脑与认知科学第三章神经元课件

1、脑科学与认知科学脑科学与认知科学概论概论 3 3、神经元、神经元 智能科学与技术系智能科学与技术系 刘冀伟刘冀伟 1脑与认知科学第三章神经元 3.13.1神经系统的细胞神经系统的细胞1 3.23.2神经信号神经信号 2 3.33.3突触传递突触传递3 引子引子 大脑信息处理的最基本单元是神经元：大脑信息处理的最基本单元是神经元： 神经元的结构是怎样？神经元的结构是怎样？ 神经元是如何工作的？神经元是如何工作的？ 如何交流信息的？如何交流信息的？ 交流信息的方式有交流信息的方式有哪些？哪些？ 3 脑与认知科学第三章神经元 3.13.1神经系统的神经系统的细胞细胞 CajalCajal神经元的两个

2、主要原理神经元的两个主要原理 连接的连接的特异性：神经元的细特异性：神经元的细 胞浆彼此并不相通，因此每胞浆彼此并不相通，因此每 个神经元相互独立的；而神个神经元相互独立的；而神 经元间的这种连接并不是随经元间的这种连接并不是随 意的，他是神经元传递信息意的，他是神经元传递信息 的特异性通路。的特异性通路。 功能性功能性两极分化：神经元一两极分化：神经元一 部分专门负责接收信息，而部分专门负责接收信息，而 另一部负责将信息传递给其另一部负责将信息传递给其 他神经元或肌肉。他神经元或肌肉。 4 脑与认知科学第三章神经元 3.13.1神经系统的细胞神经系统的细胞 神经系统神经系统由由2 2种细种细

3、 胞胞组成：组成： 神经元神经元 神经胶质细胞神经胶质细胞 1 1、神经元、神经元 (neuron)(neuron)的结构的结构 细胞体细胞体; ; 树突树突 (dendrites)(dendrites)： 轴突轴突(axon)(axon)： 5 脑与认知科学第三章神经元 3.13.1神经系统的细胞神经系统的细胞 胞体：胞体：( (直径约直径约10301030mm最大的可达最大的可达100100m )m )又被称又被称 为核周体为核周体(perikaryon)(perikaryon)，其由细胞膜、细胞核、细胞质，其由细胞膜、细胞核、细胞质 、细胞器组成。进行着维持生命的各种代谢活动。、细胞器组

4、成。进行着维持生命的各种代谢活动。 树突树突(dendrite)(dendrite)：是胞体的延伸，在细胞体周围反复分：是胞体的延伸，在细胞体周围反复分 枝，细胞内容物也存在其中，直径从粗到细变化明显枝，细胞内容物也存在其中，直径从粗到细变化明显 ，长度，长度1 1至几十至几十m m 。树突中有尼氏体，表面有大量细。树突中有尼氏体，表面有大量细 小的突起，即树突棘小的突起，即树突棘(spine)(spine)。树突棘实际上是树突上的。树突棘实际上是树突上的 小突起。在树突棘的顶部有突触的连接点。负责接受小突起。在树突棘的顶部有突触的连接点。负责接受 刺激，并把刺激传向胞体。刺激，并把刺激传向胞

5、体。 轴突轴突(axon)(axon)：神经元只有一个长细而均匀的轴突，被神经元只有一个长细而均匀的轴突，被 称为神经纤维称为神经纤维(nerve fiber)(nerve fiber)。其长。其长1 1至几百至几百 mm或更长。或更长。 轴突在细胞起始部被称为轴丘，轴丘内没有尼氏体，轴突在细胞起始部被称为轴丘，轴丘内没有尼氏体， 其兴奋性最高，往往是动作电位发起的地方。进行动其兴奋性最高，往往是动作电位发起的地方。进行动 作电位的快速传导和物质的转运。作电位的快速传导和物质的转运。6 脑与认知科学第三章神经元 3.13.1神经系统的细胞神经系统的细胞 树突树突(dendrites)(dend

