王步标运动生理学第八章神经系统ppt课件

第八章神经系统对运动及其学习的调控,1,教学目的,1、掌握突触与突触传递、神经递质与受体、反射与反射弧的基本概念。2、掌握各级中枢对运动调控和运动技能的学习及其生理学机制。3、熟知神经系统的感觉功能，感觉在运动中的作用及其生理学机制。,2,3,神经学基础神经系统的感觉功能躯体运动的调控运动学习与记忆躯体运动的整合,内容提要,4,5,第一节神经学基础,一、神经元,胞体胞突,树突轴突,(neuron),6,二、突触传递,（一）突触突触是神经元之间或神经元与肌纤维之间接触并传递信息的部位。,7,8,（二）突触传递1、神经肌肉接点传递2、中枢化学传递突触前膜释放兴奋性递质,突触前膜释放抑制性递质,递质与后膜受体结合，,提高了后膜对K+、Na+，尤其是Na+的通透性,（兴奋性突触后电位EPSP）,突触后神经元兴奋。,后膜去极化,突触后神经元抑制。,后膜超极化,（抑制性突触后,电位IPSP）,透性增高，尤其是Cl-,后膜对Cl-、K+通,9,3、电突触传递发现存在于神经系统、心肌、平滑肌与肝脏中，以电耦合的方式进行传递，成为双向传递基础。其意义在于传递速度快，产生同步化活动。,4、中枢突触传递的特征神经（化学）递质或电传递兴奋节律的转换化学突触单向传递，电突触双向传递总和现象后放对环境变化的敏感性和易疲劳性可塑性,10,三、神经递质和受体,（一）神经递质神经递质是指由突触前（神经末梢）膜释放的化学物质，在中枢神经系统中起兴奋或抑制作用。,按功能分：兴奋性和抑制性递质按分子量分：神经肽和与经典递质,（二）受体受体指存在于细胞膜、细胞质和细胞核中特定的生物活性物质，能识别并与之结合而发挥生物效应的大分子物质。具有选择识别化学递质与激活效应器的功能。特征：饱和性。特异性。可逆性。,11,四、反射,（一）反射与反射弧,反射：是神经系统活动的基本方式，是指在中枢神经系统的参与下，机体对内外环境变化所产生的有规律的应答过程。反射弧,（二）非条件反射与条件反射,非条件反射：先天的、固定的、简单反射，是人类与动物在长期的种系发展与进化中形成的，对个体与种族的生存具有重要意义。如膝跳反射。条件反射：指个体在后天的学习和训练中，与大脑皮层之间建立的暂时性的、复杂的高级反射活动。改造，具有更强的适应性。,12,13,膝跳反射,14,15,感受器传入途径大脑皮层,感觉形成的三个环节,第二节神经系统的感觉功能,16,（一）感受器：是指分布在体表或组织内部的一些专门感受机体内、外环境变化的结构和装置。感受器种类繁多，不同的分类。（二）感觉器官：是指由感受器及其附属结构构成的器官。,一、感受器与感觉器官,（三）感受器的基本特征,适宜刺激：性质、强度换能作用：刺激能感觉编码：刺激的质和量适应现象,电能,17,18,19,20,21,（一）眼的折光与成像眼的折光系统折光成像原理：凸透镜相似。形成倒立缩小的实像。（二）视调节1、晶状体的调节（形似凸透镜）视近物时，睫状肌收缩，睫状小带松驰，晶状体变凸，曲率增加，物像前移到视网膜上。2、瞳孔调节瞳孔调节反射瞳孔对光反射3、眼球会聚4、折光异常：近视远视散光近视：眼球视轴过长，折光力过强，物象落在视网膜前据卫生部、教育部联合调查，目前中国学生近视发生率接近60%，居世界第一。2012-06-06,22,（三）视网膜的感光功能1、视网膜的感光细胞视锥细胞：中央，感强光和分辨颜色。