神经元电信号传导

第二章神经元中电信号的产生和传导(ImpulseFormationandConduction)I .生物电研究肝史ii。神经元的细胞膜结构特性3。静息膜电位4。动作电位5。神经元整合，神经生物学。I .发展简史：在DuBoisReymond(1849)中记录在休息潜力和动作电位中。Helmholtz(1850)测量了神经间的冲动传导速度，证明神经活动与电活动不同。朱利叶斯凡尔登(1871)提出了解释神经和肌肉电现象的膜理论。I .开发简史：J.Z.Young(1936年)发现了枪乌贼的巨大轴突，直径1毫米，长度数百毫米。1939年，美国的h . j . Curtis，k.s. cole和英国的A.L.Hodgkin，A.F.Huxley发明了微电极技术，以显示动作电位出现时电导的变化。A.L.Hodgkin，A.F.Huxley和Eccles获得了1963年诺贝尔生理学医学奖。1949年，A.L.Hodgkin和B.Katz提出离子学说。1976年，ErwinNeher，BertSakmann引入了膜片钳(patchclamp)技术，使单离子通道的记录成为可能。1991年获得诺贝尔生理医学奖。、简介一些常见的生理学术语，压力：有机体对环境变化做出适当反应的能力。刺激：内部和外部环境的变化。阈值(threshold):可能引起有机体(组织、细胞)反应的最小刺激强度。阈值刺激：大于阈值的刺激。低于阈值的刺激：小于阈值的刺激。兴奋性：对刺激作出反应的有机体(神经元)的能力，如兴奋和抑制。兴奋(excitation):有机体(细胞)受到阈值刺激时，其反应不动(产生动作电位)。移动的速度慢，快，叫兴奋。抑制：有机体(细胞)受到阈值的刺激，其反应是从移动到移动(产生超极化电位)，像移动一样慢，称为抑制。ii .神经元的细胞膜结构特性。神经元的细胞膜是以脂质双层分子为支架，其中蛋白质缠绕在一起构成的。细胞膜的作用：边界膜：运输：化学扩散(离子通道，载体)活性运输(离子泵，质子泵)，通道运输是在膜的通道蛋白的帮助下进行的。钠离子通道、钾通道、钙通道等。离子扩散通量的数量与膜两侧离子的浓度差异及电场力有关。通道的打开(启用)或关闭(禁用)由浇口控制，浇口打开和关闭。化学门控通道：由于化学物质，大门打开和关闭。电压门控通道：门打开，关闭引起的膜电位变化。钠-钾泵(钠泵):输送Na和k，由两个子单位组成的二聚蛋白。ATP酶活性分解ATP可用性，即Na -K相关ATP酶。生物泵：镶嵌在细胞膜上的特殊蛋白质。活动时要提供能量，转移逆浓度差。钠泵、钾泵、钙泵等。钠泵的生理重要性：膜高k，膜高na的不平衡离子分布状态形成和保持。这种不平衡的分布是由生物电产生的，为了保持神经肌肉的正常兴奋性，这是必要的。第三，休息电位(RP) (a)概念和测量1，概念：特征：膜外为正，膜内为负。(外面的否定)细胞肃静时存在于细胞膜两侧的电位。、3 .restingpotentiaolRP，2 .RP实验现象：3 .证明RP的实验：(a) a，b电极在细胞膜外，没有电位变化，膜外没有电位差异。(b)当a电极位于细胞膜外，b电极插入膜内时，有电位变化，证明膜内外之间存在电位差异。(丙)当a和b电极都在细胞膜上，没有电位变化时，这证明膜没有电位变化。4，测量：数字：更多-10 -10-100mV之间，哺乳动物肌细胞或神经细胞：-70 -70-90mV红细胞：-6 -6，5 .静息电位的生成机制，a .静息状态细胞膜内，外部离子的不均匀分布(2)静息状态细胞膜离子通透性的选择性通透性：k cl- na a-B. RP生成机制的膜理论：膜内：静息状态细胞膜内外的主要离子分布和膜离子渗透性，(2)在休息状态下细胞膜对离子的通透性有选择性：k cl- na a-，B. RP生成机制的膜理论：k I净浓度差膜外扩散A-i不能膜外扩散，kI-，A-I膜内电位o(生成条件：(1)膜两侧离子分布不平衡；细胞内：k，蛋白质离子(A-)高浓度；细胞外：na和cl-的浓度很高。细胞休息，膜对k通透性对na通透性对A-通透性几乎没有，(2)各种离子的膜通透性差异。每当k净浓度差从膜里向外流动时，k就会在细胞外添加正电荷，在该细胞内产生负电荷，随着k的流出，正电荷间产生的电场力会阻止k的持续流出。当阻止k流出的浓度和阻止k流出的电场力达到平衡时，k的净动量为0，细胞膜两侧的稳定电位差是称为k的平衡电位的静电。2，生成过程：静息电位的本质：k流出形成的电-化学平衡电位。静息电位主要是细胞内外k浓度的影响：细胞外k浓度增加，k浓度差异减少，向外扩散的动力减弱，k流出减少，静息电位减少(即膜内外电位减小)。当细胞外的k浓度下降时，静息电位增加(即膜内外的电位增大)。第四，动作电位(Actionpotential，AP) (a)概念刺激细胞受到刺激时基于称为动作电位的休息电位生成的可传递电位的变化过程。动作电位由前电位和后电位组成。4 .活动电位(actionpotentialAP)、(2) AP实验现象：消极化(repolarizingphase)消偏振(overshoot)和超极化hyperpolpolations脱极化时，相细胞受到少量钠通道开放休息电位的刺激，减少到阈值电位水平。很多钠通道开放细胞外部Na快速，很多内部流式细胞内部电位急剧上升电位上升电位。(Na内部流)、2。