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神经科学基本知识
[ 文章来源: 网络 | 作者: 佚名 | 发布时间: 2003-7-7 | 点击数: 17535 ]

什么是神经元?

神经元就是神经细胞。脑大约由1,000亿个神经元构成。

神经细胞与其他体细胞有以下共同特性:

1、神经元也有细胞膜;

2、神经元有一个包含基因的细胞核;

3、神经元包含细胞质、线粒体、和其他“细胞器”;

然而神经元又不同于其他体细胞:

1、神经元有特化的突出,称为树突和轴突。树突将信息传入细胞体,轴突将信息传出细胞体。

2、神经元之间通过电化学过程交流信息。

3、神经元包含特化的连接,称为突触,并从突触释放名为神经递质的化学物质。

据估计,人脑中有10万亿,即10的15次方或1,000,000,000,000,000个突触!相当于每立方毫米就有5亿个突触。 

神经元的种类

“我们只使用了10%的脑”这一说法对吗?不,这种说法是错误的。人们使用了全部的脑。我建立了一个专门的网页“我们只使用了10%的脑吗”详细讨论了这一问题。

脑有多大?重量多少?

 

成人脑重为1300克到1400克(约3磅),新生儿的脑重为350到400克。请看下列比较:

大象的脑=6000克

猩猩的脑=420克

恒河猴的脑=95克

猎兔狗的脑=72克

猫的脑=30克

老鼠的脑=2克

右图是人类的脑

脑中有多少神经元(神经细胞)?这些神经元有多大?

据估计,人脑中约有1,000亿个(100,000,000,000个)神经元。要知道1,000亿个神经元到底是多少,请看以下数字:假设以每秒一个的速度数1,000亿个神经元,要花多少时间?我的计算结果是3,171年!!!可以自己做一下这个计算(提示:一分钟有60秒,一小时有60分钟,一天有24小时,一年有365天)。我的计算还没有把闰年算进来。实际上,数到1,000亿的时间远远超过3,171年,因为比较大的数字占用的时间不止一秒。

也可以用另外一种方式来想一想1,000亿有多大:假设一个神经元的细胞体宽度为10微米(这只是一个假设,因为神经元大小不一,但是10微米很小,比这句话句末的句号还要小)。如果把1,000亿个神经元排成一条直线,这条直线有多长呢?

1个神经元=10微米

10个神经元=100微米

100个神经元=1,000微米=1毫米

1,000个神经元=10毫米=1厘米

100,000个神经元=100厘米=1米

100,000,000个神经元=1,000米=1公里

10,000,000,000个神经元=100公里

100,000,000,000个神经元=1000公里(约合600英里)

虽然所有的神经元排列起来有1000公里长,宽度却只有10微米,肉眼是看不到的。

我们来做一个计算看一看一个神经元到底有多大。

这个“i”上面的点直径约0.5毫米(500 微米 或 0.02英寸)。假设一个神经元直径约10微米,那么这个点的直径上可以排列50个神经元。但是如果是直径100微米的神经元则只能排列5个。

神经元有多长?

有的神经元很短,长度还不到一毫米。有的神经元非常长,可达一米或更长。脊髓中控制足部肌肉的运动神经元的轴突长度约一米(3英尺)。

如果你做一个运动神经元的轴突模型,你就可以知道它有多长。一个运动神经元的细胞体的直径约100微米(0.1毫米),轴突长度约1米(1000毫米)。所以一个运动神经元的轴突的长度是细胞体宽度的10,000倍。如果用一个乒乓球(直径约3.8厘米或1.5英寸)比作细胞体,轴突的长度就约为38,000厘米(380米)或者1,247英尺。如果用篮球(直径约24厘米或9.5英寸)比作细胞体,轴突长度则为240,000厘米(2.4公里)或7,874英尺(1.49英里)。 

脑和身体其它部分的比例如何?

 

假设一个人体重为150磅,脑重即为3磅,占总体重的2%。

脊髓的长度和重量

男性脊髓平均长度为45厘米,女性脊髓长度为43厘米。脊髓重约35克。

信息在神经系统中传输的速度有多快?不同的神经元中信息传输的速度也不一样,慢至0.5米/秒,快至120米/秒,即每小时速度为268英里。试一试自己的计算能力吧。

信息在神经系统中的传导速度

神经科学家研究什么?

说明神经科学家研究内容的最好办法就是列出实验的种类。

1、行为层面:研究行为的神经基础,即促使人们和动物产生行为的原因是什么。

2、系统层面:研究神经系统的各个部分,如听觉或视觉系统。这部分的研究还包括对脑各部分之间联系的研究。

3、局部神经环路层面:研究神经元集合的功能

4、单个神经元层面:研究单个神经元在某些特定环境下的作用以及单个神经元的内部组成。

5、突触层面:研究突触。

6、细胞膜层面:研究神经元细胞膜中的离子通道。

7、基因层面:研究神经元功能的基因基础。

如何成为一名神经科学家?

首先要完成学业,一年级到十二年级共十二年。第二,要取得大学学位,至少四年。第三,进研究生院攻读博士学位或到医学院攻读医学学位,至少四年。12+4+4=20年,即在学校里要读20年的书。进入研究生院或医学院后,你可以称得上是一名预备神经科学家。取得博士学位或医学博士学位之后,就成为一名真正的神经科学家了。有些人又重回学校读书,取得双学位。但大多数人取得学位之后就在其它实验室里继续学习,攻读博士后,学习新的方法和技术。这个阶段通常持续2-4年。博士后阶段结束之后,大多数人希望可以在高校,医院或公司工作。有关这方面的信息,请点击新的一天,新的神经元。  好啦,完成学业和训练之后,有什么样的工作在等着你呢? 

神经科学家的工作目的是什么?

不同的神经科学家从事这一职业的理由也不同。但是我想一部分神经科学家是出于对脑的好奇。还有的神经科学家致力于寻找神经系统疾病的治疗方法。每年约有5000多万的美国人受到神经疾病的困扰,每年这方面的花费高达数十亿计美元。下面是一些常见的神经系统疾病。

常见的神经系统疾病

疾病名称

发病人数

支出/年

慢性疼痛

97,000,000 1000亿美元

失聪

28,000,000 560亿美元

抑郁症

18,700,000 304亿美元

阿尔茨海默氏病

4,000,000 900亿美元

中风

3,800,000 400亿美元

癫痫

2,500,000 35亿美元

脑外伤

2,000,000 250亿美元

精神分裂症

2,000,000 325亿美元

帕金森症

1,000,000 到2,000,000 250亿美元

多发性硬化症

350,000 25亿美元

脊髓外伤

250,000 50亿美元

第一位神经科学家

我想许多人都有自己的答案。下面只是我的个人见解。人们在一些历史长达10,000年的颅骨上发现了一些异常的小孔。科学家认为这些小孔是人为造成的,以使“邪恶从大脑中流出”。这显示了当时人们相信头或脑对健康和幸福有一定的重要性。也许可以把这些人当成最早的神经科学家。“brain(脑)”一词最早的文字记载源于古埃及人。“brain”和其它的与“neuro(神经)”有关的单词出现在Edwin Smith外科手稿里,这份手稿由一位不知名的埃及医生于公元前1700年写成。

苏格拉底(公元前469-公元前399)和亚里士多德(公元前469-公元前399)是较早写过与脑和心智有关的文章的“思想家”。但是亚里士多德认为心脏而非脑对智力起着重要作用。古希腊名医伽林(129-199)也是一位早期的神经学家。较晚的达芬奇(1452-1519)也可以认为是一名神经学家。

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