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文档简介

Function of Nervous System,张 骏 生理学教研室 TEL: 775266 E-mail: ,第十章,神经系统的功能,本节授课内容,Dept Physiology, TMMU,第二节 神经系统的感觉分析功能,一、中枢对躯体感觉的分析 二、中枢对内脏感觉的分析 三、中枢对特殊感觉的分析,教学目的: 使学生掌握神经系统的感觉分析功能。 教学重点: 感觉投射系统;躯体感觉的大脑皮层代表区;内脏感觉的特点 教学难点: 视觉传导通路;牵涉痛的机制 教学对象: 临床五年制本科,2011级(二年级),Dept Physiology, TMMU,使用教材: 生理学,人卫出版社,第7版,2008年 参考资料: Guyton & Hall, Medical Physiology, 第10版 推荐网站: 生理学教研室教学网站:0/jswz.asp,Dept Physiology, TMMU,Dept Physiology, TMMU,概 述,感觉:人脑对客观事物的主观反映。,内外环境的各种变化,感受器,换能作用,神经冲动,传导路,大脑皮层,分析综合产生主观感觉,Dept Physiology, TMMU,概 述,感觉:人脑对客观事物的主观反映。,各种刺激 兴奋相应的感受器 感受器电位 神经冲动 传入神经 中枢 产生感觉,换能,Dept Physiology, TMMU,感觉信息的传入过程,感受器电位(receptor potential):感受器将受到的对其敏感的刺激转换为膜电位的变化。途径为使一种或多种离子的通透性增加。,按部位分类,外感受器:位于体表,感受视、嗅 、 听、触、冷、痛等 内感受器:位于血管、肌肉、关节,Dept Physiology, TMMU,感受器: 专门接受内外环境变化信息的特殊结构或装置,一、躯体感觉的中枢分析,浅感觉:触压觉、温度觉和痛觉 深感觉:本体感觉 (一)传入通路 三级神经元,Dept Physiology, TMMU,感觉传导通路,Dept Physiology, TMMU,总转换站,特异性和非特异性感觉投射系统,精细触觉、本体感觉,痛觉、温觉,触、压觉,传导路脊髓交叉:浅感觉先交叉后上行;深感觉先上行后交叉。,1. 丘脑前的传入系统,浅感觉传导路径: 痛觉、温度觉 温度觉:冷感受器:1038C 温感受器:3045C 传导路径:先交叉,后上行(交叉到对侧) 脊髓丘脑侧束(痛温觉)、脊髓丘脑前束(粗略触-压觉),Dept Physiology, TMMU,深感觉传导路径,精细触觉、深部压觉、本体觉 本体感觉:位置觉和运动觉,对躯体空间位置、姿势、运动状态和运动方向的感觉 传导路经:先上行,后交叉,点对点投射,感觉定位有关,Dept Physiology, TMMU,脊髓半离断和脊髓空洞症的感觉障碍?,脊髓半离断: 浅感觉障碍发生在离断 的对侧 脊髓空洞症:双侧皮肤痛、温觉障碍,但触觉不受影响(感觉分离现象),Dept Physiology, TMMU,Dept Physiology, TMMU,浅感觉, 先交叉,后上行,深感觉, 先上行,后交叉,Dept Physiology, TMMU,感觉传导通路在脊髓中的传导,2、丘脑的核团 除嗅觉外,是其他感觉的换元接替站,与下丘脑、纹状体互相连接,是许多非条件反射的皮层下中枢。,Dept Physiology, TMMU,Dept Physiology, TMMU,张香桐,神经生理学家。 首先提出大脑皮层运动区是代表肌肉的论点; 提出视觉通路中三色传导学说; 首次发现树突电位; 认为针刺镇痛是两种感觉传入在中枢神经系统相互作用的结果。,Dept Physiology, TMMU,丘脑核团的分类(张香桐) (1)第一类细胞群 特异感觉接替核(specific sensory relay nucleus) 与躯体感觉和头面部感觉有关 包括: 后腹核 内侧膝状体 外侧膝状体,Dept Physiology, TMMU,(2)第二类细胞群 联络核( associated nucleus): 接受来自丘脑感觉接替核和其他皮层下中枢的纤维。 