6、rites)的表现形式的表现形式多种多样，有的树突表现为多种多样，有的树突表现为 类似老橡树的分支和末梢广泛的树枝样分布，也有的表类似老橡树的分支和末梢广泛的树枝样分布，也有的表 现的相当简单。现的相当简单。 7 脑与认知科学第三章神经元 3.13.1神经系统的细胞神经系统的细胞 突触突触(synapse)(synapse)： 突触前突触前(presynaptic)(presynaptic) 突触后突触后(postsynaptic)(postsynaptic) 髓鞘髓鞘(myelin) (myelin) ：是包绕许多神是包绕许多神 经元轴突的脂类经元轴突的脂类物质。物质。 8 脑与认知科学第三

7、章神经元 3.13.1神经系统的细胞神经系统的细胞 2 2、神经元的分类、神经元的分类： 神经元神经元的形态具有的形态具有多样多样 性，性，按按结构形态结构形态解剖学家将解剖学家将 其归为四种大的类型：其归为四种大的类型： 单极神经元单极神经元 双极神经元双极神经元- -感觉信息感觉信息 加工；加工； 假单极神经元假单极神经元- - 多级多级神经元神经元 按分布区域：按分布区域：大脑皮层锥体大脑皮层锥体 细胞、海马侵体细胞等。细胞、海马侵体细胞等。 9 脑与认知科学第三章神经元 3.13.1神经系统的细胞神经系统的细胞 单极神经元单极神经元：只有一个远离胞体的突起此突起能分支：只有一个远离胞体

8、的突起此突起能分支 形成树突和轴突，此类神经元常见于无脊椎动物的神形成树突和轴突，此类神经元常见于无脊椎动物的神 经系统；经系统； 双极神经元双极神经元：此类神经元具有两个突起，一根树突和：此类神经元具有两个突起，一根树突和 一根轴突，通过树突接收来自某一端的信息，通过轴一根轴突，通过树突接收来自某一端的信息，通过轴 突将信息传至另一端。主要突将信息传至另一端。主要参与参与感觉信息加工，听觉、感觉信息加工，听觉、 嗅觉、视觉等信息传递系统，眼的视网膜；嗅觉、视觉等信息传递系统，眼的视网膜； 假单极神经元假单极神经元：是双极感觉神经元树突和轴突融合，：是双极感觉神经元树突和轴突融合， 其多见于脊

9、髓背根神经节，躯体感觉神经细胞；其多见于脊髓背根神经节，躯体感觉神经细胞； 多级多级神经元神经元：多见于运动和感觉系统中，其有一个轴：多见于运动和感觉系统中，其有一个轴 突和多个树突。突和多个树突。 10 脑与认知科学第三章神经元 3.13.1神经系统的细胞神经系统的细胞 3 3、神经胶质细胞神经胶质细胞neuroglial cellneuroglial cell ： 有神经胶水之称有神经胶水之称，其，其数量数量约为神经元的约为神经元的1010多多倍，倍，占脑占脑 容量的一半，容量的一半，是是另一大类神经细胞，通常其胞体较小，直另一大类神经细胞，通常其胞体较小，直 径为径为810 810 m

10、m 。神经胶质细胞在形态上与神经。神经胶质细胞在形态上与神经元元最大的最大的 区别是虽然有突起但没有形成明显的轴突区别是虽然有突起但没有形成明显的轴突，自身不传递信自身不传递信 息。息。 胶质神经细胞位于中枢神经系统和外周神经系统内，胶质神经细胞位于中枢神经系统和外周神经系统内， 但他们的类型不同。但他们的类型不同。 11 脑与认知科学第三章神经元 3.13.1神经系统的细胞神经系统的细胞 神经胶质细胞神经胶质细胞分类分类 ： 中枢神经系统中枢神经系统 星形胶质细胞星形胶质细胞 少突胶质细胞少突胶质细胞 小胶质细胞小胶质细胞 外周神经系统外周神经系统 许旺氏细胞许旺氏细胞 12 脑与认知科学第

