神经概论内科.ppt

神经系统概论,中山医学院人体解剖教研室周丽华教授,一、概 述,神经系统研究回顾,神经系统有神经元和神经胶质细胞组成，其功能核心是神经元。,The Golgi stain，重金属镀染神经细胞的方法的贡献：能在大量神经细胞中镀染出少数细胞的全貌。,十九、二十世纪神经系构造的网状学说:神经系神经细胞中的神经原纤维可以从一个神经细胞直接延续进入另一个神经细胞内，神经系由神经细胞构成某种合胞体网.,十九、二十世纪神经系构造的网状学说:神经系神经细胞中的神经原纤维可以从一个神经细胞直接延续进入另一个神经细胞内，神经系由神经细胞构成某种合胞体网.,Santiago Ramon y Cajal Cajal stain：neurofibrillary,神经元学说：，1903 神经细胞是一个独立的生物学单位（神经元），神经元间的联系不是通过细胞的连续，而是通过彼此的接触来完成的。并描述了神经元的树突及轴突，提出树突是接受区，神经元极性的概念。,Charles S.S.Sherrington:Synapse:神经元间传递信息的接触，提出突触部位信息单向传递的概念。确立了脊髓反射弧，提出中间神经元的概念，描述脊髓反射过程中枢抑制与兴奋之间平衡的重要性。,Sir Charles Scott Sherrington,19321/2 of the prizeUnited Kingdom b.1857d.1952,Edgar D.Adrian,1932:Action potential(神经纤维的动作电位),Edgar D.Adrian1/2 of the prize，1932United Kingdom b.1889d.1977,化学传递 还是 电传递,Sir Henry Hallett Dale 1/2 of the prizeUnited Kingdom b.1875d.1968,Otto Loewi 1/2 of the prizeAustria b.1873d.1961,单根神经纤维功能分化，1944,Herbert Spencer Gasser 1/2 of the prizeUSA b.1888d.1963,膜离子通道机制，1944,Sir John Carew Eccles 1/3 of the prizeAustraliab.1903d.1997,Andrew Fielding Huxley 1/3 of the prizeUnited Kingdomb.1917,Alan Lloyd Hodgkin 1/3 of the prizeUnited Kingdomb.1917d.1998,神经束路染色法Weigert(1884),Marchi(1890):只能染髓鞘而不能用于研究薄髓和无髓纤维,神经束路染色法 Nauta(1950-):将变性神经纤维染成黑色，而正常纤维不着色。HRP追踪：荧光追踪,Electron microscope(1950s)：TEM，SEM,Confocal electron microscope(1993)neuron structures alive,1967，发现眼内视觉初级物理、化学过程1970，发现神经终末化学递质的储存、释放及其失活机制1977，发现脑内肽类激素及其肽激素放免测定方法1981，视觉刺激与视觉发育、脑对视觉信号的反应神经系统的可塑性，脑的认知功能1986，发现神经生长因子1991，发现细胞单离子通道（Patch Clamp）2000，神经系细胞信号转导机制的研究,50年代以后与神经科学相关的诺贝尔奖,二、神经系统的组成与功能,1 组成：脑，脊髓以及附于脑和脊髓的周围神经。,2 功能：控制协调机体各器官、各系统的活动。维持机体与外环境的统一。思维、意识和语言活动的物质基础。