大脑骤然崩坏的两种方式
本级台阶大多在讲那些拖上数年的疾病——帕金森病、阿尔茨海默病、抑郁症。但有两种病却是实时发作的，更像一场车祸，而不是慢慢生锈。中风是大脑失去了血液供应；癫痫是大脑失去了对自身电活动喧闹的控制。它们看上去像是一对反义词，某种意义上也确实如此——一个是活动*太少*，另一个是*太多*——但两者都直接源自你已经学过的生理学。这里没有什么全新而神秘的东西在运作；不过是那套熟悉的机器，被逼过了它的极限。
有一个事实把一切串在一起：大脑是个油老虎。它只占你体重的约2%，却烧掉你大约20%的能量，而且——关键在于——它几乎不留存任何后备。肌肉能储存糖分，靠余烬撑上一阵子；神经元不能。它那庞大的能量需求*每一秒*都在被花掉，仅仅是为了让它的离子梯度保持充电状态——正是这些梯度，让它能发放一次动作电位。一旦断了燃料，麻烦不是在几小时后，而是在几秒之内就开始了。
中风：一场停电，以及它周围那圈可救之地
中风有两种类型，而它们几乎相反。缺血性中风是*堵塞的水管*：一个血栓堵住动脉，下游的脑组织得不到血液。出血性中风是*破裂的水管*：一根血管爆开，血液涌入脑中。堵塞的那种远为常见，所以先想象它。无论是哪一种，一片脑组织都失去了氧气和糖分的供给——别忘了，神经元不留任何后备。
现在来看每位中风医生都奉为圭臬的关键观念。在堵塞的死寂中心，组织几乎立刻死去——那就是核心，它已无可挽回。但围绕核心，有一圈暮色般的地带，叫做半暗带（缺血半影区）：那是正在挨饿、却还没死的脑组织，靠邻近血管渗进来的一丝血流勉强维系着生命。这些细胞虚弱到无法工作，却仍在苦苦撑着。血栓每多停留一分钟，半暗带就缩小一分，死去的核心就扩大一分。这正是为什么中风救治是一场与时间的赛跑——那句名言叫*时间就是大脑*——也正因如此，整个目标就是足够快地重新打通动脉，赶在那圈边缘死去之前把它救下来。
BLOOD CLOT blocks artery
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| PENUMBRA | <- starving but ALIVE
| +-----------+ | (rescuable: reopen the pipe!)
| | CORE | |
| | dead now | | <- no blood at all
| +-----------+ |
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every minute: core grows, penumbra shrinks为什么挨饿的神经元会毒害邻居
为什么半暗带在血流断绝之后——甚至在动脉重新打通之后——还会继续死亡？因为挨饿的神经元会变成毒物工厂，通过一连串名字凶悍得恰如其分的连锁反应：[[excitotoxicity|兴奋性毒性]]——字面意思就是被过度的兴奋活活害死。一步步追下去，你会发现它不过是你熟悉的那套生理学，倒着运行，跌进了灾难。
- 离子泵失效。 没有燃料，钠钾泵就停摆。离子梯度漏光，神经元再也撑不住自己的电荷，于是把它的兴奋性信使谷氨酸倾倒进细胞之间的空隙里。
- 谷氨酸泛滥。 平时谷氨酸在几毫秒内就被清扫干净；如今它越堆越多，通过NMDA受体之类的受体把每一个邻居过度刺激。这些细胞被没完没了地嘶吼着。
- 钙离子涌入。 这种过度刺激把通道大开，钙离子洪流般冲进邻居体内——钙是一种强力的细胞内警报信号，而它一旦多得离谱，就成了死刑判决。
- 自我消化开始。 钙离子启动了一批酶，把细胞从内部啃食殆尽。这个濒死的细胞又泼洒出*它自己*的谷氨酸，毒害下一圈邻居——于是这股波浪向外扩散，席卷整片半暗带。
中风还冲破了又一道防线——大脑的边境城墙。血脑屏障是由血管细胞、胶质细胞和神经元如同一支团队般紧密封合而成——这支团队叫神经血管单元——平时它把血流中的杂乱挡在娇嫩的脑组织之外。一旦断了燃料，这道墙就开始渗漏。液体渗进来，组织肿胀；而由于颅骨是个密封的盒子，这种肿胀会挤压大脑——把一场局部的停电，变成波及全身的紧急状况。
癫痫：当整个乐团一齐奏响
现在翻到相反的故障。一个健康的大脑，是两股力量之间一场精妙平衡的争辩：说*走*的细胞，和说*停*的细胞。这就是[[excitation-inhibition-balance|兴奋—抑制平衡]]，理解癫痫发作最重要的那一个观念。说*走*的信号又是谷氨酸；说*停*的信号是它那让人镇定下来的对手，GABA，主要由一种安静的本地细胞——中间神经元——分发出去。健康的思维就像一支乐团：乐器轮流演奏、彼此倾听、此起彼伏地交织。刹车让每个人都保持着礼貌。
癫痫发作，就是刹车失守时发生的事。如果GABA的安抚太过虚弱，或者谷氨酸的推动太过强劲，说*走*的信号就会脱缰失控。一片神经元不再轮流发言，而是开始齐步同奏、整齐划一地发放——一种脱缰的超同步，所有人在同一瞬间奏出同一个响亮的音符。这就是那场暴动：不是一个念头，只是震耳欲聋的齐声。癫痫，就是*反复*经历这类风暴的状况——当大脑天生就偏向了过度的兴奋。
共同的目标：保护一个正遭攻击的大脑
中风与癫痫，并不像表面看上去那么各自独立。第三种急性损伤——创伤性脑损伤，也就是头部受到的撞击——会引发*同一条*兴奋性毒性链条：被撕裂的细胞泼洒谷氨酸，钙离子涌入，边境城墙渗漏，损伤从最初的撞击点向外蔓延。三张不同的第一块多米诺骨牌——堵塞的水管、脱缰的风暴、一记物理撞击——却都倒进了彼此重叠的连锁反应。大脑受伤的方式其实有限，而兴奋性毒性几乎处在所有这些方式的中心。
正因为它们共享同一条连锁反应，它们也共享同一个目标：[[neuroprotection|神经保护]]——让那些受威胁、却还没死的细胞活得够久，撑到能够恢复。其中一部分是“管道工”的活儿：打通血栓、引流肿胀、止住出血。一部分是化学的活儿：人们长久以来的梦想，是一种能阻断谷氨酸洪流、为半暗带遮风挡雨的药物。而很大一部分，就只是与时钟赛跑——每抢下一分钟，就是半暗带多活一分钟。最深的那一课，藏在这一切之下：这里的医学并非魔法，它就是前几级台阶里那套同样的生理学，被倒着读，以找出这条链条能在哪里被打断。