神经科学原理与教育应用

于成龙

大脑的活动：电信号

自从西班牙神经学家圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔与意大利神经组织学家卡米洛·高尔基争论以来，我们普遍认为神经元是我们大脑结构和功能的基本单位，即神经元学说。神经元即神经细胞，与胶质细胞一起构成大脑的绝大部分。神经元之间通过一种名为突触的特化结构相互联系。突触包括电突触与化学突触等。以化学突触为例，上一个神经元（即突触前神经元）的轴突膨大特化为轴突末梢，下一个神经元（即突触后神经元）的树突与其紧密相邻。电信号传导到轴突末梢并引起神经递质的释放，这些神经递质被突触后树突上的受体捕获，引起相应离子通道的开放，并改变局部膜电位，即突触后电位。这样突触前神经元的电信号经过神经递质，转化为突触后神经元的电信号变化，信息得以传递。大量的神经元通过不同的突触相互联系，形成神经环路来执行不同的功能。不同的神经环路相互独立又部分重合，联系不同脑区的神经元，最终构成我们的大脑。电信号是大脑功能的基础。

神经电信号与学习记忆

电信号是大脑功能的基础，是脑内信息的载体。掌控脑内的电信号就可以调节大脑的功能。例如，通过光遗传激活特定脑区，可以调控小鼠的攻击/求偶行为。通过光刺激激活狨猴的初级运动皮层可以观察到明显的手部活动。除此之外，甚至可以在小鼠等动物上直接调控负责学习和记忆的脑区。……