第三章 动物生理学神经系统-高级机能1-张铭2009.ppt

1、动物生理学CAI课件，第三章，神经中枢高级功能，华中师范高等院校生命学学院张铭(PhD )制作，一、概述，(一)神经中枢高级功能范畴条件反射活动学习和记忆睡眠与觉醒动机行为(二) 神经中枢高级功能的研究方法电大姨妈技术分子生物学技术影像学技术分子生物学细胞行为华中师范高等院校生命学学院张铭编，二、大脑皮质生物电活动、大脑皮质生物电活动：自发脑电活动和皮质诱发电位(1、有潜伏期2、反应形式相同3，有一定的空间分布，(1) 脑波和皮质脑波(2)正常脑波的基本波形，华中师范高等院校生命学学院张铭编，自发脑电活动(electroencephalogram EEG )的概念：大脑新皮质的神经元在没有特定

2、的刺激作用时，会产生持续的节律性电位变化。 脑电波是将感应电极放置在头皮表面，用脑电波仪记录的皮质自发电位变化的波形称为脑电波。 皮质诱发电位(evoked cortical potential ECP )的概念：特定的感受器或感觉侵入系统时，大脑新皮质的相应区域引起的电位变化。 诱发电位发生在自发脑电的背景下。 (1)脑波和皮质脑波，华中师范高等院校生命学学院张铭编，(2)正常脑波基本波形，华中师范高等院校生命学学院张铭编1，波数0.5-3.5次/s振幅20-200V成人熟睡时颞区和枕头区明显2，波数47次/s振幅100-150V的乳婴儿子，成人困倦时头顶区和颞区s振幅为20-100V的正常

3、成人发生波阻枕头区和顶区4，波频率为14-30次/s振幅为5-20V的大脑皮质在激动状态，华中师范高等院校生命学学院张铭编制，1，大脑皮质神经元活动后，皮质浅层神经组织发生兴奋性突触后电位时(即出现突触后膜的去极化时) 皮质表面呈负波的浅层神经组织一旦产生抑制性突触后电位(即发生突触后膜的超极化)，皮质表面就会出现正波。 但是，如果皮质深层的神经组织产生兴奋性突触后电位，皮质表面出现正波，产生抑制性突触后电位，皮质表面就会出现负波。 (3)脑波形成原理、华中师范高等院校生命学学院张铭编制、2、皮质神经元排列方向方面皮质视锥细胞排列较整齐，其项目数相互平行，垂直于皮质表面。 因此，其电活动在同期

4、时总和形成强电场，改变皮质表面的电位。 (3)脑波形成的原理、华中师范高等院校生命学学院张铭编制、3，有关同步的节奏主要来自丘脑非特异心理投射系统，恒定同步节奏的丘脑非特异心理投射系统的活动促进了皮层电活动的同步。 节奏与大脑皮质和丘脑的同步活动受到妨碍，即同步化。 波反映大脑皮质处于抑制状态，主要来源于异常脑组织的电活动。 (3)脑波形成的原理，华中师范高等院校生命学学院张铭编，(4)皮质诱发电位，感觉传导系统受刺激时，皮质上某些有限区域所记录的电位变化，称为皮质诱发电位。 其波形有前为主反应、后为副反应两部分。 主反应是正负的。 在兴奋的初期，大脑皮质的深层细胞变为负电位，当兴奋在皮质表面

5、变为正电位的顶部树突的上部扩展进入皮质的浅层时，其表面变为负电位。 后发是主反应后一系列正相的周期性电位变化。 其周期节律一般为每秒8-12次。 是大脑皮质和丘脑继承核之间循环活动的结果。 华中师范高等院校生命学学院张铭编，三、条件反射学说，(一)条件反射和非条件反射，条件反射是后天生活过程形成的。反复无关联刺激和简单反射的结合(例如，让狗听到铃声后再吃食物这一结合过程称为强化)，以后单独给予无关联刺激(铃声)有时会引起反射活动(唾液分泌细胞)，称为条件反射。 此时，无关刺激已经成为非条件刺激(食物)的信号，被称为条件刺激。 条件反射和非条件反射差异、华中师范高等院校生命学学院张铭编制、华中师

