第十章神经系统的功能.ppt
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1、第十章 神经系统的功能,内容提要,第一节 神经系统功能活动的基本原理第二节 神经系统的感觉分析功能第三节 神经系统对姿势和运动的调节第四节 神经系统对内脏活动、本能行为和 情绪的调节第五节 觉醒、睡眠与脑的电活动第六节 脑的高级功能,第一节 神经系统功能活动的基本原理,一神经元和神经胶质细胞(一)神经元1、神经元的一般结构与功能(图)(1)基本结构 神经元是神经系统的结构和功能的基本单位 胞体 有髓神经纤维神经元 树突 神经纤维 突起 无髓神经纤维 轴突,胞体或树突膜上的受体部位 产生动作电位的起始部位 传导神经冲动的部位 引起递质释放的部位,*神经元的四个重要功能部分,(2)神经元的基本功能
2、 感受体内外各种刺激并引起兴奋 或抑制;对不同来源的兴奋或抑制进行综 合分析;部分神经元可将神经信息转变为 激素信息。,2、神经纤维的功能与分类,(1)神经纤维的传导兴奋的速度*影响因素(1)神经纤维的直径 V直径大V直径小,与内阻有关(2)有无髓鞘,髓鞘厚度 V有V无,跳跃式传导(3)温度:V温度高V温度低,如低温麻醉(神经传导阻滞),功能:传导兴奋(神经冲动),完整性(结构、功能)绝缘性 双向性 相对不疲劳性,(2)神经纤维传导兴奋的特征,(3)神经纤维的分类,3、神经纤维的轴浆运输,轴浆:神经元轴突内的胞浆。轴浆运输 轴浆在胞体与轴突末梢之间流动,这种在轴突内借助轴浆流动运输物质的现象。
3、,4、神经的营养性作用,(1)神经对支配组织的作用 a、功能性作用:调节作用 b、营养性作用:影响代谢、生理等活动。(2)神经营养作用的实验证据:神经切断;脊髓灰质炎。麻醉药可影响神经冲动传导,但不影响神经所支配组织的内在代谢活动。,目前发现并分离的重要NT:神经生长因子(NGF);脑源性神经营养因子(BDNF);营养因子3(神经NT-3)、NT-4/5、NT6等。神经末梢发现其受体有:TrkA、TrKB、TrkC,分别由两个蛋白组成。,5、神经营养因子(NT),(二)神经胶质细胞(了解),数量:1.0 1012(约为神经元数量的10倍)分布:周围NS:髓鞘施万细胞,脊神经节卫星细胞 中枢NS
4、:星形胶质细胞,少突胶质细胞,小胶 质细胞。结构:有突起,但无树突和轴突之分;不形成化学突触,普遍存在缝隙连接;有膜电位变化,但不产生AP。,1、神经胶质细胞的特征,2、神经胶质细胞的功能(1)支持和引导神经元迁移;(2)修复和再生作用;(3)免疫应答作用;(4)形成髓鞘和屏障的作用;(5)物质代谢和营养作用;(6)稳定细胞外K的浓度;(7)参与某些活性物质的代谢。,二、突触传递,(一)几类重要的突触传递,突触:神经元之间相接触所形成的特殊结构,信息传递物质:神经递质 组成:突触前成分、突触间隙、突触后成分,根据前后成分 的联系,可将化学性突触又分为电突触:局部电流,信息传递物质,定向突触:经
5、典的突触、神经骨骼肌接头非定向突触:神经心肌接头、神经平滑肌接头,化学性突触,(1)突触的微细结构(图)突触前膜 突触间隙 突触后膜,1、经典的突触传递,(2)突触的分类(图)根据突触接触部位分为:轴突 树突式;轴突 胞体式;轴突 轴突式。,(3)突触的传递过程(电化学电过程),突触前神经元兴奋突触前膜去极化 前膜的电压门控式Ca2+通道打开胞外Ca2+进入突触前膜神经递质释放递质在突触间隙内扩散与后膜上的特异受体结合后膜上某些离子通道开放某些离子进入胞内 突触后膜去极化或超极化 突触后电位。,1)兴奋性突触后电位(EPSP)*概念:在递质作用下,突触后膜的膜电位发生去极化改变,使突触后神经元