11、三章神经元 3.13.1神经系统的细胞神经系统的细胞 星形胶质细胞星形胶质细胞：是一种呈圆形对称形状的大细胞，他：是一种呈圆形对称形状的大细胞，他 们围绕着神经元并与脑血管紧密连接星形细胞与脑血们围绕着神经元并与脑血管紧密连接星形细胞与脑血 管的接触部位特化为管的接触部位特化为终足终足，该结构即允许离子进入血，该结构即允许离子进入血 管壁又在中枢神经系统的组织与血液之间构建了一道管壁又在中枢神经系统的组织与血液之间构建了一道 屏障屏障- -血脑屏障血脑屏障(blood-brain barrier BBB)(blood-brain barrier BBB)。 此此屏障能阻档某些血液的病原或过度影

12、响神经活动的屏障能阻档某些血液的病原或过度影响神经活动的 化学物质进入，从而保护中枢神经系统。化学物质进入，从而保护中枢神经系统。 小胶质细胞小胶质细胞：一种形状小而不规则的胶质神经细胞主：一种形状小而不规则的胶质神经细胞主 要脑组织损伤时发挥要脑组织损伤时发挥作用。作用。 13 脑与认知科学第三章神经元 3.13.1神经系统的细胞神经系统的细胞 神经胶质细胞的主要功能神经胶质细胞的主要功能 是构成神经元的髓鞘是构成神经元的髓鞘; ; 少突胶质细胞少突胶质细胞：中枢：中枢 神经系统中髓鞘神经系统中髓鞘 (myelin)(myelin) 许许旺氏旺氏细胞细胞：外周神：外周神 经系统经系统中中髓鞘

13、髓鞘 朗飞氏结朗飞氏结(nodes of (nodes of Ranvier)Ranvier) 14 脑与认知科学第三章神经元 3.13.1神经系统的细胞神经系统的细胞 神经胶质细胞神经胶质细胞的特性和功能的特性和功能 支持和保护作用：支持和保护作用：胶质细胞与神经元紧密相邻，在中枢神经胶质细胞与神经元紧密相邻，在中枢神经 系统内几乎充满了神经元结构以外的所有系统内几乎充满了神经元结构以外的所有 空间。空间。 分离和绝绦作用：分离和绝绦作用：在中枢神经系统内胶质细胞把神经元分开在中枢神经系统内胶质细胞把神经元分开 ，尤其是对突触的隔断，尤其是对突触的隔断， 使神经元各自的活动不发生使神经元各自

14、的活动不发生“串线串线 ”。 参与脑屏障的形成。参与脑屏障的形成。 胺质细胞营造的微环境构成神经元电活动的本底：胺质细胞营造的微环境构成神经元电活动的本底：灭活灭活神经神经 递质递质、调节胞外、调节胞外K K离子、胶质细胞为神经元活动提供了一个离子、胶质细胞为神经元活动提供了一个 活动的活动的“舞台舞台。 引导发育中神经元的生长、迁移和排布引导发育中神经元的生长、迁移和排布 15 脑与认知科学第三章神经元 3.13.1神经系统的细胞神经系统的细胞 4 4、神经元的特性：、神经元的特性：除了神经元的形态多样性外，其机能除了神经元的形态多样性外，其机能 最大的特点是特异的信息传递和处理，且具有传递

15、信最大的特点是特异的信息传递和处理，且具有传递信 息的绝缘性和极性。神经元的息的绝缘性和极性。神经元的极性极性是指树突是信息的是指树突是信息的 接受端，为输入极；另一端的轴突是信息的输出端。接受端，为输入极；另一端的轴突是信息的输出端。 树突和轴突分别向其靶方向的细胞生长并建立树突和轴突分别向其靶方向的细胞生长并建立突触突触联联 系。可以从系。可以从电活性电活性和和化学活性化学活性两方面了解神经元的机两方面了解神经元的机 能。前者是神经细胞膜的特性，决定神经元对刺激的能。前者是神经细胞膜的特性，决定神经元对刺激的 反应、换能和传导，表现为在反应、换能和传导，表现为在静息膜电位静息膜电位基础上产