,3、神经系统的区分 中枢神经系统 脑 脊髓,周围神经系统 脑神经 脊神经 内脏神经,按周围神经分布的对象：躯体神经：体表，骨关节和骨骼肌 内脏神经：内脏，心血管，平滑肌和腺体,脑与脑神经,脊髓与脊神经,内脏神经,二、神经组织与神经系统的组构,1 神经元的超微结构,Obstacles to study the structure of neurons,Small size:0.010.05 mm microtome-thin section and microscope A bowel of Jello fixationNo differences in pigmentation stain,Nissl stain(1892):1 Nucleus and Nissl body：RNA(核仁和尼氏体)and DNA 2 Neurons and glia（核质深染但胞浆内无尼氏体）3 细胞构筑,The Golgi stain（silver,1873）neurites(神经突),Cajal(1903)neurofibrillary,Weigert(1884),Marchi(1890):myelin,The prototypical neuron,The soma nucleus cytosol cytoplasm rough endoplasmic reticulum smooth endoplasmic reticulum Golgi apparatus mitochondria neuronal membraneThe cytoskeletonThe axonDendrites,Nucleus,510 um 有丝分裂活动在出生后不久停止。Nuclear envelope(核膜)：双层 7nm；核孔；核内染色质（20nm)核仁(nucleolus）,5-10nm,Endoplasmic reticulum 内质网,形态：小管、小泡、扁囊、内质网腔分型：粗面内质网(RER)和滑面内质网(SER)分布：从核外膜到细胞膜（膜下囊或囊器），从轴突起始到突触，从树突起始到树突棘(棘器)受体 肌苷三磷酸受体,ryanodine受体,肌浆内质网钙ATP酶Marker:BiP(免疫球蛋白结合蛋白)功能 调节神经元内钙信号,Rough endoplasmic reticulum,RER,Rough endoplasmic reticulum,RER,Nissl body,Smooth endoplasmic reticulum,SER,SER,调节神经元内钙信号,free ribosome and polyribosome核糖体，由RNA和蛋白质构成,高尔基复合体(Golgi complex),扁平囊(saccula)生成面：抗rab1标记成熟面：抗TGN38标记;中间部分：抗CTR433标记 小泡(vesicle)：4080nm 大泡(vacuole)：100500nm,蛋白质合成装置,蛋白质的合成,细胞核：DNA-mRNA核糖体:将核苷酸翻译成氨基酸顺序 游离核糖体合成胞浆内的骨架蛋白或催化自身代谢的功能酶粗面内质网：合成和运输蛋白质 粗面内质网合成细胞器膜结构蛋白和分泌蛋白（结构分泌蛋白如运输到轴突和树突的分泌小泡；调解分泌蛋白如：大的致密芯泡和分泌颗粒，神经递质、酶、激素、ECM）游离核糖体RER(修饰)Golgi(酶促，分解)结构分泌性蛋白 内质网腔内加工 结构蛋白（膜受体、通道）尼氏体：只见于胞体与树突，使神经元和成蛋白质最活跃的地方，包括结构和分泌性蛋白高尔基氏器：加工、修饰、运输、包装结构性和功能性分泌蛋白如：神经递质、酶、神经肽、激素、细胞外基质蛋白，等；膜蛋白：锚接在细胞膜、内质网膜和溶酶体膜上。,蛋白质合成过程,游离核糖体合成的蛋白质多留在胞浆，构成神经元的骨架蛋白或催化神经元代谢的功能酶类,分泌蛋白质合成过程,分泌性蛋白：神经递质、酶、神经肽、激素、细胞外基质蛋白，等）膜蛋白：锚接在细胞膜、内质网膜和溶酶体膜上。