6、的兴奋性升高,这种电位变化 称为EPSP。*形成EPSP的机制:兴奋性递质作用于突触后膜上受体 增大后膜对Na+和K+的通透性,特别是Na+的通透性 局部膜的去极化。,(4)突触后电位,指突触后膜上的电位变化,是局部电位。,突触前轴突末梢的AP,突触小泡中兴奋性递质释放,递质与突触后膜受体结合,突触后膜离子通道开放,Na+(主)K+通透性,EPSP,Na+内流 K+外流,兴奋性突触后电位(EPSP),Ca2+内流:降低轴浆粘度和消除突触前膜内的负电位,去极化,*概念:在递质作用下,突触后膜的膜电位产生超极化改变,使突触后神经元兴奋性下降,这种后电位变化称为IPSP。*产生IPSP的机制:抑制性
7、递质作用突触后膜,使后膜上的Cl-通道开放 Cl-内流 膜电位发生超极化。,2)抑制性突触后电位(IPSP),突触前轴突末梢的AP,突触小泡中抑制性递质释放,递质与突触后膜受体结合,突触后膜离子通道开放,Cl-(主)K+通透性,IPSP,Cl-内流、K+外流,抑制性突触后电位(IPSP),Ca2+内流:降低轴浆粘度和消除突触前膜内的负电位,超极化,(5)突触后神经元的兴奋与抑制,*AP的产生:当EPSP的代数和达到阈电位,在轴突的始段产生可扩布性AP。IPSP虽可总和,但不能达到阈电位水平,使突触后神经元不产生AP。*AP的扩布:沿轴突扩布至末梢和逆向传到胞体,使整个神经元发生一次兴奋。*逆向
8、兴奋胞体意义:消除细胞此次兴奋前的去极化或超极化,使其状态更新。,(6)影响突触传递的因素,1)影响递质释放的因素 递质释放量主要取决进入末梢的Ca2量,其次受突触前受体调节。2)影响已释放递质消除的因素 已释放递质可被前膜重摄取,后膜酶破坏3)影响受体的因素 突触后膜的受体在相应配体发生变化时,其数量和与配体的亲和力可发生变化,从而使突触传递的效应得到调节。,(7)突触的可塑性,1)定义:突触的形态和功能可发生较为持久的的改变的特性或现象。2)强直后增强 在突触前末梢受到一短串强直性刺激后在突触后神经元上产生的突触后电位增强,其持续时间可延长60s。机制:强直性刺激使突触前神经元Ca2+积累
9、,末梢持续释放神经递质,突触后电位增强。,3)习惯化和敏感化 习惯化:较温和刺激反复作用,使突触减小对刺激的反应能力,其时程短。原因:Ca2+通道失活胞内Ca2+前膜递质释放。敏感性:突触对重复出现的较强刺激的反应性,传递效能 原因:腺苷酸环化酶(AC)激活cAMP Ca2+内流 前膜递质释放,4)长时程增强(LTP)和长时程压抑(LTD)LTP是指突触前神经元受到短时间的重复刺激后,在突触后神经元快速形成的持续时间较长的突出后电位增强。LTP存在于海马等与学习记忆有关区域 原因:突触后神经元Ca2+,持续数天。LTD存在于海马、小脑等区域 机制不清,2、非定向突触传递(也称非突触性化学传递)
10、,(1)不存在突触前膜与后膜的特化结构;(2)不存在一对一的支配关系;(3)曲张体与效应器间距离大;递质扩散距离较远,传递所需时间可大于1s;(4)释放的递质能否产生效应,取决于效应器上有无相应的受体。,非突触性化学传递特点(图)(与突触性化学传递相比较),(1)性质:是一种电传递 结构基础:缝隙连接(2)特点:a两神经元之间的间隙仅为2-3nm;b不存在突触小泡,靠水相通道蛋白联系;c传递为双向性;d电阻低,传递速度快,无潜伏期;e电突触传递的功能是促进不同神经元产生同步性放电。,3、电突触传递(图),(二)神经递质和受体,1、神经递质 由突触前神经元合成并在末梢处释放,经突触间隙扩散,特异
