《神经结构及信号》

1、1 2 31 神经元与神经元之间的相互 作用 311 神经元的结构与分类 312 突触 |神经细胞(即神经元neuron) |神经胶质细胞(neuroglia cell) 4 311 神经元的结构与分类 5 1）神经元的结构 一个完整的细胞 胞体 树突 轴突 |较短，分支较多，有棘突或棘 刺(spine)。 |机能是接受其他神经元传来的 神经冲动，并将冲动传到胞体。 |每个神经元只有一个发自胞体 的轴丘(axon hillock)。 |胞浆中没有尼氏体。始段(initial segment)没有被膜。 |轴突分支少，但较长。末端分 支多，分支末梢形成许多球形 突触小体。 |末端称为轴端（axo

2、n terminal） 或端扣（terminal bouton），为 膨胀的盘状，贴附于另一个神 经元的树突或胞体表面，形成 突触（synapse）。也与其膨大 部位形成突触联系。 |按突枝（neurite：dendrite和 axon）的多少分为：单极、二 极和多极神经元。 |按轴突长度分为Golgi type neurons（也称为射神经）和 Golgi type neurons（也称为局 部神经）。 |按神经递质分 |按树突分。 16 神经元的机能或连接方式分类 (1)（初级）感觉神经元（primary sensory neurons）。 (2)运动神经元（motor neurons）。

3、 (3)中间神经元（interneurons）。 17 神经元的机能分类 兴奋性神经元 抑制性神经元。 18 312 突触 v神经元之间在结构上（并没有原生质相连）， 每一神经元的轴突末梢仅与其他神经的胞体 或突起相接触，该部位称为突触。 19 突触 synapse 20 突触类型（结构） v轴突与细胞体相 接触； v轴突与树突相接 触； v轴突与轴突相接 触。 21 突触类型（结构） v树突树突型、树突胞体型、树突 轴突型、胞体树突型、胞体胞体型、 胞体轴突型突触联系 23 (一)化学突触 v化学突触广泛存在于哺乳动物神经系统，其 信息由化学物质传递，这种化学物质被称为 信使，如细胞内分泌的

4、激素，神经激素等 v化学突触在神经通路上既是定向开关又是换 能装置，它们将神经冲动的电信号暂时转换 为化学信号，然后又恢复为电信号。 25 (一)化学突触 v化学突触包括突触终扣、突触囊泡、突触前 膜、突触后膜 v突触前膜内，最重要的一种蛋白质是突触素 I(Synapsin)。 v在突触后，已鉴定的成分是膜受体、突触后 增厚(PSD)和使PSD磷酸化和去磷酸化的酶。 27 （二） 电突触 v主要存在于无脊椎动物与某些低等脊椎动物。 v电突触是两个神经元紧密接触的部位膜的缝 隙连接（gap junction），两层膜间的间隔只 有23nm，连接部位的神经元膜没有增厚， 存在沟通两细胞胞浆的通道，

5、两神经元之间 的电阻非常低，带电离子可通过这些通道而 传递电信号。 v电传递的速度快，几乎不存在潜伏期，这种 信号传递一般是双向的。 28 电突触 v树突与树突、胞体与胞体、轴突与胞体、轴 突与树突之间。 29 32神经系统的组织及对生物电信号神经系统的组织及对生物电信号 的调制的调制 30 321突触联系与演变突触联系与演变 l（1）多路联系 l一个神经元能通过突触传递作用于许多其他神 经元。另一方面，一个神经元可以接受许多不 同神经元的作用。据估算，一个脊髓前角运动 神经元的胞体和树突上可有2000个左右的突 触，而一个大脑皮层锥体细胞则有3000个突 触。 31 突触联系与演变突触联系与

6、演变 l（2）突触的淘汰机制 l在生长发育过程中，神经元之间的突触联系的性质和 模式是变化的。 l成年脊椎动物的一根肌纤维受单一的运动神经元刺激。 但初生动物的一根肌纤维却同时被几个运动神经元支 配。 32 突触联系与演变突触联系与演变 l营养作用，受神经控制的靶组织在失去神经联 系后会发生性质变化，如萎缩、病变等 33 322时间总和与空间总和时间总和与空间总和 l相继的两个单刺激的间隔时间不大于EPSP的 衰减过程，即可总和，称为时间总和。 l单独一个神经元的阈下刺激对另一个神经元无 效，多个刺激同时作用在同一个神经元却能激 发其兴奋，称为空间总和。 34 322时间总和与空间总和时间总和

