神经元电信号传导

1、关于神经元电信号传导第一张，PPT共五十七页，创作于2022年6月一.发展简史：Du Bois Reymond (1849)记录到静息电位和动作电位。Helmholtz(1850)测量了神经干上的冲动传导速度，证明了神经活动不同于电活动。Julius Bernstein(1871)提出膜学说来解释神经和肌肉的电现象。第二张，PPT共五十七页，创作于2022年6月一.发展简史：J.Z.Young（1936） 发现枪乌贼的巨轴突，直径1mm,长数百mm。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，用细胞内记录方法，

2、显示动作电位 出现时，膜电导的变化。 A.L.Hodgkin,A.F.Huxley和Eccles共获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Erwin Neher,Bert Sakmann 建立了膜片钳（patch clamp）技术，使记录单离子通道的活动成为可能。获1991年诺贝尔生理学、医学奖。第三张，PPT共五十七页，创作于2022年6月第四张，PPT共五十七页，创作于2022年6月第五张，PPT共五十七页，创作于2022年6月第六张，PPT共五十七页，创作于2022年6月简介几个常用的生理学术语应激性（irritabil

3、ity）：有机体对环境变化能给出相应反应的能力。刺激（stimulus）：内、外环境的变化。阈值（threshold）：能引起有机体（组织、细胞）发生反应的最小刺激强度。阈上刺激：大于阈值的刺激。阈下刺激：小于阈值的刺激。兴奋性（ excitability）：有机体（神经元）对刺激发生反应（产生动作电位）的能力，包括兴奋（excitation）和抑制 （inhibitory）两种表现形式。第七张，PPT共五十七页，创作于2022年6月兴奋（excitation）：有机体（细胞）受到阈上刺激时，其反应表现为由不动到动（产生动作电位），由动的慢到动的快，称为兴奋。抑制 （inhibitory）：有

4、机体（细胞）受到阈上刺激时，其反应表现为由动到不动（产生超极化电位），由动的快到动的慢，称为抑制。第八张，PPT共五十七页，创作于2022年6月二. 神经元的细胞膜结构特点第九张，PPT共五十七页，创作于2022年6月神经元的细胞膜是由脂质双层分子为支架其内镶嵌着蛋白质构成的。细胞膜的作用：界膜：运输：易化扩散（离子通道、运载体） 主动运输（离子泵、质子泵） 第十张，PPT共五十七页，创作于2022年6月通道运输 在膜上的通道蛋白质帮助下完成。 如钠离子通道、钾离子通道、钙离子通道等。第十一张，PPT共五十七页，创作于2022年6月 离子扩散通量的多少，与膜两侧离子的浓度差及 电场力有关。 通

5、道的开放（激活）或关闭（失活） 由“闸门”调控，闸门开、关迅速。 化学门控通道:：由化学物质引起闸门开、关。电压门控通道：由膜电位变化引起闸门开、关。第十二张，PPT共五十七页，创作于2022年6月第十三张，PPT共五十七页，创作于2022年6月钠 - 钾泵（钠泵）： 转运Na+和K+，为两个亚单位组成的二聚体蛋白质。具有ATP酶活性，能分解ATP供能，也就是Na+-K+依赖式ATP酶。 生物泵： 为镶嵌在细胞膜中的特殊蛋白质。活动时，需提供能量，逆浓度差转运。如钠泵、钾泵、钙泵等。第十四张，PPT共五十七页，创作于2022年6月第十五张，PPT共五十七页，创作于2022年6月 钠泵的生理意义

6、： 形成和维持膜内高K ，膜外高Na 的不均衡离子分布状态。 这一不均衡分布是对生物电产生、维持神经肌肉的正常兴奋性所必需的。 第十六张，PPT共五十七页，创作于2022年6月三、 静息电位( RP ) （一） 概念及测量 1、 概念：特征：膜外为正，膜内为负。（外正内负） 细胞静息时，细胞膜两侧存在的电位差。 +第十七张，PPT共五十七页，创作于2022年6月三.静息电位(resting potential RP)2.RP实验现象：第十八张，PPT共五十七页，创作于2022年6月3.证明RP的实验：（甲）当A、B电极都位于细胞膜外，无电位改变，证明膜外无电位差。（乙）当A电极位于细胞膜外，

7、B电极插入膜内时，有电位改变，证明膜内、外间有电位差。（丙）当A、B电极都位于细胞膜内，无电位改变，证明膜内无电位差。第十九张，PPT共五十七页，创作于2022年6月 4、测量： 数值：多在 -10 -100mV之间哺乳动物肌细胞或神经细胞：-70 - 90mV红细胞：-6 -10mV负值是指膜内电位低于膜外电位的数值。第二十张，PPT共五十七页，创作于2022年6月5.静息电位的产生机制A.静息电位的产生条件 (1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 通透性：K+ Cl- Na+ A- B. RP产生机制的膜学说: 膜内：第二十一张，PPT共五十