11、性地作用于突触后神经元或效应器细胞上的受体,产生效应的化学物质。,神经递质为信息传递的媒介物质,神经递质必须作用于相应的受体才能完成信息传递。,(1)递质的鉴定(神经递质应符合的条件)a突触前神经元应具有合成递质的前体和酶系统,并能合成该递质;b递质贮存于突触小泡内,当兴奋冲动抵达末梢时,泡内递质能释放入突触间隙;c递质作用于受体后能发挥生理效应;d存在递质失活的酶或其他失活方式;e有特异的受体激动剂和拮抗剂。,(2)调质的概念 一类由神经元合成,作用于受体后,在神经元之间不起传递信息的作用,而是调节信息传递的效率,增强或减弱递质的作用。这种作用称为调制作用。,阿片肽对交感末梢释放NA的调制作
12、用。阿片肽作用于受体,可促进交感末梢释放NA,加强血管收缩;如果阿片肽作用于受体,则可抑制交感末梢释放NA,抑制血管收缩。实际上,递质和调质并无明确的界限。一方面,调质是从递质中派生出来的概念,不少情况下,递质包含着调质;另一方面,有些化学物质在有些情况下发挥着递质作用,而在另一情况下又发挥着调质作用。,(3)递质的共存 戴尔原则:一个神经元内只存在一种递质,其全部末梢只释放同一种递质。递质共存:两种或两种以上的递质(包括调质)共存于同一神经元内。意义:调节某些生理过程。,(4)递质的代谢合成:ACh和胺类在胞浆通过酶促合成,贮存于突触小泡,肽类递质合成由基因控制。释放:通过出胞或胞裂外排。灭
13、活:*ACh在胆碱脂酶作用下生成胆碱和乙酸,胆碱重摄取,合成新的ACh;*NA重摄取和酶降解失活;*肽类递质靠酶促降解来消除。,(1)概念:细胞膜或胞内能与化学物质(递质、激素、调质、药物等)发生特异性结合并产生效应的特殊生物分子。配体:能与受体结合的物质。激动剂:结合并产生生物效应 拮抗剂:结合但不产生生物效应受体与配体结合的特性 特异性;饱和性;可逆性。,2、受体,(2)受体的亚型(分类),命名原则:以不同天然配体进行分类和命名。以乙酰胆碱为天然配体的受体称胆碱能受体;以去甲肾上腺素为天然配体的受体称为肾上腺素能受体等等。各类受体因进一步分不同亚型,如M、N(N1、N2);(1、2)、(1
14、、2、3)。,根据递质受体激活机制不同,递质受体可分为离子通道型受体(促离子型受体)这类受体数量不多,主要是烟碱受体和部分氨基酸受体,如神经肌接头处N型Ach门控通道。G蛋白耦联受体(促代谢型受体)这类受体数量众多,如毒蕈碱受体、肾上腺素能受体、几乎所有肽类受体及部分氨基酸受体。,分布:突触前膜 作用:调节突触前 递质的释放。,(3)突触前受体,(4)受体的调节 上调:递质分泌不足时,受体数量将逐渐增加,亲和力也将逐渐升高。原因:通过膜的流动性将暂时储存于胞内膜结构上的 受体蛋白表达于细胞膜上。下调:递质分泌过多时,受体数量将逐渐减少,亲和力也将逐渐降低。原因:受体蛋白内吞入胞(内化);受体蛋
15、白发生磷酸 化而降低其反应性。,(1)乙酰胆碱及其受体*胆碱能纤维:在周围神经系统,释放ACh的神经纤维。包括所有的自主神经节前纤维,大多数副交感神经节后纤维,少数交感节后纤维(汗腺和骨骼肌血管舒张),支配骨骼肌的纤维。(图)*胆碱能神经元:在中枢神经系统,以ACh作为递质的神经元。,3、主要的递质、受体系统(图),胆碱能受体 a毒蕈碱受体(M-R):产生M样作用 阻断剂:阿托品 分布:胆碱能纤维所支配的效应器上。b烟碱受体(N-R):产生烟碱样作用 N1(神经元烟碱受体):位于自主神经节神经元突触后膜 N2(肌肉烟碱受体):位于神经-肌接头的终板膜 阻断剂:N1和N2-R:筒箭毒碱 N2-R
