神经系统功能活动的基本原理ppt课件.ppt

第十章神经系统 OrganizationoftheNervousSystem 概述 神经系统 NervousSystem NS 是进化的产物 神经元 大脑NS是机体最重要的调节系统反射是NS的基本活动方式脑的工作原理是人类面临的最大挑战 神经系统的基本功能协调人体内各系统器官的功能活动 保证人体内部的完整统一 2 使人体活动能随时适应外界环境的变化 保证人体与不断变化的外界环境之间的相对平衡 3 认识客观世界 改造客观世界 NS涉及的问题 神经纤维如何传递信息 中枢神经系统如何分析 整合信息 NS如何产生感觉 NS如何调节内脏活动和骨骼肌运动 人类NS活动的特点 即高级神经活动 外周神经系统 PeripheralNervousSystem PNS 神经节 神经干 中枢神经系统 CentralNervousSystem CNS 躯体神经 内脏神经 脑 脊髓 神经系统 第一节神经系统功能活动基本原理 一 神经元 神经元的基本结构与功能 1 基本结构 胞体 Soma 物质合成部位 代谢中心 突起 Cytoplasicprocess 树突 Dendrite 轴突 Axon 轴丘 Axonhillock 始段 Initialsegment 突触小体 Synapticknob 功能部位 受体部位 产生AP的起始部位 传导神经冲动部位 释放神经递质部位 神经元的分类 按突起数目 假单极 双极 多极 神经元的分类 按突起数目 假单极 双极 多极 按功能 感觉 运动 联络 按所含递质 DA Ach NE 5 HT等 按对下一级神经元所产生的效应 兴奋性 抑制性 2 神经元基本功能 感受内外环境变化的刺激 传导兴奋 整合 分析 贮存信息 神经 内分泌功能 神经纤维 Nervefiber Nf 轴索轴突长树突 轴膜髓鞘神经膜 二 神经纤维的功能与分类 MyelinSheath MyelinSheathFormation 二 神经纤维的功能与分类 2 传导兴奋具有的特征 生理完整性 绝缘性 双向性 相对不疲劳性 1 功能 传导兴奋神经冲动 UnmyelinatedAxons 神经纤维传导兴奋的速度 神经纤维的直径V m s 6 D 总直径 m 直径 um 13 206 121 50 2 1 5速度 m s 80 12035 755 350 5 2 0 神经纤维的传导兴奋的速度 神经纤维的直径有无髓鞘 髓鞘厚度 轴索与总直径的比值0 6 Nerveconduction Myelinated 神经纤维的传导兴奋的速度 神经纤维的直径有无髓鞘 髓鞘厚度跳跃式传导 神经纤维的传导兴奋的速度 神经纤维的直径有无髓鞘 髓鞘厚度温度V温度高 V温度低如低温麻醉 神经传导阻滞 4 神经纤维的功能和分类根据兴奋传导速度分类 A类A A A A B类 C类 根据纤维直径的大小及来源分类 纤维来源直径速度分类1 本体感觉 躯体运动12 2270 120A 触 压觉5 1225 70A 痛 温度觉 触 压觉2 510 25A 痛 温度觉 触 压觉0 1 1 31C 1 轴浆 神经元轴突内的胞浆 2 轴浆运输在轴突内借助轴浆流动运输物质3 蛋白合成部位 胞体的粗面内质网和高尔基复合体内 无核糖体 三 神经纤维的轴浆运输 快速 具膜结构的细胞器 顺向运输 轴浆运输 慢速 微管和微丝 逆向运输 控制神经递质的合成神经生长因子 狂犬病毒 破伤风毒素等 410mm day 1 12mm day 反馈 4 神经的营养性作用和支持神经的营养性因子 神经对支配组织的作用 功能性作用 N元通过传导AP 递质释放 调控所支配组织的功能活动 营养性作用 N元合成 轴浆运输 末梢经常性释放某些营养性因子 持续地调整所支配组织的内在代谢活动 神经营养作用的实验证据 神经切断 脊髓灰质炎 麻醉药可影响神经冲动传导 但不影响神经所支配组织的内在代谢活动 神经营养性因子 neurotrophin NT 本质 蛋白质来源 神经所支配的组织和星形胶质细胞作用 支持N元的生长 发育和功能完整性种类 神经生长因子 NGF 脑源性神经营养性因子 BD NF 神经营养性因子3 NT 3 神经营养性因子4 5 NT 4 5 等 支持神经的营养性因子 neurotrophin NT 作用机制 神经营养性因子 N末梢的特异受体 TrKA TrKB TrKC受体 N末梢摄入 轴浆运输 逆流方式 胞体 促进N元生长发育 二 