,线粒体 Mitochondria,形态：源性、卵圆形或杆状，00.10.5 um分布：胞体、轴突、树突，轴突末梢多见。结构：外膜、内膜和嵴(与长轴垂直)、周围间隙和嵴内间隙（外室）、内室。能量产生、储存和供给的场所。进行三羧酸循环、呼吸链的氢和氧离子传递以及氧化磷酸化反应。,Neuronal membrane,形态：外层、中间层、内层，710nm脂质分子：磷脂、糖脂和胆固醇;蛋白质分子：肽链卷曲呈球状。内在蛋白：受体、离子通道、载体 外在蛋白：NCM(突触)、连接蛋白、细胞衣的糖蛋白,肌动蛋白铆定蛋白spectrin、被衣小泡形成相关蛋白 糖分子,细胞骨架 cytoskeleton,组成：微管、微丝和中间丝分布：胞体、轴突、树突,微管 microtubule,组成：微管蛋白 tubulin，微管相关蛋白MAP分布：胞体、轴突、树突.25-28nm功能：维持神经元的形状，物质转移、运输的轨道。,tubulin,神经丝 neurofilament,组成：10nm，中间丝蛋白vimentin，desmin,nestin,GFAP分布：胞体交叉成网、轴突最丰富、树突，星形胶质细胞.功能：维持神经元的形状，参与蛋白质的翻译过程、参与轴浆的运输。,微丝 microfilament,组成：3-5nm,actin，myosin,tropomyosin(原肌球蛋白)分布：神经元周边、胞膜下、并与肌动蛋白结合蛋白结合形成致密网。功能：参与生长锥突起和伪足的形成与回缩并对细胞膜特化结构（突触前后膜）的形成有重要作用.,微丝 microfilament,2 神经元的突起,树突一至多个反复分支，分支上细小的突起称为树突棘，是接受信息的装置。树突的胞质与胞体的胞质基本相同。轴突常只有一个，其分支远离胞体与主干呈直角称为侧支。轴突胞质主要含有微丝、微管和神经丝。不含核糖体。轴突运输，神经元胞体中合成的物质，运输入轴突及其终末，称为顺行运输。而从轴突终末向细胞体运输则为逆行运输。,轴突运输，神经元胞体中合成的物质，运输入轴突及其终末，称为顺行运输。而从轴突终末向细胞体运输则为逆行运输。,神经因子脊髓灰质炎病毒感染,树突 dendrites的特点,胞体的延伸，呈一个或多个锐角分支接受轴突的突触传递，并将信号沿树突干传入胞体。有局部合成蛋白质功能，合成的蛋白质可以直接插入突触后膜，调节突触的可塑性变化。,dendrites,有局部合成蛋白质功能，合成的蛋白质可以直接插入突触后膜，调节突触的可塑性变化。,树突棘(dendritic spine)结构：突触后致密体，微丝，棘器(SER)，多聚核糖体,不含线粒体功能：代表突触的强度 调节局部钙信号 突触活性依赖的结构可塑性,树突棘(dendritic spine),轴突axon的特点,单个、细长、直径均一、直角分支可能有局部合成蛋白质功能,分部：轴丘、起始段、固有轴索和轴突终末四部分轴丘:无尼氏体，微管和神经丝丰富，微管集合成束起始段：最细，微管和神经丝丰富、微管集合成束，轴-轴突触固有轴索：髓鞘包绕，线粒体、微管、神经丝、SER和多泡小体。终末：多级分支、串珠样膨大，称终扣(terminal bouton)为突触前成分，含有线粒体和突触小泡,神经元的胞浆转运 axonal transplant,胞浆转运功能 神经元胞体中合成的结构和功能物质以及有形成分在胞体和外周突起之间，或神经元与周围微环境之间的往返转运。维持神经元的正常结构，为神经的生长发育、新陈代谢提供物质基础；作为神经系统中分子信息传递的重要部分，与神经冲动的电信息相互整和，实现对神经元的调控.分类：顺行轴浆快转运：小泡、线粒体、SER 顺行轴浆慢转运：骨架蛋白 0.28mm/d 逆行轴浆转运：内质网、溶酶体、线粒体、内质体、大致密芯泡,3 神经元的分类,根据突起的数目分为：假单极神经元、多极神经元、双极神经元根据传导功能分为：感觉神经元、运动神经元和联络神经元根据神经递质的化学性质分为：胆碱能神经元、单胺能神经元、氨基酸能神经元和肽能神经元。