人們常常把人腦比喻成電腦，或者希望電腦具備人腦一樣的智能。電腦里的信息是以“0”和“1”二進制的形式儲存的，那么人腦中有類似電腦的機制嗎？神經元產生的電信號和接受刺激的強度有什么關系？ 1932年獲得諾貝爾生理學或醫學獎的科學家埃德加。阿德里安（Edgar Adrian）的研究回答了這些問題。

“全或無”與“0和1”

1889 年 11 月 30 日，阿德里安出生于英國倫敦。1911 年，阿德里安在劍橋大學三一學院以優異成績獲得學士學位。1913 年，他在三一學院任研究員，在基斯。

盧卡斯（KeithLucas）的指導下研究神經的電生理活動。

神經元興奮時，細胞膜兩側會存在帶電離子的定向移動，形成一定的離子濃度差，如同水位差一樣，這樣就產生了可測量的電壓，這個現象在生理學中被稱為“去極化”.

在“去極化”的過程結束后，神經元會自發地開始“復極化”過程，電壓降低，之后神經元會逐漸恢復靜息電位。這一系列過程都依賴于神經元細胞膜上的許多細微結構。神經元的每一次興奮都伴隨著電壓變化，電壓變化一百多毫伏，時間也很短暫，因此這在當時并不容易觀察。

阿德里安研究了神經興奮中的“全或無”現象。神經細胞受到特定刺激時，有一定的“閾值”,可以理解為細胞興奮的臨界點。

神經細胞對于強度在閾值以下的刺激，同樣會產生一定的生理變化，但產生的電信號不能傳向遠處，相當于二進制的“0”.而刺激強度只要達到閾值以上，不論強度如何，都可以引起同等強度的電壓變化，并在神經元之間傳遞，相當于二進制的“1”,即通電狀態。

阿德里安的發現告訴我們，神經細胞的生理活動確實與二進制有某些相似之處，不過，在他進行研究的時候，距離計算機的誕生還有幾十年之遙。此外，如果神經傳遞的電信號形式只有兩種，而身體每個區域的神經元又都是有限的，那么人們如何感知溫度、疼痛等信息的強弱變化呢？這些困擾人類的難題阿德里安也找到了答案。

探秘“感覺與觸覺”

1915 年阿德里安成為一名神經科醫生，第一次世界大戰期間，他在軍隊里擔任軍醫，治療神經損傷和神經功能紊亂的患者。1916年，阿德里安回到劍橋大學，接替了基斯。

盧卡斯的工作。他采用了一系列新的實驗技術：

熱電子真空管、陰極射線管和毛細管電流計，以此把神經系統產生的電信號放大了 5000倍。他還把儀器連到了青蛙的單根神經末梢上，觀察到閾值以上的刺激產生的動作電位是一樣的。阿德里安進一步換用頭發、針刺等方式刺激神經元，結果發現，刺激的強度可以由神經元電信號的頻率來反映，也就是刺激越強，頻率越高。這給人們提供了測量神經活動狀態的新方法。阿德里安還發現，如果持續刺激神經元，產生的電信號頻率會越來越低。這一發現揭示了心理學上感覺適應現象的生理機制。感覺適應是一種常見的現象，不同的感覺有不同的適應機制。例如，剛聞到某種氣味時，本能的感覺會非常敏銳，但久而久之，會忽略這種氣味。正是因為這種機制的存在，人和動物可以把有限的注意力用到其他新鮮事物上。

動物的腦內對于身體每部分的感覺，都有特定部位的大腦皮層與之對應。觸覺，是由外周神經通過傳導通路，經過一系列的過程向上傳達的，觸覺的神經沖動最終在腦內投射到特定的皮層上。阿德里安發現，動物腦內處理不同部位觸覺信息的皮層面積大小，與這種動物對這個部位感覺的依賴程度有關。例如，人和猴子的生存需要依賴敏銳的面部感覺和雙手的觸覺，相應地，這部分神經在腦內投射的皮層面積也較大。而感覺和運動皮層的面積都是可變的，如果一個人失去了雙手，轉而訓練自己雙足的功能，那么他雙足的觸覺神經在大腦皮層上投射的面積會增大，而雙手對應的皮層面積減小。

阿德里安的研究揭示了神經元工作的原理，也間接促成了算法學的進步。早在計算機發明之前，科學家們根據當時神經生理的知識，就提出了影響深遠的神經網絡算法。

人們在研究神經科學的過程中，發展了信息技術，而通過計算機對神經活動的模擬，人們深入認識了人類賴以思考的大腦，神經系統中的“0”和“1”與電腦中的二進制最終被緊密結合在一起。這種多學科的交融是神經科學研究的發展方向。

收獲事業與家庭

阿德里安在神經生理學方面的研究碩果累累，受到了人們的重視與認可，1932 年，阿德里安和謝林頓（Charles S.Sherrington）因為在神經功能上的貢獻共同榮獲諾貝爾獎。這些研究成果在今天的生物學、醫學和心理學中仍然是教學的重要內容。

他最著名的三本著作包括《感覺的基礎》、《神經的動作》和《認知的生理基礎》。1950 年阿德里安被選為皇家醫學會會長，1951 年任劍橋大學三一學院院長 ,1955 年英國王室冊封他為貴族男爵。

在工作之余，阿德里安也是個富有生活熱情的人。1923 年，他和妻子海斯特結婚，他們都是登山愛好者，育有一個兒子、兩個女兒。

1977年，阿德里安在倫敦逝世，享年87歲。