第1章
大腦的超級建筑師

我會在接下來的篇章里揭示，在大約40億年前，甚至最簡單的細胞還未出現時，本書主人公已經存在于地球上。它叫“谷氨酸”，是細胞用來構建蛋白質的20種氨基酸中最簡單的一種。但除了作為蛋白質的基礎組成，谷氨酸還在充斥身體和大腦的細胞里發揮著許多其他重要功能。比如，它是一種叫作“谷胱甘肽”的遏制自由基的分子的一部分，還在細胞的分子能量貨幣——腺苷三磷酸（ATP）的生產過程中發揮著重要作用。

本書關注了谷氨酸另一種更迷人的功能，它是大腦中杰出的神經遞質。事實上，大腦中90%以上的神經元都將谷氨酸作為神經遞質。但過去40年的研究發現，谷氨酸在大腦中的作用遠遠不止在神經元之間傳遞電化學信息。在大腦發育的早期，甚至在神經元回路建立之前，谷氨酸就已經開始控制神經元的生長，并決定在哪里形成突觸（圖1–1）。一旦神經元網絡形成，谷氨酸就會開始調整網絡的結構，以便優化大腦的眾多功能。

圖1–1谷氨酸能神經元網絡結構在大腦發育、成年生活和神經系統疾病期間的動態變化。在大腦發育過程中，神經元由干細胞產生。神經元長出軸突和樹突，并與其他神經元建立突觸。在整個生命過程中，神經元網絡的結構會隨著智力、情緒和身體的挑戰而發生變化。單個突觸可能會增大或變小，突觸的數量可能會增加或減少，樹突或軸突可能會生長或退化。在許多神經系統疾病中，谷氨酸能神經元網絡會過度活躍，從而導致突觸退化、神經元萎縮和死亡

在我的職業生涯中，我的同事們曾無數次評價說，他們覺得我是一名“文藝復興全才”，因為大多數神經科學家的研究都集中在一個非常具體的問題上，而我的工作卻跨越了幾個領域，包括大腦進化、發育、認知、飲食和生活方式對大腦健康的影響，以及神經系統疾病的發病機制和治療。我想去了解“大腦拼圖”是如何互相匹配的。基于這種傾向，本書的目的是向讀者整體介紹谷氨酸在決定大腦神經元網絡結構和功能中的作用。這種神經遞質會貫穿你的一生，無處不在，包括在神經系統疾病的情況下。本書無意詳細介紹谷氨酸在大腦中的功能，那樣的話，本書的篇幅將更加龐大，也難以駕馭。而且，從單個拼圖的細節中反而難以提取全貌。