根据轴突的长短，将中间神经元分为：投射性中间神经元（高尔基型细胞），局部中间神经元（高尔基型细胞）,4、神经系统常用的术语,在中枢神经系统：灰质：神经元胞体和树突集中的部位。白质：神经纤维集聚的部位。,灰质,皮质,神经核,白质,髓质,纤维束,在周围神经：神经节：神经元胞体集聚的部位。感觉神经节 内脏神经节神经：神经纤维集聚的部位。,三、神经胶质(Neuroglia)的特点,神经系统的间质或支持细胞。是神经元的10-50倍，约占整个脑重的1/2 分布广泛 有许多树状突起，但是无轴突，不产生动作电位 保持分裂能力 调节神经系统的活动。,大胶质细胞 星形胶质细胞 原浆性星形胶质细胞 纤维性星形胶质细胞 少突胶质细胞 施万细胞 卫星细胞小胶质细胞室管膜细胞,星形胶质细胞 astrocyte,数量最多，分布最广泛，富含胶质丝（胶质原纤维酸性蛋白GFAP）。核质均匀，胞质密度稀。存在许多神经递质或调质的受体。有钾、钠、钙、氯和碳酸氢离子通道,星形胶质细胞分三型,原浆型胶质细胞（苔藓细胞）：分布于灰质纤维型胶质细胞：分布在白质，放射胶质：分布在胚胎脑室轴、视网膜Muller细胞、小脑Bergmann胶质和脑室系统室管膜周围的伸展tanycyte细胞,星形胶质细胞机能,维持突触周围微环境的自稳态参与神经信息的传递，突触、受体、通道、合成并释放某些神经递质或调质对各种刺激的反应机能在神经系统发生发育中的作用 支持和引导神经细胞的迁徙 维持突触的建立和传递过程 影响神经再生 促进移植神经组织的存活和损伤细胞的修复调控脑的机能活动,少突胶质细胞 oligodendrocyte,胞体小，胞质内含有较少的胶质丝，富于线粒体、微管、核糖体和高尔基氏器。分为束内细胞，卫星细胞和血管周围细胞，和周围的Schwann细胞形成髓鞘前体细胞可以转化为神经干细胞形成胶质疤痕，分泌抑制再生神经元突起生长的因子,施万细胞（雪旺细胞）,扁而薄，呈状包卷周围神经的轴突，是髓鞘形成细胞。在神经再生中起重要作用，它可以产生大量的神经营养物质和其它的细胞因子及细胞黏附分子。,少突胶质细胞与中枢神经髓鞘,突起末端扩展为扁平状包卷中枢神经元的轴突形成髓鞘,Schwann细胞与周围神经髓鞘,Schwann细胞与周围神经髓鞘,神经髓鞘的郎飞氏节,小胶质细胞,胞体小数量较少。突起少有少量分支和棘。胞核异染色质多，胞浆少。分布于灰质和白质。可被激活和增生，转变为巨噬细胞，吞噬死亡细胞的碎片和退变的髓鞘。,小胶质细胞机能,参与脑组织塑型和内环境稳定 清除自然死亡细胞 分泌多种生长因子和增效因子，刺激血管发生和胶质细胞繁殖 在胚胎发育期清除若干细胞外基质成分 在神经元迁徙过程中起作用 对中枢神经损伤的反应在再生中起作用参与脑内免疫反应，是抗原递呈细胞。,胶质细胞与疾病,细胞内脑水肿，星形胶质细胞水肿癫痫：星形胶质细胞增生,GABA摄取过量Parkinson病：星形胶质细胞与单胺氧化酶B Huntington病:星形胶质细胞与喹啉酸合成酶肝性脑病：老年性痴呆：与星形胶质细胞和小胶质细胞脑缺血：多发性硬化,室管膜细胞与室周器官,室管膜细胞 覆盖灰质、覆盖白质、特化区和脉络丛上皮,室周器官,脑室周围缺乏血脑屏障穹隆下器、终板血管器、松果体、连合下器、正中隆起和最后区,4.神经纤维,有髓纤维 神经元较长的突起被髓鞘和神经膜共同包裹。,无髓纤维 神经元较长的突起仅被神经膜包裹（周围）或完全裸露（中枢）。