16、生基础上产生 的的去极化去极化、动作电位传导动作电位传导和和复极化复极化过程；后者参与神过程；后者参与神 经元之间的信息传递，表现为经元之间的信息传递，表现为神经递质的合成、运输神经递质的合成、运输 、分泌、分泌和重吸收或灭活。和重吸收或灭活。 16 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经神经信号信号 神经元神经元发放发放信号需要的必备条件信号需要的必备条件- -能量能量 神经元如何为神经元发放信号提供能量？神经元如何为神经元发放信号提供能量？ 能量如何用于神经元内信号的产生？能量如何用于神经元内信号的产生？ 神经元间如何实现信号的相互神经元间如何实现信号的相互传递？传递？ 1 1、神经元

17、信息交流基本、神经元信息交流基本流程流程 接收接收信号：化学信号：化学信号信号- -神经递质、气味神经递质、气味等；物理信号等；物理信号 - -触摸、光线、音波和电信号等触摸、光线、音波和电信号等 突触后神经元细胞膜变化突触后神经元细胞膜变化- -导致电流流入或流出神经导致电流流入或流出神经 元，电流是由离子流传导的元，电流是由离子流传导的。 动作电位动作电位- -长程传送的长程传送的信号是锋电位信号是锋电位启动启动区产生的锋区产生的锋 电位电位( (动作电位动作电位) )，动作电位的结果是沿轴突下行传，动作电位的结果是沿轴突下行传 输到轴突末梢，引起神经递质的释放。输到轴突末梢，引起神经递质

18、的释放。 17 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 2 2、神经元细胞、神经元细胞 膜和膜电位的特膜和膜电位的特 性性： 细胞膜细胞膜是磷脂是磷脂 双分子层结构由双分子层结构由 于脂质成分的存于脂质成分的存 在细胞膜不溶解在细胞膜不溶解 于细胞内外的水于细胞内外的水 环境环境 18 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 （1 1）静息膜电位）静息膜电位(resting membrane potential)(resting membrane potential)： 神经元神经元未受到刺激时存在于细胞膜内外两侧的未受到刺激时存在于细胞膜内外两侧的电位差，电位

19、差， 膜膜内外内外有有-40-90mV-40-90mV的电位差的电位差； 19 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 细胞膜细胞膜不仅是不仅是 磷脂双分子层磷脂双分子层 结构它还包括结构它还包括 很多跨膜的蛋很多跨膜的蛋 白质，形成了白质，形成了 各种特异性的各种特异性的 结构结构- - 离子通道离子通道(ion (ion channel)channel)、 主动转运器或主动转运器或 泵泵结构结构 20 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 离子通道离子通道(ion channel)(ion channel)：由跨膜蛋白质所构成，这些蛋白：由跨膜蛋白质所构成

20、，这些蛋白 质造成一些孔，这些孔是跨膜通道，允许钠、钾和氯离质造成一些孔，这些孔是跨膜通道，允许钠、钾和氯离 子子(Na(Na+ +,K,K+ +,Cl,Cl- -) )穿过，数以千计穿过，数以千计的离子通道存在于神经元的离子通道存在于神经元 细胞膜细胞膜中。其中有些离子通道是无闸门的，永远开通，中。其中有些离子通道是无闸门的，永远开通， 但只对某些离子开放。而另一些离子通道是由闸门控制但只对某些离子开放。而另一些离子通道是由闸门控制 的，可在电、化学和物理刺激下开放和关闭。的，可在电、化学和物理刺激下开放和关闭。 渗透性渗透性(permeability)(permeability)：离子通道

21、允许离子穿透细胞膜的：离子通道允许离子穿透细胞膜的 程度称为程度称为渗透性渗透性，细胞膜对某些离子，细胞膜对某些离子( (K K+ +) )的渗透性高于其的渗透性高于其 他离子他离子( (NaNa+ +,Cl,Cl- -) )，这被称为选择性渗透性。神经元对钾离，这被称为选择性渗透性。神经元对钾离 子渗透性高于钠离子的原因是钾通道多于钠通道。子渗透性高于钠离子的原因是钾通道多于钠通道。 21 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 NaNa+ +-K-K+ +泵泵： ATP(ATP(三磷酸腺三磷酸腺 苷苷)- )-提供提供能量将能量将 NaNa+ +运运出细胞并出细胞并 将将K

