可以想像你的所有動作都具備極大的「慣性」


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