基础医学]第10章神经系统第一、二节双语.ppt

第十章 神经系统的功能,生理教研室 杨蓓,,南昌大学基础医学院生理教研室,神经系统是由众多的神经细胞组成的庞大而复杂的信息网络，起着联络和调节机体的各系统和器官的功能。神经系统在机体功能调节系统中起着主导的作用 。,,南昌大学基础医学院生理教研室,从功能上，神经系统可以分为三个环节，即传入、中枢和传出，从解剖学上划分为中枢和外周神经系统两部分。,,南昌大学基础医学院生理教研室,第一节 神经元与神经胶质细胞的功能,一、神经元 神经细胞能够感受刺激和传导兴奋，是构成神经系统的结构和功能的基本单位，又称为神经元。,,南昌大学基础医学院生理教研室,(一) 神经元的基本结构与功能,1.基本结构,,南昌大学基础医学院生理教研室,2、基本功能接受和传递信息,能感受体内外各种刺激而引起兴奋或抑制； 对不同来源的兴奋或抑制进行分析综合； 将CNS中其他部位的信息转换为激素信息。,,南昌大学基础医学院生理教研室, 神经纤维的兴奋传导与纤维类型,1、神经纤维：轴突和感觉神经元的长树突统称为轴索。其外面包有髓鞘或神经膜。,,南昌大学基础医学院生理教研室,2、神经纤维兴奋传导的特征：,生理完整性（结构和功能）； 绝缘性（鞘的存在、少许结缔组织）； 双向传导（自身特性、在体为单向）； 相对不疲劳 3、功能：传递兴奋。,,南昌大学基础医学院生理教研室,4、神经纤维传导的速度：,直径传导速度（m/s）约为 6 X 直径（微米）、 髓鞘的有无（郎飞结、跳跃传导）、髓鞘的厚度（轴索与总直径的比例、最适比例为 0.6） 温度（温度升高有利于传导）有密切的关系。 （“低温麻醉”）,,南昌大学基础医学院生理教研室,5、神经纤维的分类（自学） ：,1、 作用、性质、递质、形态等。 按传导速度和电生理特性： A、B、C 按直径和来源： I、II、III、IV 其他：有无髓鞘、冲动的方向,,南昌大学基础医学院生理教研室, 神经元的蛋白合成与轴浆运输,轴浆运输：在轴突内借助轴浆流动运输物质的现象。 顺向运输： 快速（410mm/d）囊泡的运输驱动蛋白。 慢速（1-12mm/d）微丝、微管。 逆向运输：205mm/d，反馈作用。病毒、毒素的侵入(破伤风毒素损坏闰绍细胞）。动力蛋白,,南昌大学基础医学院生理教研室, 神经的营养性作用,神经对所支配的组织除发挥功能性作用，还释放一些营养性因子，调节所支配组织的代谢活动，影响起结构、生理和生化。（与神经冲动无关） 如：脊髓灰质炎,,南昌大学基础医学院生理教研室,二、神经胶质细胞（自学）,支持作用、修复与再生作用、免疫应答、物质代谢和营养作用、绝缘和屏蔽作用、维持合适的离子浓度、摄取和分泌神经递质。,,南昌大学基础医学院生理教研室,第二节 神经元间的功能联系及反射,突触(synapse)指的是一个神经元的轴突末梢与其他的神经元的胞体或突起相接触部位所形成的特殊结构。 起信息传递的作用。,,南昌大学基础医学院生理教研室,一、经典的突触传递 (synaptic transmission),结构：,,南昌大学基础医学院生理教研室, 突触前膜 (presynaptic membrane) 三类突触小泡(synaptic vesicle),激活区(active zone) 突触间隙 (synaptic cleft) 宽2040 nm, 与细胞外液相通 突触后膜 (postsynaptic membrane) 受体 (receptor),突触的微细结构 (microstructure),,南昌大学基础医学院生理教研室,突触的基本结构,突触小体 胞浆内含有大量突触小泡 突触前膜、突触间隙和突触后膜三个部分构成 突触前膜 突触小泡内递质的释放 突触间隙 在间隙两侧膜上存在一些分解相应递质的酶 突触后膜 是受体密集的部位，它能与突触前膜释放的递质结合，在突触后神经元上发挥生理效应。,,南昌大学基础医学院生理教研室, 突触的分类：,轴 树； 轴 胞； 轴 轴。 