原标题：每个神经元的效率这么低，为何还会拼装成高效的大脑？

脑科学的发展已经将大脑神经元的工作方式研究得很透彻了，总的来说，人类的大脑神经元是运算缓慢、不可靠且低效率的处理器。

首先，神经元运算缓慢。我们知道，正常的神经元细胞内钾离子浓度较高而钠离子浓度较低，细胞外则相反，钠离子浓度较高而钾离子浓度较低。神经元跨膜静息电位约为-70毫伏，约等于一节AA电池电压的二十分之一。当神经递质释放后，约花5毫秒时间到达对应的受体。神经递质与受体结合后，会打开离子通道，允许特定的离子出入神经元，比如谷氨酸受体的离子通道只允许钠离子和钾离子出入。

图示：典型突触结构图。

钠离子进入到神经元内的数量超过了钾离子流出神经元的数量，等于有净的正电荷进入细胞，因此神经元跨膜电位升高，比如达到-65毫伏。当谷氨酸扩散而离开受体后，离子通道关闭，膜电位恢复到静息电位-70毫伏。通道打开时间总共约10毫秒。这种单个神经元的电压变化是一个典型的大脑活动过程，通常是被忽略的噪音。

但是当一组神经元同一时间释放神经递质时，就可能形成较强的跨膜电位，从而进一步产生动作电位。动作电位是大脑信息的基本单位，我们所有的感觉、思考都是通过动作电位来传递信息的。但是，动作电位产生的频率却很低。人脑中一个典型的神经元，放电频率限于每秒400次。即使是负责高频编码的听觉神经元，一秒钟也仅可发放1200个动作电位。大多数的神经元不能长时间维持高频放电（所谓长时间也就是指超过几秒钟），之后就需要休息了。

作为对比，普通台式电脑的CPU处理速度可轻松达到100亿次以上。如此看来，大脑神经元的运算速度远远低于电脑CPU的运算速度，可以说是相当缓慢了。

图示：电脑运算速度远远超过神经元。

第二，神经元传递信息非常不可靠。一个动作电位在向突触终端传递时，整个行程徒劳无功的概率居然达到了70%以上，没有诱导神经递质的释放。也就是说，动作电位在传递过程中有可能丢失信息，没有达到释放神经递质，将信息传达到下一个神经元的目的。

为什么会有这样的现象？原因是轴突上的信号传导是靠分子活动来传递动作电位，而轴突本身的外膜是很差的绝缘体，因此动作电位在沿着轴突传递的过程中，完全有可能会流失信号。儿童在进入青春期之前，由于神经元的膜未完全髓鞘化，轴突传递信号的能力较差，因此儿童普遍表现出专注力不够、容易走神的现象。

作为对比，电脑的电信号是在包裹了很好的绝缘体的各元器件中传递，几乎不会存在信息丢失的情况。说明神经元传递信息的能力远远不如电脑元器件。

打个比方，如果将电信号比作水，那么电脑中电信号在各元器件间传递就像是在完好的钢水管中流动，不会有漏水现象，而电信号在神经元轴突中的传递就像是在塑料软管中流动，软管本身到处都是漏洞，漏水现象很严重。

图示：电信号在神经元轴突中的传递就像是在塑料软管中流动，漏水现象严重。

第三，神经元传递信息的速度也非常慢，效率很低。电子信号在人造设备中的移动速度接近每小时10.8亿公里，已经非常接近光速了。那电信号在神经元中的传递速度是多少呢？仅仅是每小时160.9公里。大量极细而又绝缘不好的轴突电流则以每小时1.6公里的速度传递。即使是那种极粗又被胶质细胞很好绝缘的轴突，流速也不过才每小时643.7公里。从信息传递的速度上来说，神经元也远远不如电脑元件。

图示：神经元传递信息的速度缓慢。

既然神经元相比电脑效率如此低下，为什么大脑在很多方面却表现出超过电脑的能力呢？这是神经生物学的中心问题，目前还没有详尽的答案。然而很多神经生物学家都逐渐认可这样一种解释：大脑是由1000亿个神经元组成，而神经元互联的突触高达500万亿个，虽然每个神经元是缓慢低效的处理器，但是大脑可以利用大量的神经元进行同步加工，再以一种整合模式来解决复杂问题。

这样看来，大脑实际上就是一台拼装电脑，尽管每个处理器功能很有限，但大量相互关联的处理器使得总体效率非常惊人。