神经胶质细胞 数量 神经元的10 50倍总体积 1 1 2 1 有突起 但无树突和轴突之分细胞间不形成化学突触 但普遍存在缝隙连接膜电位可随细胞外 K 改变但不能产生动作电位终生具有分裂增殖能力 分类周围神经系统 施万细胞 卫星细胞 中枢神经系统 星形胶质细胞 少突胶质细胞 小胶质细胞 Figure8 5 Glialcellsandtheirfunctions Figure8 5 Glialcellsandtheirfunctions 神经胶质细胞的基本功能 支持作用 修复和再生作用 神经胶质细胞的基本功能 支持作用 修复和再生作用 神经胶质细胞的基本功能 支持作用 修复和再生作用 免疫应答作用 物质代谢和营养性作用 神经胶质细胞的基本功能 支持作用 修复和再生作用 免疫应答作用 物质代谢和营养性作用 绝缘和屏障作用 神经胶质细胞的基本功能 支持作用 修复和再生作用 免疫应答作用 物质代谢和营养性作用 绝缘和屏障作用 稳定细胞外K 浓度 参与某些递质及活性物质的代谢 二 兴奋传递的方式 突触 Synapse 神经元间相互接触并传递信息的部位 N N接头 Junction 神经元与效应器间接触并并传递信息的部位 N M N G神经元间功能联系 信息传递 两种主要方式 电信号 少部分 10 化学性信号 绝大部分 90 突触传递 二 兴奋传递的方式 一 化学突触传递1 突触 synapse 的结构 分类 轴 胞轴 树轴 轴树 树 二 兴奋传递的方式 一 化学突触传递1 突触 synapse 功能结构 突触前膜 递质 受体 突触间隙 水解酶 突触后膜 受体 离子通道 ActualSynapse Pinel JPJ 1993 Biosychology p 1113 Pinel 2000 Biopsycholgy4thEd AllynandBacon p 62 Rosenzweigetal 1999 BiologicalPsychology2ndEd SinauerPress p 28 RealLife synapticcontacts 突触前过程 AP 递质释放 突触间传递过程 递质跨细胞的信号传递 突触后过程 递质 后级神经元活动改变 突触传递的过程 电 化学 电过程 Ca2 在突触传递中的作用A 降低囊泡上肌动蛋白结合蛋白与肌动蛋白的结合B 促进突触小泡和前膜接触 融合和胞裂 促进神经递质的释放 递质释放过程 动员 摆渡 递质释放过程 动员 摆渡 着位 融合 出胞 Ca2 在突触传递中的作用A 降低囊泡上肌动蛋白结合蛋白与肌动蛋白的结合B 消除对融合的牵制作用 促进突触小泡和前膜融合 促进神经递质的释放 突触后电位1 兴奋性突触后电位 EPSP 突触前膜释放 兴奋性递质突触后膜 Na 主 K 通透性增大 兴奋性突触后电位 EPSP 突触后电位2 抑制性突触后电位 IPSP 突触前膜释放 抑制性递质突触后膜 Cl 通透性增大 抑制性突触后电位 IPSP 突触后电位3 慢突触后电位潜伏期100 500ms 快EPSP0 5ms 慢EPSP K 电导降低慢IPSP K 电导增高 产生部位 轴突的始段 突触后神经元动作电位 AP在突触后神经元的产生 AP在后一级神经元轴突始段产生 是全或无式的后一级神经元是兴奋还是抑制 取决于与之相接触的各神经元兴奋和抑制效应的总代数和 突触后电位总和 影响突触传递的因素 1 递质释放 进入末梢Ca2 量 突触囊泡着位 细胞外钙离子浓度到达突触前AP频率与幅度 破伤风毒素肉毒梭菌毒素 影响突触传递的因素 1 递质释放进入末梢Ca2 量 突触囊泡着位破伤风毒素肉毒梭菌毒素 2 已释放递质的消除 重摄取酶解 3 突触后受体数量和亲和力 上调 受体数目 或受体与配体 递质 激素 药物等 亲和力的增加 致敏 下调 受体数目 或受体与配体 递质 激素 药物等 亲和力的降低 脱敏 影响突触传递的因素 三 突触的可塑性 plasticity 概念 突触传递的功能可发生较长时程的增强或减弱 表现 强直后增强 强直性刺激使钙在突触前末梢积累所致习惯化 温和重复刺激使突触前钙通道关闭敏感化 重复伤害性刺激使突触对原有刺激反应性增强长时程增强 LTP 短时快速重复刺激 EPSP长时间增强长时程抑制 LTD 长时间低频重复刺激使突触传递效率的长时程降低 二 兴奋传递的其他方式 电突触 electricalsynaptictrasmission 非突触性的化学传递 non