视杆细胞：周边，感弱光，无辨色功能。2、视杆细胞的感光换能机制光电换能作用视杆细胞内的感光色素是视紫红质。在光的刺激下，感光色素发生光化学反应，分解为两部分，将光能转换为动作电位。3、视锥细胞的感光换能机制通常用三原色学说解释。视网膜上分布有三种不同的视锥细胞，分别含有对红、绿、蓝敏感的视色素。在不同光的刺激下，三种色素分解的比例不同，经信息处理后转化为不同的视觉冲动，产生不同的色觉。,23,如维生素A供应不足，会引起夜盲症。,视紫红质的光化学反应,24,25,外界物体发出的光线，经过折光系统折射后，在视网膜上形成一个倒立缩小的实像；视网膜上感光细胞受到光的刺激，发生一系列光化学反应，将光能转变成神经冲动，神经冲动经视神经传到丘脑，再传向大脑皮层视觉中枢枕叶，产生视觉。,视觉的形成,26,（四）视觉功能评定的生理指标1、视敏度（视力）：是指眼对物体微细结构的精细分辨能力。以视角大小表示。视力与视锥细胞大小、眼的折光力、视觉中枢分析能力等有关。2、视野：单眼注视正前方不动时所能看到的空间范围，称为视野。上侧视野下侧，鼻侧颞侧。不同颜色的视野大小依次为：白色蓝、黄红绿。,27,28,3、双眼视觉:两眼同时视物时的视觉称为双眼视觉或立体视觉。能观察到物体（高、宽、长）三维空间。立体视觉在各项体育活动中，具有重要意义。4、眼肌平衡:眼肌平衡决定于运动眼球的三对肌肉的紧张与松弛是否协调。如果其中一条眼肌紧张度大，瞳孔偏向一方，则称为斜视。还有隐斜视，隐斜视可矫正。斜视影响运动成绩。5、融合现象临界融合频率：指能引起连续光感的最低闪光频率。可作为判断大脑兴奋水平和运动性疲劳的一个指标。,29,三、听觉听觉器官耳外耳和中耳是传音系统，内耳是感音系统。,30,声波,外鼓耳膜,卵园窗,听骨链,鼓室空气,耳蜗骨壁,颅骨,卵园窗,外鼓耳膜,声波,内耳耳蜗,空气传导,骨传导,（一）耳的传音功能,31,（二）耳的感音功能内耳的功能耳蜗感音器官,声音感受器。,螺旋器（柯蒂氏器）,32,33,外界物体发出的声音通过外耳和中耳的传递到达内耳，振动螺旋器，盖膜与毛细胞接触，听毛弯曲，毛细胞兴奋，将机械刺激转变为（电能）神经冲动，经听神经将冲动传到大脑皮层听觉中枢颞叶，产生听觉。,34,（一）囊斑的适宜刺激与中枢机制适宜刺激直线变速运动。（二）壶腹嵴的适宜刺激与中枢机制适宜刺激旋转变速运动,四、位觉前庭觉。,前庭器的组成：椭圆囊、球囊和三个半规管功能：维持身体姿势和平衡，产生空间位置觉。感受器：囊斑、壶腹脊,35,36,37,38,直线（或旋转）变速运动,囊斑（壶腹嵴）毛细胞兴奋,前庭核,肌肉,大脑皮层感觉区,产生空间位置感觉和变速感觉,调节肌紧张，维持身体平衡,39,1、前庭反应：当前庭器官受到刺激时，反射性地引起骨骼肌紧张性改变、眼球震颤和植物性功能反应，出现眩晕、恶心呕吐、血压下降等现象，称为前庭反应。2、前庭功能稳定性：刺激前庭器而引起机体各种前庭反应的程度称为前庭功能稳定性。前庭功能稳定性影响人体的工作能力和限制参与某些运动。参加体育活动可以提高前庭功能稳定性性。3、前庭习服：某一特定性质的刺激反复、长期作用于前庭器官，经过一段时间后，前庭器官对刺激引起的反应逐渐减小的现象称为前庭习服。,（三）前庭反射和前庭稳定性,40,五、本体感觉,（一）腱梭感受肌肉张力变化位于肌腱、肌腱与肌腹连接处或腱鞘内的张力感受器，其感觉末梢属于b类纤维。