7、与空间总和 l神经元瞬间内会接收到许多信号，有兴奋性的， 也有抑制性的，它要将一定空间范围内，一定 时间范围内所接受到的全部信号进行累加处理， 如果累加结果达到或超过阈值，才产生动作电 位或以何种频率发放。 l将多道输入信号汇聚于内，表达于外的过程称 为整合。整合信息是神经元的主要功能。 35 323 神经系统对生物电信号的调制神经系统对生物电信号的调制 l脑内的电信号非常简单。 l产生动作电位末梢释放神经递质下一 级神经元的局部电位继而动作电位如此循 环逐级传递。 l局部电位具有分析整合功能，不能传播 l动作电位是具有明确意义的电信号，传播。 36 （1） 神经信号的编码神经信号的编码抽象性

8、和数抽象性和数 字化原则字化原则 l人脑中每个神经元的动作电位都是类似的，关键是信 号的起点和终点，或者说决定于该神经元所处的地位。 l动作电位是一种抽像的、具有频率编码特性的数字化 信号。 l视觉景像应在神经元间的相互作用中得到体现，而非 单个神经元活动所能表征的。 l神经系统具有将信号分解为一些抽像特性的能力，不 同的特性通过不同的通路传导多道输入，同时传 导； 37 （1） 神经信号的编码神经信号的编码抽象性和数抽象性和数 字化原则字化原则 l1个数码，神经元中动作电位只有1种。 l频率可调，（与强度有关）。 l起止部位的连接，（信息的种类有关） l各神经单位的协调，（具体化，形象化）

9、l接受部位、传输线路及处理部位分工负责，各司其职。 神经系统具有将信号分解为一些抽像特性的能力，不 同的特性通过不同的通路传导多道输入，同时传 导； l人视神经由大约100万根神经节细胞的轴突组成，携带至中枢的信号只是每一瞬间各轴突动 作电位的发放频率，而非任何图像信息。 38 （2） 兴奋性信号与抑制性信号的组兴奋性信号与抑制性信号的组 合合反差原则反差原则 l神经主动过程，产生信号，被抑制部分的相关 部分会被激活。 l神经系统传入通路中抑制在信号调制、过滤及 修饰起作用， l产生反差，使被感知物的特征更加鲜明、突出； 目的、方向更明确 l增加了信号的种类，在接受部位，效应部位以 及突触处增

10、加了一个信号 39 （3） 神经系统的分析功能神经系统的分析功能汇聚原则汇聚原则 l多个神经元向一个神经元输出信息称为汇聚， 40 （4） 辐散原则辐散原则 l 一个神经元向多个神经元输出信息，称为辐 散。 l脑干网状结构中有一些具有繁复分支轴突的大 神经元 l运动皮层中一个大锥体细胞 41 辐散与汇聚辐散与汇聚 l机体中辐散与汇聚不是截然分开的，如运动神 经元汇聚了其他8000个神经元的信号，再以 辐散形式输出。感觉通路神经元可同时进行辐 散与汇聚式输入。 l辐散与汇聚保证了信号的高保真性、方向性等 42 （5） 脑功能柱脑功能柱高等动物大脑皮层结构高等动物大脑皮层结构 和功能的基本构筑元件

11、和功能的基本构筑元件 l皮层可分为52个区，除了还不能确切前额叶的 功能，对其余各区的功能都有了基本的了解， l典型大脑新皮层6层细胞，第四、六层是感觉 传入终点，第五和三层是输出起点 43 （5） 脑功能柱脑功能柱高等动物大脑皮层结构高等动物大脑皮层结构 和功能的基本构筑元件和功能的基本构筑元件 l执行同一功能的神经元倾向于集中在一起，在中枢内 的称为核团，外周则为神经节 l大脑和小脑皮层的构造，发现了许多种特异的神经元， 但皮层整体构造出奇的简单、划一。功能迥异的皮层 区结构几乎完全一致，提示皮层是由某种基本结构重 复堆积而成。 l不同种类的细胞之间的连接模式也是固定的到处一样 的， 44

12、 （5） 脑功能柱脑功能柱高等动物大脑皮层结构高等动物大脑皮层结构 和功能的基本构筑元件和功能的基本构筑元件 l在系统发育中学者观察到：刺激越多和工作越 繁重的脑部位膨胀得越快， l个体发育中勤奋的神经元则能建立更多的突触， 勤奋的神经元寿命也更长，个体发育中不能建 立正确突触联系或者说未能进入脑结构主体的 神经元将不可避免地被淘汰 45 （6） 神经通路信号流动的易化原则神经通路信号流动的易化原则 学习与记忆机制学习与记忆机制 l信号在神经通路中流动，尤其是高频率，多次重 复的流动，会造成通路内微妙的变化，再碰上类 似信号时通路会更为通畅。这种信息流动的易化 是脑最重要的功能之一，即学习记忆

