第三章神经系统课件.ppt
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1、第三章 神经系统,第一节 概述第二节 神经的兴奋与传导第三节 神经元间的功能联系及活动第四节 神经系统结构第五节 神经系统的功能,周围神经系统,神经系统,中枢神经系统,大脑间脑小脑中脑脑桥延髓,脑干,按与中枢连接的部位分,脑神经(12对)脊神经(31对),按所分布的部位分,躯体N内脏N,内脏运动N内脏感觉N,第一节 概述 一、神经系统的组成,脑,脊髓,躯体运动N躯体感觉N,二.神经系统的进化无脊椎动物中的原生动物,如变形虫,仅有一个单细胞,没有神经系统。原始的后生动物,如海绵动物,虽有多细胞组成,但仍不具有神经细胞。腔肠动物,如水螅,已开始分化出感觉细胞和原始的神经细胞,一般具有多个突起,神经
2、细胞依赖突起相互连接形成疏松的网状神经系统。,扁形动物,如涡虫,集中为两条并行的神经索,前后贯穿于体内。神经索上有许多膨大的神经节,是神经胞体的所在地,它们发出的神经又互相连接并分布全身。整个神经系统像一个梯子,称为梯状神经系统。,环节动物,如蚯蚓;节肢动物,如蝗虫;开始有了链状神经系统。即不再是两条神经索(梯状神经系统),而归并为一条位于身体腹面的腹神经索,上有神经节(膨大),像一条项链 ,故称为链状神经系统。脊椎动物已有了中枢神经系统和周围神经系统之分。,第二节 神经的兴奋与传导一、神经细胞的生物电现象 活的组织细胞在生命活动中所伴有的电位变化,称为生物电。细胞水平的生物电现象主要有两种表
3、现形式,一种是在安静时所具有的静息电位,另一种是受到刺激时产生的动作电位。(一)静息电位细胞在安静时存在于细胞膜两侧的电位差,称为静息电位。静息电位都表现为膜内较膜外为负,如规定膜外电位为0,则膜内电位大都在-10-100mV之间。细胞在安静(未受刺激)时,膜两侧所保持的内负外正的状态称为膜的极化;静息电位的数值向膜内负值增大的方向变化,称为超极化;相反,使静息电位的数值向膜内负值减小的方向变化,称为去极化或除极化;细胞受刺激后,细胞膜先发生去极化,然后再向正常安静时膜内所处的负值恢复,称为复极化。,(二)动作电位细胞受到刺激而兴奋时,细胞膜在原来静息电位的基础上发生的一次迅速而短暂的,可向周
4、围扩布的电位波动,称为动作电位。在神经纤维上,它一般在0.52.0 ms的时间内完成,这使它在描记的图形上表现为一次短暂而尖锐的脉冲样变化,称为锋电位。 动作电位的产生过程:神经纤维和肌细胞在安静状态时,其膜的静息电位约为-70-90mV.当它们受到一次阈刺激(或阈上刺激)时,膜内原来存在的负电位将迅速消失,并进而变成正电位,即膜内电位由原来的-70-90mV变为+20+40mV的水平,由原来的内负外正变为内正外负。这样整个膜内外电位变化的幅度为90130mV,构成了动作电位的上升相。上升相中零位线以上的部分,称为超射。但是,由刺激引起的这种膜内外电位的倒转只是暂时的,很快就出现了膜内电位的下
5、降,由正值的减小发展到膜内出现刺激前原有的负电位状态,这就构成了动作电位的下降相。,(三)生物电现象产生的原理 生物电产生的原理可用“离子学说”解释。该学说认为:细胞膜内外离子的分布和浓度是不同的,以及膜在不同情况下,对不同的离子具有选择通透性。,1.静息电位产生原理在静息状态下,细胞膜对K+有较高的通透性,而膜内K+又高于膜外,K+顺浓度差向膜外扩散;细胞膜对带负电荷大分子有机物(A-)无通透性,从而形成膜内为负、膜外为正的电位差。这种电位差产生后,可阻止K+的进一步向外扩散,使膜内外电位差达到一个稳定的数值,即静息电位。因此,静息电位主要是K+外流所形成的电-化学平衡电位。2.动作电位产生