肌肉主动收缩是最有效的刺激，它对被动牵拉刺激不敏感。（二）肌梭感受肌肉长度变化位于肌腹中，外包结缔组织膜，212根梭内肌纤维组成。每根梭内肌纤维的中部是感觉部分，分布有粗大的感觉神经纤维（a类）和次级感觉末梢（类纤维），两端是收缩部分。（三）本体感觉的特征无清晰的主观感觉暗淡感觉要通过长时间的训练才能比较明显而精确地体验到。,41,42,43,六、触压觉七、感觉信息的传导,丘脑,感受器,脊髓,维持与改变大脑皮层的兴奋状态,大脑皮层,大脑皮层,产生特定感觉,传入神经由脊髓后根,脑干,特异性投射系统,非特异性投射系统,44,第三节躯体运动的调控,生理学中通常把人和高等动物全身或局部的肌肉活动称为躯体运动。,反射性运动形式化运动意向性运动,可分为三类：,45,一、脊髓对躯体运动的调控躯体运动低级中枢、最后公路（一）脊髓的神经纤维与神经元1、感觉神经元与感觉传入纤维:脊髓后根，脊髓后角或后索2、中间神经元后角，数量多3、运动神经元（传出）脊髓前角神经元,46,运动神经元,运动神经元,小运动神经元支配慢肌纤维。,大运动神经元支配快肌纤维。,运动神经元,支配梭内肌纤维,传出纤维,是运动神经元发出支配梭内肌纤维的侧支,运动反射的最后公路,运动神经元活动的“大小原则”小神经元先启动，然后较大的神经元依次被启动。,47,48,（二）脊髓反射1、牵张反射：指在完整神经支配下的骨骼肌，受到外力牵拉时引起同一肌肉收缩的反射。2、牵张反射的分类及生理意义（1）动态牵张反射：又称位相性牵张反射或腱反射。感受器：肌梭功能：增强肌肉的收缩力，导致拮抗肌舒张-交互抑制。如膝跳反射。（2）静态牵张反射：又称紧张性牵张反射或肌紧张。功能：调节肌肉的紧张度，对维持躯体姿势具有非常重要意义。如直立姿势的维持。,49,50,3、屈肌反射：指当皮肤或肌肉受到伤害性刺激时，引起受刺激一侧的肢体快速地屈曲撤回的反射。交叉伸肌反射（对侧伸肌反射）4、高位中枢对脊髓反射的调控在正常情况下，脊髓反射活动经常接受高位中枢下行指令的调控，高位中枢发出的运动指令可通过脊髓对其感觉到传入纤维的末梢、中间神经元或运动神经元等环节予以调控。如脊休克现象。,51,二、脑干对躯体运动的调控,（一）脑干对肌紧张的调控肌紧张是维持身体姿势的基础，其反射初级中枢在脊髓,常接受上位中枢的调控。脑干网状结构抑制区：使肌紧张减弱,脑干包括延髓、脑桥和中脑。,易化区的活动大于抑制区的活动。,易化区：使肌紧张加强,实验证据：去大脑僵直（二）姿势反射姿势反射：是通过中枢神经系统对骨骼肌张力进行调控，以保持或改变身体空间位置的反射活动的总称。,52,1、状态反射,指头部空间位置改变，以及头与躯体相对位置发生改变时，反射性地引起躯体和四肢肌肉紧张性改变的反射活动。,迷路紧张反射颈紧张反射,头后仰时，引起上肢及背部伸肌紧张性加强，下肢降低；头前倾时，引起下肢和腹肌紧张性加强，上肢和背部减弱；头侧倾或扭转时，引起同侧上下肢伸肌紧张加强，异侧则减弱。,应用：,53,指当人和动物处于不正常体位时，通过一系列协调运动将体位恢复常态的反射。翻正的顺序：头躯干（身体）后肢应用：跳水的转体动作、篮球转身过人动作。,2、翻正反射,应用：在完成一系列运动技能时起重要作用，如体操中的后手翻、后空翻、跳马等，举重运动员的发力、短跑运动员起跑、背跃式跳高过杆动作等均与状态反射有关。