复极时相膜电位达到Na平衡电位水平钠通道停用解除，钾通道激活开放Na停止内部流动，k快速流出细胞内电位减少，负电位置水平前端电位恢复到下降分支。(k流出)，3 .后电位钠，钾泵活动使膜两侧离子分布在兴奋前恢复不均匀。(钠泵活动)、描述膜两侧电荷分布的术语集，极化：细胞膜两侧为外部正数，内部负数状态。超极化：以恒压电位为标准，电位差增加(薄膜更为负数)。细胞膜两侧电位差变小的过程。逆极化：膜电位的极性反转(外部负内部正)。将复极化：细胞从脱极化状态恢复到原始极化状态的过程。(5)动作电位的特征：“全部或无”现象衰减导电脉冲生成，各种细胞AP期的差异较大：神经和骨骼肌细胞：1毫秒至3，00毫秒左右，(6)细胞动作电位与兴奋性变化之间的时间关系：前电位，静息电位脱极化达到临界电位水平是产生动作电位的必要条件。局部反应(电位):膜产生的局部、小的去极化反应。有合计效果。时间总量空间总和，不是“全部”或“无”的反应可以随着临界以下刺激的增加而增加；特点：电位低，衰减传导低；5 .动作电位的传导和局部电流传导：同细胞上动作电位的传播。转移：动作电位在两个细胞之间传播。神经冲动：神经纤维传导的动作电位。5 .神经冲动的传导(a)神经纤维传导的基本特性(2)细胞内神经冲动的传导。(c)神经纤维的传导速度，(a)神经纤维传导的基本特性1，生理完整性2，双向3，相对疲劳性4，节柔性5，衰减性或“全部或无”现象，1，AP对无骨髓神经纤维的传导3354局部电流理论，2，水草神经纤维传导比无骨髓神经纤维快得多。对同一细胞的兴奋性传导机制：无骨髓神经纤维近局部电流，长距离(跳)局部电流，带髓鞘纤维。actionpotentitiallconductionlocallcurrenttereory :无myelin神经纤维的兴奋性传导。兴奋部位局部发生的电位刺激相邻部位时，其间发生的局部电流使相邻部位发生极化，达到阈值时，相邻部位发生兴奋。兴奋地迅速扩展到这个机制。Jumpingconduction；saltatoryconduction:对Myelin神经纤维的兴奋性传导。Ranviersnode (myelin不连续)。神经兴奋是从一个郎氏结跳至下一个郎氏结。(6)影响动作电位发生和传导的因素，1。化学物质的影响：1)。普鲁卡因：钠离子，钾通道活性降低。抑制动作电位的传导。2)。河豚毒素(TTX):钠离子通道激活阻断剂。抑制动作电位的产生。3)。海葵毒素(seaanemonevenom，ATXII):钠离子通道失活阻断剂。减缓动作电位的超射射线，延长时间，生成平台4。蝎毒素(scorpiontoxin，):钠离子通道失活阻断剂。抑制动作电位的超射射线的减少阶段减慢，时间延长，产生平台5。箭毒(batrachotoxin):在正式状态下打开钠离子通道，产生不可逆的脱极化，降低动作电位的宽度，最终阻止传导。6)。四胺(四溴铵，tea):钾通道激活阻断剂。延长复极化期限。动作电位延长。2 .神经纤维结构的影响：根据直径、髓鞘发育的程度，结之间的长度和神经传导速度。分为a、b和c类型。级直径最粗的1-22微米，传导速度最快，5-120米/秒，myelin开发，节点分段长度，1-2毫米，但具有低损伤预防能力，损伤后恢复缓慢。主要属于传导体细胞感，骨髓神经纤维。b类：细长，直径1-3微米，速度3-15米/秒，myelin轻薄，防止损坏的能力稍强，损坏后容易恢复。主要在植物神经中发现。c类：直径最细，为0.3-1.6微米，传导速度最慢，与自主神经的节后纤维一样，2米/秒，恢复过程中不会生成髓鞘，因此损伤后再生速度快，在植物神经的节后纤维中常见，属于周围神经和后根的无髓纤维。无骨髓神经纤维，传导痛觉，味觉等嗅觉神经的嗅觉丝。5 .神经元集成：post synaptic potential : temporal summation : afferent neuron-different time；a volley)nonnlinearsenpathial summation : differentpartsofthewlell(body，axon，dendrite) nonnlinearandlinearAlgebraicsumboth occurtogetransallisactive . amplitudeandduration thedepolaritionoftheaxonhillockmembrane。整合functiontemporalsummation认为，同时到达多个突触前(空间总和)突触的冲动在多个突触前(空间总和)突触后的神经元产生新的神经冲动时，就完成了突触传递。摘要：1，理解休息潜力的概念及其生成机制。2、掌握动作电位的定义、波形、生成机制。3、了解引起动作电位的基本条件，掌握动作电位的概念。4、了解区域潜力的概念和特征。Bernstein的膜理论，1 .神经，肌肉细胞的原生质膜选择通透性。即使有机分子形成负离子，细胞内钾浓度也比细胞外高，可以自由进出，直到膜两边的电场阻止其运动，处于大气状态的细胞的负、外正极化状态，细胞表面各部位的电位相同。2.受到刺激后，细胞膜的选择性通透性发生变化，对所有离子的渗透性暂时增加，结果膜的极化状态被破坏，膜电位为零，这称为脱极化。脱极化部位和未脱极化部位之间的电位差，产生局部电流，脱极化扩展到新部位。