6、原理 细胞膜受刺激而兴奋时,膜上Na+通道迅速开放,由于膜外Na+浓度高于膜内,所以,Na+顺浓度差和电位差内流,使膜内的负电位迅速消失,并进而转为正电位。这种膜内为正、膜外为负的电位梯度,阻止Na+继续内流。当促使Na+内流的浓度梯度与阻止Na+内流的电位梯度相等时,Na+内流停止。因此,动作电位的上升相的顶点是Na+内流所形成的电-化学平衡电位。在动作电位上升相达到最高值时,膜上Na+通道迅速关闭,膜对Na+的通透性迅速下降,Na+内流停止。此时,膜对K+的通透性增大,K+外流使膜内电位迅速下降,直到恢复静息时的电位水平,形成动作电位的下降相。,(四)神经细胞兴奋性的变化可兴奋细胞在接受一
7、个刺激而兴奋后的一个较短的时间内,无论再受到了多么强大的刺激,都不能再产生兴奋,即在此期间内出现的任何刺激均“无效”,称这一时期为绝对不应期。此期兴奋性等于零。在绝对不应期后紧跟着出现相对不应期,在此期间使用大于该组织正常的阈强度的第二个刺激,有可能引起新的兴奋。此期兴奋性低于正常。在相对不应期之后兴奋性高于正常,即用小于组织正常的阈强度的第二个刺激就能引起新的兴奋,称为超常期。最后出现的是低常期,组织的兴奋性又低于正常。以上各期的长短,在不同细胞可以有很大差异。,二、神经冲动的传导(一)神经纤维传导的基本特征 1.完整性:神经纤维在结构和功能上都必须完整。如果神经纤维被切断、损伤,其结构完整
8、性便遭到破坏;在应用麻醉药或低温状态下,可使离子跨膜运动发生障碍(如普鲁卡因阻断钠通道),会使神经纤维功能完整性被破坏,在这两种情况下,局部电流均不能扩布,神经冲动的传导便会发生阻滞。 2.绝缘性:一根神经干内含有许多条神经纤维,但每条纤维传导兴奋一般互不干扰,表现为传导的绝缘性。 3.双向性:人为刺激神经纤维上任何一点,引起的兴奋可沿纤维同时向两端传播,表现为传导的双向性。但在整体情况下,神经冲动的传导是单向性。 4.相对不疲劳性:连续电刺激神经9-12小时,神经纤维仍能保持其传导兴奋的能力,表现为不容易发生疲劳。神经纤维传导的相对不疲劳性是与突触传递比较而言的。突触传递容易发生疲劳。 5.
9、非递减性:在传导过程中,神经冲动的幅度、速度、数目不因传导距离的远近而减少。 6.跳跃式传导:有髓神经纤维上冲动的传导是从一个郎飞氏结传到另一个郎飞氏结,如此一结一结跳跃式的进行。故有髓神经纤维传导的速度比无髓神经纤维快得多。,(二)神经冲动在同一细胞上的传导神经纤维的某一部位受到阈刺激而出现动作电位时,该处出现了膜两侧电位的暂时性倒转,由静息时的内负外正变为内正外负,但和该段神经相邻的神经段仍处于安静时的极化状态;由于膜两侧的溶液都是导电的,于是在已兴奋的神经段和与它相邻的未兴奋的神经段之间,将由于电位差的存在而有电荷移动,称为局部电流。它的运动方向是:在膜外正电荷由未兴奋段向已兴奋段移,而
10、膜内的正电荷则由己兴奋段向未兴奋段移。这样流动的结果,是造成未兴奋段膜内电位升高而膜外电位降低,亦即引起该处膜的去极化;当膜的去极化达到阈电位水平时,就会大量激活该处的Na+通道而导致动作电位的出现。所谓动作电位的传导,实际是已兴奋的膜部分通过局部电流“刺激”了未兴奋的膜部分;使之出现动作电位。这样的过程在膜表面连续进行下去,就表现为兴奋在整个细胞上的传导。,局部电流学说,第三节 神经元间的功能联系及活动一、突触的结构及传递 一个神经元的轴突末稍与另一个神经元的胞体或突起之间的功能接触部位,称为突触。(一)突触的结构突触由突触前膜(突触囊泡内含化学物质)、突触间隙(与细胞外液相连)和突触后膜(