22、 K+ +运进细胞运进细胞 。 一一个个ATPATP分子分子 水解可以运出水解可以运出3 3 个个NaNa+ +运运进进2 2个个 K K+ + 22 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 因为离子通道和因为离子通道和 NaNa+ +-K-K+ +泵泵的存在的存在 ，在静息状态时，在静息状态时 K K+ +内多外内多外少，少， NaNa+ +内少外内少外多的多的 状态，产生电荷状态，产生电荷 梯度。梯度。 因为离子浓度的内外差驱动离子移动，但离子移动又导致因为离子浓度的内外差驱动离子移动，但离子移动又导致 电位差的变化，两者导致静息时的一种平衡。这个平衡产电位差的变化，两者导

23、致静息时的一种平衡。这个平衡产 生了细胞内与细胞外的电位差生了细胞内与细胞外的电位差- -静息膜电位静息膜电位 23 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 静静息膜电位的产生有三个基本因素息膜电位的产生有三个基本因素： 细胞内外离子分布的不平衡；细胞内外离子分布的不平衡； 膜上离子通道关闭开放对离子产生不同的通透性；膜上离子通道关闭开放对离子产生不同的通透性； 钠钠- -钾泵的作用。钾泵的作用。 （2 2）膜电位）膜电位的数学物理模型的数学物理模型 K K+ +浓度浓度- -电场电场平衡平衡NernstNernst公式公式( (物理化学物理化学+ +热力学热力学) ) 59.

24、5lg o K i K E K 24 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 3 3、神经元的导电性、神经元的导电性：对于对于细胞信号细胞信号，神经元具有两个重神经元具有两个重 要的特性要的特性： 神经元是一个神经元是一个容积导体，电流可以从其内部通过，也容积导体，电流可以从其内部通过，也 可以穿过他们的膜。可以穿过他们的膜。 他们能生成多种他们能生成多种电流，感受器电位电流，感受器电位(receptor potential)(receptor potential)、 突触电位突触电位(synaptic potential)(synaptic potential)、动作电位、动

25、作电位(action (action potential)potential) 导体导体- -细胞浆、细胞外液细胞浆、细胞外液；绝缘体；绝缘体- -细胞膜。细胞膜。 电极化电极化：膜两侧外正内负的状态称为电极化；膜两侧外正内负的状态称为电极化； 去极化去极化(depolarization)(depolarization)：膜电位的数值向负值减少的方向膜电位的数值向负值减少的方向 称为去极化；称为去极化； 负极负极化化(hyperpolarization(hyperpolarization) ) ：膜电位的数值向负值增加的膜电位的数值向负值增加的 方向称为方向称为超极化。超极化。 25 脑与认知

26、科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 (1)(1)神经元的被动电神经元的被动电特特 性：性： 突触被激活突触被激活 产生主动地穿膜电流，产生主动地穿膜电流， 导致产生突触电位；导致产生突触电位； 引起神经元的被动电引起神经元的被动电 流传导流传导- -去极化去极化- -超极化；超极化； 被动电流通过细胞浆被动电流通过细胞浆 的容积导体传到突触的容积导体传到突触 后神经元的树突和胞后神经元的树突和胞 体，如果被动电流能体，如果被动电流能 有效地去极化，它们有效地去极化，它们 将在神经元轴丘的锋将在神经元轴丘的锋 电启动区激发动作电电启动区激发动作电 位；位； 轴突内部产生轴突内部产生被