6、范高等院校生命学学院张铭编制、(二)条件反射的建立、1、食物条件反射2、防御性条件反射3、操作性条件反射、华中师范大学生命科学学院张铭编制，目前认为条件刺激的神经通路和非条件刺激的神经通路之间形成的“暂时联系”是条件反射形成的机制这种暂时的联系不仅与皮质的两个兴奋灶之间，而且与脑内各级中枢的活动有关。 (3)条件反射的形成反应历程、华中师范高等院校生命学学院张铭的制作、华中师范高等院校生命学学院张铭的制作、(4)条件反射的抑制、1 )非条件性的抑制；(1)外界的新刺激，是中止正在进行中的条件反射。 (2)超限抑制条件当刺激的强度超过某个限度时，发生条件反射的抑制，这被称为超限抑制。 原因：大脑

7、皮质的工作能力有限。 如果某个刺激过强或者一些普通的过强刺激整合为过强刺激，就会超过皮质细胞球的功能，皮质细胞球很快就会由兴奋自动变化为抑制，显示出外观活动的停止。 华中师范高等院校生命学学院张铭编，2 .条件性抑制(1)消退抑制条件反射成立后，如果不反复应用条件刺激增强非条件刺激，条件反射就会逐渐减弱，最后完全不出现，这就是消退抑制。 原因：不加强，原来的条件刺激被皮质抑制。 (2)分化抑制；(3)延缓抑制(时间分化)；(4)抑制条件反射；华中师范高等院校生命学学院张铭编制；条件反射泛滥：在条件反射形成初期，类似于条件反射的其他刺激也可能少许引起条件反射。 这种现象被称为条件反射的一般化。

8、条件反射分化：在存在条件反射分化的基础上，条件刺激时给予强化，其他刺激时不给予强化，动物只对条件刺激反射，其他近似刺激不发生条件反射。 这种现象被称为条件反射分化。 原因：近似刺激可引起大脑皮质的抑制。 定义：这些个近似刺激对大脑皮质的抑制称为分化抑制。 华中师范高等院校生命学学院张铭编制，(五)动物神经类型和神经症，神经类型指动物高级神经活动类型。 动物个体活动的特征取决于大脑皮质的基本神经过程(兴奋、抑制)特征。 根据神经活动过程(兴奋和抑制)的强弱、两者相互变化的容易程度、柔软性、两者的平衡，巴甫洛夫将动物分为四种类型。 华中师范高等院校生命学学院张铭编，(5)动物神经类型和神经症，华中

9、师范高等院校生命学学院张铭编，(6)人类高级神经活动的特征，1，大脑皮质与语言活动的关系，华中师范高等院校生命学学院张铭编v区(颞叶后部角回)残疾失读症h区(颞叶上部后部)残疾感觉失语症s区(额叶下部Broca区) 残疾运动性失语症w区(额叶额中回后部)残疾失读症、华中师范高等院校生命学学院张铭编制、巴浦洛夫，认为人类存在两个信号系统：第一信号：锤子、食物刺激、铃等。 第二信号：语言的信号，第一信号的信号，抽象的信号。 “打击”等。 第一信号系统：对第一信号产生的大脑皮质功能系统。 第二信号系统：对第二信号(在人类中是语言)作出反应的大脑皮质功能系统。华中师范高等院校生命学学院张铭编制、睡眠与

10、觉醒的昼夜周期性交替是人类最显着的生物节律。 睡眠时间：根据年龄、个体和工作情况不同新生儿、小二哥成年老年人(57h/d)(1)保持清醒状态脑电觉醒：脑波形同步慢波去同步化快波(睡眠) (觉醒)与网状结构上的兴奋系统(Ach系统)和蓝斑上部(NE系统)功能有关。 行为觉醒：可能与中脑多巴胺传递系统的活动有关。 四、清醒与睡眠、华中师范高等院校生命学学院张铭编制、华中师范高等院校生命学学院张铭编制，1、慢性波睡眠的一般表现为： (1)嗅觉、视觉、听觉、触觉等感觉功能暂时减退；(2)骨骼肌反射活动和肌肉紧张减弱；(3)血压降低、心率降低、瞳孔缩小、尿量减少、体温降低； 伴有代谢率下降、呼吸下降、胃