其他,神经元细胞体,轴突,树突,,南昌大学基础医学院生理教研室, 突触的微细结构,突触小泡（大小和形态）： 小而清亮 Ach、甘氨酸 小而具有致密中心 儿茶酚胺 大而具有致密中心 神经肽,,南昌大学基础医学院生理教研室, 电-化学-电的传递过程 （兴奋在中枢通过突触传递过程）,突触前神经元兴奋突触前膜去极化前 膜电压门控Ca2+通道开放Ca2+内流 轴浆 中形成4Ca2+-CaM复合物CaM kinase 突触蛋白磷酸化并从突触小泡表面解离 突触蛋白对小泡与前膜融合和释放递质的 阻碍作用解除递质释放递质在突触间隙 扩散并结合于突触后膜受体或化学门控通道 后膜对某些离子通透性突触后电位 (postsynaptic potential),,南昌大学基础医学院生理教研室,,南昌大学基础医学院生理教研室, 突触后神经元的电活动变化,1、突触后电位 递质与突触后膜上的受体结合后， 引起的突触后膜的电位变化，具 有局部电位的性质。,,南昌大学基础医学院生理教研室,（1）兴奋性突触后电位 （excitatory postsynaptic potential, EPSP）：,兴奋性递质（如：NE）使后膜上所有小离子通道开放（如Na+、K+ ） ，主要是Na+通道，造成Na+内流。突触后膜局部去极化，兴奋性升高，产生EPSP。当达到阈值，可引起动作电位出现。 （放大）,,南昌大学基础医学院生理教研室,（2）抑制性突触后电位 （ inhibitory postsynaptic potential IPSP）,抑制性递质（如Ach）使后膜上一些小离子通道开放（如Cl-、K+ ），主要是Cl- ，引起Cl-内流，造成突触后膜的局部超极化。使突触后神经元兴奋性降低。,,南昌大学基础医学院生理教研室,2、动作电位在突触后神经元产生,nEPSP+nIPSP(总和)膜电位去极化(70 mV52 mV)阈电位AP（首先产生AP的部位是轴突始段） 轴突始段爆发的动作电位向两个方向扩布。 逆向扩布的动作电位将刷新神经元胞体的状态。,,南昌大学基础医学院生理教研室,(七）突触的可塑性（自学）,指突触传递的功能可发生较长时程的增强或减弱,,南昌大学基础医学院生理教研室, 非突触性化学传递 （非定向突触传递） 曲张体 肾上腺素能神经元的轴突末梢分支上的成串珠状的膨大结构，含有大量的小而致密的突触小泡。,二、兴奋传递的其他方式,,南昌大学基础医学院生理教研室,特点：,无特化结构； 无特定关系； 与效应器细胞距离远； 信息传递时间长。 产生效应与否与效应器有无相应受体有关。,,南昌大学基础医学院生理教研室, 电突触传递,结构基础： 缝隙连接：神经元之间的紧密连接，两层膜的距离很近。 特点： 冲动可以直接以电传递特性跨越神经元。 信息传递的速度快，几乎无潜伏期、电阻低，传递的方向可以是双向的。,,南昌大学基础医学院生理教研室,三、神经递质和受体,神经递质(neurotransmitter)是指由突触前神经元合成并在末梢释放，经突触间隙扩散，特异性作用于突触后神经元或效应器细胞上的受体，引致信息从突触前传递到突触后的一些化学物质。 1921年德国、洛伊维（Loewi）发现。 以往认为神经末梢向其所支配的器官传递信息是由伴随着神经冲动的电波直接传导的。 荣获1936年诺贝尔生理学奖。,,南昌大学基础医学院生理教研室, 神经递质,1、递质的鉴定（有所了解） 在突触前神经元中合成，有合成递质的前体和酶系统。 递质存在于突触小泡内，受到适宜刺激时，能从突触 前神经元释放出来。 与突触后膜上的受体结合并产生一定的生理效应。 存在有使其失活的机制。 有特异的受体激动剂和拮抗剂。,,南昌大学基础医学院生理教研室,2、调质：,神经元产生，具有调节信息传递效应，增强或削弱递质效应的化学物质。 调制作用（而递质作用是直接传递信息的用）。,,南昌大学基础医学院生理教研室,3、递质和调质的分类 （自学）,胆碱类；单胺类；氨基酸；神经肽；其他。