神经靠钠离子波传递信号

在你的神经系统中，数以千亿计的丝状细胞产生电场，但它们不能像电线那样传输信号。给铜线降降温，铜线的导电性依旧很好；可要是给神经细胞或者神经元降温，降得太多，它们就不能正常工作了，低体温症受害者可以证明这一点。在你的神经细胞网络中，并不是靠电子快速传递形成电流，而是一种扰流，很像是海洋表面的波浪，而驱动这些波浪的，主要就是钠离子的热运动。

现在请你不妨动动脚指头。此刻，钠离子正在帮助你完成这个动作，而且它还告诉你做这个动作的感受是怎样的。你的感觉、你的思想，还有诸如此类的自发动作，都是神经脉冲的表现。而所有这些脉冲，都和离子穿过神经元薄膜的扩散过程有关。

要想象这个过程是如何进行的，可以回想一下体育馆里成千上万个观众是怎么玩“人浪”的。当一个人举起或放下手臂时，接下来的一个人会很快重复同样的动作，并如此这般传递下去，形成一股股波浪在人群中起伏。没有人离开座位，传播的只是波动，如果协调得好，可以比任何一个人跑得都快。

神经脉冲和“人浪”非常相像，不过传递波浪的不是手臂的上下摆动，而是大量微型通道的开启闭合。一个神经元可以携带数百万个这样的通道，可以迅速打开透过细胞膜的通道，只允许钠离子通过。每一条通道都是被蛋白质包围的小孔，钠离子周围的水分子层则会被这些蛋白质撕开，并开启一条定制通道，宽度恰好可供钠离子挤过。

通道打开后不到一秒钟就会被再次关闭，数千个钠离子趁机扩散进入神经元，而此前神经元内部的钠离子浓度不过是外部的1/10。这一过程引起周围的通道纷纷效仿，直到扩散的钠离子流抵达神经细胞的末梢。在那里，信号传递给其他神经元或肌肉细胞，它们可以继续传递信息或是对信息做出反应。

比如你刚刚动过脚指头——首先你是先答应了我的请求，这个决定经过你的大脑以接近每秒100英尺（30米）的速度传递出去，这引发了一连串钠离子的扩散运动，顺着你的脊髓高速向下冲去——这样的脉冲可超过每小时200英里（322千米）的速度。接着又是一瞬间的工夫，信号就穿过腿部来到脚趾。当相应的肌肉拉动了你的脚趾后，感觉神经元就会向大脑发射“钠离子波”，汇报“任务已完成”。

这一切看上去如此机械，在自然界中如此基础，以致让我们很难相信，正是这看不见的“原子波”，通过那些将你的眼睛与大脑连接的神经元，让我写下的这些文字得以被你读到。但它们做到了。数字信号的闪烁可以让计算机产生可视图像，让你可以遐想身临其境的感觉；盐瓶中的原子也一样，通过一系列扩散作用，让你能够看、听、尝、嗅、触摸以及思考你身边这个鲜活的现实世界。

上述神经活动的这个简化版本说明，钠离子对于你的神经系统究竟有多重要，尽管故事中还有很多细节我们没必要在此展开，只是简单叙述一下。氯离子通道有助于调节神经元中的电荷平衡，而位于神经下游末端的钙离子通道则有助于向邻近的细胞传递信号。在钠离子波从神经元中经由像水闸一样的选择性通道扩散出来之前，钾离子就已经守在那里了；神经系统接着会被复位，在新的信号发生以前，微型的离子泵将钠离子推出去，并将钾离子抽进细胞。钾离子也是内耳神经的主波离子，所以当你下次吃富含钾的香蕉时，你就可以想象，那是来自热带的原子从听觉细胞流入你脑海时发出的窃窃私语。

这些过程不会持续很久——有些神经元可以在1秒钟内重复装填并传输超过500次信号。但这也不是没有代价，因为虽说渗透与扩散都是自发进行的，细胞膜上的分子泵还是需要消耗能量的。根据估算，在休息时，身体中有1/5的能量都是为神经系统提供的，其消耗的氧气也占到呼吸总量的1/5。