11、液分泌细胞增加、唾液分泌细胞减少、发汗功能增强等一系列自律神经功能变化的2、快波睡眠的表现，各种感觉功能进一步减退、苏醒阈值上升、骨骼肌反射活动和肌肉紧张进一步减弱、肌肉几乎完全松弛或间歇性发作性表现，比如眼乌珠(二)睡眠及其发生原理、华中师范高等院校生命学学院张铭编、睡眠两种时相、慢波睡眠、快波睡眠(异相睡眠)、EEG为慢波的感觉、呼吸、血压、心率、代谢率降低、肌张力减退的苏醒阈值低，做梦的人少。 EEG是一种快速波。感觉和肌肉紧张降低，发作性呼吸不规定性和肢体活动的眼乌珠快速运动出现的苏醒阈值高，说做梦的人多。 华中师范高等院校生命学学院张铭编制，第一次(睡眠期)是从苏醒到脑电出现睡眠纺锤

12、波的阶段。 此时，波逐渐减少，脑波平平整整化，低振幅的波不规则地混杂。 第二阶段(浅睡期)少量波、纺锤波()、k复合波(睡眠纺锤波、后或上)。 第三阶段(中度睡眠)高振幅波(75v )、1.5-2Hz、20%以上。 第四阶段(深度睡眠) 50%以上的高振幅波连续。 华中师范高等院校生命学学院张铭编，华中师范高等院校生命学学院张铭编，频率/Hz振幅/V特征813 20100安静闭眼时，枕头叶14 30 5 20活动时，额，顶叶4 7 20150困倦0.53.520200睡眠，深麻醉波出现于人清醒、安静闭眼时，常一睁开眼睛或受到其他刺激，波就会马上消失的现象叫做波阻断。华中师范高等院校生命学学院张

13、铭篇、五、学习和记忆、(一)学习和记忆的意义、华中师范高等院校生命学学院张铭篇、(二)学习和记忆的定义、华中师范高等院校生命学学院张铭篇、(三)学习的类型、1非结合的学习习惯化和敏感化、2结合的学习条件化学习的尝试和错误的学习华中师范高等院校生命科学学院张铭篇、 华中师范高等院校生命学学院张铭编、华中师范高等院校生命学学院张铭编、华中师范高等院校生命学学院张铭编、学习类型2结合性学习(1)条件化学习型条件反射(古典条件反射)型条件反射(操作性条件反射) (2)试行错误学习问题箱迷宫、华中师范大学生命科学学院张铭制作、(4)记忆的类型和特征， 1感觉记忆2短期记忆3长期记忆，华中师范高等院校生命

14、学学院张铭作成华中师范高等院校生命学学院张铭篇，(5)长期记忆形成过程，华中师范高等院校生命科学学院张铭篇，(6)记忆障碍，1顺行性遗忘症是易忘慢性酒精中毒海马及周边系统其他部分功能发生障碍的信息不能从一级记忆转移到二级记忆。 2逆行性遗忘症在提取障碍发生前丧失记忆的脑震荡、脑血管意外等二次记忆消失的二次记忆时发生障碍。 华中师范高等院校生命学学院张铭编纂，(7)华中师范高等院校生命学学院张铭表明学习和记忆原理、人类智慧是对人类智慧的最大挑战，它在神经大姨妈角度：神经元活动后的感觉记忆神经元之间的循环活动(如海马组织循环) 的初级记忆是由神经生化角度：脑内蛋白质合成代谢-有关长记忆的次级记忆通

15、过神经解剖角度：持续记忆与新突触有关的华中师范高等院校生命学学院张铭编写的，Hebb假说(1949 ) :两个细胞球(神经元)都被激发(即， 全部为1 )或未被激发(即，全部为-1)时，两个细胞球(神经元)的突触耦合被强化的两个细胞球(神经元)的状态不同，突触耦合就没有被强化。 华中师范高等院校生命学学院张铭制作，舒伐他侧枝，早期相LTP:12hr，NMDA，AMPA晚期相LTP: 24hr基因转录，突触蛋白合成，华中师范高等院校生命学学院张铭制作，长期增强(LTP )长期抑制(LTD )，协同性专一性联合性， 华中师范高等院校生命学学院张铭创建华中师范高等院校生命学学院张铭篇，初级阶段LTP:PKC持续活性化，华中师范高等院校生命学学院张铭篇，两只喂养小鼠的孩子： aloxp-nr1