生命科學

腦中太極

《周易》中提到:「易有太極,是生兩儀。??」兩儀即是陰陽,反映中國古代思考自然萬物的特質,對立又相連,類比大腦中興奮性與抑制性兩種對立神經元不斷互動,雖然抑制性神經元的數量相對較少,卻與興奮性神經元一樣重要,共同維持大腦的生理平衡與功能正常運作。

撰文/連正章、詹筑方、江柏翰

生命科學

腦中太極

《周易》中提到:「易有太極,是生兩儀。??」兩儀即是陰陽,反映中國古代思考自然萬物的特質,對立又相連,類比大腦中興奮性與抑制性兩種對立神經元不斷互動,雖然抑制性神經元的數量相對較少,卻與興奮性神經元一樣重要,共同維持大腦的生理平衡與功能正常運作。

撰文/連正章、詹筑方、江柏翰

重點提要
■大腦中的神經傳導物可用中國古代的「陰陽」哲學類比:抑制性的神經傳導物(GABA)宛如「陰」,而興奮性神經傳導物(glutamate)則為「陽」,陰陽和諧,是大腦維持生理與功能平衡的重要基礎。
■而「陰」的GABA神經元的複雜種類可類比為交響樂團,就像交響樂團內分為管樂與絃樂,GABA神經元又分為細胞體GABA神經元與樹突GABA神經元。
■至今科學家對「陽」的了解遠勝於「陰」,為了治療大腦疾病,今後「陰」抑制性神經元的研究更顯重要。

若以中國古代的「陰陽」哲學觀念闡釋大腦中的神經訊息傳遞:釋放抑制性神經傳導物γ胺基丁酸(gamma-aminobutyric acid, GABA)的抑制性神經元即為「陰」;而與其相對的「陽」則為釋放興奮性神經傳導物麩胺酸(glutamate)的興奮性神經元。

在神經網絡中,GABA可使神經元活性降低;而麩胺酸則可增進神經元活性。大腦的正常運作必須仰賴抑制性「陰」與興奮性「陽」的和諧,兩者在不同時間交替釋放並互相影響,進而產生節律性波動的電生理活動,也就是俗稱的腦波。當「陰」與「陽」不協調時,會導致大腦生理與行為的異常,例如:癲癇(epilepsy)是由於大腦神經元興奮性「陽」勝於抑制性「陰」,導致不正常過度放電;而酒醉時,腦中抑制性「陰」勝過興奮性「陽」,導致飲酒者判斷力降低、意識模糊與行走不穩等現象。

在成人的大腦中,抑制性神經元主要為GABA神經元,GABA會結合並活化神經元上的GABA受體,進而對神經細胞產生快速抑制效果。日常生活中常見的安眠藥與抗焦慮藥物即是透過活化神經元的GABA受體產生藥效。此外,由於GABA神經元的樹突及軸突分佈的範圍較局限,因此又稱為「局部性迴路聯絡神經元」(local-circuit interneuron)。

GABA神經元根據外觀形態、分佈位置與功能可區分為好幾種類型,宛如一個交響樂團,每個成員各司其職、缺一不可。

就像交響樂團內分為管樂與弦樂一樣,這些不同類型的GABA神經元也可簡單分為兩大類,一類為「細胞體GABA神經元」,另一類為「樹突GABA神經元」。

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2015年第155期1月號】