河豚毒素可以封堵住神经元的钠通道,极小的量即可引发痉挛,比氰化物毒性还要高好多倍。这种毒素只需要让临界数量的钠通道失去机能就够了,所以几毫克就如同是在头上砸进了颗钉子,几个小时内便可杀死一名成年人。
有些杀虫剂则正好相反,通过过度刺激钠通道破坏昆虫的神经系统,例如苄氯菊酯。苄氯菊酯会和昆虫的钠通道结合,并使其保持打开的状态,神经元无法顺利复位,昆虫因此而翻滚、瘫痪或死亡。你自己的神经元与这些昆虫有着明显区别,因此苄氯菊酯并不会形成妨害,但如果你确实很不喜欢待在有神经毒素的环境中,那么在食用沙拉的时候也要避免食用菊花,尽管很少有人会因为食用它们感到明显不适—它们可被应用于另一种类似的神经杀虫剂中,也就是所谓的除虫菊酯。
其他一些植物也会产生防御性神经物质,比如烟草中的尼古丁,还有胡椒中的特殊气味物质,皆是如此。相对温和的墨西哥胡椒形成的明显灼热感是一种味错觉,那是因为辣椒素会在口腔中骗过你的钠通道,让它们发出灼热和疼痛的信号。如果咬的是火辣的哈瓦那辣椒,那么你口腔中那些受骗的神经元就会一起咆哮,迅速打开钠通道,就像你刚刚吞了一块火红的炭似的。这种热的错觉也会愚弄你的汗腺,让你汗流浃背。

在你的神经系统中,数以千亿计的丝状细胞产生电场,但它们不能像电线那样传输信号。给铜线降降温,铜线的导电性依旧很好;可要是给神经细胞或者神经元降温,降得太多,它们就不能正常工作了,低体温症受害者可以证明这一点。在你的神经细胞网络中,并不是靠电子快速传递形成电流,而是一种扰流,很像是海洋表面的波浪,而驱动这些波浪的,主要就是钠离子的热运动。

神经脉冲和“人浪”非常相像,不过传递波浪的不是手臂的上下摆动,而是大量微型通道的开启闭合。一个神经元可以携带数百万个这样的通道,可以迅速打开透过细胞膜的通道,只允许钠离子通过。每一条通道都是被蛋白质包围的小孔,钠离子周围的水分子层则会被这些蛋白质撕开,并开启一条定制通道,宽度恰好可供钠离子挤过通道打开后不到一秒钟就会被再次关闭,数千个钠离子趁机扩散进入神经元,而此前神经元内部的钠离子浓度不过是外部的1/10。这一过程引起周围的通道纷纷效仿,直到扩散的钠离子流抵达神经细胞的末梢。在那里,信号传递给其他神经元或肌肉细胞,它们可以继续传递信息或是对信息做出反应。
比如你刚刚动过脚指头—首先你是先答应了我的请求,这个决定经过你的大脑以接近每秒100英尺(30米)的速度传递出去,这引发了一连串钠离子的扩散运动,顺着你的脊髓高速向下冲去—这样的脉冲可超过每小时200英里(322千米)的速度。接着又是一瞬间的工夫,信号就穿过腿部来到脚趾。当相应的肌肉拉动了你的脚趾后,感觉神经元就会向大脑发射“钠离子波”,汇报“任务已完成”。

上述神经活动的这个简化版本说明,钠离子对于你的神经系统究竟有多重要,尽管故事中还有很多细节我们没必要在此展开,只是简单叙述一下。氯离子通道有助于调节神经元中的电荷平衡,而位于神经下游末端的钙离子通道则有助于向邻近的细胞传递信号。在钠离子波从神经元中经由像水闸一样的选择性通道扩散出来之前,钾离子就已经守在那里了;神经系统接着会被复位,在新的信号发生以前,微型的离子泵将钠离子推出去,并将钾离子抽进细胞。钾离子也是内耳神经的主波离子,所以当你下次吃富含钾的香蕉时,你就可以想象,那是来自热带的原子从听觉细胞流入你脑海时发出的窃窃私语。
这些过程不会持续很久—有些神经元可以在1秒钟内重复装填并传输超过500次信号。但这也不是没有代价,因为虽说渗透与扩散都是自发进行的,细胞膜上的分子泵还是需要消耗能量的。根据估算,在休息时,身体中有1/5的能量都是为神经系统提供的,其消耗的氧气也占到呼吸总量的1/5。