与内脏活动和皮层对肌肉运动的调节有关 包括:丘脑前核 外侧腹核 丘脑枕,Dept Physiology, TMMU,(3)第三类细胞群 非特异投射核(nonspecific projection nucleaus):间接地通过多突触换元接替后,弥散投射到大脑皮层 维持和改变大脑皮层的兴奋状态 (中央中核、束旁核、中央外侧核),Dept Physiology, TMMU,丘脑核团的分类、神经连接和功能比较,3.感觉信息投射系统 (1)特异投射系统(specific projection system) 定义:丘脑的感觉接替核和联络核接受各种特异性感觉传导通路来的冲动,通过换元接替后, 投射至大脑皮层的特定区域。 特点: (1)点对点投射 (2)到达大脑皮层特定区域,Dept Physiology, TMMU,特异性投射系统的功能: (1)引起特定的感觉 (2)激发大脑皮层发出传出神经冲动,Dept Physiology, TMMU,(2 )非特异投射系统(non-specific projection system):丘脑非特异投射核及其投射至大脑皮层的神经通路。,Dept Physiology, TMMU,小结,Dept Physiology, TMMU,Dept Physiology, TMMU,脑干网状结构和非特异性投射系统,A, A:破坏特异性感觉传导通路,保留非特异性感觉通路完整,猫行为警觉,脑电波呈去同步化快波。 B, B:破坏非特异性感觉传导通路,保留特异性感觉通路完整,猫昏睡,脑电波呈同步化慢波。,Dept Physiology, TMMU,(二)大脑皮层的感觉分析功能,*重点*,大脑皮层的感觉代表区(somatic sensory areas),包括体表感觉区和本体感觉区。,脑岛:将外侧裂分开,可看到脑岛(insula);它是大脑皮层的一个被隐藏了的部分。,大脑叶:根据覆盖大脑的颅骨名称,可将其分为四个叶: 额叶(frontal lobe) 顶叶(parietal lobe) 颞叶(temporal lobe) 枕叶(occipital lobe)。,Brodmann分区:根据大脑皮层表面存在的沟和回,以及皮层的组织学结构特点,Brodmann氏将其分成52个区(图仅示大脑外侧表面的分区,内侧面的未能显示)。,(1) 第一感觉区 位置:位于中央后回,相当于Brodmann分区的3-1-2区。,1、体表感觉代表区,感觉投射规律: 点对点的交叉性投射(头面部感觉的投射是点对点的双侧性投射)。,按功能占位:投射区域的大小与体表结构的感觉分辨精细程度有关,分辨愈精细的体表部位,在皮层的代表区愈大。,A:第一感觉区的躯体感觉定位(拓扑)图。 B:根据拓扑图比例绘出的侏儒人渲染图。,A,B,倒置性的安排,对同一感受野的同一类感觉刺激起反应 是一个传入-传出信息整合处理单位 细胞柱N元兴奋时,其相临的细胞柱就受抑制,形成兴奋和抑制镶嵌模式。,Dept Physiology, TMMU,感觉柱(sensory column):,大脑皮层的柱状结构(columnar organization),皮层柱的结构特点:具有相同传入和反应的神经元跨越几个皮层亚层,垂直地堆叠成与皮层表面垂直的纵向柱状排列。,柱状结构是大脑皮层(包括感觉皮层和运动皮层)的基本结构-功能单位,又称为皮层柱(cortical column)。 就感觉皮层和运动皮层而言,柱状结构分别称为感觉柱(sensory column)和运动柱(motor collumn)。 类似地,视觉和听觉皮层的柱状结构被分别称为视觉柱和听觉柱。,皮层柱的功能特点: 同一个柱内的神经元对同一感受野的同一类感觉刺激起反应,构成一个传入-传出信息整合单位。 当一个皮层柱兴奋时,其相邻皮层柱受到抑制,使皮层神经元的活动表现出兴奋-抑制镶嵌的模式。,第一躯体感觉区中3b区的柱状结构:手指D1-D3在3b区中的代表区位置相邻;在每一手指的代表区内,快适应(绿色)和慢适应(红色)的细胞柱交替排列。 注意:在手指上,快适应感受器的密度比慢适应感受器的大,而慢适应感受器的感受野比快适应的大。