16、:十烃季胺 N1-R:六烃季胺,*肾上腺素能纤维:以NE为递质的神经纤维,大部分交感神经节后纤维为肾上腺素能纤维。*去甲肾上腺素能神经元:在中枢神经系统,以NE为递质的神经元。胞体位于低位脑干。*肾上腺素能神经元:在中枢神经系统,以E为递质的神经元。胞体位于低位脑干。胞体位于延髓。*肾上腺素能受体:能与NE(和E)结合的受体 分类:-R(1、2);-R(1、2、3),(2)去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体,1.受体特性:与-R结合,产生兴奋效应;与2-R结合,产生抑制效应;与1-R结合产生兴奋效应。2.配体特性 NE对-R作用强,对-R弱;E对、-R作用都强。3.器官上、-R的分布 皮肤、肾、胃
17、肠的血管平滑肌上-R为主 骨骼肌、肝脏的血管平滑肌上-R为主。,E和NE效应的影响因素,心绞痛合并支气管哮喘病人选用心得宁治疗。,肾上腺素能受体阻断剂,(心得安),(3)多巴胺及其受体 主要存在于中枢:黑质-纹状体、中脑边缘系统、结节-漏斗部。已克隆出5种DA-R(D15)作用:参与对躯体运动、精神情绪活动、垂体内分泌及心血管活动调节。,(1)存在于中枢;(2)种类:共有7种受体,另外每种受体又有不同的亚型;(3)作用机制 5-HT3-R为离子通道,其余为与G-蛋白耦联受体。(4)主要作用:调节痛觉、精神情绪、睡眠、体温、性行为、垂体内分泌等活动。,(4)5-HT及其受体,(1)存在于中枢(下
18、丘脑);(2)种类:共有3种受体(H1、2、3);(3)作用机制 H3为G-蛋白耦联受体,H1激活PLC,H2通过cAMP发挥作用。(4)主要作用:调节觉醒、性行为、垂体内分泌、体温、血压、饮水、痛觉等活动。,(5)组胺及其受体,*分布:中枢(脊髓、大脑皮层、小脑皮层等);*种类:兴奋性氨基酸:谷氨酸、门冬氨酸;抑制性氨基酸:-氨基丁酸、甘氨 酸。,(6)氨基酸类递质及其受体,*谷氨酸的受体分型 促代谢型受体 属于G蛋白耦联受体,可引起IP3和DG增加;在海马和小脑可能参与突触的可塑性活动;促离子型受体 海人藻酸(KA)受体,AMPA受体,NMDA受体。前两种受体激活时可允许Na+内流和K+外
19、流;后者激活还允许Ca2+内流。,大脑皮层的浅层和小脑皮层的浦肯野细胞层含量高;GABA可引起突触后膜超极化,产生抑制效应;GABA-R分类(与谷氨酸一样)亲代谢型受体(GABAB-R):由G-蛋白介导;亲离子型受体(GABAA-R):Cl-通道,*-氨基丁酸(GABA),(7)神经肽及其受体(1)速激肽:P物质、神经肽A(、K)等(2)阿片肽:-内啡肽、脑啡肽、强啡肽、内吗啡肽。受体:、和受体,均为G-蛋白耦联受体。(3)下丘脑调节肽和神经垂体肽:TRH(4)脑-肠肽:CCK、VIP等。(5)其他:Ang、ANP、CGRP等。,(8)嘌呤类递质及其受体 包括腺苷和ATP,腺苷是中枢神经系统中
20、一种抑制性递质 腺苷受体:A1、A2A、A2B和A3受体,是G-蛋白耦联受体。ATP参与感觉传入过程,可能与痛觉有关 受体:P2Y-R、P2U-R、P2X-R、P2Z-R P2X-R:P2X1、P2X2、P2X3。,(9)气体类递质 NO、CO,(一)反射的分类:非条件反射,条件反射(二)反射的中枢控制1反射与反射中枢*反射中枢:中枢神经系统中调节某一特定生理功能的神经元群。2反射弧的组成 感受器传入N 中枢传出N 效应器,三、反射活动的基本规律,内分泌腺,(三)中枢神经元的联系方式(图),1、单线式联系2、辐散和聚合联系3、链锁式和环状联系:一个神经元通过轴突侧支与中间神经元相连,中间神经元
