神经生理学基础

COURSE神经生理学基础神经元·电信号·突触·系统课程教学课件学科领域神经科学/生理学课程导览01神经元基础结构功能与细胞生理特性02电信号机制静息电位与动作电位03突触传递化学传递与神经递质04系统整合感觉运动与高级功能CHAPTER神经元基础认识神经系统的基石从细胞结构到生理特性，理解神经元如何成为信息处理的基本单元01神经元是信息处理单元神经元高度特化的形态，决定了它接受、整合、传导与输出信息的能力01神经元结构胞体细胞核与细胞器聚集区是代谢与整合中心02神经元结构树突多分支突起接受信息并向胞体传导03神经元结构轴突单一细长突起从胞体传出信息至末梢轴突末梢与下一神经元形成突触连接，实现信息接力神经元按形态可分为三类类型突起特点主要分布功能定位假单极单一突起分两支脊神经节感觉传导双极一个树突一个轴突视网膜、嗅黏膜感觉传导多极多个树突一个轴突中枢神经系统运动与联络胶质细胞支撑神经元活动胶质细胞数量远超神经元，是维持神经系统结构与功能稳定不可或缺的支撑体系。三大胶质细胞协同构筑神经元支持网络星形、少突与小胶质细胞各司其职，共同维系中枢神经系统的结构与功能稳定。星形胶质细胞3项构成血脑屏障形成中枢与外周之间的选择性屏障，守护神经微环境调节突触外化学环境维持离子与递质浓度平衡，保障信号传递稳定回收递质清除突触间隙多余递质，防止过度刺激少突胶质细胞2项形成中枢髓鞘包裹轴突构成绝缘鞘，为神经纤维提供结构保护加快信号传导速度实现跳跃式传导，显著提升神经信号传递效率小胶质细胞2项承担免疫监视与损伤清除作为中枢常驻免疫细胞，监控并清除损伤与病原保护神经组织通过吞噬作用维持组织稳态，守护神经健康CHAPTER电信号机制解码神经元的语言静息与兴奋的转换，是神经系统一切功能活动的电学基础02静息电位的形成依赖离子分布静息电位的本质是

K+平衡电位为主、钠渗漏参与的稳态结果，典型神经元约

-70mV离子分布不均细胞内

K+

浓度高钾离子富集于胞内细胞外

Na+

浓度高钠离子富集于胞外选择性通透K+

通透性远大于

Na+静息时膜对钾离子选择通透为K+外流奠定通透基础K+外流K+

顺浓度差外流形成内负外正的电位差钠钾泵维持主动转运

Na+

与

K+持续维持离子梯度动作电位呈现全或无特性动作电位一旦触发便以固定幅度完成全程，全或无

是兴奋传导保真的基础。去极化相刺激达阈电位，电压门控

Na⁺

通道大量开放，电位升至约

+30mV›复极化相Na⁺

通道失活，K⁺

通道开放，电位回落›超极化相K⁺

外流过量，电位短暂低于静息水平动作电位一旦触发便以固定幅度完成全程，全或无

是兴奋传导保真的基础。传导速度取决于两项因素轴突直径2项直径越大内阻越小传导越快速度优势明显髓鞘包裹2项有髓纤维远快于无髓纤维跳跃传导动作电位仅在郎飞结处再生跳跃传导3项高速与节能跳跃式前进，兼具双重优势毫秒级快速传导，远距离信号传递高效完成远距离信号高效传递，动作电位沿轴突快速传导CHAPTER突触传递跨越细胞的对话从电信号到化学信号再到电信号，突触是神经信息流动的关键枢纽03突触是神经元间的功能连接哺乳动物神经系统中绝大多数突触为化学突触，是信息加工与可塑性的主要执行者。化学突触由突触前膜、突触间隙、突触后膜构成，间隙约

20-40nm存在

突触延搁，但可放大、可调节、可整合电突触通过缝隙连接直接连通，传递快且可双向数量少，多见于需同步活动的核团化学传递经历五步接力兴奋性

EPSP

与抑制性

IPSP

的时空总和，决定神经元是否放电。第一步末梢去极化动作电位抵达电压门控

Ca2+

通道开放第二步囊泡动员Ca2+内流触发突触小泡与前膜融合第三步递质释放神经递质以胞吐方式进入突触间隙第四步受体结合递质与后膜受体结合离子通道开放第五步电位生成产生

突触后电位完成跨细胞接力递质系统决定功能方向神经递质作用性质主要功能域谷氨酸兴奋性学习记忆、神经发育GABA抑制性抑制过度兴奋、镇静乙酰胆碱兴奋/抑制肌肉收缩、注意力多巴胺调制性奖赏、运动调控5-羟色胺调制性情绪、睡眠、食欲递质与受体的多样性，为脑内信息的差异化处理提供了化学基础CHAPTER系统整合从细胞到行为微观机制汇聚成宏观功能，神经生理学揭示行为与认知的生物学根基04感觉源于感受器的换能“感觉并非外部世界的简单复制，而是神经系统对刺激的主动编码与重构。”换能是感觉的起点：感受器将光、声、压力等物理刺激转换为感受器电位从刺激到感知的编码链路1感受器换能物理刺激转化为感受器电位2触发编码感受器电位引发动作电位，完成刺激编码3双重编码频率编码与群体编码并行传递信息4皮层投射经特异传导通路抵达大脑皮层相应区域运动由分级系统协调控制脊髓执行基本反射与节律运动脊髓是反射与节律运动的低级执行中枢。典型示例如牵张反射，通过快速反馈回路完成保护性响应。脑干与基底节调节肌张力维持肌张力水平，为运动提供稳定的基线。姿势与运动启动调控身体姿势稳定并参与随意运动的发起。大脑皮层发起随意运动皮层运动区生成运动指令，主导精细随意动作。下行通路经锥体束下行控制，将指令传递至下级中枢。突触可塑性是学习的基础突触可塑性是学习与记忆的细胞基础“从分子开关到行为输出，神经生理学将微观机制与宏观功能连成完整因果链条。”—神经生理学01记忆形成的核心机制长时程增强高频刺激后突触传递效能持久增强是记忆形成的核心细胞机制刺激模式：高频刺激触发的持续效