11、受体、离子通道)组成。,(二)突触的分类1.根据突触接触部位分类(1)轴突树突突触(axo-dendritic synapse)指神经元的轴突末梢与下一个神经元的树突发生接触。(2)轴突胞体突触(axo-somatic synapse)指一个神经元的轴突末梢与下一个神经元的胞体发生接触。(3)轴突轴突突触(axo-axonic synapse)指一个神经元的轴突末梢与下一个神经元的轴丘(轴突始段)或轴突末梢发生接触。2.根据突触的功能分类:兴奋性突触(excitatory synapse)和抑制性突触 (inhibitory synapse)。 突触的信息传递使突触后膜去极化,产生兴奋性的突触
12、后电位的称为兴奋性突触。突触的信息传递使突触后膜超极化,产生抑制性的突触后电位的称为抑制性突触。,突触前神经元兴奋 动作电位传到突触前膜 前膜Ca2+通道开放,Ca2+内流 神经末梢释放神经递质 递质与后膜上特异性受体结合 后膜电位发生变化,产生局部 的突触后电位,(三)突触传递的过程与原理,二、突触后电位 根据递质对突触后膜通透性影响的不同,存在两种不同的类型的突触后电位。(一)兴奋性突触后电位(EPSP) 当动作电位传至轴突末梢时,使突触前膜兴奋,并释放兴奋性化学递质(excitatory transmitter),递质经突触间隙扩散到突触后膜,与后膜的受体结合,使后膜对Na+、K+、Cl
13、-,尤其是对Na+的通透性升高,Na+内流,使后膜出现局部去极化,这种局部电位变化,叫做兴奋性突触后电位(excitatory postsynaptic potential, EPSP)。它能以电紧张形式扩布,并能总和。如同一突触前末梢连续传来多个动作电位,或多个突触前末梢同时传来一排动作电位时,则兴奋性突触后电位就可叠加起来,使电位幅度加大,当达到阈电位时,即膜电位大约由-70mV去极化达-52mV左右时,便引起突触后神经元的轴突始段首先爆发动作电位,产生扩布性的动作电位,并沿轴突传导,传至整个突触后神经元,表现为突触后神经元的兴奋。此过程称兴奋性突触传递。,(二)抑制性突触后电位(IPSP
14、) 当抑制性中间神经元兴奋时,其末梢释放抑制性化学递质(inhibitory transmitter)。递质扩散到后膜与后膜上的受体结合,使后膜对K+、Cl-,尤其是对Cl-的通透性升高,K+外流和Cl-内流,使后膜呈现超极化,这种超极化电位叫做抑制性突触后电位(inhibitory postsynaptic potential, IPSP)。表现为突触后神经元不易去极化,突触后神经元活动的抑制。此过程称抑制性突触传递。,三、兴奋由神经向肌肉传递(一)神经肌肉接头的结构 运动神经元的轴突在接近肌肉时,失去髓鞘并分出若干末梢分支,一般情况下每一分支支配一根肌纤维。因此,一个运动神经元可支配若干根
15、肌纤维。一个运动神经元连同它支配的肌纤维一起构成一个运动单位。 在电镜下观察到,神经纤维末梢与所支配的肌纤维之间并无原生质的联系,二者之间有20nm的间隙。神经纤维末梢膜仅与肌膜相接触,称为神经肌肉接头。神经纤维末梢的膜称为接头前膜,与之对应的肌膜称为接头后膜(或称终板),二者之间的间隙称为接头间隙。突触小体内含有丰富的线粒体和大量突触小泡,其中含有乙酰胆碱。,(二) 神经肌肉接头兴奋传递过程,运动神经冲动传至末梢N末梢对Ca2+通透性增加 Ca2+内流入N末梢内接头前膜内囊泡向前膜移动、融合、破裂ACh释放入接头间隙 ACh与终板膜受体结合受体构型改变终板膜对Na+、K+(尤其Na+)的通透
