神经系统功能活动的基本原理课件.ppt
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- 神经系统 功能 活动 基本原理 课件
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1、第十章第十章 神经系统神经系统神经系统功能活动的基本原理Organization of the Nervous System神经系统功能活动的基本原理概述概述 神经系统(神经系统(Nervous System,NS)是进化的产物。)是进化的产物。神经元神经元大脑大脑 NS是机体最重要的调节系统是机体最重要的调节系统 反射是反射是NS的基本活动方式的基本活动方式 脑的工作原理是人类面临的最大挑战脑的工作原理是人类面临的最大挑战神经系统功能活动的基本原理神经系统的基本功能神经系统的基本功能1.协调人体内各系统器官的功能活动,协调人体内各系统器官的功能活动,保证人体保证人体内部的完整统一;内部的完整
2、统一;2使人体活动能随时适应外界环境的变化,保证使人体活动能随时适应外界环境的变化,保证人体与不断变化的外界环境之间的相对平衡;人体与不断变化的外界环境之间的相对平衡;3认识客观世界,改造客观世界。认识客观世界,改造客观世界。神经系统功能活动的基本原理NS涉及的问题涉及的问题 神经纤维如何传递信息?神经纤维如何传递信息?中枢神经系统如何分析、整合信息?中枢神经系统如何分析、整合信息?NS如何产生感觉?如何产生感觉?NS如何调节内脏活动和骨骼肌运动?如何调节内脏活动和骨骼肌运动?人类人类NS活动的特点活动的特点-即高级神经活动即高级神经活动神经系统功能活动的基本原理外周神经系统外周神经系统(Pe
3、ripheral Nervous System,PNS)(神经节、神经干神经节、神经干)中枢神经系统中枢神经系统(Central Nervous System,CNS)躯体神经躯体神经内脏神经内脏神经脑、脑、脊髓脊髓神经系统神经系统神经系统功能活动的基本原理第一节第一节 神经系统功能活动基本原理神经系统功能活动基本原理一、神经元一、神经元 神经系统功能活动的基本原理神经元的基本结构与功能神经元的基本结构与功能1、基本结构:、基本结构:胞体胞体(Soma)(物质合成部位,代谢中心)(物质合成部位,代谢中心)突起突起(Cytoplasic process)树突树突(Dendrite)轴突轴突(Ax
4、on)轴丘轴丘(Axon hillock)始段始段(Initial segment)突触小体突触小体(Synaptic knob)神经系统功能活动的基本原理功能部位功能部位 受体部位受体部位 产生产生AP的起始部位的起始部位 传导神经冲动部位传导神经冲动部位 释放神经递质部位释放神经递质部位神经系统功能活动的基本原理神经元的分类神经元的分类按突起数目:按突起数目:假单极、双极、多极假单极、双极、多极神经系统功能活动的基本原理神经元的分类神经元的分类按突起数目:按突起数目:假单极、双极、多极假单极、双极、多极按功能:按功能:感觉、运动、联络感觉、运动、联络按所含递质:按所含递质:DA、Ach、N
5、E、5-HT等等按对下一级神经元所产生的效应:按对下一级神经元所产生的效应:兴奋性、抑制性兴奋性、抑制性神经系统功能活动的基本原理2.2.神经元基本功能神经元基本功能 感受内外环境变化的刺激感受内外环境变化的刺激 传导兴奋传导兴奋 整合、分析、贮存信息整合、分析、贮存信息 神经神经-内分泌功能内分泌功能神经系统功能活动的基本原理神经纤维(神经纤维(Nerve fiber,Nf)轴索轴索 轴突轴突 长树突长树突轴膜轴膜 髓鞘髓鞘 神经膜神经膜神经系统功能活动的基本原理Myelin Sheath神经系统功能活动的基本原理Myelin Sheath Formation神经系统功能活动的基本原理 :生
