科普 | 大脑仅占体重2%，它是如何控制身体活动的？
人类最大的好奇莫过于向外探索浩瀚的宇宙，向内探索精妙的大脑。
这颅腔内的神秘组织虽然仅占体重的2%，却消耗身体20%的氧气和25%的葡萄糖。其构成物质大约80%是水，而除去水之外脑中最多的物质是脂肪。在这个小小的空间内，还塞进了将近860亿个神经元，以及846亿的神经胶质细胞……
我们似乎可以轻易地用这样一连串数字来描述大脑，但简单的数字无法告诉我们，它是如何一刻不停地调控我们日常活动的种种：我们的呼吸，我们对世界的感知，以及我们所有的思考。
神经元是什么
古希腊医生盖伦认为脑和脊髓通过化学分泌来控制全身。直到19世纪，意大利科学家卡米洛·高尔基发明的银染技术让人们得以在显微镜下观察神经元的形态，这种染色技术被称为高尔基染色。另一位西班牙科学家圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔采用高尔基染色发现神经组织是由离散的神经细胞构成，由此奠定了神经元学说的基础。
有趣的是，高尔基在1901年，也就是首届诺贝尔生理学或医学奖评选中就被提名，但直到1906年才和卡哈尔共同获得，这也是诺贝尔奖史上首次出现两人共同获奖。
如今，神经元学说被广泛接受，神经元被认为是脑的功能单位，具有非对称性的复杂结构，由细胞体和神经突构成，神经突又分为树突和轴突两种。
神经元的细胞核位于胞体，此外，胞体中还有很多和其它细胞中相同的细胞器。而从胞体上伸出的神经突则是神经元特有的结构，一般来说一个神经元的胞体有很多树突，但只会有一根轴突。
树突像是神经元的“触角”，帮助神经元接收信息输入，此外，神经元也可以通过胞体接收信息输入；而信息处理一般发生在胞体内；轴突则是神经元的输出部件，轴突从胞体上伸出的起始点被成为轴丘，轴突延伸出去的部分长度差异很大。（轴突的长度取决于神经元的功能，人体内最长的轴突位于坐骨神经，长达1m）
从轴丘伸出的轴突始端是神经元上信号传导的起始点，轴突的末端是神经元进行信息输出的地方，有时轴突末端会有好几个分支。
神经元的细胞膜内外都分布着正负电子层，在静息状态下（没有接受外界信息输入时），由于胞内和胞外离子分布不同，导致细胞膜内外存在电位差，处于一种极化状态。
总体这一跨膜电位呈现内负外正，通常将胞外电位定义为0，因此胞内电位一般为-60mV∽-70mV，称为神经元的静息膜电位。
而当神经元接收到外界输入时，会产生膜内外离子梯度的变化，进而发生去极化，当膜内外电位差变化超过阈值时，就会引发动作电位。
神经元如何工作
早期的技术难以让人们研究动作电位的产生，英国生理学家艾伦·霍奇金和安德鲁·赫胥黎，在枪乌贼的直径约为1.5mm的巨大轴突上插入电极进行记录，推进了人们对于动作电位传导机制的认识，两位研究者也因此共同获得了1963年的诺贝尔生理或医学奖。
动作电位最大的特点就是它是一种全或无事件，即引发动作电位的电流只要超过阈值，不论其大小，意义都相同。
此外，在动作电位的发生后，神经元会重新恢复极化状态，并达到超极化，从超极化到恢复静息的时期被称为不应期，在不应期内再次发生动作电位的阈值提高（更难去极化）。
神经元之间的交流则要依赖一种叫做“突触”的结构。突触结构由突触前膜、突触间隙和突触后膜构成。其中突触前膜由轴突末端形成，突触后膜则通常是由树突或胞体形成，突触间隙指的是二者之间的细胞外空间。
突触可分为化学突触和电突触。其中化学突触更为常见，由突触前膜释放的神经递质与突触后膜上的受体结合，完成神经元之间的信息传递。一些情况下人们也会按照神经元释放的神经递质类别来描述神经元的种类，例如多巴胺能神经元。
另一种突触电突触则不那么常见，但在所有的神经系统中都存在。电突触的突触前膜和突触后膜的距离非常近，二者通膜上配对的离子通道传递离子电流，这样的信息传递方式非常的快速。
配图来自图虫网
还有一大类脑细胞是胶质细胞，成熟的中枢神经系统中主要包括3种类型的胶质细胞：星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞，在周围神经系统中还存在另一类叫做施万细胞的胶质细胞。
其中数量最多的是星形胶质细胞，它们存在于神经元之间，它的一个非常重要的功能就是调控神经元胞外的内稳态，例如它们会清除突触间隙多余的神经递质。目前人们对星形胶质细胞的作用了解得并不全面，一些新的研究表明它还与突触可塑性相关，参与调节记忆等认知功能。
少突胶质细胞的主要作用就是形成髓鞘包裹一部分神经元的轴突，髓鞘是富含脂质的绝缘层，能帮助动作电位在轴突上快速传导。
施万细胞的作用则是在周围神经系统中产生髓鞘。
小胶质细胞是中枢神经系统的免疫细胞，其主要功能是调控脑发育、维持神经系统的内稳态以及参与一些免疫过程。
讲到这里，你对这两大细胞应该已经有了足够的认识。让我们再来复习一遍：神经元作为神经系统的功能单位，以电信号和化学信号的方式在脑内传递信息；神经胶质细胞则调控着神经系统的发育过程、维护着神经系统正常运作的内稳态。