8、七页，创作于2022年6月 静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性第二十二张，PPT共五十七页，创作于2022年6月(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 通透性：K+ Cl- Na+ A-第二十三张，PPT共五十七页，创作于2022年6月B.RP产生机制的膜学说: Ki顺浓度差向膜外扩散A-i不能向膜外扩散K+i、A-i膜内电位(负电场) K+o膜外电位(正电场)膜外为正、膜内为负的极化状态当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP结论:RP的产生主要是K向膜外扩散的结果。 RP=K+的平衡电位第二十四张，PPT共五十七页，创作于2022年6月（二） 产生机制 （以神经细胞为例

9、） 离子流学说 1. 产生条件： （1）膜两侧离子分布不均衡；细胞内： K+ 、蛋白质离子 (A-) 浓度高 ；细胞外： Na 和 Cl 的浓度高 。 细胞静息时，膜对K+通透性大 对 Na通透性很小 对 A- 几乎没有通透性 （2）膜对各种离子的通透性不同 。 第二十五张，PPT共五十七页，创作于2022年6月 静息状态时，K+顺浓度差由膜内向膜外流动，每流出一个K+，细胞外便增加一个正电荷，相应的细胞内便产生一个负电荷，随着K+的外流，正负电荷之间产生的电场力会阻止K+的继续外流，当促使K+外流的浓差力与阻止K+外流的电场力达到平衡时， K+的净移动就会等于零，此时，细胞膜两侧稳定的电位差

10、即为静息电位，也称为K+的平衡电位。2、产生过程：第二十六张，PPT共五十七页，创作于2022年6月静息电位实质：是K+外流形成的电化学平衡电位。第二十七张，PPT共五十七页，创作于2022年6月 静息电位主要受细胞内外K+浓度的影响： 如细胞外K+浓度增高，K+浓度差减小，向外扩散的 动力减弱，K+外流减少，静息电位减小 （即膜内外的 电位差变小）。 如细胞外的K+浓度降低，将引起静息电位增大（即 膜内外的电位差变大）。第二十八张，PPT共五十七页，创作于2022年6月四、动作电位 (Action potential， AP )(一) 概念 可兴奋细胞受刺激时，在静息电位基础上产生的 可传布

11、的电位变化过程，称为动作电位。 动作电位由锋电位和后电位组成。第二十九张，PPT共五十七页，创作于2022年6月四.动作电位(action potential AP) （二） AP实验现象：第三十张，PPT共五十七页，创作于2022年6月去极化（depolarizing phase ） 反极化(超射)(overshoot ) 复极化(repolarizing phase )超极化Hyperpolazing phase 2微小而缓慢的电位波动(三) 动作电位的演变过程： 第三十一张，PPT共五十七页，创作于2022年6月 (四) 产生机制 用离子流学说来解释： 1. 去极化时相 细胞受刺激 少量

12、钠通道开放 静息电位减小到阈电位水平 大量钠通道开放 细胞外Na+快速、大量内流 细胞内电位急剧 上升 锋电位的上升支。 (Na+内流) 第三十二张，PPT共五十七页，创作于2022年6月2. 复极化时相 膜电位达到Na+平衡电位水平 钠通道失活关闭，钾通道激活开放 Na+停止内流、K+快速外流 细胞内电位下降，恢复到负电位水平 锋电位的下降支。 (K+外流) 3. 后电位 钠、钾泵活动，使膜两侧离子分布恢复兴奋前不均衡状态。 (钠泵活动)第三十三张，PPT共五十七页，创作于2022年6月第三十四张，PPT共五十七页，创作于2022年6月 描述膜两侧电荷分布的一组术语极 化: 细胞膜两侧处于外

13、正、内负的状态。超极化: 以静息电位为标准，电位差加大（膜内更负）。去极化: 细胞膜两侧电位差变小的过程 。反极化: 膜电位的极性发生倒转（外负内正）。复极化: 细胞由反极化状态恢复到原来的极化状态的过程。第三十五张，PPT共五十七页，创作于2022年6月 (五)动作电位的特点： “全或无” 现象 不衰减性传导 脉冲式产生 各种细胞AP持续时间有很大差别： 神经和骨骼肌细胞：ms至数 ms 心室肌细胞：长达 300ms 左右第三十六张，PPT共五十七页，创作于2022年6月(六)细胞动作电位与兴奋性变化之间的时间关系： 锋电位绝对不应期 后电位 前段相当于相对不应期和超常期 后段相当于低常期第

