接力赛，而不是一个人独跑
想象一场接力赛。一名跑者举着接力棒在跑道上飞奔，但终点线不属于她——她得把棒交给前方等候的队友。那次交接，就在两只手同时握住棒的短短一瞬，是整场比赛最微妙的部分。大脑就靠着千百万次这样的交接运转。一个神经元把信号送到自己的末端，然后必须把这条信息传给下一个神经元。这次传递发生的地方，就叫做突触。
有一个几乎让所有人都意外的事实：这两个神经元其实并没有相互接触。一个多世纪以来，科学家们为此争论不休。如果神经元彼此融合成一根连续的电线，那会很整洁，但事实并非如此。每个神经元都是一个独立的细胞，相邻两个之间隔着一道微小的缝隙。大脑如何思考的整个故事，归根结底就是这道缝隙如何被跨越的故事。
各个部件的名字：发送方、缝隙、接收方
一个突触有三个部分，一旦你能叫出它们的名字，神经科学的其余内容读起来就会轻松许多。发送信息的神经元末端膨大成一个小结构，叫做突触前末梢——"前"（pre）表示在缝隙*之前*。接收的神经元在另一侧提供一片膜，称为突触后侧——"后"（post）表示在缝隙*之后*。两者之间那道薄薄的空间就是突触间隙，也就是信号必须跨越的那道真正的缝隙。
sending neuron receiving neuron
┌───────────┐ ┌───────────┐
│ │ pre gap post│ │
│ signal ──┼──▶ ▣ ░░░░░░░░ ▤ ◀┼── signal? │
│ │ terminal cleft │ │
└───────────┘ └───────────┘
"before" 20 nm "after"跨越缝隙的两种办法
面对同一个问题——两个细胞之间有一道缝隙——演化找到了两种截然不同的解法，而你的大脑至今两种都在用。第一种办法是让一个化学信使穿过间隙。在化学突触中，发送方喷出一种叫做神经递质的小分子，它飘过缝隙，像钥匙滑入锁孔一样落在接收方身上。我们暂时还不打开这套释放机制——只要先记住"把一种化学物质递过去"这幅画面就好。
第二种解法干脆完全跳过化学物质。在电突触中，两个细胞被一些极其细小的隧道缝合在一起，这些隧道窄到电流——甚至一些小分子——可以直接从一个细胞流进下一个细胞。几乎没有缝隙需要跨越。如果说化学突触是两名跑者之间传递的接力棒，那么电突触更像是两节用螺栓拴在一起的火车车厢：当前面的车厢一动，后面的车厢在同一瞬间也跟着动。
慢而灵活 对上 快而固定
每一种解法都伴随着一项取舍，而这项取舍正是关键所在。电突触快得惊人——信号在远不到千分之一秒内就传过去，几乎没有任何延迟——而且双向都能传。但它是"硬接线"的：来什么就传什么，原样不变，就像一根电线只能承载别人给它的那股电流。
化学突触较慢——跨越间隙要付出一点延迟，常常在半个千分之一秒上下——但这点延迟换来了一样珍贵的东西：一个让信息被*加工*的契机。因为递过去的是一种化学物质而不是裸露的电流，接收方可以把微弱的耳语放大成喊声，以微妙的方式塑造信号，甚至把它从"前进"翻转成"停止"。而且因为信使事后可以被清理掉，这个突触能干净利落地关闭自己，准备好迎接下一次交接。
为什么思考走上了化学这条路
退一步看，逻辑就清楚了。一个只会原样、即时转发信号的大脑会很快——但它永远学不会、永远无法权衡此一输入与彼一输入、永远做不出决定。一个会思考的器官需要的是灵活性，而不是单纯的速度。化学突触那点小小的延迟，是为了换取放大、塑造、关闭每一条信息的能力所付出的代价——而正是这三种本领，让神经回路得以把各种输入加总、保持一种平衡，并随经验而改变。
这就是整体的大图景，而往后的内容都在为它填充细节。我们已经为发送方、那道缝隙和接收方命了名；认识了大脑跨越它们的两种办法，也看清了为什么大多数快速信号走上了化学这条路。在接下来的课程里，我们终于会打开突触前末梢，亲眼看着神经递质如何被打包、释放、接收、再清除——但你现在已经握住了那个能挂住所有这些细节的框架。