神经系统的动态二重奏

《焦虑症一直好不了我来帮你找到痊愈的方向吧》 《惊恐障碍总复发看看我是如何自愈的》

                                                                       

每天早晨，我醒来，为自己倒一杯咖啡，然后阅读.可能是杂志上的文章，有趣的研究论文，也可能是书—到底是什么都没关系.我只是发现单词和我的眼睛在页面上来回移动的节奏使我整日处于良好的头部空间.

在高中结束后的几年里(当您拼命地尝试适应，而读书似乎并不是酷孩子正在做的事情时)，我总是读很多书.我小时候的强壮男孩和尖叫猫头鹰；小学里有关太空，海龟或蜘蛛的书籍；我20多岁的《大盖茨比》和《卡拉马佐夫兄弟》等经典作品；和30年代的哲学，心理学和统计学.我只是读并且一直做着.在我开始思考阅读所需要的所有小认知任务之前，我从来没有把它视为一种认知技能.

但是，当您将其分解为基本元素并尝试了解所有部分如何组合在一起时，您会发现阅读心理专长的惊人程度.从页面反射回来(或从屏幕发出)的光的波长到达眼睛后部的感光器，被转换成电信号，沿视神经缠绕到视觉皮层，并产生神经交响.活动将所有零件缝合在一起.激发情感，将记忆带到我们意识的最前沿，并在我们解释和理解新事物时形成新的记忆.

阅读需要视觉识别，情感，计划和推理.您需要解决问题，使用工作记忆，回忆长期记忆中已经知道的内容，并引起您的注意以保持专注.这些认知任务需要皮层，顶叶后皮质，前额叶皮层，海马，下丘脑，丘脑和杏仁核中的神经元活跃并共同创造凝聚力的阅读体验.

阅读只是我们认为理所当然的人类大脑奇迹之一.驾驶汽车，运动，听音乐，听音乐，散步，运动，玩棋盘游戏，这些都构成了我们日常生活的一部分，并使人们的生活变得值得生活​​，它们需要大量的神经活动和协调.这种协调水平怎么可能?

几千年前，一个细胞将自身包裹在轴突周围.随之而来的是在数百万年的自然选择中建立的关系.现在这两个单元是不可分割的.每个对于另一个都是必要的.它们是神经系统的动态二重奏.

轴突是携带电信号(称为动作电位或脉冲)的神经元的长而粗壮的延伸.轴突使信息在不同的大脑区域和身体的不同部位之间流动成为可能.进化已将围绕轴突的细胞包裹形式化为一种称为髓磷脂的物质.

轴突和髓鞘之间的关系为增强处理能力，增强协调性和适应性铺平了道路，这是人脑的特征，并使我们得以蓬勃发展.这个动态二重奏系列的第1部分谈到了增强的处理能力.本文的第2部分将深入研究增强的协调性，即大脑的一个方面，使复杂的认知任务(例如阅读，书写和驾驶汽车)成为可能.

加强协调

我们所做的一切-从伸出手来抓一杯水的简单动作到考虑生命的意义以及我们在宇宙中的位置-都需要大脑不同区域的神经元进行协调.以这种方式协同工作的神经元称为网络.网络所组成的神经元以及它们在大脑中的位置取决于任务.例如，听音乐，播放音乐，阅读和写作都可能使用略有不同的神经元.尽管可能存在大量重叠，但是任何特定的神经元或一组神经元都可能在许多不同的认知功能中起作用.

神经元通过定期来回发送电信号(动作电位)来同步到功能网络.要了解此过程，最好将大脑区域视为平静海中的岛屿.为了进行类比，我们将每个岛上有两个居民(代表同一大脑区域中的神经元).如果我们的岛民想要完全一致地执行一项任务(例如，走遍岛的外围)，则每当他们的左脚接触地面时，都可以称其为“左".另一个可以使用该提示来匹配他们的步态.

仅需几步，两个岛上居民将完全同步行走.由于它们非常接近，提示的发声和解释会很频繁，并且受到很高的监控.这是本地同步的示例.

在大脑中，局部同步由称为抑制性中间神经元的特殊类型的神经元进行.抑制性中间神经元充当介质，调节来回传递动作电位的时间，从而可以同步两个或多个神经元的神经活动.