,髓鞘(myelin sheath),施万细胞-周围髓鞘,少突胶质细胞-中枢髓鞘,神经纤维,年龄及病理变化,神经末梢,感觉神经末梢 游离神经末梢：感受冷、热、轻触和痛觉 有被囊神经末梢：触觉小体：感受触觉 环层小体：感受压觉和振动觉 肌梭：感受肌纤维的伸缩变化运动神经末梢 躯体运动神经末梢：运动终板（圆形突触小泡含乙酰胆碱）内脏运动神经末梢：（圆形清亮形突触小泡含乙酰胆碱，颗粒性突触小泡含去甲肾上腺素或肽类）,周围神经节,脊神经节 节细胞-假单极神经元 神经纤维束有髓纤维 卫星细胞脑神经节自主神经节 交感神经节 副交感神经 主节细胞（NA or Ach）小强荧光细胞(DA)肽能神经元 神经纤维无髓纤维 卫星细胞,四、神经溃变和再生,神经纤维的溃变 顺行性溃变 逆行性溃变 跨神经元溃变神经的再生 周围神经的再生 中枢神经的再生神经可塑性,（一）顺行性溃变（Wallers degeneration),1 远侧段轴突 离心方向进行性变性。线粒体堆积在郎飞氏结和轴突断端轴质细胞器分解成颗粒状。轴突肿胀呈串珠状。轴突断裂分解。,顺行性溃变,2 髓鞘的变化 数小时，髓鞘收缩，郎飞氏结间隙增宽；第4天，髓鞘沿其全长呈梭形肿胀断裂，形成失去板层结构的椭球，同时血液中的单核细胞进入神经内膜管，吞噬髓球；3个月，椭圆体分解为简单的类脂；6个月，分解为中性脂肪被吞噬细胞清除。,顺行性溃变,轴突终末的变化1224小时，终末肿胀，突触小泡数量减少，神经丝明显增多围绕成堆的线粒体，缠结成环状的结构。以后，整个终末都充满神经丝，银染色呈现一个肿胀的溃变终球。随着残余突触小泡的消失，线粒体变致密和破裂，轴突终末轴浆基质密度增大，23周后溃变的轴突终末萎陷，与突触后膜分离，最后被邻近的星形胶质细胞所吞噬。周围神经轴突终末的变化与中枢神经轴突终末的电子密度溃变相似，但施万细胞的反应出现较早，包卷与突触后膜脱离的轴突终末，形成多个同心板层。同心板层由施万细胞的质膜形成，内含颗粒状胞质，不含细胞器，溃变的轴突始终呈圆形。损伤后18小时施万细胞就开始吞噬溃变的轴突终末。,（二）逆行性溃变,1 近段神经纤维的溃变 短时间内，轴浆流出，轴突肿胀，轴膜在断端处生长并覆盖封闭裂口。1224小时，近断端处轴突明显肿胀膨大，称为回缩球。中枢神经纤维回缩球会在12天内溃变并延伸至第一侧枝；周围神经纤维回缩球的表面会伸出新的轴突支芽，向神经的远侧段生长。,逆行性溃变,2 胞体的溃变 损伤后一天尼氏体溶解约2周时达高峰。尼氏体溶解或消失最早出现在核周胞质内，又称中央性核外染色质溶解。胞体肿胀变圆，胞核肿胀远离轴丘而偏位。,跨神经元溃变,是指神经元受损后，与之相联系的上一级(逆行性)或下一级神经元（顺行性)发生萎缩或死亡的变化。此类溃变发生在特别严重的损伤。,（三）周围神经的再生,Bngner带 的形成 增生的施万细胞的基板围成神经膜管，有序地排列，其胞质突起相互嵌合连续排列，形成一条施万细胞索即Bngner带。Bngner带可以保持几个月，如果没有轴突支芽长入，神经内膜的结缔组织就会充填其中，细胞索退化。,（三）周围神经的再生,施万细胞桥的形成 增生的施万细胞迁移到断端的间隙，形成细胞桥连接两个断端，以远侧段施万细胞迁移为主。,周围神经的再生,胞体的反应第三周，胞体的结构逐步恢复。首先核周胞质内尼氏体复现、细胞核恢复中央位置、胞体肿胀减轻。胞体内核糖体数目增多、粗面内质网扩大。胞核内RNA的含量增多。,周围神经的再生,4 轴突的再生 神经元胞体不断合成并向轴突输送新的蛋白质近侧段轴突末端的回缩球表面长出新的支芽新生的轴突反复分支，在合适条件下穿过断端的细胞桥，进入神经膜管，最初靠近管的边缘，沿施万细胞的表面延伸，以后进入管的中央，并被施万细胞的质膜包饶。再生的轴突向靶区生长。通常只有一条轴突到达靶区并与靶区建立联系，也只有这一条轴突才能形成髓鞘。新生的轴突较细，以后在神经膜管内迅速增粗，直至恢复原来的直径。,髓鞘的再生 8天，再生的轴突开始形成髓鞘髓鞘的形成由近及远、由薄变厚，约需一年完成。再生神经纤维的结间体短且薄，数量多，传导速度也较慢。无髓神经纤维的再生速度比有髓神经纤维快。,中枢神经纤维的再生,哺乳动物中枢神经再生的过程基本与周围神经相同。