,54,三、高位中枢对躯体运动的调控,大脑皮层是躯体运动的最高级中枢,55,大脑皮层功能定位,56,1、主运动区与运动前区主运动区位于中央前回和中央旁小叶前部，相当于4区。运动前区位于中央前回前前方6区。运动区的功能特点：交叉性（头面部双侧性）；倒置性（头面部正立）；功能代表区的大小与运动精细和复杂程度有关。刺激所得的肌肉运动反应简单。2、辅助运动区：位于大脑皮层的内侧和背外侧上部的6区。在编排复杂的运动程序时和执行运动前的准备状态中起重要作用。3、顶后叶皮层（5区和7区）：在肢体运动感觉方面起重要作用。,（一）大脑皮层的运动调节功能,57,1、锥体系是大脑皮下行控制躯体运动的最直捷通路，主要管理骨骼肌的随意运动。,（二）高位中枢控制运动的下行传导通路,（1）皮层脊髓束：起源于中央前回与旁小叶前部锥体细胞下行到达脊髓。（2）皮层核束：起源于中央前回下部的锥体细胞止于脑干神经运动核。,大脑皮层对躯体运动的调控是通过锥体系和锥体外系来实现。,主要功能：发动随意运动，调节精细动作，保持运动的协调性。,58,2、锥体外系：指大脑皮层锥体系以外调控躯体运动的下行传导通路，起源广泛，结构与功能十分复杂。（1）皮质-纹状体系。（2）皮质-脑桥-小脑系。,主要功能：调节肌紧张、协调随意运动、维持机体姿势。,59,参与运动的程序设计和编制，将一个抽象的设计转换为一个随意运动；可能与随意运动的产生和稳定、肌紧张的调节有关；某些核团还参与自主神经活动的调节、感觉传入、行为、学习与记忆等功能活动。,（三）基底核的运动调节功能,60,（四）小脑对运动的调控,1、调节躯体和眼球运动平衡2、调节肌紧张3、协助大脑皮层控制随意运动4、参与随意运动的设计和程序的编制,61,62,四、自主神经,自主神经（植物性神经）：指分调节内脏器官、心血管和腺体的运动神经，其活动通常不受意志支配。分为交感神经和副交感神经。人体内的大多数内脏都接受交感和副交感神经的双重支配，两者对同一器官的功能对立，但在高位中枢的调控下，它们之间又是又相互协同的。,63,第四节运动学习与记忆,第一信号：具体事物（信号）。第二信号：语言文字（第一信号的信号）。第一信号系统：对第一信号发生反应的大脑皮层机能系统。第二信号系统：对第二信号发生反应的大脑皮层机能系统。,64,一、学习与记忆（一）学习与记忆的突触可塑性与泛脑网络机制1、突触的可塑性机制突触的可塑性或突触的变化是学习和记忆的神经基础。突触有调整功能、改变形态及增减数目的能力，既包括形态结构，又包括传递效能的变化；二者均涉及神经元和突触部位的某些蛋白质、受体、神经递质、离子及信使分子的物理化学变化。2、突触连接的泛脑网络机制（二）学习与记忆的条件反射机制大脑皮层不同部位间暂时性神经联系的接通。,65,二、运动技能的学习与记忆运动技能的概念：运动技能的机制:运动技能的本质：,指在运动过程中通过学习获得的按一定技术要求完成的随意运动。,大脑皮层中暂时性神经联系的接通。,是复杂的、链锁的、本体感觉性运动条件反射。,（一）运动条件反射的本质,66,1、运动技能的形成过程（四个时相）,泛化,巩固,自动化,分化,（1）泛化阶段产生原因：大脑皮层兴奋扩散，内抑制尚末建立，暂时联系很不稳定。动作表现：僵硬，不准确，不协调，多余错误动作多。教学中应注意：直观：形象讲解、正确示范。加强引导和教育，使大脑皮层处于适宜兴奋状态。消除防预反射。抓动作的主要环节。,67,（2）分化阶段产生原因：大脑皮层中分化抑制逐步发展，兴奋和抑制日趋完善。