复杂的脑神经
我们的大脑中,1000亿个神经元通过神秘复杂的途径相互联系,完成视觉、运动、学习、记忆和思维。值得注意的是:在胎儿的脑中,上千亿的神经元之间的突触联系几乎不存在。脑的各个区域和独立的神经元起初发育为成束的细胞,神经元之间的联系是随后产生的。
像树叶总是向着阳光舒展一样,神经元的树突也总是向外生长,搜寻对应的轴突;像主根一样,轴突在树突四周环绕,直到与能接受它们输出的神经元联系上。神经元在寻找对应“地址”和合适路径的过程中,表现出令人难以置信的精确。
在神经元伸出轴突和树突之前,它们必须先在脑、脊髓或身体别的地方建立“官邸”。在发育之初的几个星期,人的胚胎看上去像一个问号形蠕虫时,神经元在一种叫做神经管的有暗色条纹的组织中形成。管里面是以分裂产生其他神经元为唯一职能的神经元。亲生的神经元必须沿着发源于支持细胞的梯状纤维——神经胶质细胞排列。最早生成的神经元总是留在底层,后来者移至上方,最后形成3—5层神经元,每一层具备不同的功能。顶层的神经元接受输入,以下的传递信息,并发出准确的输出。
当神经元都各就各位时,赋予它们生命的分裂细胞就寿终正寝了。从此以后,不再有新的神经元产生。
当你出生时,你已经拥有了与生俱来的所有神经元,即使这时脑的重量只有成年后的1/4。脑的发育不是因为有更多神经元形成,而是因为这些早在其位的神经元变得更大,同时轴突和轴突的联系增加。
当脑中所有神经元都发育完成后,系统接下来的工作就是毫不迟疑地“接线”。突触联系的形成过程有点像在两个城市的两幢房子之间接通电话线。比如说,要接通位于从纽约到华盛顿的两所房屋的电话,线路必须经过费城、巴尔的摩等很多小城市。到华盛顿后,还得经过其他的邻居,最后才能到达目的地。当然,神经元在搜寻适宜的联系时,靠的不是地图或标牌,而是生物化学信号。
新生神经元到达最终位置后不久,轴突和树突就开始生长。导向系统包含在生长锥中,这是轴突或树突顶端的一种膨大部分。生长锥引导向前运动,并驾驭轴突,使它以每天1毫米的极慢速度在神经元的丛林里寻找自己的路径。生长锥看上去有点像一只手,那又宽又扁的膨大部分就像手掌,那些长长的小钉状的延伸物就像手指。小钉状物不断地探查外界,找寻从周围细胞表面突出的,能告诉它行动路径的生化线索。如果小钉状物触到的是不合适的细胞表面,它们就会回缩;反之,它们会把生长锥带向这个方向。当一轴突的生长锥最终到达目的地时,变成靶细胞形成突触联系。突触通常是在靶细胞的一个树突上,也可能在细胞体或轴突上形成。在外周神经系统中,神经元与肌细胞或眼、耳、鼻、舌和皮肤上感觉细胞形成突触联系。
因为以后不能制造更多的神经元,身体一开始形成的比实际需要的多得多。它们需被清除一些,就像伐木工人需要砍伐一些过分茂盛的森林一样。