16、性增加产生终板电位(EPP)EPP引起肌膜AP,(三)骨骼肌的收缩 1.骨骼肌细胞的结构,(1)肌原纤维内部结构(由粗肌丝和细肌丝组成)H带:暗带中间着色较淡的部分 肌节: 是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。 =1/2明带暗带1/2明带 = 2条Z线间的区域,(2)肌管系统:环绕肌原纤维的膜状微管系统 横管系统:T管(肌膜内凹而成。肌膜AP沿T管传导)。 纵管系统:L管(也称肌浆网。肌节两端的L管相互吻合称终池,富含Ca2+)。 三联管:T管+终池2,2.骨骼肌收缩机制(1)兴奋-收缩耦联:联系以膜电位变化为特征的细胞兴奋和以肌丝滑行为基础的肌肉收缩的中介过程通常称为兴奋收缩耦联。 肌膜电兴奋
17、的传导:指肌膜产生AP后,AP由横管系统迅速传向肌细胞深处,到达三联管和肌节附近。 纵管系统中Ca2+的释放:指终池膜上的钙通道开放,终池内的Ca2+ 顺浓度梯度进入肌浆,触发肌丝滑行,肌细胞收缩。 Ca2+是兴奋-收缩耦联的耦联物,(2)肌丝滑行学说1)肌原纤维的分子结构: 粗肌丝: 由肌球或称肌凝蛋白组成,其头部有一膨大部横桥:能与细肌丝上的结合位点发生可逆性结合;具有ATP酶的作用,与结合位点结合后,分解ATP提供横桥扭动(肌丝滑行)和作功的能量。 细肌丝:肌动蛋白:表面有与横桥结合的位点,静息时被原肌球蛋白掩盖;原肌球蛋白:静息时掩盖横桥结合位点;肌钙蛋白:与Ca2+结合变构后,使原肌
18、球蛋白位移,暴露出结合位点。,2)肌丝滑行过程肌膜AP沿横管膜传至三联管终池膜上的钙通道开放终池内Ca2+进入肌浆Ca2+与肌钙蛋白结合 引起肌钙蛋白的构型改变原肌球蛋白发生位移暴露出细肌丝上与横桥结合位点横桥与结合位点结合激活ATP酶作用,分解ATP横桥摆动牵拉细肌丝朝肌节中央滑行肌节缩短=肌细胞收缩,3.骨骼肌的机械收缩(1) 等长收缩与等张收缩 等长收缩:肌肉收缩时,只有张力增加而长度不变的收缩,称为等长收缩。 等张收缩:肌肉收缩时,只有长度缩短而张力不变的收缩,称为等张收缩。(2) 单收缩与强直收缩: 单收缩:肌肉受到一次刺激,引起一次收缩和舒张的过程。不完全强直收缩:当新刺激落在前一
19、次收缩的舒张期,所出现的强而持久的收缩过程称之。 强直收缩: 当新刺激落在前一次收缩的缩短期,所出现的强而持久的收缩过程称之。 机制:强直收缩是各次单收缩的机械叠加现象,具有加和特征( 并非动作电位的叠加,动作电位始终是分离的),所以,强直收缩的收缩幅度和收缩力比单收缩大。,四、递质和受体(一)神经递质:指神经末稍释放的,可与突触后膜上的受体作用并能发挥快速而精确调节的物质。递质可分为:胆碱类 : 乙酰胆碱(ACh) 单胺类: 多巴胺、NE、5HT、组胺、肾上腺素(E)氨基酸类:谷氨酸、门冬氨酸、甘氨酸、GABA肽类:下丘脑调节肽、ADH、催产素、阿片肽、脑-肠肽、心房钠尿肽等嘌呤类 : 腺苷
20、、ATP气体:NO、CO脂类: PG类根据神经递质对突触后神经元作用的性质,可分为: 兴奋性递质:谷氨酸、门冬氨酸、乙酰胆碱等 抑制性递质:GABA、甘氨酸等注:同一递质在不同部位由于结合受体不同,对突触后膜产生的影响可能不同。,(二)受体:能与特定的生物活性物质可选择性结合的生物大分子,是镶嵌在细胞膜上或存在与细胞膜内的蛋白质复合体。可分为:胆碱能受体(N、M) M型受体:广泛分布于副交感神经节后纤维支配的效应器细胞上。可产生如心脏活动的抑制,胃肠平滑肌、瞳孔括约肌的收缩以及消化腺的分泌增加等,以抑制为主。(晚上睡觉) N型受体:存在于交感、副交感神经节后神经元的突触后膜和终板膜上,导致节后
