原標題：每個神經元的效率這麼低，爲何還會拼裝成高效的大腦？

腦科學的發展已經將大腦神經元的工作方式研究得很透徹了，總的來說，人類的大腦神經元是運算緩慢、不可靠且低效率的處理器。

首先，神經元運算緩慢。我們知道，正常的神經元細胞內鉀離子濃度較高而鈉離子濃度較低，細胞外則相反，鈉離子濃度較高而鉀離子濃度較低。神經元跨膜靜息電位約爲-70毫伏，約等於一節AA電池電壓的二十分之一。當神經遞質釋放後，約花5毫秒時間到達對應的受體。神經遞質與受體結合後，會打開離子通道，允許特定的離子出入神經元，比如穀氨酸受體的離子通道只允許鈉離子和鉀離子出入。

圖示：典型突觸結構圖。

鈉離子進入到神經元內的數量超過了鉀離子流出神經元的數量，等於有淨的正電荷進入細胞，因此神經元跨膜電位升高，比如達到-65毫伏。當穀氨酸擴散而離開受體後，離子通道關閉，膜電位恢復到靜息電位-70毫伏。通道打開時間總共約10毫秒。這種單個神經元的電壓變化是一個典型的大腦活動過程，通常是被忽略的噪音。

但是當一組神經元同一時間釋放神經遞質時，就可能形成較強的跨膜電位，從而進一步產生動作電位。動作電位是大腦信息的基本單位，我們所有的感覺、思考都是通過動作電位來傳遞信息的。但是，動作電位產生的頻率卻很低。人腦中一個典型的神經元，放電頻率限於每秒400次。即使是負責高頻編碼的聽覺神經元，一秒鐘也僅可發放1200個動作電位。大多數的神經元不能長時間維持高頻放電（所謂長時間也就是指超過幾秒鐘），之後就需要休息了。

作爲對比，普通臺式電腦的CPU處理速度可輕鬆達到100億次以上。如此看來，大腦神經元的運算速度遠遠低於電腦CPU的運算速度，可以說是相當緩慢了。

圖示：電腦運算速度遠遠超過神經元。

第二，神經元傳遞信息非常不可靠。一個動作電位在向突觸終端傳遞時，整個行程徒勞無功的概率居然達到了70%以上，沒有誘導神經遞質的釋放。也就是說，動作電位在傳遞過程中有可能丟失信息，沒有達到釋放神經遞質，將信息傳達到下一個神經元的目的。

爲什麼會有這樣的現象？原因是軸突上的信號傳導是靠分子活動來傳遞動作電位，而軸突本身的外膜是很差的絕緣體，因此動作電位在沿着軸突傳遞的過程中，完全有可能會流失信號。兒童在進入青春期之前，由於神經元的膜未完全髓鞘化，軸突傳遞信號的能力較差，因此兒童普遍表現出專注力不夠、容易走神的現象。

作爲對比，電腦的電信號是在包裹了很好的絕緣體的各元器件中傳遞，幾乎不會存在信息丟失的情況。說明神經元傳遞信息的能力遠遠不如電腦元器件。

打個比方，如果將電信號比作水，那麼電腦中電信號在各元器件間傳遞就像是在完好的鋼水管中流動，不會有漏水現象，而電信號在神經元軸突中的傳遞就像是在塑料軟管中流動，軟管本身到處都是漏洞，漏水現象很嚴重。

圖示：電信號在神經元軸突中的傳遞就像是在塑料軟管中流動，漏水現象嚴重。

第三，神經元傳遞信息的速度也非常慢，效率很低。電子信號在人造設備中的移動速度接近每小時10.8億公里，已經非常接近光速了。那電信號在神經元中的傳遞速度是多少呢？僅僅是每小時160.9公里。大量極細而又絕緣不好的軸突電流則以每小時1.6公里的速度傳遞。即使是那種極粗又被膠質細胞很好絕緣的軸突，流速也不過才每小時643.7公里。從信息傳遞的速度上來說，神經元也遠遠不如電腦元件。

圖示：神經元傳遞信息的速度緩慢。

既然神經元相比電腦效率如此低下，爲什麼大腦在很多方面卻表現出超過電腦的能力呢？這是神經生物學的中心問題，目前還沒有詳盡的答案。然而很多神經生物學家都逐漸認可這樣一種解釋：大腦是由1000億個神經元組成，而神經元互聯的突觸高達500萬億個，雖然每個神經元是緩慢低效的處理器，但是大腦可以利用大量的神經元進行同步加工，再以一種整合模式來解決複雜問題。

這樣看來，大腦實際上就是一臺拼裝電腦，儘管每個處理器功能很有限，但大量相互關聯的處理器使得總體效率非常驚人。