在遇到危险的时候,人类和其他动物都会通过神经反射活动来保护自己。神经反射是不自主的应激反应,不需要通过大脑参与就能产生。神经反射的种类有很多种,其中最基本的是简单神经反射。简单神经反射发生在脊髓里两个神经元之间。神经元之间的空间叫做突触,因此简单神经反射也被称为单突触神经反射。
单突触神经反射的发生涉及四个部分:感受器,负责感受刺激;传入神经,负责把感受器接收的信息传到脊髓;运动神经元,把信息从脊髓传到肌肉纤维;肌肉组织做出相应的动作。医生通过敲击膝盖下的肌腱来测试膝跳反射——肌腱敲击后小腿会不由自主的向外踢,这种膝跳神经反射就是单突触简单神经反射的一个例子。
当手指碰触到尖锐的钉子,或者滚烫的水杯,你会不假思索地迅速把手移开,这个动作是用来保护自己的自然反应。这种快速反应被称为神经反射。非条件神经反射的发生是没有意识的,不经过思考或者规划,无需大脑活动的参与。这与大多数需要使用大脑的日常行为(比如玩乐高、梳头、切食物或者碰拳头)很不同。神经反射动作的发生非常地快,甚至比一眨眼的功夫还快!
神经反射是为了自我保护。神经反射在毫无意识的情况下发生,这可不是它的缺点。相反,神经反射是身体的一种保护机制,让你在无需思索的情况下就可以快速反应,它能保护你,让你站稳脚跟,或者足够敏捷地移动身体。日常生活的每一天里,我们身体内都发生着很多无从察觉的神经反射活动,无论你是打算去健身,玩乐器,还是走路去学校,又或者做点心。与这些有意识的行动同时进行的神经反射活动是与生俱来的,不同年龄又有所不同。
神经反射活动使我们能够更敏锐地面对变化的环境,以保护自己。比如,缩手神经反射使得手从烫的或尖的物体上移开。再比如,当听到突然的巨响时你会不由自主地躲闪。这些瞬间发生的动作就是神经反射活动,发生的速度之快以致大脑都来不及回应。其中,无需大脑参与的反应被称为不自主动作,而由大脑参与的活动,如扔球或弹吉他,被称为自主动作。神经反射动作发生之后大脑才会感觉到,你才可以意识到刚刚发生的事。
这时大脑会参与进来,通过补充自主动作来进一步保护身体。例如,在你不自觉地躲闪突如其来的巨响时,大脑会通过自主行动——比如说站起来——来指导你接下来怎么做。
神经反射的基础是动作电位的传递。冲动信号在身体内的传播是产生神经反射的必要条件。这些信号就是动作电位,它能够沿着神经元传播。神经元有三个不同的部分,分别用来感觉信号、传播信号、传递信号到另一个神经元或肌肉组织。
这三个部分被称为树突、轴突和神经末梢。来自传感器或其他神经元的信息被树突接收到,通过轴突进入脊髓,再从脊髓传出。许多神经反射活动从肌肉或皮肤开始,在脊髓中,动作电位达到神经末梢,信号被转移到下一个神经元,如中间神经元或运动神经元,最后到达肌肉组织。无论感觉神经元、中间神经元或者运动神经元,动作电位都是从树突传递到轴突再到神经末梢。但神经元本身在脊髓或者肌肉组织中却不会相互接触。
动作电位的传递发生在一个被称为突触的微小空间里。
在生病或者衰老的情况下,神经反射功能可能会发生异常。医生是如何来诊断神经反射功能的呢?如果用橡胶锤子敲击膝盖下方,你的脚就会不自主地踢动。要是医生不及时退一步,可能会被你踢到噢。这个神经反射被称为膝跳反射,也被称为单突触神经反射,是一类最简单的神经反射现象。
其实,“膝跳反射”听起来更形象,也更容易被记住,之所以又被称为“单突触神经反射”,是因为突触是一个非常重要的词,这个名词能够体现神经反射的发生机制。突触是指两个神经元之间用来传递信号的空间。在膝跳反射中,神经元之间信号的传递是单一的,只需一个突触即可完成。这类简单的反射弧仅需要四部分就能完成,而大多数神经反射需要五部分来完成。
你有没有注意到,神经反射的五个组成部分里并没有“大脑”?
这是因为神经反射只是协调动作运动的那部分神经系统的功能。神经系统是由传递动作电位的神经元组成的网络,脑和脊髓组成中枢神经系统(CNS),而围绕脊髓的传感器和神经元组成了外周神经系统(PNS)。中枢神经系统的功能是思考、规划和学习。中枢神经系统与外周神经系统合作产生神经反射等反应。比如躲避突如其来的噪音时,中枢神经系统能帮助你了解噪音的来源。
中枢神经系统不参与一开始的神经反射活动,但是它让你明白为什么需要躲避危险,或者帮助你把踩到乐高后抬起的脚放下。除此之外,中枢神经系统还参与生成自主动作,通过神经反射动作之后的反应进一步保护自己。比如说,也许你会弯下腰捡起地上的乐高模块,以防再次踩到呢。
人类可以通过不同类型的神经反射活动来保护自己。虽然神经反射活动无需思考就会产生,却是体内神经系统的重要功能之一。
医生通过敲打你的膝盖,就可以测试出你的身体对外界反应的应答能力。膝跳反射是最简单的单突触神经反射,由传感器、感觉神经元、运动神经元和肌肉四部分组成。感觉神经元被激活后,动作电位会沿着感觉神经元传递到脊髓,通过突触传递到运动神经元并离开脊髓。更高级的神经反射活动会使用中间神经元来传递信号,被称为多突触神经反射。
神经反射并不涉及中枢神经系统,但是当神经反射发生后,大脑能够帮助我们对刚刚发生的事进行分析。