14、三十七张，PPT共五十七页，创作于2022年6月第三十八张，PPT共五十七页，创作于2022年6月 (七) 动作电位的产生条件与阈电位 阈电位：使细胞膜对Na+通透性突然增大的临界 膜电位值。 阈电位约比静息电位的绝对值小1020mV。 静息电位去极化达到阈电位水平是产生动作电位的必要条件。第三十九张，PPT共五十七页，创作于2022年6月局部反应（电位） ：产生于膜的局部、较小的去极化 反应。 有总和效应。 时间总和 空间总和不是全或无式的，反应可随阈下刺激的增强 而增大；特点： 电位幅度小，呈衰减性传导；第四十张，PPT共五十七页，创作于2022年6月 五. 动作电位的传导与局部电流 传导

15、 ：在同一细胞上动作电位的传播 。 传递 ：动作电位是在两个细胞之间进行传播 。 神经冲动 ：在神经纤维上传导的动作电位 。 第四十一张，PPT共五十七页，创作于2022年6月 五. 神经冲动的传导 （一）神经纤维传导的基本特征 （二）神经冲动在同一细胞中的传导 。 （三）神经纤维的传导速度 第四十二张，PPT共五十七页，创作于2022年6月（一）神经纤维传导的基本特征 1、生理完整性 2、双向性 3、相对不疲劳性 4、绝缘性 5、不衰减性或“全或无”现象 第四十三张，PPT共五十七页，创作于2022年6月1、AP在无髓神经纤维上的传导 局部电流理论2、AP在有髓神经纤维上的传导 跳跃式传导

16、出现在有髓神经纤维某一朗飞结的动作电位，可跨越一段有髓鞘的纤维而呈跳跃式传导。传导速度要比无髓神经纤维快得多。第四十四张，PPT共五十七页，创作于2022年6月第四十五张，PPT共五十七页，创作于2022年6月兴奋在同一细胞上的传导传导机制：无髓神经纤维上近距离局部电流第四十六张，PPT共五十七页，创作于2022年6月有髓鞘N纤维为远距离(跳跃式)局部电流第四十七张，PPT共五十七页，创作于2022年6月Action potential conductionlocal current theory: 在无髓鞘神经纤维上的兴奋传导。在兴奋部位局部产生的电位差刺激了相邻的部位，则两者之间产生的局部

17、电流 ，使相邻部位去极化，达到域值则在相邻部位产生兴奋。兴奋以这种机制快速扩布。jumping conduction； saltatory conduction: 在有髓鞘神经纤维上的兴奋传导。 Ranviers node(髓鞘间断处) . 神经兴奋是从一个郎氏结跳跃到下一个郎氏结。第四十八张，PPT共五十七页，创作于2022年6月(六)影响动作电位产生和传导的因素1.化学物质的影响：1）.普鲁卡因：减低钠离子、钾离子通道激活。抑制动作电位的传导。2）.河豚毒素(tetrodotoxin,TTX)：钠离子通道激活阻断剂。阻遏动作电位的产生。3）.海葵毒素(sea anemone venom,A

18、TXII)：钠离子通道失活阻断剂。使动作电位的的超射的下降相变慢，并延长时间，产生平台4）.蝎毒素(scorpion toxin,)：钠离子通道失活阻断剂。阻遏动作电位的的超射的下降相变慢，并延长时间，产生平台5）.箭毒(batrachotoxin)：静息状态下，使钠离子通道开放，产生不可逆转的去极化，降低动作电位的幅度，最终出现传导阻滞。6）.四已胺(tetraethylammonium,TEA)：钾离子通道激活阻断剂。使复极化时程延长。动作电位延长。第四十九张，PPT共五十七页，创作于2022年6月2.神经纤维结构的影响：根据直径，髓鞘发达程度，结间段长短和神经传导速度。分为A，B，C型。

19、 A类:直径最粗，1-22 微米，传导速度最快，5-120米/秒,髓鞘发达,结间段长, 1-2毫米,但对抗损伤能力低, 损伤后恢复慢. 主要传导躯体本体感觉，属于有髓神经纤维。B类:较细, 直径1-3微米，速度慢3-15米/秒,髓鞘薄,对抗损伤能力稍强, 损伤后易恢复. 主要见于植物神经的节前纤维.C类: 直径最细，0.3-1.6微米，传导速度最慢， 2米/秒, 如自主神经的节后纤维，由于恢复过程中不生成髓鞘,所以受损伤后恢复再生较快, 常见于植物神经的节后纤维,周围神经和后根的无髓纤维. 属于无髓神经纤维，传导痛觉，味觉等，如嗅神经的嗅丝第五十张，PPT共五十七页，创作于2022年6月五.神

20、经元整合（ neuronal integration）：Postsynaptic potential:Temporal summation : afferent neuron -Different time (successive; a volley) nonlinearSpatial summation: different parts of the cell (body,axon, dendrite) nonlinear and linear; algebraic sum ;Both occur together as a cell is active. Amplitude and duration of the depolarization of the axon hillock membrane.第五十一张，PPT共五十七页，创作于2022年6月第五十二张，PPT共五十七页，创作于2022年6月Integration