神經系統

  大多數生物都具有探尋食物或躲避危險的運動機制。細菌上的簡單鞭毛可以幫助其遊動，而昆蟲、魚類與哺乳動物則具有複雜而協調的肌肉、肌腱及神經，從而使其能夠以驚人的速度和敏捷度進行移動。對外部刺激的感知與響應起始於神經元網絡。線蟲缺乏大腦結構，但仍存在相互連接的神經元集群，它們所執行的功能與人腦和其他神經系統等複雜網絡基本相似。

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  人腦中含有大約100億個神經元。其中每一個細胞都與其他成千上萬個細胞相互連接，這使得大腦可以在遍布全身的複雜網絡中通過電信號（在細胞內部）與化學信號（神經遞質，在細胞之間）進行信息儲存與傳遞。數百萬個感覺神經元上表達著特定的受體，可以將外界刺激（光、觸摸、聲音、氣味）轉換為電信號並反饋至大腦。其他運動神經元可以將信息從大腦發送至肌肉以及分泌激素的腺體中。中間神經元介導了感覺神經元與運動神經元之間的信息傳遞。神經元具有被稱為樹突和軸突的特化突起結構。樹突可以將信息傳遞至胞體，而軸突則將信息自胞體傳送至其他神經元。軸突可以延伸至很遠的距離，並被一種被稱為髓鞘的特殊結構所包被。髓鞘可將軸突包裹在多層膜中，從而起到絕緣作用，以幫助神經衝動的傳遞不受外界干擾。而細胞間化學或電信號傳遞的連接點則被稱為突觸。神經元是我們體內長度最長、壽命最久的細胞。皮質脊髓神經元（將運動皮層連接到脊髓的神經元）和初級傳入神經元（從皮膚與腸道等器官延伸到脊髓並一直延伸到腦幹的神經元）可以長達幾英尺。理論上神經元可以存活一生的時間，但實際上體內神經元的總數會隨著人們年齡的增長而不斷減少。膠質細胞與所有神經元緊密相關，具有保護和提供營養的作用。我們不能在單個細胞水平上理解視覺、意識和記憶的複雜功能，只能通過數十億個細胞之間的相互聯繫來進行了解，這或許是生物學中最極端的湧現性案例。通過對線蟲、果蠅和其他簡單生物神經系統的不斷研究，我們已經獲得了許多重要的啟示。另一方面，這些研究也將在不遠的將來幫助我們徹底闡明大腦的功能。