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大约有十亿人会看每四年一次的世界杯总决赛。这确实是一大群人，但如果换一个角度看，它只比目前生活在地球上的大约70亿人类的14% 略多一点点而已。更可观的数字或许是，在整个赛程中有300亿观众调换电视频道来观看世界杯比赛。其实一个相当相当大的数字正处于你的头骨之下，就在此时，正在帮你读懂你看到的上述那些大数目。在你的大脑中约有1 千亿个神经元在执行各种各样的任务，从而使你表现得像一个人类。
人类的思想、情感和行为通常伴有外显的迹象。想象一下你在去见一位好友的路上会有怎样的感受。观察者可能看到你面带笑容或注意到你走得很快；内心里，你可能预演你将跟朋友说什么，并且体验到当你看到她时产生的巨大幸福感。所有这些外显可见的、主观体验上的迹象都伴随大脑细胞的活动。你的预期，你的幸福感，你走路的速度都是大脑信息加工的结果。在某种程度上，你所有的思想、情感、行为都源于大脑细胞一天一万亿次的信息输入和输出。这些细胞就是 神经元 ，即神经系统中通过彼此连接完成信息加工任务的细胞。
神经元的组成
图3.1 高尔基染色后的神经元。
圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔用高尔基染色法（如图所示）来凸显神经元的外观。他是第一个看见神经元由一个胞体和许多向其他神经元延展的线状物组成的人。他还惊奇地看到，每个神经元的线状物与其他神经元并无真正的接触。
在19世纪的最初十年，科学家们开始将他们的注意从研究四肢、肺、肝转移到研究难以观察的大脑上。哲学家们诗意地描写过一架“施了魔法的织布机”，它能神秘地编织出行为的挂毯
。许多科学家肯定了这个隐喻（Coris，1991）。对于这些科学家而言，大脑看起来好像由纵横交错的精细纤维线不断连接而成，因而它是一张硕大的原材料编织网。然而，在19世纪80年代后期，西班牙心理学家圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔（SantíagoRamóny Cajal，1852—1934）掌握了一种为大脑神经元着色的新技术（DeFlipe和Jones，1988）。着色突出了整个细胞的轮廓，揭示出神经元拥有不同的形状和大小（见图3.1）。
卡哈尔发现神经元是由三个基本部分组成的复杂结构：细胞体、树突和轴突（见图3.2）。就像身体所有器官中的细胞，神经元也有一个 细胞体 （也叫胞体 soma ），是神经元最大的组成部分，用于协调信息加工任务并维持细胞存活。像蛋白质合成，产生能量以及新陈代谢等过程都发生在这里。细胞体包含一个细胞核，这里存储着染色体，包含DNA 或决定你是谁的基因蓝本。细胞体外周围着多孔细胞膜，允许一些分子进出细胞。
图3.2 神经元的组成。
一个神经元由三部分组成：细胞体，存储携带机体DNA 信息的染色体并维持细胞健康；树突，接收其他神经元的信息；轴突，向其他神经元、肌肉或腺体传递信息。
与人体中的其他细胞不同，神经元细胞膜有两种特殊的延伸方式使得它们之间可以相互交流：树突和轴突。 树突 接收来自其他神经元的信息并将信息传递到细胞体。术语树突源于希腊单词“tree（树）”；的确，大多数神经元拥有很多树枝状的树突。 轴突 向其他神经元、肌肉或腺体传递信息。有些轴突很长，甚至可以从脊髓的底端延伸一米到大脚趾。
