夜黎本文章內容基於萊斯大學 OpenStax 的 Anatomy and Physiology 2e，由夜黎重新編輯。（根據本書前言中的創用 CC BY 4.0 聲明）
原文傳送門：<12> The Nervous System and Nervous Tissue — 12.3 The Function of Nervous Tissue
索引傳送門：《解剖學和生理學2e》索引頁面
學習本節後，你將能夠：
- 區分神經系統的主要功能：感覺、整合與反應
- 列出〝簡單感覺受器-運動反應路徑〞中的事件順序
內容
在了解〝神經組織的組成部分〞和〝神經系統的基本解剖結構〞後，接下來了解〝神經組織如何能夠在神經系統內進行溝通〞。 在詳細了解其工作原理之前，先說明〝各個組成部分如何組合在一起〞會很有幫助。 圖 12.14 總結了一個範例。
(1) 感覺神經元在皮膚中具有感知刺激（例如水溫）的末梢。 〝從這裡開始的訊號強度〞取決於刺激的強度。 (2) 來自感覺末梢的分級電位如果夠強，將在軸突的初始節段（緊鄰皮膚中的感覺末梢）啟動動作電位。 (3)周邊感覺神經元的軸突進入脊髓，並且與灰質中的另一個神經元接觸。 此接觸是一個突觸，其中另一個分級電位是由軸突末端釋放化學訊號引起的。 (4) 動作電位在該神經元的初始節段啟動，並沿著感覺路徑向上傳播到大腦中稱為視丘〔thalamus〕的區域。另一個突觸將訊息傳遞到下一個神經元。 (5)當訊號到達大腦皮質時，感覺路徑結束。 (6)與大腦皮質其他部位的神經元整合後，從額葉皮質中央前迴〔precentral gyrus〕發出運動指令。 (7) 上運動神經元向下發送動作電位至脊髓。 上運動神經元的目標是脊髓灰質中〝下運動神經元的樹突〞。 (8)下運動神經元的軸突從脊髓發出，透過神經肌肉接合處〔neuromuscular junction〕連接到肌肉，造成目標肌肉的收縮。
想像一下你早上去學校之前要洗個澡。 當你準備淋浴時，你已打開水龍頭開始出水。 幾分鐘後，你期望水溫達到適合進入的溫度。 於是你把手伸進水花裡。 接下來會發生什麼取決於〝你的神經系統如何與水溫的刺激相互作用〞以及〝你對該刺激的反應〞。
手指或腳趾的皮膚中有一種對溫度敏感的感覺受器，稱為溫度感受器〔thermoreceptor〕。 當你將手放在淋浴下時（圖 12.15），溫度感受器的細胞膜會改變其電狀態（電壓）。 變化量取決於刺激的強度（水有多熱）。 這稱為分級電位〔graded potential〕。 如果刺激很強，細胞膜的電壓將發生足夠的變化，產生沿著軸突傳播的電訊號。 你之前已經了解過這種類型的訊號傳導，涉及神經肌肉接合處〝神經和肌肉的相互作用〞。 產生這種訊號的電壓稱為閾值〔threshold〕，產生的電訊號稱為動作電位〔action potential〕。 在這個例子中，動作電位沿著軸突從軸突小丘〔axon hillock〕傳播到軸突末端〔axon terminals〕，再進入突觸終球〔synaptic end bulbs〕，這個過程稱為傳導〔propagation〕。 當該訊號到達突觸終球時，會導致釋放一種稱為神經傳導物質〔neurotransmitter〕的信號分子。
皮膚中的受器感知水溫。
神經傳導物質在突觸的短距離內擴散，並與目標神經元的受體蛋白結合。 當分子訊號與受器結合時，目標神經元的細胞膜會改變其電狀態，並開始新的分級電位。 如果分級電位夠強以達到閾值，第二神經元就會在其軸突小丘處產生動作電位。 這個神經元的目標是大腦視丘〔thalamus〕中的另一個神經元，視丘是中樞神經系統中充當感覺訊息中繼的部分。 在另一個突觸處，神經傳導物質被釋放並與其受器結合。 然後，視丘將感覺訊息發送到大腦皮層〔cerebral cortex〕，即大腦灰質的最外層，在那裡開始有意識地感知水溫。