,皮层柱的形成机制:特异性传入纤维通过皮层抑制性中间神经元,对其兴奋的大锥体细胞两侧其他大锥体细胞的侧抑制(前馈抑制)使然。,特异性传入纤维(Spec aff)通过兴奋性中间神经元(S1)与大锥体细胞顶树突之间的多重突触(multiple synapse)强烈地兴奋大锥体细胞。同时,特异性传入纤维也可以兴奋抑制性中间神经元(S3),后者通过横向伸出的轴突抑制被兴奋的大锥体细胞两侧的其他大锥体细胞,从而导致了皮层柱的形成和皮层神经元活动兴奋-抑制镶嵌模式的发生。,皮层柱的功能意义: 在感觉皮层,可通过侧抑制机制使一个感觉柱的感觉被突出; 在运动皮层,运动柱是一种“经济的”安排,即一个特异性传入就可以兴奋一个柱内许多大锥体细胞,后者的同步发放可产生足够大的传出并引起一个有效的运动反应。,感觉皮层的可塑性: 皮层的可塑性表明大脑具有较好的适应能力。,感觉皮层的可塑性:(a,b)枭猴的手指在第一躯体感觉皮层上的感觉定位图;(c)如果第三根手指被切除,一段时间后,皮层改组使第二和第四根手指的代表区扩大;(d)如果选择性地刺激第二和第三根手指,它们的皮层代表区也扩大。,(2)第二感觉区: 位置:中央前回与岛叶之间 功能:可能与痛觉有关 投射特点: .双侧性投射; .分布正立而不倒置, 有较大的重叠区。,Dept Physiology, TMMU,2.本体感觉代表区: 中央前回(4区),肌肉本体感觉区。与运动区重叠在一起。,Dept Physiology, TMMU,(三)躯体感觉,1、触-压觉:内侧丘系和前外侧丘系两条通路中上行 2、本体感觉:对躯体空间位置、姿势、运动状态和运动方向的感觉 3、温度觉:冷感受器:1038C,多 温感受器:3045C,Dept Physiology, TMMU,体表痛,躯体痛,内脏痛,深部痛,快痛,慢痛,痛 觉,体腔痛,牵涉痛,刺激后0.5-1.0s出现烧灼痛(难以忍受) 持续时间长,定位不准确,常伴有情绪反应,刺激后立即出现刺痛 持续时间短,定位准确,不伴有情绪反应,这种痛与慢痛相类似,内脏疾患引起体表某部位的疼痛或痛觉过敏,内脏疾患类及临近的体腔壁所致 这种痛与躯体痛相类似,4、痛觉分类,Dept Physiology, TMMU,疼痛(pain):损伤性刺激引起的不愉快(常伴有情绪反应)感觉,可伴有痛反应(防御、逃避) 痛觉特点:1. 富于情感色彩 2. 受其他活动的调制: 紧张时不痛 3. 不易适应,反而致敏,痛觉感受器,快痛与慢痛,快痛,慢痛,游离神经末梢 皮肤 肌肉 关节 内脏,伤害性刺激作用于皮肤时先后出现的性质不同的痛,刺激时立即发生,尖锐的、定位清楚的“刺痛”,撤除刺激很快消失,刺激后0.5-1.0秒才感觉到,定位不明确的“烧灼痛,撤除刺激后持续数秒,快痛有髓鞘的A纤维 慢痛无髓鞘的C类纤维,体表痛觉与传导通路,损伤刺激释放致痛物质游离神经末梢传入中枢引起痛觉,Dept Physiology, TMMU,二、内脏感觉的中枢分析 (一)传入通路和皮层代表区,传入通路:通过自主神经的传入纤维传入,沿躯体感觉的同一通路上行,也经脊髓丘脑束和感觉投射系统到达皮层。 皮层代表区:混杂于第一代表区, 第二感觉区,运动辅助区 边缘系统,Dept Physiology, TMMU,(二)内脏感觉,1.内脏痛特征: (1)缓慢、持久、定位不精确、对刺激分辨能力差 (2)切割、烧灼内脏一般不产生疼痛,而机械性牵拉、缺血、痉挛、炎症等刺激内脏能产生疼痛 (3)常伴有不愉快和不安等感觉,Dept Physiology, TMMU,2. 牵涉痛(referred pain): 内脏疾病时,常引起远隔的体表部位发生疼痛或疼痛过敏的现象。 心(绞痛):心前区,左臂尺侧 胃(溃疡)胰(腺炎):左上腹,肩胛间区 肝(病)胆囊(炎):右肩胛区 机制:会聚学说和易化学说,Dept Physiology, TMMU,内脏病变引起体表牵涉痛的表现和临床意义:由于牵涉痛的的体表放射部位比较固定,在临床上常提示某些疾病的发生。,牵涉痛发生的皮节法则(dermatomal rule):内脏疾病引起的体表牵涉痛往往发生在与患病内脏具有相同胚胎节段和皮节来源的体表部位,这一原理称为皮节法则。