在许多神经元中，轴突外层覆盖着 髓鞘 ，是一层绝缘的脂类物质。髓鞘由 胶质细胞 构成（此名源于希腊单词“glue（胶水）”），它是神经系统中的支撑细胞。尽管你的脑中已经有1 千亿个神经细胞在繁忙地加工信息，但是仍有10至50倍的胶质细胞为各种各样的功能提供服务。一些胶质细胞消化部分死亡的神经元，一些胶质细胞为神经元提供物质和营养支持，还有一些胶质细胞形成髓鞘协助轴突更有效地传递信息。被髓鞘隔离而绝缘的轴突能够更有效地向其他神经元、器官或肌肉传递信息。事实上，肢体感觉丧失、部分失明及认知运动协调困难（Butler，Corboy和Filley，2009）等问题，就是由脱髓鞘病变，如多发性硬化，髓鞘退化等，减慢了信息从一个神经元到另一个神经元的传递（Schwartz和Westbrook，2000）而引发的。卡哈尔还观察到，神经元的树突和轴突彼此之间并没有真正的接触。一个神经元的轴突与另一个神经元的树突或胞体间有一个小的缝隙。这个缝隙是 突触 的一部分，一个神经元的轴突与另一个神经元的树突或胞体间汇合的区域（见图3.3）。大脑的1 千亿个神经元中有很多神经元都有几千个突触连接，所以大多成年人有100至500万亿的突触就不足为奇了。正如你即将看到的，突触间的信息传递是神经元间交流的基础，这个过程使得我们可以去思考、感受和行动。
神经元的主要类型
这三种类型的神经元如何协调工作以传递信息？
神经元主要有三种：感觉神经元、运动神经元和中间神经元。每一种神经元都执行不同的功能， 感觉神经元 接收来自外界的信息并通过脊髓将信息传递给大脑。它们的树突上有特异化的末梢，因而能够接收光、声、触、味和嗅觉信号。例如，我们眼睛中的感觉神经元的末梢对光线敏感。 运动神经元 将来自脊髓的信息传递到肌肉产生动作。这些神经元常常有较长的轴突能够延伸至我们身体远端的肌肉。然而神经系统的大多数是由第三种神经元组成，中间神经元，用于连接感觉神经元，运动神经元及其他中间神经元。一些中间神经元将感觉神经元的信息传进神经系统，另一些中间神经元将神经系统的信息传至运动神经元，还有一些中间神经元在神经系统中执行各种各样的信息加工任务。中间神经元在一些小的回路中协同来完成一些简单任务，如对感觉信号的定位，和一些更复杂的任务，如对熟悉面孔的再认。
图3.3 突触。
突触是一个神经元的树突与另一个神经元的轴突或细胞体之间连接的汇合区域。注意，神经元间彼此并不真正接触，它们之间有一个小的缝隙用于信息传递。
神经元的区域特异化
除了感觉、运动和中间连接的功能特异化，神经元也存在一定程度的区域特异化（见图3.4）。例如，浦肯野细胞属于中间神经元的一种，能够从小脑向大脑的其他部位和脊髓传递信息。这些神经元拥有像灌木丛一样浓密精致的树突。锥形细胞，位于大脑皮层，胞体呈三角形，在众多细小的树突中有一个长的树突。双极细胞，位于视网膜上，是感觉细胞的一种，只有一个轴突和一个树突。大脑要加工各种不同种类的信息，所以在细胞水平上进化出大量特异化细胞来处理这些任务。
图3.4
神经元的种类。神经元由一个胞体，一个轴突和至少一个树突组成。然而，神经元的大小和形状之间的差别十分可观。浦肯野细胞拥有许多树枝样繁复分布的树突[a]。锥形细胞有一个三角形的胞体、许多细小的树突和一个长的树突[b]。双极细胞只有一个树突和一个轴突[c]。
▲ 神经元是神经系统的主要组成部分：它们对接收到的外界信息进行加工，与其他神经元交流，并向身体的肌肉和器官发送信息。
▲ 神经元主要由三部分组成：胞体、树突和轴突。
▲ 胞体中有细胞核，存储着有机体的基因物质。
▲ 树突接收来自其他神经元的感觉信号并将信息传递到胞体。
▲ 每个轴突将来自胞体的信息传递到其他神经元或身体的肌肉和器官中。
▲ 神经元之间并无真正接触。他们之间由一个小的间隙隔离开来，这是突触的一部分，信号经此从一个神经元传递到另一个神经元。
▲ 胶质细胞通常以髓鞘的形式为神经元提供支持。髓鞘包裹着轴突，可加快信息的传递。在脱髓鞘病变中，髓鞘功能衰退。
▲ 根据功能的不同，神经元分不同的种类。主要有三种神经元，包括感觉神经元（如双极神经元）、运动神经元和中间神经元（如浦肯野细胞）。