当受伤的中枢神经纤维Waller溃变时，局部的星形胶质细胞增生肥大，少突胶质细胞吞噬髓鞘，星形胶质细胞、小胶质细胞、血源性的巨噬细胞共同吞噬清除溃变的产物；星形胶质细胞形成致密的胶质疤痕，包裹充填创伤区，使之与正常组织分开，此过程可持续几个月。但是中枢神经轴突的再生支芽不能继续生长，支芽很快夭折，随之纤维溃变，胞体死亡。,中枢神经再生的基本方式,化学性轴突断离后的再生：神经毒素（6-羟多巴胺）可以选择性地破坏轴突末梢，而不造成神经在结构上的断开或胶质疤痕，这时损伤轴突远侧部长出新的分支，且新分支可以找到原来的靶区并与之建立联系机械性轴突断离后的再生：如未损伤的前脑内侧束中NA纤维发出的侧枝分支，代偿了损伤的隔海马NA传入周围神经桥接：在视神经切断或脊髓横断伤后，如果在断离处植入外周神经、肌肉或施万细胞鞘等，再生的神经就能穿过损伤，使断开的视神经或脊髓重新建立联系。甚至有些再生的纤维能够找到原来的靶区并建立突触联系。,不利于中枢神经再生的因素,没有Bngner带和施万细胞桥，不能引导再生的轴突进入靶细胞星形胶质细胞形成的胶质疤痕阻止再生纤维生长少突胶质细胞可能分泌某些抑制因子，不利于神经再生神经损伤的近侧段神经纤维过早地形成了稳定的连接和突触，这可能妨碍了神经纤维进一步向外生长。,五、神经系统的功能组构,一个神经元范围内的电信号组构电位神经元间电信号传输突触局部神经回路一个神经结构内的神经回路多个神经结构的神经通路传导通路,（一）神经元范围内的电信号至化学信号的组构,刺激（输入信息）感觉神经元离子通道-离子通透性-跨膜离子浓度-膜电位-局部电位（树突或胞体，出发信息）-动作电位（轴突，传导信息）-动作电位的数目和间隔（轴突末梢，输出信息）-化学递质突触间隙突触后膜受体突触后电位及其信号转导通路,1 细胞膜的电信息传导2 跨膜信息转导3 胞内信使分子介导,（二）神经元间的功能组构,信号传输部位-突触 化学性突触，电突触信号传输的基础-离子通道或受体 配基（递质）门控、电压门控信号传输的调节因素 电压，神经递质，神经调质，内部配基（核苷酸、G蛋白，Ca2+等），蛋白质磷酸化，机械力。,突 触,1 概念 是神经元之间或神经元和非神经元之间连接的特化结构，有传递信息和分析整合的作用。,2 化学突触的结构,突触间隙：介于突触前后膜之间；突触前成分：包括突触前膨大和突触前膜，内含突触小泡和线粒体；突触后成分：含神经递质的受体，其胞质面有致密物质附着。,3 突触类型,根据信息传导的方向性，将突触分为：轴-树、轴-体、轴-轴、树-树、树-体等类型；据信息传导的方式，将突触分为：化学突触和电突触。,（三）反射弧由感受器、传入神经、中枢（脊髓和脑）、传出神经和效应器组成。,感受器,效应器,传入神经,传出神经,中枢,（三）神经环路,1 突触微环路2 局部神经元环路3 大环路 局限于同一神经结构内的神经回路 包含多个神经结构的神经回路 运动传导通路 感觉传导通路,突触微环路,概念：神经元间通过一小簇突触的特殊相互联系和作用构成的环路。以轴突为突触前成分的微环路实现的功能突触性分散，聚合和突触前抑制以树突为突触前成分的微环路实现的功能 前馈抑制，返回抑制,局部神经环路的概念 由局部神经元构成的独立联系的局部环路。,局部神经元环路的基本组成部分别的脑区或核团的长传入纤维的末梢接替神经元，接替神经元本身又有长轴突与较远脑区发生联系。具有短轴突的局部神经元,局部神经环路可实现的功能产生节律兴奋增强空间对比产生方向选择性,3 传导通路的组构原则,串行原则：由低级而高级（感觉）或由高级而低级（运动）逐级上传或下传信息并行原则：由平行的两套或两套以上的串行系统来实现同类功能活动（锥体系和锥体外系）的原则,神经系统的组构原则,形态相同的神经元定位于同一局部（脊髓的前角），执行同一功能；不同局部的神经元组构同一功能区域（大脑皮质，脊髓灰质，等），行使同一功能；不同功能区域的神经元，形成神经网络，执行同一神经行为（语言中枢）。,