在大腦皮層內，訊息在許多神經元之間進行處理，將水溫的刺激與其他感官刺激、你的情緒狀態（你還沒準備好醒來；床還在呼喚你）、記憶（也許測驗之前必須學習的實驗筆記）整合在一起。 最後，一個關於該做什麼的計劃被制定，無論是調高溫度、關閉整個淋浴器並回到床上，還是進入淋浴間。 為了完成這些任務，大腦皮質必須向你的身體發送命令來移動肌肉（圖 12.16）。
在感覺輸入和中樞神經系統整合的基礎上，制定並執行運動反應。
〝皮質的一個區域〞專門負責向脊髓發送運動訊號。 上運動神經元〔upper motor neuron〕位於此區域，稱為額葉皮質的中央前迴〔precentral gyrus of the frontal cortex〕，其軸突一直向下延伸至脊髓。 在此軸突形成突觸的脊髓水平，下運動神經元〔lower motor neuron〕的細胞膜中出現分級電位。 第二運動神經元負責造成肌肉纖維收縮。 按照肌肉組織章節中所描述的方式，動作電位沿著運動神經元軸突傳播到周邊。 軸突終止於神經肌肉接合處的肌纖維。 乙醯膽鹼〔Acetylcholine〕會在這個特殊的突觸處釋放，導致肌肉動作電位開始，隨後產生稱為終板電位〔end plate potential〕的大電位。 當〝下運動神經元〞興奮肌纖維時，它會收縮。 所有這一切都發生在不到一秒的時間內，但這個故事是〝神經系統如何運作的基礎〞。
神經生理學家〔Neurophysiologist〕
了解神經系統的工作原理可能會成為你職業生涯的驅動力。 研究神經生理學是一條非常有益的道路。這意味著有很多工作要做，但回報是值得付出努力的。
研究科學家的職業道路可以很簡單：大學、研究所、博士後研究、大學學術研究職位。 科學學士學位〔Bachelor’s degree〕將幫助你入門，神經生理學學士學位可能涉及生物學、心理學、電腦科學、工程學或神經科學。 但真正的專業化是在研究所。有許多不同的項目可以研究神經系統，而不僅僅是神經科學本身。大多數研究生課程都是博士課程，這意味著碩士學位不屬於工作的一部分。這些通常被認為是五年制的項目，前兩年致力於課程工作和尋找研究導師，最後三年致力於尋找研究主題並近乎一心一意地追求它。該研究通常會在科學期刊上發表一些論文，這將構成博士論文的大部分。獲得博士學位後，研究人員將繼續在現有實驗室中尋找稱為博士後獎學金〔postdoctoral fellowship〕的專門工作。在這個職位上，研究人員開始建立自己的研究生涯，希望在研究型大學找到學術職位。
如果你對神經系統的工作原理感興趣，你也可以選擇其他選項。 特別是對於神經生理學，醫學學位可能更合適，這樣你就可以了解神經生理學的臨床應用，並可能與人類受試者一起工作。學術生涯並不是必需的。生物技術公司渴望找到積極主動的科學家，準備好解決有關神經系統如何運作的棘手問題，以便可以對一些最具挑戰性的疾病（如阿茲海默症、帕金森氏症或脊髓損傷）進行治療化學物質的測試。
其他擁有醫學學位和神經科學專業的人繼續直接與患者合作，診斷和治療精神障礙。 你可以作為精神病學家、神經心理學家、神經科學護理師或神經診斷技術人員以及其他可能的職業道路來實現這一目標。
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2024/06/17 發佈本文
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