神经信息的传递与加工

神经系统的功能是接收内外环境中的信息，加以综合分析，作出适当的反应。神经系统对于整个机体的生存及生活起着重要作用。神经系统内信息处理规律的研究，能为神经疾病的病因病理研究和诊断治疗提供科学的依据。
神经元 神经系统是由神经细胞（神经元）所组成。神经元是信息处理的基本单元。神经元由树突、细胞体和轴突三大部分组成。从信号传送的角度看来，树突是神经元的输入端，然后信号经细胞体，最后通过轴突传递给下一个神经元。神经细胞一般有许多个树突，因此可接受多个神经细胞来的输入讯号。一个典型的脑细胞有103～104个树突。而其轴突有许多分支，可以作用到多个下级细胞。因此，神经元是一个多输入多输出的信息处理单元。神经元只处于兴奋或抑制两种状态，而在轴突，信号则以脉冲形式传递。神经兴奋波在轴突上的产生机制和传导规律，已由Hodgkins和Huxley在枪乌鲗的大神经轴突上加以详尽研究。一般认为，不同神经通路载荷不同质的信息，而量的信息（如刺激强度）则是由脉冲频率载荷的，这种频率调制编码方式有好的抗干扰性能，而且容易将不同类信息在脑内进行综合。神经细胞只有当来自不同地点不同时刻的输入之和（时空总和）大于某一定值时（阈值），才处于兴奋状态。神经细胞在发放一个脉冲后，有一个短暂的休止期（不应期）。根据神经元的输入输出特性，1943年McCulloch和Pitts提出形式神经元模型。该模型反映了神经元的信号单向传递性、全或无特性、阈值性、抑制性突触的否决权作用等等，用数理逻辑描述了由这样一些神经细胞构成的神经网络的活动。六十年代初，不少实验室用电子管、晶体管等电子元件，制作神经元的电子模型，有几十种神经元模型问世。
多级递阶结构与离中控制 从解剖上看，神经系统由外周、脊髓、脑干、丘脑、大脑等各级所组成。信息在经过这些结构时，得到不同形式的信息处理。如在外周有侧抑制效应(参见“感觉信息处理”条); 在脑干有离中控制等多种形式的信息处理。
离中控制是重要的信息处理形式。刺激耳蜗的传出纤维能减低听神经的活性，刺激内侧膝状体能使对侧耳蜗核反应减小，视觉的注意可以减低耳蜗核对声音的反应等现象，可以用传出纤维对传入信息的离中控制来解释。感觉离中控制可用图1表示，其中1、2、3三类不同信息同时从感受器输入，信息到达高级中枢后，经过整合确定1是重要的，则可通过脑干发出的下行抑制纤维，实现对2、3通路的离中控制，使2、3通路信息不能再传入中枢，从而减少了中枢的总兴奋量，并突出了重要的信息(图中通路1的信息)。

离中控制示意图

大脑皮质内信息处理过程更为复杂。例如，在视皮质中可分出不同级的信息处理，在17区内主要为简单细胞，它们对视位置信息响应； 在18、19区为复杂和超复杂细胞，它们响应某一方位或向某一方向运动的视信号。因而，已提出由简单细胞联接形成复杂细胞响应和多级结构模型。
神经网络 在中枢神经系统中，神经元以组成网络的形式工作。网络中神经元数量巨大，性质也极复杂，难以用传统的数学分析方法研究神经系统的整体特性。Farley最早用电子计算机模拟由大量神经元构成的神经网络的特性，发现在一定结构的神经网络中，兴奋性神经元的个数在时间过程中的变化与脑电波的波形极相似。在一定条件下，也可观察到被模拟神经网络出现持续的周期性兴奋（称为回响现象）。回响现象可认为是神经网络中常常出现的节律现象的一种模拟，并用来解释脑电波中α节律的产生，心肌组织中兴奋波的传导，记忆的形成等等问题。后来，在大型的计算机上对神经网络的特性作了更深入细致的研究，发现网络中神经元之间联系方式的不同，对同一外界刺激表现出截然不同的反应模式，有活泼型和呆板型，好象人的不同神经类型。有的神经网络的模拟工作还用来解释运动失调，如认为震颤麻痹综合征是由于控制骨胳肌的运动神经元群中抑制性功能降低所引起。
神经系统的各种传入信息之间，存在相互竞争和相互协作的现象，实现此类功能的网络称为“竞争和协作” 网络。分析这类网络的行为，可解释神经系统中网状结构的决策行为，两栖类动物(蛙、蟾蜍等)的某些视觉引导行为，以及立体视觉中的竞争和融合现象。
神经系统在形态上大体是左右对称的。但是高等动物的脑的左右两半球在处理信息的功能上并非完全对称，左右半球在处理信息的内容和能力上有明显的差别。左半球更善长于处理抽象信息(语言的、数学的和逻辑的信息)；右半球则分工于形象信息(美术、艺术等)。至于这种分工的确切意义和神经机制，尚无明确解释。