27、动电流被动电流； 电流电流引起临近的轴突区域去极引起临近的轴突区域去极 化，引起新的动作电位化，引起新的动作电位 26 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 一个完整的电路要求电流必一个完整的电路要求电流必 须持续的流动因此离子流在须持续的流动因此离子流在 细胞内流动必须伴随着向细细胞内流动必须伴随着向细 胞外流动并返回从而形成一胞外流动并返回从而形成一 个完整的电路。个完整的电路。 电信号沿轴突传送距离？电信号沿轴突传送距离？ 一一个观察神经元内电活动的个观察神经元内电活动的 装置。装置。 27 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 电紧张（衰减）传导电紧

28、张（衰减）传导- -被动电流的传导一递减的方式发展。被动电流的传导一递减的方式发展。 影响因素影响因素：胞液的电导率：胞液的电导率- -细胞膜的电阻细胞膜的电阻 传送距离：传送距离：1mm1mm 28 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 (2)(2)神经元神经元的主动的主动电电特性：特性： 动作电位动作电位- -兴奋性兴奋性过程呈现出细胞膜上的钠和钾离子通道打过程呈现出细胞膜上的钠和钾离子通道打 开，钠和钾离子大量进入细胞内，在兴奋的一刹那神经元开，钠和钾离子大量进入细胞内，在兴奋的一刹那神经元 的部分细胞膜去极化，的部分细胞膜去极化， 并可能反极化，但持续时间大约并可能反

29、极化，但持续时间大约1 1 1000 s1000 s。此。此去去反极化反极化的变化沿细胞膜和轴突以负波形的变化沿细胞膜和轴突以负波形 式传播，此负波被称为式传播，此负波被称为“动作电位动作电位” 。动作电位在轴突上。动作电位在轴突上 的传播呈不衰减和绝缘性。的传播呈不衰减和绝缘性。 29 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 电极化：电极化：膜两侧外正内膜两侧外正内 负的状态称为电极化；负的状态称为电极化； 去极化去极化(depolarization)(depolarization)： 膜电位的数值向负值减膜电位的数值向负值减 少的方向称为去极化；少的方向称为去极化； 负极化

30、负极化 (hyperpolarization) (hyperpolarization) ： 膜电位的数值向负值增膜电位的数值向负值增 加的方向称为超极化。加的方向称为超极化。 30 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 去极化达到去极化达到 足够强度导足够强度导 致动作电位致动作电位 启动；启动； 全或全或无特性无特性 31 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 动作电位产生的离子机制和双通道理论动作电位产生的离子机制和双通道理论 (1)(1)静息时，由于细胞膜内外液存在着各种离子静息时，由于细胞膜内外液存在着各种离子(Na(Na+ +、K K+ +) )的

31、浓度差的浓度差 ，而膜对这些离子通透性不同，使得细脑膜内外维持，而膜对这些离子通透性不同，使得细脑膜内外维持-70 mV-70 mV左右左右 的静息电位的静息电位。 (2)(2)当细胞受到电刺激时，细胞膜产生去极化，使得膜对当细胞受到电刺激时，细胞膜产生去极化，使得膜对NaNa+ +、K K+ +通通 透性发生变化。首先膜对透性发生变化。首先膜对NaNa+ +的通透性大大增强，的通透性大大增强，NaNa+ +大量涌进，大量涌进， 使膜电位去极化，这更加使膜电位去极化，这更加NaNa+ +速了速了NaNa+ +进入。这是一种正反馈，产进入。这是一种正反馈，产 生很大的内向生很大的内向NaNa+

32、+电流，出现了超射，直到钠的平衡电位。这便构电流，出现了超射，直到钠的平衡电位。这便构 成了动作电位的上升相。成了动作电位的上升相。 (3)(3)紧接着紧接着NaNa+ +通道失活，使内向通道失活，使内向NaNa+ +电流下降。电流下降。 (4) Na(4) Na+ +通道失活的同时，通道失活的同时， K K+ +通道活化，钾电导大大增加，通道活化，钾电导大大增加， K K+ +外流，外流， 这就构成了动作电位的下降相。膜电位基本回到静息电位水平。这就构成了动作电位的下降相。膜电位基本回到静息电位水平。 (5)(5)最后内于钠泵的作用，完成排最后内于钠泵的作用，完成排NaNa+ +摄摄K K+