,脊髓的节段组成:30个脊髓节段被分为四组,每一节段以神经起源部位相邻的椎骨名称命名,即颈段(C1-8)、胸段(T1-12)、腰段(L1-5)和骶段(S1-5)。,皮节:皮肤的感觉支配与脊神经的节段有对应关系,由一个脊髓节段左右两侧背根支配的皮肤区域称为一个皮节。人弯腰,手足同时着地时,能最好地反映皮节的组成,也反映了我们远古时代祖先的情况。,会聚学说 (convergence theory) 易化学说 (facilitation theory),Dept Physiology, TMMU,Dept Physiology, TMMU,会聚学说:患病内脏与某部位体表的感觉传入纤维会聚于同一个后角N元痛觉错觉。,枕叶距状裂皮层(17区) 投射特点: (1)鼻侧视网膜 对侧枕叶 颞侧视网膜 同侧枕叶 (2) 视网膜周边部前; 中部中, 黄斑部后. (3) 视网膜上半部距状裂上部, 下半部距状裂下半部,Dept Physiology, TMMU,三、特殊感觉的中枢分析,(一)视觉代表区,*难点*,记忆口诀: 鼻侧交叉,颞侧不交叉 左右交叉,上下不交叉,Dept Physiology, TMMU,视皮层的组织学结构:视皮层事实上存在9个不同的细胞层,但为了遵循Brodmann氏将新皮层分为6个细胞层的惯例,将其中的3个细胞层合并为第IV层,即IVA, IVB和IVC亚层,而IVC亚层进一步分成IVC和IVC两层。视皮层神经元分属各个细胞层的现象提示:视皮层也存在神经元功能的分化。,视皮层的细胞层和功能分化:与新皮层的其他区域一样,视皮层也有6层结构;不同层中的神经元具有不同的功能。,视皮层神经元对视觉信号处理的一些特点: 第IV层的细胞能产生位置的(IVC)、移动的(IVB)和立体的(IVB)视觉; IVC层深部的细胞(IVC)能产生颜色、形状、质地和细微结构的视觉; II、III层内细胞也与色觉有关。,视皮层细胞的方位选择性和方向选择性。左图:一个IVC层细胞对垂直方位的光条反应强烈,而对其他方位的光条无反应或反应微弱;右图:一个IVB层细胞对由左向右移动的光条反应强烈,而对相反方向移动的光条反应微弱。,视皮层的方位柱(orientation column): 与躯体感觉皮层一样,视皮层神经元也以感觉柱的组构方式构成基本的结构-功能单位,称为方位柱。,猴视皮层的方位柱:左图显示记录电极垂直于视皮层表面插入IVI层时,各层神经元对正斜杠方向光条有最大反应(方位“偏好性”),它们构成了一个方位柱(圆圈表示第IV层细胞对正斜杠光条刺激无反应);右图显示电极以倾斜方向插入第IIII层时,神经元的方位偏好性发生有规律的变化,提示这些神经元属于不同的方位柱。,每个方位柱都对某一特定方向的光条作出最佳反应,视皮层上每跨越一个方位柱,其方位选择性就相差510;如果将视皮层上相邻的方位柱集合起来,就能构成一个具有360全方位感受的感受野。,方位柱的方位选择性变化:左图示电极沿切线方向穿过视皮层第III层时,记录到的神经元的方位选择性呈周期性规律变化,在该电极特定的穿刺角度下,发生180变化的两个方位柱大约相距1 mm;右图为神经元活动的光学成像记录,示4种方位柱在视皮层的分布情况,蓝、红、黄和蓝绿色分别代表0、45、90和135方位柱。因此,一个360全方位视觉图像的形成有赖于数个方位柱的共同贡献。,位置:颞横回和颞上回(41区、42区)。 投射特点:双侧投射,但以对侧为主。,Dept Physiology, TMMU,(三)嗅觉和味觉代表区,(二)听觉代表区,人类嗅觉退化,代表区较小。,Summary,Dept Physiology, TMMU,Sensory receptors respond to a stimulus with a change in membrane potential, a receptor potential. Receptor potentials that are sufficiently large will trigger action potentials in sensory pat

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