21、神经元和骨骼肌兴奋。肾上腺素能受体(、) 受体:NE与平滑肌的受体结合,以兴奋效应为主,但使小肠平滑肌舒张。(白天活动) 受体:NE与平滑肌的受体结合,以抑制效应为主,但使心肌收缩。故NE作为强心剂用于临床。突触前受体:存在于突触前膜,调节递质释放。中枢递质受体:多巴胺受体、5-HT受体等,五、神经反射活动的特征(一)中枢神经系统兴奋传递过程的特征1 单向传递:突触前N元突触后N元。2 突触延搁:需时0.50.9ms/个突触。3 总和:时间总和、空间总和4 后放:表现为刺激停止后,中枢兴奋还会延续一段时间的现象。 5 对内环境变化的敏感性:。缺氧、二氧化碳过多、药物敏感6 易疲劳性:,(二)中
22、枢神经元的联系方式1.辐散:一个神经元通过其轴突末梢与许多神经元建立的突触联系。,2.聚合:许多神经元通过其轴突末梢与同一神经元建立的突出联系。,3.连锁状与环状联系:兴奋通过链锁状联系,在空间上扩大其作用范围。兴奋通过环状联系时,由于环路中神经元的性质不同而表现出不同的效应。,第四节 神经系统的解剖一、脊髓和脊神经(一)脊髓1.脊髓的位置和外形 脊髓位于椎管内,呈前后稍扁的圆柱形,上端在枕骨大孔与延髓相连,下端终止于第一腰椎下缘称脊髓圆锥,自脊髓圆锥向下延为细长的终丝 。 脊髓有两个膨大,在颈部的称颈膨大,与人的上肢功能相关;在腰部的称腰膨大,与下肢的神经支配有关 脊髓的表面分别有六条贯穿脊
23、髓全长的纵沟,前方的一条为前正中裂;后部的一条稍浅称后正中沟。前正中裂的两侧有一对浅沟称前外侧沟,有脊髓前根走出脊髓,由运动神经纤维组成;后正中沟的两侧有一对浅沟称后外侧沟,有脊髓后根进入脊髓,为感觉神经纤维。在后根上有一个膨大的部分,称为脊神经节。前、后根在椎间孔处合并为脊神经。与每一对脊神经相连的一段脊髓,称为一个脊髓节。因此,脊髓有相应的31个脊髓节,即颈段8节,胸段12节,腰段5节,骶段5节,尾段1节。,2.脊髓的内部结构 脊髓横断面上,可见位于中央呈蝴蝶状的灰质和其周围的白质。灰质是神经元胞体的集合部位,而白质则有神经纤维构成。,前角:前端彭大部分(运动神经元)侧角:T1-L3(交感
24、经节前纤维) 后角:后端细窄部分(感觉神经元)中央管,灰质,(1)脊髓灰质,(2)脊髓白质 前索:前根的腹侧 白质 侧索:前后根之间 后索:后根的背侧索是由具有一定功能的上行或下行的纵向神经纤维束或称传导路所组成。,脊髓白质,后索,侧索,前索,白质前连合,后正中沟,后外侧沟,前外侧沟,前正中裂,脊髓白质内纤维束示意图,白质,上行传导束,下行传导束,薄束楔束(后索)脊髓小脑前、后束,皮质脊髓束红核脊髓束前庭脊髓束顶盖脊髓束网状脊髓束内侧纵束,皮质脊髓前束,皮质脊髓侧束,脊髓丘脑前束,脊髓丘脑侧束,脊髓丘脑束(侧索),组成:前根和后根在椎间孔处汇合而成共31对 颈神经8对 胸神经12对 腰神经5对
25、 骶神经5对 尾神经1对,(二)脊神经 (spinal nerves),1.前支(混合性) 2.后支(混合性)3.脊膜支(含感觉纤维和交感神经纤维) 4.交通支(含交感神经纤维),脊神经出椎间孔后分支,脊膜支:分布于脊髓及其被膜、血管壁、骨 膜、韧带和椎间盘等。交通支:连于交感神经节, 有白交通支和灰交 通支。后支:分布于后正中线两旁的皮肤、肌肉。前支:吻合成丛(除胸神经外),再由神经丛发 出分支支配颈、胸、腹、会阴和四肢的肌肉 和皮肤。,脊神经各分支的分布,脊神经前支的组成,颈丛,臂丛,腰丛,骶丛,胸神经前支,脊神经前支,起源于C1- 4脊神经,其分支支配舌骨的肌肉,以及颈部和头后部的肌肉。
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