21、反过来再与该神经元发生突触联系,构成闭合环路。环状联系可引起正反馈(后放现象)或负反馈(兴奋及时终止)。,(四)局部回路神经元和局部神经元回路,1单向传播:突触前膜后膜。也有双向性(如NO等)。2中枢延搁:兴奋通过反射中枢较慢。3总和:时间性总和和空间性总和。4兴奋节律的改变:传入神经与传出神经的冲动频率不同,因中枢可改变兴奋的节律。5 后发放:刺激停止,传出神经仍然发放冲动,原因:神经元之间的环状联系及中间神经元的作用。6对内环境变化敏感和易疲劳,(五)中枢兴奋传播的特征,(五)中枢抑制和中枢易化,1、突触后抑制 产生:抑制性中间神经元兴奋,释放抑制性神经递质,使突触后神经元产生IPSP,发
22、生抑制。分类:根据中间神经元的功能与联系方式不同分 传入侧支性抑制 回返性抑制,(1)传入侧支性抑制(也称交互抑制)图 定义:一个传入神经元兴奋一个中枢神经元的同时,经侧支兴奋另一个抑制性中间神经元,进而使另一个神经元抑制。意义:使不同中枢之间的活动协调。,兴 奋 冲 动 传 入,侧支兴奋抑制性中间N元,抑制性中间N元释放抑制性递质,抑制另一N元,突触后膜产生IPSP,(交互抑制),传入侧支性抑制,兴奋一N元,突触后膜产生,EPSP,(2)回返性抑制(图)定义:兴奋从一中枢发出后,通过反馈环路,再抑制原先发动兴奋的神经元及邻近的神经细胞,为一典型的反馈抑制。意义:使神经元的活动及时终止,也促使
23、同一中枢神经元之间的活动步调一致。,2、突触前抑制*概念:通过轴-轴突触活动,减少突触前膜兴奋性递质的释放,使 EPSP减小,从而使突触后神经元抑制。*结构基础:轴-轴突触,(图),轴突B先(+)末梢释放递质(GABA),与轴突A末梢相应受体结合(GABAA),此时轴突A再兴奋时,末梢产生的AP,轴突A末梢释放的兴奋性递质,运动神经元上的EPSP,末梢A 产生去极化(Cl-电导增加),Ca2+内流,机制,生理意义,多见于感觉传入途径,调节外周感觉信息的传入。通过抑制,限制其他感觉的传入。,特点:,潜伏期长(20ms),持续时间长(100-200ms)。,3、突触后易化中枢易化分为突触后易化和突
24、触前易化 突触后易化表现为EPSP的总和。4、突触前易化 结构基础:轴轴突触。产生:当到达末梢的AP时程延长,Ca2+通道开放的时间加长时,运动神经元上的EPSP变化,产生突触前易化。,第二节 神经系统的感觉分析功能,一、中枢对躯体感觉的分析二、中枢对内脏感觉的分析 三、中枢对特殊感觉的分析,一、中枢对躯体感觉的分析,躯体感觉,浅感觉,深感觉,触压觉(触觉和压觉)温度觉(热觉和冷觉)痛觉,本体感觉,位置觉运动觉,深感觉传入通路 传入纤维 同侧后索上行 第二级神经元发出纤维交叉到对侧 内侧丘系 丘脑(特异感觉接替核)。上行系统有后索(脊髓)或内侧丘系(脑干)。特点:先上行,后交叉。,(一)感觉传
25、入通路,1、丘脑前的传入系统,(传导痛觉、温度觉和轻触觉),浅感觉传导通路,浅感觉特点 a、痛觉、温度觉和部分触压觉传导路径先在脊髓交叉后上行;b、肌肉本体感觉与部分触-压觉传导路径先上行后交叉。脊髓半离断(图)a、对侧的痛、温觉和部分触-压觉障碍。b、同侧的本体感觉和部分触-压觉障碍。,(1)第一类细胞群:感觉接替核 接受感觉(除嗅觉外)投射纤维,换元后投射到脑皮层特定的感觉区。(2)第二类细胞群:联络核 接受丘脑感觉接替核和其他皮层下中枢来的纤维,换元后投射到大脑皮层特定区域,是各种感觉通向大脑皮层的联系和协调部位。(3)第三类细胞群:髓板内核群 通过多突触的接替换元,再弥散地投射到大脑皮
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