synapticchemicaltransmission 局部神经元回路 Localneuronalcircuit 电突触传递 结构 缝隙连接 间隔2 3nm膜不增厚无突触小泡存在沟通胞浆水相通道无前后膜之分 电突触传递 结构 缝隙连接 特点 双向传导 传导速度快 几乎无潜伏期 功能 促进同一区域不同神经元同步性放电 活动 非突触性化学传递 1 结构 曲张体 varicosity 2 特点 不存在前后膜结构无一对一支配关系曲张体与效应细胞间距大于20nm递质扩散较远 传递时间可大于1S效应取决受体分布 局部回路神经元和局部神经元回路LocalCircuitNeuronsandLocalNeuronalCircuit CNS内短轴突或无轴突的神经元间通过轴突和树突构成联系与高级神经功能活动密切相关不需要整个神经元参与 即可进行整合活动可形成传递信号的多种突触方式 如串联性突触 混合性突触等 四 神经递质和受体 神经递质neurotransmitter 神经调质neuromodulator 受体Receptor 神经元信息传递的中介物质和相关结构 神经元信息传递物质 神经递质 neurotransmitter 由神经元合成 突触前末梢释放 能特异性作用于突触后膜受体 并产生突触后电位的信息传递物质 神经元信息传递物质 神经递质 neurotransmitter 符合条件 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 神经元信息传递物质 神经调质neuromodulator 由神经元合成和释放的一些化学物质 并不在神经元之间直接起信息传递作用 而是增强或消弱递质的信息传递效应 调制作用modulation 递质共存现象 递质共存现象 分类家族成员胆碱类乙酰胆碱胺类多巴胺 E NE 5 HT 组胺氨基酸类谷氨酸 门冬氨酸 甘氨酸 GABA肽类下丘脑调节肽 ADH 催产素 阿片肽 脑 肠肽 A 心房钠尿肽等嘌呤类腺苷 ATP气体NO CO脂类PG类 神经递质分类 受体 Receptor 位于细胞膜上或细胞内 能与某些化学物质 如递质 调质 激素等 特异结合并诱发特定生物学效应的特殊生物分子 特性 特异性Specificity饱和性Saturation可逆性Reversibility 受体 Receptor 亚型负反馈 突触前受体作用机制G蛋白耦联受体离子通道型受体受体的调节 配体 Ligand 能与特定受体结合的小分子物质受体激动剂 Agonist 受体拮抗剂 Antagonist 递质的发现 奥托 洛伊维OttoLoewi 乙酰胆碱Acetylcholine 主要的递质 受体系统 中枢胆碱能神经元分布 脊髓前角运动神经元丘脑后腹核上行激动系统纹状体边缘系统 外周胆碱能纤维 cholinergicfiber 副交感与交感神经节前纤维 副交感神经节后纤维 绝大部分 部分交感神经节后纤维 躯体运动神经纤维 胆碱能受体 M受体G 蛋白耦联受体分布 副交感N节后纤维支配的效应器细胞膜上作用 心脏抑制消化道平滑肌收缩消化腺分泌汗腺分泌骨骼肌血管舒张阻断剂 阿托品 N受体化学门控通道分布 ANS神经节突触后膜 N1R 终板膜 N2R 作用 ANS节后纤维兴奋骨骼肌收缩阻断剂 六烃季铵 筒箭毒 N1R 十烃季铵 筒箭毒 N2R 去甲肾上腺素和肾上腺素 Norepinephrine andAdrenaline 肾上腺能神经元及纤维 以Adr作为递质的神经元和纤维PNS 尚未发现 CNS 胞体集中在低位脑干 C1 C2 C3区 去甲肾上腺素能神经元及纤维 以NA作为递质的神经元和纤维 CNS 胞体主要集中在低位脑干PNS 交感神经节内 NorepinephrineBiosynthesis Tyrosine Dopa Dopamine Norepinephrine Tyrosinehydroxylase Dopadecarboxylase Dopamine hydroxylase Phenylalamine 去甲肾上腺素 Norepinephrine Locationofnorepinephrineinbrain 中脑网状结构脑桥蓝斑延髓网状结构腹外侧 肾上腺素能纤维 adrenergicfiber 多数交感节后纤维 除支配汗腺和骨骼肌血管的胆碱能纤维外 肾上腺素能受体 受体 1 2 受体 1 2 3 G 蛋白耦联受体 