神经系统功能活动的基本原理 教育学习

第十章神经系统,1,一类参考,OrganizationoftheNervousSystem,2,一类参考,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,3,一类参考,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。,4,一类参考,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,5,一类参考,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,6,一类参考,第一节神经系统功能活动基本原理,一、神经元,7,一类参考,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）,8,一类参考,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,9,一类参考,神经元的分类,按突起数目：假单极、双极、多极,10,一类参考,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,11,一类参考,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,12,一类参考,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,13,一类参考,MyelinSheath,14,一类参考,MyelinSheathFormation,15,一类参考,（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,16,一类参考,UnmyelinatedAxons,17,一类参考,神经纤维传导兴奋的速度,神经纤维的直径V(m/s)=6D(总直径,m),直径(um)13-206-121.50.2-1.5速度(m/s)80-12035-755-350.5-2.0,18,一类参考,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0.6,19,一类参考,20,一类参考,Nerveconduction-Myelinated,21,一类参考,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,22,一类参考,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),23,一类参考,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、AB类C类,24,一类参考,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122270120A触-压觉5122570A痛、温度觉、触-压觉251025A痛、温度觉、触-压觉0.11.31C,25,一类参考,26,一类参考,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,27,一类参考,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,28,一类参考,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。,29,一类参考,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,30,一类参考,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。,31,一类参考,二、神经胶质细胞,数量：神经元的10-50倍总体积：1:12:1,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,32,一类参考,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,33,一类参考,Figure8-5:Glialcellsandtheirfunctions,34,一类参考,神经胶质细胞的基本功能支持作用修复和再生作用,35,一类参考,神经胶质细胞的基本功能支持作用修复和再生作用,36,一类参考,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,37,一类参考,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,38,一类参考,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,39,一类参考,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,40,一类参考,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,41,一类参考,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,42,一类参考,ActualSynapse,Pinel,JPJ(1993),Biosychology.,p.1113,43,一类参考,Pinel(2000).Biopsycholgy4thEd.,AllynandBacon,p.62,Rosenzweigetal.(1999).BiologicalPsychology2ndEd.,SinauerPress,p.28.,“RealLife”synapticcontacts,44,一类参考,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？,45,一类参考,突触传递的过程,电-化学-电过程,46,一类参考,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,47,一类参考,递质释放过程：动员摆渡着位融合出胞,48,一类参考,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,49,一类参考,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,50,一类参考,兴奋性突触后电位(EPSP),51,一类参考,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,52,一类参考,抑制性突触后电位(IPSP),53,一类参考,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,54,一类参考,产生部位：轴突的始段,突触后神经元动作电位,55,一类参考,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）,56,一类参考,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,57,一类参考,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,58,一类参考,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,59,一类参考,(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,60,一类参考,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),61,一类参考,、电突触传递,结构：缝隙连接,间隔23nm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,62,一类参考,、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）,63,一类参考,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,64,一类参考,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,65,一类参考,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,66,一类参考,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,67,一类参考,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。,68,一类参考,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,69,一类参考,递质共存现象,70,一类参考,分类家族成员胆碱类乙酰胆碱胺类多巴胺、E、NE、5HT、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,71,一类参考,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,72,一类参考,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,73,一类参考,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）,74,一类参考,递质的发现,奥托.洛伊维OttoLoewi,75,一类参考,乙酰胆碱Acetylcholine,主要的递质、受体系统,76,一类参考,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,77,一类参考,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,78,一类参考,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,79,一类参考,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),80,一类参考,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。,81,一类参考,NorepinephrineBiosynthesis,Tyrosine,Dopa,Dopamine,Norepinephrine,Tyrosinehydroxylase,Dopadecarboxylase,Dopamine-hydroxylase,Phenylalamine,去甲肾上腺素（Norepinephrine）,82,一类参考,Locationofnorepinephrineinbrain,中脑网状结构脑桥蓝斑延髓网状结构腹外侧,83,一类参考,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）,84,一类参考,肾上腺素能受体,受体12受体123,G-蛋白耦联受体,85,一类参考,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,86,一类参考,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,87,一类参考,外周神经系统肾上腺素能受体的分布与拮抗剂,88,一类参考,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、D5,89,一类参考,5-羟色胺（serotonin）,5-HT15-HT7受体,中缝核,痛觉与镇痛、睡眠、情绪、内分泌等,90,一类参考,组胺（Histamine）,下丘脑后部结节乳头核,H1H3受体,觉醒、痛觉、饮水、内分泌等,91,一类参考,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,92,一类参考,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,93,一类参考,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,94,一类参考,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,95,一类参考,反射活动的一般规律,反射弧（reflexarc）,96,一类参考,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,97,一类参考,单突触反射,单突触反射,98,一类参考,多突触反射,99,一类参考,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,100,一类参考,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,101,一类参考,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；,102,一类参考,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。,103,一类参考,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,104,一类参考,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,105,一类参考,五、中枢兴奋传布的特征,单向传递,106,一类参考,五、中枢兴奋传布的特征,单向传递（NO、多肽可逆向）,107,一类参考,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）：0.30.5ms;,108,一类参考,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）：0.30.5ms;总和与阻塞,A,B,C,X,Y,Z,109,一类参考,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）：0.30.5ms;总和与阻塞；兴奋节律的改变；,110,一类参考,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）：0.30.5ms;总和与阻塞；兴奋节律的改变；后发放；,111,一类参考,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）：0.30.5ms;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,112,一类参考,神经纤维传导和突触传递特征的比较,113,一类参考,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。,114,一类参考,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）,115,一类参考,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