生物学之书
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1791年/神经系统通信

路易吉·伽伐尼(Luigi Galvani,1737—1798)

尤利乌斯·伯恩斯坦(Julius Bernstein,1813—1917)

图中描绘了两个神经元间突触(间隙)的信息传递,其介质是称为神经递质的化学物质。

延髓:至关重要的大脑(约公元前5.3亿年),动物电(1786),神经元学说(1891),神经递质(1920),动作电位(1939)

最早期的动物是在海底生活的,它们滤食海水中的微粒,这点和如今的海绵没有什么不同。这样的生活方式使它们对周围环境的变化既无感觉也无反应,因此,即便一个极其原始的神经系统对它们来说也是不必要的。随着时间的推移,类海蜇动物的体内进化出了四散分布的神经网,这些动物有触觉,也能察觉化学变化,不过它们只能以整个身体做出回应,并没有明确的空间辨别能力。

接着,到了距今约5.5亿年前,据称出现了一种假定的原始两侧对称动物。它的身体两侧是对称的,拥有感觉系统和神经组织,后者集中于身体前端,连接着一条能够与身体远端通信的神经干。人们认为脊椎动物、蠕虫和昆虫都源自这个共同的祖先,但并未发现这种原始两侧对称动物的化石。在接下来的几亿年中,动物后代们的神经系统进化出了调整机体功能的能力,并且可以针对外部环境与身体内部的变化做出反应。

古希腊人知道大脑能影响肌肉,他们相信神经所带来的信息是由动物灵魂控制的。到了18世纪中叶,学界的关注点集中到了“动物电”方面。以对青蛙的实验研究为基础,医生及物理学家路易吉·伽伐尼于1791年提供了决定性的证据,证明神经中的电流能够控制肌肉收缩。1902年,德国生理学家尤利乌斯·伯恩斯坦提出,神经细胞(神经元)中的这种电流是基于细胞内外的电压差产生的,而电压差则是由带电粒子不均匀分布形成的。

根据神经元学说,每个神经元都是一个离散单元,它们由神经突触与相邻神经元及肌肉分隔,神经突触是神经元间的生理间隙。神经元内部的长距离通信由电脉冲负责,突触间的短距离通信则由化学物质(神经递质)传递信息。突触在接收到电脉冲后就会释放神经递质,以向神经或肌肉传输信息。■