血管收缩子宫收缩瞳孔放大抑制高血糖所致的胰岛素释放消化道平滑肌松弛 thisoccursinresponsetobothalpha andbeta adrenergicstimulation 受体激活效应 1受体 心肌正性变时变力变传导 2受体 平滑肌 血管 子宫 小肠 支气管 舒张 受体激活效应 3受体 脂肪分解 外周神经系统肾上腺素能受体的分布与拮抗剂 多巴胺 dopamine 多巴胺能神经元黑质 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 5 羟色胺 serotonin 5 HT1 5 HT7受体 中缝核 痛觉与镇痛 睡眠 情绪 内分泌等 组胺 Histamine 下丘脑后部结节乳头核 H1 H3受体 觉醒 痛觉 饮水 内分泌等 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 metabotropic 11种促离子型受体 ionotropic KA AMPA NMDA 氨基酸类递质及其受体 抑制性氨基酸 氨基丁酸 aminobutyricacid GABA GABA能神经元 分布广泛 大脑皮层和小脑皮层浦氏细胞多受体 促代谢型受体 GABAB受体促离子型受体 GABAA受体 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 氨基酸类递质及其受体 其他重要的递质 受体系统 肽类神经肽 下丘脑调节肽阿片样肽 阿片肽 内啡肽 脑啡肽脑肠肽 胆囊收缩素 CCK 血管活性肠肽 VIP 等嘌呤类递质及受体腺苷 ATP其他类递质NO CO 反射活动的一般规律 反射 reflex 机体在中枢神经系统的参与下 对内外环境刺激所作出的规律性应答 非条件反射条件反射 反射活动的一般规律 反射弧 reflexarc 4 反射过程 N反射特点 快 短 准 适宜刺激 感受器 传入神经 反射中枢 传出神经 效应器 内分泌腺 效应器 N 体液反射特点 慢 广 久 激素 血液 AP AP 单突触反射 单突触反射 多突触反射 中枢神经元的联系方式 单线式联系 Singleline 视网膜中央凹视锥细胞 双极细胞 神经节细胞意义 精确传递 中枢神经元的联系方式 辐散 Divergence 多见于感觉传入通路意义 一个神经元的兴奋可引起许多神经元同时兴奋或抑制 中枢神经元的联系方式 聚合 Convergence 多见于运动传出通路意义 a使CNS内神经元活动能够集中 意义 a使CNS内神经元活动能够集中 b使兴奋或抑制能在后一个神经元上发生总和而及时加强或减弱 中枢神经元的联系方式 链状 Chain 中间神经元多以此联系意义 扩大兴奋 贮存信息 中枢神经元的联系方式 环状 Circuit 中间神经元多以此联系意义 反馈后发放 五 中枢兴奋传布的特征 单向传递 五 中枢兴奋传布的特征 单向传递 NO 多肽可逆向 五 中枢兴奋传布的特征 单向传递 NO 多肽可逆向 中枢延搁 突触延搁 0 3 0 5ms 五 中枢兴奋传布的特征 单向传递 NO 多肽可逆向 中枢延搁 突触延搁 0 3 0 5ms 总和与阻塞 A B C X Y Z 五 中枢兴奋传布的特征 单向传递 NO 多肽可逆向 中枢延搁 突触延搁 0 3 0 5ms 总和与阻塞 兴奋节律的改变 五 中枢兴奋传布的特征 单向传递 NO 多肽可逆向 中枢延搁 突触延搁 0 3 0 5ms 总和与阻塞 兴奋节律的改变 后发放 五 中枢兴奋传布的特征 单向传递 NO 多肽可逆向 中枢延搁 突触延搁 0 3 0 5ms 总和与阻塞 兴奋节律的改变 后发放 局限化与扩散 对内环境变化敏感和易疲劳 神经纤维传导和突触传递特征的比较 六 反射活动的一般特性 适宜刺激 感觉器 最后公路 前角运动神经元 中枢兴奋状态与中枢抑制状态 反射反应的习惯化和敏感化 反射活动的反馈调节 突触的抑制和易化 inhibitionandfacilitation 概述 易化 使后一级神经元易于兴奋 AP 抑制 使后一级神经元难于兴奋或直接阻断兴奋产生两者均可发生于 突触前 presynapse 突触后 postsynapse 突触的抑制 1 突触后抑制 postsynapticinhibition 概念 神经元信息传递过程中 通过兴奋一个抑制性中间神经元释放抑制性递质 而引起它的下一级神经元突触后膜产生IPSP致使其活动发生的抑制 分类 A 传入侧