,,南昌大学基础医学院生理教研室,4、递质的共存,Dale法则。 递质共存： 意义：协调某些生理过程，如：ACh和VIP,,南昌大学基础医学院生理教研室,5、递质的代谢,合成：肽类递质在胞体合成；经典递质在末梢合成。 储存：在囊泡内。也具有保护作用 释放： Ca2+ 依赖性释放。 失活：重新摄取，酶的降解作用,如NA的失活 胆碱酯酶如ACh 。,,南昌大学基础医学院生理教研室,递质的失活,多途径:酶促降解,重新摄取 酶促降解 如ACh的消除依靠突触间隙中的胆碱酯酶 NA、氨基酸类和胺类递质的消除则通过末梢的重摄取和酶解失活,重摄取是其消除的主要方式。 肽类递质的消除主要依靠酶促降解。,,南昌大学基础医学院生理教研室, 受体 （Receptor）,受体：是指细胞膜或细胞内能与某些化学物质发生特异性结合并诱发生物效应的特殊性生物分子。 激动剂与拮抗剂 配体. 配体与受体相结合的特性： 特异性； 饱和性； 可逆性。,,南昌大学基础医学院生理教研室,功能不同。（分得越细，用药越好）。 分类与激活机制 以递质化学性质分类 以受体激活机制分类 化学门控通道(如N受体、部分氨基酸受体等) G-蛋白耦联受体(如M受体、肾上腺素能受体等),1、受体的亚型：,,南昌大学基础医学院生理教研室,通过G蛋白和蛋白激酶。,,南昌大学基础医学院生理教研室,通过G蛋白和蛋白激酶。,,南昌大学基础医学院生理教研室,多数产生抑制突触前递质进一步释放的作用。,2、突触前受体：,,南昌大学基础医学院生理教研室,受体的上调和下调,3、受体的调节,,南昌大学基础医学院生理教研室, 主要的递质和受体系统,1、乙酰胆碱及(acetylcholine, ACh)其受体 胆碱能神经元和胆碱能纤维：以Ach作为递质的神经元和神经纤维。 分布：所有自主神经的节前纤维、大多数副交感神经的节后纤维、少数交感神经的节后纤维、支配骨骼肌的纤维（外周） 脊髓前角运动神经元、丘脑后部腹侧的特异性感觉投射神经元、脑干网状结构上行激动系统的各个环节中等等（中枢）,重点内容,,南昌大学基础医学院生理教研室,胆碱能受体：以Ach为配体的受体。,分类 毒蕈碱受体 烟碱受体 亚型 M1、M2、M3、M4、 M5 神经元型N1、肌肉型N2 分布 大多数副交感神经的节后纤 所有自主神经元的突触 维和少数交感神经的节后纤维 后膜和神经-肌接头的终 支配的效应器细胞上 板膜上 作用 心肌、平滑肌和腺体 自主神经节、神经-肌接头 毒蕈碱样作用（M样作用） 烟碱样作用（N样作用） （具体作用） 机制 G蛋白-第二信使 Ach门控通道 阻断剂 阿托品 筒箭毒 六烃季铵 十烃季铵,,南昌大学基础医学院生理教研室,2、儿茶酚胺及其受体, 去甲肾上腺素（norepinephrine, NE）、肾上腺素（ epinephrine, E） 肾上腺素能纤维：在外周，以NE作为递质的神经纤维。多数交感神经的节后纤维为肾上腺素能纤维。 肾上腺素能神经元：在中枢，以肾上腺素作为递质的神经元。中枢神经系统中主要见于延髓。 去甲肾上腺素能神经元：在中枢，以NE作为递质的神经元。中枢神经系统中主要见于低位脑干。,,南昌大学基础医学院生理教研室,肾上腺素能受体,受体,受体,1,2,1,2,：外周血管的平滑肌上，缩血管,：突触前膜上（育亨宾）,：大多数交感神经支配的效应细胞上（心得宁）,：分布于大的管道上：如冠脉、胆道、支气管（心得乐）,酚妥拉明,（哌唑嗪）,普萘洛尔,,南昌大学基础医学院生理教研室, 配体的特性,NE对受体的作用较强； 肾上腺素对和受体的作用都强 异丙肾上腺素主要对受体有强烈作用。