很幸运的是，实现这些功能，你并不需要去多想什么，你的原子就帮你打理了这一切——无论白天黑夜。对于地球上其他动物来说，这也是幸运的，因为无论是在舔盐的鹿还是饮泪的蛾，都跟我们一样利用钠离子波传递神经信号。

有些动物甚至会利用这种对钠离子扩散的需求，将其作为防御方式。一些水生蝾螈会携带一种防御性的神经毒素，也就是河豚毒素，跟河豚体内的致命毒素一样，后者对于寻找刺激的食客来说简直是臭名昭著，如果处理不当，它很可能会要了食客的命。河豚毒素可以封堵住神经元的钠通道，极小的量即可引发痉挛，比氰化物毒性还要高好多倍。这种毒素只需要让临界数量的钠通道失去机能就够了，所以几毫克就如同是在头上砸进了一颗钉子，几个小时内便可杀死一名成年人。

有些杀虫剂则正好相反，通过过度刺激钠通道破坏昆虫的神经系统，例如苄氯菊酯。苄氯菊酯会和昆虫的钠通道结合，并使其保持打开的状态，神经元无法顺利复位，昆虫因此而翻滚、瘫痪或死亡。你自己的神经元与这些昆虫有着明显区别，因此苄氯菊酯并不会形成妨害，但如果你确实很不喜欢待在有神经毒素的环境中，那么在食用沙拉的时候也要避免食用菊花，尽管很少有人会因为食用它们感到明显不适——它们可被应用于另一种类似的神经杀虫剂中，也就是所谓的除虫菊酯。

其他一些植物也会产生防御性神经物质，比如烟草中的尼古丁，还有胡椒中的特殊气味物质，皆是如此。相对温和的墨西哥胡椒形成的明显灼热感是一种味错觉，那是因为辣椒素会在口腔中骗过你的钠通道，让它们发出灼热和疼痛的信号。如果咬的是火辣的哈瓦那辣椒，那么你口腔中那些受骗的神经元就会一起咆哮，迅速打开钠通道，就像你刚刚吞了一块火红的炭似的。这种热的错觉也会愚弄你的汗腺，让你汗流浃背。

下一次当你沉溺于麻辣烫带来的快感时，不妨换个角度想想闪闪发亮的汗水和不由自主产生的泪水。它们并非只是你自己的汗水和泪水，也是地球自身的组成部分。

你的汗水和泪水之所以是咸的，是因为它们来自咸味的淋巴液，它们从血管中渗透而来，像是富含矿物质的地下水。你眼睑下面的泪腺会持续分泌泪水，眼中其他一些腺体则会分泌出油膜覆盖你的眼球表面阻止水分挥发，还会分泌出作为基底液的黏液，以及用于抗菌的溶解酶。这些物质滋润并保护着你的角膜，随着你不断眨眼而平滑地扩散，然后又经过眼睛内角膜上的微孔渗透到身体深处。

泪水中的渗透平衡，与血液和淋巴间的平衡作用类似；但你的泪腺分泌的泪水中含钠量略低，这可能是为了减少其流失到环境中的量。通过开启或闭合各种膜通道并选择性地在各处抽吸盐离子，这些腺体促使水遵循着渗透作用，流经一条干涸得有如盐泉的运河，汇入到你眼睛下半部分的“泪湖”中。尽管每一汪由盐泉汇聚而成的湖泊都只有大约30微升，体积尚不抵正常的一滴雨水，但一次刺激、一个深深的哈欠，或是由欢乐、痛苦、悲伤引发的神经信号，都可以让它溢流出来成为泪水。

想象一下你泪水中钠离子的旅程——它们在你的脸颊顺流而下，或许会刺激你舌头上的盐感受器，或是触动好友富有同情心的泪腺。它们在石头中被困了太久——它们或许曾经在珊瑚丛中漂泊过，或是溅到过原始热带海滩的沙滩上，也可能曾流经过世界上第一条鱼的鳃；与它们结合在一起的，曾经在火山口咝咝作响的氯，也在同一片原始海洋中徜徉，并邂逅了它们的伴侣，直到最终随着美味一起进到了你的口中。

假如你身在泰国，正在晚风沉醉的室外用餐，如果你还想让这些跨越了时空的原子和你多待一会儿的话，那么也请你千万提防那些飞蛾别靠近你的眼睛。