13、功能。 l推测学习记忆的机制可能是 l (1)突触前膜内递质量的变化； l (2)突触后膜上受体量的变化； l (3)突触数目的增减。 l (4)神经元增减 46 （7） 神经系统的自我奖惩原则神经系统的自我奖惩原则情感活情感活 性分子的释放性分子的释放 l兴奋脑神经分泌一些具有相同兴奋特性的物质。 47 脑内主要的奖赏物脑内主要的奖赏物 l 多巴胺(DA)：产生欣快感，使人舒适，精神愉快。DA过多的 人易患精神分裂症，黑质病变多巴胺能神经元的凋亡导致巴金森 震颤。 l 氨基丁酸(GABA)：使人镇静、安逸，有抗焦虑，催眠之功 效。酒精能激活其受体，安定类催眠药物是其受体增效剂。 l 内源性阿

14、片肽：内啡肽、脑啡肽、强啡肽等。是已知的最强 的欣快 l 去甲肾上腺素(NE)：分泌骤增导致身体不适，精神不快，焦虑 不安。NE作用于杏仁核后，严重时可使人暴怒，行为失控，发 怒后又使人沮丧，情绪低落。 l此外，乙酰胆碱(Ach)和5羟色胺(5HT)这两种神经递质亦有 一定的奖赏作用， 48 (8) 后放原则后放原则信息流动后的回声信息流动后的回声 l信号过后，基础发放率通常并不立即复原，还 会在一定时程内存在一定辐度的变化，这就是 后放。 49 (8) 后放原则后放原则信息流动后的回声信息流动后的回声 l (1)兴奋后小辐兴奋 l (2)兴奋后转入抑制状态， l (3)抑制后转入兴奋 50

15、v本质是离子的跨膜流动而不是电子的流动 51 52 v神经细胞在不活动时，神经元的膜电位。 v细胞膜处于极化状态，如果以膜外电位为 零，则膜内电位约为5070mV， 53 v生物电信号主要有静息电位、动作电位和 局部电位，其本质是离子的跨膜流动而不 是电子的流动。 v如果将人脑与电脑比较，静息电位相当于 0(断电)，动作电位相当于1(通电)，而局部 电位是神经系统分析整合信息的基础。 v动作电位发放的频率也是主要的神经信号 编码。 54 v浓度差 v电位差 55 56 v膜内外离子分布不平衡造成的化学位能差， 如Na+胞外浓度Na+o为胞内浓度Na+i的9 倍，不言而喻Na+离子自由扩散引起的

16、净 内向通量(内向通量外向通量)应大于零。 v离子跨膜的电位能差。 57 v膜两侧的各组分的化学电位应该相等。 v膜两侧应在宏观上表现电中性。 58 标 本 膜内浓度(mmolL-1) 膜外浓度(mmolL-1) Na+ K+ Cl Na + K+ Cl 鱿鱼巨轴突 蛙缝匠肌 猫运动神经元 49 410 40 15 125 1.2 15 150 9 440 22 560 110 2.6 77 150 5.5 125 59 v是指无论某种离子跨膜浓差有多大，总有 一个跨膜电位，使该种离子内外向通量平 衡，此时该离子电化学位能差总和为零。 60 v电位能差： Ek = ZkiF m v化学位能差：

17、 k = RTIn v平衡条件下： Ek十k=0 v k = ln o i K K k FZ RT o i K K 61 v k = -59lg v k =-77 mV v膜电位为-77 mV时，K+内向和外向扩散相等，净 通量为零。 o i K K 63 v1、离子浓度： K+外高、内低 Na+和Ca2+外高、内低。 v2、电位： 内低、外高。 64 v(1)离子泵的主动转运机制：钠钾依赖性ATP酶， 生电泵：sodium-potassium pump; calcium pump v离子泵： 运转出3 Na+ 、进2 K+；出Ca2+ v(2)静息神经细胞膜对K+的高通透性： v膜通透性： K+高 Na+和Ca2+低 65 v鱿鱼巨轴突对各离子电导率比是 gk : gNa : gCl = 1 : 0.04 : 0.45， vK+不断地外向扩散造成了胞内正电荷的缺 失，是形成静息电位的主要机制。静息电 位接近于K + 的平衡电位，但不能等同， 因为尚有其他离子的作用及其它机制。 66 v K+ is more concentrated on the inside than the outside, and Na+ and Ca+ are more concentrated on the outside than the inside. v2 ion pumps: sodium-p