初步形成了暂时联系（动力定型），但不稳定。动作表现：逐渐准确、熟练，错误动作减少。教学中应注意：加强动作细节要求，加强动作分析，想练结合，正误对比等，利用各种感官促进分化抑制发展。,（3）巩固过程产生原因：大脑皮层兴奋和抑制在时空上更集中。暂时联系（动力定型）趋向巩固。动作表现：准确、协调、省力，初步达到自动化教学中应注意：加强理论学习和力学分析，以加深对动作内在联系的理解，不断提高动作质量。,68,（4）自动化动作：产生原因：皮层兴奋性较低区域完成。动作表现：脱离意识下（下意识或无意识）自动完成。教学中应注意：经常回忆检查动作质量，加强理论学习和动作分析。,69,2、影响运动技能形成的因素运动技能形成各阶段受诸多因素的影响，如大脑皮层的兴奋状态，多种感受信息与反馈信息，运动技能间的相互影响，肌肉活动的强度与动作的复杂程度，运动器官的状况，运动员的训练水平等均影响运动技能的形成。,70,（二）运动感觉记忆痕迹1、概念：运动技能形成过程主要是在感觉区和一般解释区产生对运动动作效应的体验，在大脑皮层记录下各种运动动作形式的记忆，称为运动动作的感觉记忆痕迹。2、运动感觉记忆痕迹的作用3、节律性运动功能构型的建立4、运动技能的校正（三）运动控制理论1、反射理论2、层次理论3、动力系统理论,71,第五节躯体运动的整合,一、躯体运动整合的意义,1、保证运动器官的协调一致2、保证人体各器官系统的活动与运动相匹配3、保证运动按照设计的目标进行4、有利于运动性疲劳的消除与促进机体功能的恢复,二、运动中神经系统对人体功能的整合,运动中，神经系统对人体功能的整合是极其复杂的过程，运动的类型、过程、条件与环境不同，神经系统整合的部位、形式与机制均不同。,72,73,1、突触与突触的结构。2、突触传递、中枢突触传递的特点。3、反射、非条件反射与条件反射。4、感受器与感觉器官，感受器的基本特征。5、眼的折光功能和感光功能，视锥细胞与视杆细胞的功能。6、近视眼的特点及其矫正和预防。7、视力、视野。8、耳的传音与感音功能。螺旋器声音感受器。9、前庭器官的组成，功能；囊斑和壶腹嵴的功能。前庭功能稳定性概念。10、本体感觉概念、特点，腱梭、肌梭的功能。11、脊髓是躯体运动的最低级中枢，也是躯体运动的最后公路。,小结,74,12、脊髓运动神经元：（大和小）和神经元。脊反射：牵张反射、屈肌反射和对侧伸肌反射。13、脑干通过对脊髓神经元的活动的调节，实现对肌紧张、节律运动与姿势反射等躯体运动的调控。状态反射、翻正反射及其在体育运动中的应用。14、大脑皮层是躯体运动的最高级中枢，中枢运动控制系统以三级方式组构，大脑皮层通过锥体系与锥体外系实现对躯体运动的调控。15、自主神经（植物性神经）概念、分类、功能特点。16、脑的高级功能学习与记忆，对运动技能学习的作用，其可能神经机制突触的可塑性、泛脑网络及及条件反射。17、运动技能的概念、机制与生理学本质；运动技能的形成过程泛化、分化、巩固和自动化过程。18、神经系统对人体运动功能进行整合的意义，运动中神经系统对人体功能的整合。,75,作业,1、名词解释突触受体神经递质感觉器感觉器官肌梭腱梭牵张反射姿势反射前庭功能稳定性锥体系锥体外系2、比较中枢化学突触与神经肌肉接头有何功能特点？3、举例说明运动条件反射的本质与学习过程。4、简述运动技能的形成过程及各阶段的生理原因、动作特点和教学中的注意事