33、 + ，完全恢复到静息水平 ，完全恢复到静息水平。 32 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 (3)(3)跳跃式传导和髓鞘的作用跳跃式传导和髓鞘的作用 有些神经信号的传导距离很长，轴突如何实现的？有些神经信号的传导距离很长，轴突如何实现的？ 髓鞘：提高了细胞髓鞘：提高了细胞 膜的电阻率膜的电阻率 33 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 动作电位只发生在髓鞘中断的朗飞氏结处动作电位只发生在髓鞘中断的朗飞氏结处 34 脑与认知科学第三章神经元 3.23.2神经信号神经信号 用电池和导线用电池和导线 构建神经元的构建神经元的 等效电路。等效电路。 35 脑与

34、认知科学第三章神经元 3.33.3突触传递突触传递 突触突触synapse)synapse) 突触突触的概念：的概念：感受器与神经元或神经元与效应器或神经感受器与神经元或神经元与效应器或神经 元相互之间的机能接点就是突触。元相互之间的机能接点就是突触。18961896年把神经元相互年把神经元相互 之间的机能接点命名为之间的机能接点命名为突触突触。以神经元之间的化学突触。以神经元之间的化学突触 为例，突触由为例，突触由突触前膜突触前膜、突触后膜突触后膜和和突触间隙突触间隙构成构成。 突触突触的分类：的分类： 按照神经元接触部位不同又可分为轴突按照神经元接触部位不同又可分为轴突树突型、轴树突型、轴

35、 突突胞体型、轴突胞体型、轴突轴突型、胞体轴突型、胞体胞体型、树突胞体型、树突 树突型等。树突型等。 按照结构和机制的不同，突触可以分为按照结构和机制的不同，突触可以分为化学突触化学突触和和电电 突触突触。 按照其传递的性质又可分为兴奋性突触和抑制性突触按照其传递的性质又可分为兴奋性突触和抑制性突触 等。等。 36 脑与认知科学第三章神经元 3.33.3突触传递突触传递 (1)(1)化学传递化学传递 突触前膜突触前膜的浆面有较厚的致的浆面有较厚的致 密物质，使突触前膜厚密物质，使突触前膜厚55 7nm7nm，前膜中有突触小胞积，前膜中有突触小胞积 聚，电子显微镜下可看到突聚，电子显微镜下可看到

36、突 触前膜内侧有致密的突起和触前膜内侧有致密的突起和 网络样结构，具有引导突触网络样结构，具有引导突触 小胞与突触前膜融合的作用小胞与突触前膜融合的作用 ； 突触后膜突触后膜的浆面也有较厚的致密物质，厚的浆面也有较厚的致密物质，厚67nm67nm，具有离，具有离 子通道或有子通道或有7 7个跨膜螺旋的个跨膜螺旋的G G蛋白偶联型蛋白偶联型受体受体；突触间隙突触间隙宽宽 2030 nm2030 nm，其间有粘多糖和糖蛋白。，其间有粘多糖和糖蛋白。 37 脑与认知科学第三章神经元 3.33.3突触传递突触传递 神经递质神经递质是是传递神经信息的信使。它是通过与靶细胞上的传递神经信息的信使。它是通过

37、与靶细胞上的 特定受体相结合，并通过膜上的离子通道改变靶细胞膜的特定受体相结合，并通过膜上的离子通道改变靶细胞膜的 电学和化学性质或经受体传递系统把信息传递给靶细胞，电学和化学性质或经受体传递系统把信息传递给靶细胞， 继而通过靶细胞的第二信使产生一系列生理和生物化学反继而通过靶细胞的第二信使产生一系列生理和生物化学反 应。经典应。经典 的神经递质应具有神经元内合成、突触前释放、的神经递质应具有神经元内合成、突触前释放、 与突触后细胞膜上相应受体结合产生生与突触后细胞膜上相应受体结合产生生 理效应、并具有使理效应、并具有使 其分子酶解或终止其效应等基本条件。其分子酶解或终止其效应等基本条件。 38 脑与认