,,南昌大学基础医学院生理教研室, 多巴胺能神经元 主要分布于中枢： 黑质-纹状体通路参与运动调节 中脑边缘系统参与精神活动 结节-漏斗通路参与神经内分泌调节 受体：都是G-蛋白耦联受体 D1、D2、D3、D4、D5,3、多巴胺(dopamine, DA)及其受体,,南昌大学基础医学院生理教研室, 5-羟色胺能神经元 主要集中于低位脑干中缝核内 受体亚型：14种, 5-HT1-7, 多G-蛋白耦联受体 5-HT1A(部分是突触前受体)、1B、1D、1E、1F、 5-HT2A、2B、2C、 5-HT3(离子通道)、5-HT4、 5-HT5A、5B、5-HT6、5-HT7 调节痛觉等,4、5-羟色胺及其受体 (5-hydroxytryptamine, 5-HT),,南昌大学基础医学院生理教研室,5、组胺(histamine)及其受体, 组胺能神经元 主要分布于下丘脑后部结节乳头核 纤维投射至中枢几乎所有部位 受体：H1、H2、H3受体 均G-蛋白耦联受体, 多数H3为突触前受体 参与觉醒、性行为、腺垂体分泌、血压、 饮水、痛觉等,,南昌大学基础医学院生理教研室, 兴奋性氨基酸 谷氨酸(glutamate)、门冬氨酸(aspartate) 谷氨酸能神经元： 分布广泛, 大脑皮层和脊髓背侧相对为多 受体：促代谢型受体：11种 促离子型受体：KA、AMPA、NMDA,6、氨基酸类递质及其受体,,南昌大学基础医学院生理教研室,（1）谷氨酸：,广泛存在于CNS，几乎对所有神经元都有兴奋作用。长时程加强作用。 促代谢型受体：G蛋白偶联受体，激活后可使细胞内IP3、DG水平升高，使cAMP水平降低。与神经元生长和发育有关（可塑性）。 促离子型受体：配体化学门控通道。 海人藻酸受体、AMPA受体 Na+内流、K+外流 NMDA受体 Na+内流、K+外流、Ca2+内流,,南昌大学基础医学院生理教研室,* -氨基丁酸(-aminobutyric acid, GABA) 在大脑皮层的浅层和小脑皮层的浦肯野细胞层含量较高，为抑制性递质。 亲代谢型受体：GABAB受体、G蛋白偶连受体，激活后可增加K+通道的电导。 亲离子型受体：GABAA受体、配体化学门控通道、Cl-通道。 * 甘氨酸(glycine)：神经元主要位于脊髓 受体：Cl通道, 可为士的宁阻断, 抑制性氨基酸,,南昌大学基础医学院生理教研室, P物质和其他速激肽：哺乳动物有6个成员 受体均为G-蛋白耦联受体,7、肽类递质及其受体,,南昌大学基础医学院生理教研室,阿片肽(opioid peptides) 包括：-内啡肽(-endophin) 脑啡肽(enkephalin) 甲硫氨酸脑啡肽(met- enkephalin) 亮氨酸脑啡肽(leu- enkephalin) 强啡肽(dynorphin) 受体：、受体, 都是G-蛋白耦联受体,,南昌大学基础医学院生理教研室, 下丘脑调节肽(HRP)和神经垂体肽 如TRH、CRH、SST、OXT、VP等 生长抑素受体：SSTR1 SSTR5 都是G-蛋白耦联受体 脑-肠肽(brain-gut peptides) 如CCK-4、 CCK-8、VIP、胃泌素、 神经降压素、甘丙肽、胃泌素释放肽等 CCK受体：CCK-A、CCK-B受体,,南昌大学基础医学院生理教研室, 降钙素基因相关肽 (calcitonin gene-related peptides, CGRP) 包括：CGRP、CGRP 神经肽Y(neuropeptide Y, NPY) 存在于脑内和自主神经系统 常与NA共存, 能增强NA的缩血管作用 在下丘脑增进食欲, 促进摄食行为,,南昌大学基础医学院生理教研室,8、 嘌呤类递质及其受体 分布：中枢和外周 包括：腺苷(adenosine)、ATP、ADP 腺苷受体：均G-蛋白耦联受体 A1、A2A、A2B、A3受体 ATP受体：P2Y、P2U受体, G-蛋白耦联受体 P2X1-3、P2Z受体, 离子通道 ADP受体：P2T受体, 可能离子通道,,南昌大学基础医学院生理教研室,9、其他可能的递质 一氧化氮(nitric oxide, NO) 分布于外周和中枢 与一氧化氮合酶(NOS)伴行 直接结合并激活鸟苷酸环化酶(GC) 一氧化碳(carbon monoxide, CO) 与NO相似, 也通过激活GC而起作用,,南昌大学基础医学院生理教研室, 前列腺素(prostaglandin, PG) 脑匀浆神经末梢碎片中分离到 神经细胞膜上可能存在PG转运体 神经活性类固醇(neuroactive steroid) 脑内能产生有活性的神经类固醇 脑内有类固醇激素受体,,南昌大学基础医学院生理教研室,三、反射弧中枢部分的活动规律,神经反射是指在CNS的参与下，机体对内外环境变化所做的规律性应答。