神经系统
shén jīng xì tǒng
神经系统由大脑、脊髓和神经组成，负责感知环境、处理信息并控制身体的反应。
Definition
神经系统是你身体的通讯网络：大脑、脊髓和神经传递着信息，使你能够感知、思考、运动和作出反应。它分为中枢部分（大脑和脊髓）和周围部分（连接身体其他部位的神经），由传导电信号的神经元和为其提供支持的胶质细胞构成；它通过感觉器官探测刺激，处理信息，向肌肉和腺体发出信号，并与内分泌系统协同工作以维持稳态。神经元以动作电位的形式传递信息，动作电位是膜电位从约$-70\ \text{mV}$瞬间反转到$+30\ \text{mV}$的短暂过程，由电压门控的Na$^+$通道和K$^+$通道依次开放所引起。信号通过化学方式跨越突触，谷氨酸、GABA、乙酰胆碱和多巴胺等神经递质会与突触后细胞上的受体结合，而有髓鞘的轴突则借助兰氏结之间的跳跃式传导实现快速传导。突触后电位在轴突丘处发生整合，突触的强度会随着使用而改变，这正是学习的细胞基础。
Example
如果你碰到一个滚烫的锅，手指中的神经会把信号传给脊髓，脊髓会直接发出信号让你把手缩回来，这一切甚至发生在大脑意识到疼痛之前。这种反射弧，即感觉神经元连接脊髓再连接运动神经元的过程，在膝跳反射中大约需要$30$到$50$毫秒，而人类大脑大约含有$860$亿个神经元。传导速度从纤细无髓鞘纤维中的约每秒$0.5\ \text{m}$，到粗大有髓鞘运动轴突中的约每秒$120\ \text{m}$不等，因此从大脑到脚部（约$1.5\ \text{m}$）的信号，沿快速纤维传导大约只需$15$到$20$毫秒。
Key Insight
神经传导的信息虽然速度很快，却并非瞬时完成；信号传导速度最快可达约每秒$120$米，这也是为什么你在踢到脚趾后会有一瞬间的延迟才感觉到疼痛。神经系统以毫秒级速度作出反应，而内分泌系统的反应则需要几分钟到几小时；快速信号沿神经以电信号传递，缓慢信号则通过血液中的激素传递。由于整个系统依靠钠钾泵维持的离子梯度运行，大脑虽然只占身体质量的$2$百分比，却消耗了身体静息能量的约$20$百分比，其中很大一部分能量都用于每次信号传导后恢复离子梯度。