然而，长距离同步超出了抑制性中间神经元的能力.如果我们的岛民想与居住在另一个岛上的人们进行协调，则他们必须使用远程交流方式(大声喊叫或挥舞都不会起作用，因为其他岛距离太远了).岛上每转一圈，叫“左"的人就象他们一样聪明，将其踩入水中，向周围的平静海域发出海浪.

所产生的海浪横渡大海，轻轻地躺在离岛很远的海岸上.这个岛上的居民(出于自己的原因也在同步绕圈)注意到这种干扰.作为响应，它们开始在海浪破碎的地方涉足水域.

在岛屿旋转几圈后，他们注意到了一些东西:如果太早或太晚进入水中，就会破坏波浪形.但是，如果它们恰好在适当的时间步进，则它们会向另一个方向发送相等或更大强度的波浪.他们开始计时对岛屿的革命，以便他们可以在适当的时机踏入水中.

我们的第一批岛民看到返回的海浪现在正在他们的海岸上破碎.他们也开始计时自己在岛上的旋转，以便在适当的时机踏入水中.现在两组岛上的居民都将他们的活动与海浪同步，因此他们在不经意间彼此同步.他们现在正在一起工作.

在我们的大脑中，轴突横穿大脑区域(我们的岛屿)之间的交流空隙.从神经元的身体延伸出来的这些长纤维是波载体.大脑区域内的神经元组(可能是皮质，顶叶后皮质或杏仁核)在抑制性中间神经元的帮助下同步.然后，他们通过轴突将动作电位发送到其他区域.这些传入动作电位会影响接收大脑区域中神经元的局部同步，并向自身发送回信号.相互通信允许两个区域同步并形成功能网络.

本地与远程同步配对是我们在阅读，驾驶，行走，解释周围环境或与朋友聊天时一起工作以执行所有小的认知任务(模式识别，计划等)时所有神经元都变得活跃的方式.)构成了整个统一的体验.

为了同步，因此形成神经网络，使我们能够做生活中的所有奇妙事情，定时就是一切.

在我们的岛屿比喻中，没有外力能够改变在岛屿之间传播的海浪的速度.如果有的话，将这些岛民拖离岛，将需要承担一些责任，从而使他们的生活和同步变得更加容易.幸运的是，我们的人脑已经建立了这种机制.

髓磷脂-一种奇妙的脂肪物质，可包裹在轴突周围-可以微调动作电位的速度，使它们在正确的时间到达目的地.通过巧妙地改变换行次数或换行长度，可以加快或减慢动作电位的速度.

动作电位几乎没有电.而电是通过带电粒子(称为离子)的运动而产生的.髓磷脂通过使它们更容易在轴突中传播以及防止离子从轴突膜上漏出而减弱了信号，从而提高了动作电位的速度.

通过将自身包裹在轴突周围几次，髓磷脂可以通过使离子更容易移动来加快动作电位.反之亦然:如果去除了一些髓磷脂包裹物，离子将无法在轴突内轻松移动，并且动作电位也会降低.

如果髓磷脂改变其包裹长度，则沿轴突的动作电位可以快速移动的空间会增加或减少.这会加快或减慢信号在整个轴突上传播所花费的总时间.

这些都是难以置信的微妙变化.但是当涉及到大脑和时机时，微妙就很重要.研究人员估计，即使髓鞘的10％变化(长度或厚度)也可以以毫秒为单位改变动作电位的到达时间.这种差异可能是大脑区域之间的同步与混乱之间的差异.

这个岛比喻只有两个岛，就协调而言，这是相对简单的.如上所述，阅读涉及至少七个不同大脑区域(皮质，顶叶后皮质，额叶前皮质，海马，下丘脑，丘脑和杏仁核)的神经元.地区越多，所需的协调就越多.阅读不是唯一的.大多数认知技能至少需要协调大脑的许多区域.

当您考虑到从两个或多个位置到达一个位置的动作电位以不同的距离传播并相互影响时，协调会变得更加复杂.如果他们到达的时机正确，则可以增强到达动作电位的力量，使其更有可能在目的地进行登录.但是，如果只是触发，信号可能会相互抵消，并且动作电位会消失.

当需要这种精度时，十分之一和数千毫秒很重要.没有髓磷脂，根本就不会存在如此巨大的协调性.而且我们如何看待世界将大不相同.我们认为意识是不可能的.

但是问题仍然存在:髓鞘如何滞留在神经元细胞体之间的沟通空隙中，如何适应神经网络不断变化的需求?这是本系列第3部分中要探讨的主题:“适应".