反射弧是反射活动的结构基础。,,南昌大学基础医学院生理教研室,(一)反射活动的中枢控制,反射与反射弧 1. 反射(reflex)的概念和分类 神经系统活动的基本方式 非条件反射和条件反射 (unconditioned & conditioned reflex),反射分类 获得 数量 形式 非条件反射 先天 有限 固定、低级 条件反射 后天 无限 可变、高级,,南昌大学基础医学院生理教研室,2. 反射弧(reflex arc)的组成和反射的基本过程 刺激感受器传入神经元中枢 传出神经元 效应器 反射活动依赖于结构和功能的完整性 反射中枢的范围可以相差很大 整体情况下, 多级水平整合, 更具适应性 某些情况下, 传出效应由内分泌腺参与,,南昌大学基础医学院生理教研室,,南昌大学基础医学院生理教研室, 中枢神经元的联系方式,单线式联系 辐散原则(divergence) ：可以使许多神经元兴奋或抑制、传入。 聚合原则(convergence) ：可以由许多神经元兴奋和抑制在一个神经元上产生总和，产生兴奋或抑制效应、传出 。,,南昌大学基础医学院生理教研室,连锁状(chain circuit)和环状(recurrent circuit)联系 后放：即使刺激已经停止，传出通路仍可在一定时间内持续发放冲动的现象。,,南昌大学基础医学院生理教研室,,南昌大学基础医学院生理教研室, 单向传布(one-way conduction) 中枢延搁(central delay) 总和 (summation) 兴奋节律的改变(change of excitatory rhythm) 后发放(afterdischarge) 对内环境变化敏感和易疲劳 (susceptibility & fatigue),(三) 中枢兴奋传布的特征,,南昌大学基础医学院生理教研室,神经纤维传导和突触传递特征的比较,,南昌大学基础医学院生理教研室,（四）中枢抑制 (central inhibition),兴奋 抑制 突触前抑制 抑制 传入侧支性抑制 突触后抑制 回返性抑制,,南昌大学基础医学院生理教研室,1、突触后抑制 (postsynaptic inhibition) ：,都是由抑制性中间神经元的活动引起的 此抑制性中间神经元释放抑制性神经递质,使与其发生突触联系的突触后神经元产生IPSP,从而使突触后神经元发生抑制 突触后抑制可分为传入侧支性抑制和回返性抑制 兴奋性神经元兴奋抑制性中间神经元引起,,南昌大学基础医学院生理教研室,分类：,传入侧支性抑制(afferent collateral inhibition) ：交互抑制。协调各种活动。 回返性抑制(recurrent inhibition) ：使神经元的活动及时终止；同步化 （放大）,,南昌大学基础医学院生理教研室,,南昌大学基础医学院生理教研室,2、突触前抑制(presynaptic inhibition),是指由于通过某种生理机制(另一神经元的影响下)减少了动作电位到达时兴奋性突触前末梢递质的释放，使得突触后神经元不易或不能兴奋，而呈现抑制性效应的现象。 结构基础:轴突-轴突式突触。 意义：控制从外周传入中枢的感觉信息，对感觉 传入的调节具有重要的作用。,,南昌大学基础医学院生理教研室,机制：,A正常的AP120mV， B兴奋释放GABA， 轴突末梢A的Cl-外流， 引起A去极化、 A的AP 幅值降为100， A末梢释放递质减少、 在C上的EPSP减少， 产生抑制作用。,B,A,C,A,A,,南昌大学基础医学院生理教研室,意义：