6、理完整性生理完整性 绝缘性绝缘性 双向性双向性 相对不疲劳性相对不疲劳性 神经系统功能活动的基本原理Unmyelinated Axons神经系统功能活动的基本原理神经纤维传导兴奋的速度神经纤维传导兴奋的速度 神经纤维的直径神经纤维的直径 V(m/s)=6D(总直径总直径,m)直径直径(um)13-20 6-12 1.5 0.2-1.5速度速度(m/s)80-120 35-75 5-35 0.5-2.0神经系统功能活动的基本原理神经纤维的传导兴奋的速度神经纤维的传导兴奋的速度 神经纤维的直径神经纤维的直径 有无髓鞘,髓鞘厚度有无髓鞘,髓鞘厚度 轴索与总直径的比值轴索与总直径的比值 0.6神经系统
7、功能活动的基本原理神经系统功能活动的基本原理Nerve conduction-Myelinated神经系统功能活动的基本原理神经纤维的传导兴奋的速度神经纤维的传导兴奋的速度 神经纤维的直径神经纤维的直径 有无髓鞘,髓鞘厚度有无髓鞘,髓鞘厚度 跳跃式传导跳跃式传导神经系统功能活动的基本原理神经纤维的传导兴奋的速度神经纤维的传导兴奋的速度 神经纤维的直径神经纤维的直径 有无髓鞘,髓鞘厚度有无髓鞘,髓鞘厚度 温度温度 V V温度高温度高VV温度低温度低 如低温麻醉如低温麻醉(神经传导阻滞神经传导阻滞)神经系统功能活动的基本原理 4.神经纤维的功能和分类神经纤维的功能和分类 根据兴奋传导速度分类根据兴
8、奋传导速度分类 A类类 A、A、A、A B类类 C类类神经系统功能活动的基本原理根据纤维直径的大小及来源分类根据纤维直径的大小及来源分类纤维纤维 来来 源源 直径直径 速度速度 分类分类1 本体感觉、躯体运动本体感觉、躯体运动 1222 70120 A 触触-压觉压觉 512 2570 A 痛、温度觉、痛、温度觉、触触-压觉压觉 25 1025 A 痛、温度觉、触痛、温度觉、触-压觉压觉 0.11.3 1 C神经系统功能活动的基本原理神经系统功能活动的基本原理1 1轴浆:神经元轴突内的胞浆。轴浆:神经元轴突内的胞浆。2 2轴浆运输轴浆运输 在轴突内借助轴浆流动运输物质在轴突内借助轴浆流动运输物
9、质3.3.蛋白合成蛋白合成 部位部位:胞体的粗面内质网和高尔基复合体内胞体的粗面内质网和高尔基复合体内 (无核糖体无核糖体)(三)神经纤维的轴浆运输(三)神经纤维的轴浆运输神经系统功能活动的基本原理快速:具膜结构的细胞器快速:具膜结构的细胞器顺向运输顺向运输轴浆运输轴浆运输慢速:微管和微丝慢速:微管和微丝逆向运输:逆向运输:神经生长因子、狂犬病毒、破伤风毒素等神经生长因子、狂犬病毒、破伤风毒素等反馈反馈神经系统功能活动的基本原理 4.4.神经的营养性作用和支持神经的营养性因子神经的营养性作用和支持神经的营养性因子 神经对支配组织的作用神经对支配组织的作用:功能性作用功能性作用:N N元通过传导
10、元通过传导APAP递质释放递质释放调控所支配调控所支配组织的功能活动;组织的功能活动;营养性作用营养性作用:N N元合成、轴浆运输、末梢经常性释放某元合成、轴浆运输、末梢经常性释放某些营养性因子,持续地调整所支配组织的内在代谢活动。些营养性因子,持续地调整所支配组织的内在代谢活动。神经营养作用的实验证据:神经营养作用的实验证据:神经切断;脊髓灰质炎。神经切断;脊髓灰质炎。麻醉药可影响神经冲动传麻醉药可影响神经冲动传导,但不影响神经所支配导,但不影响神经所支配组织的内在代谢活动。组织的内在代谢活动。神经系统功能活动的基本原理 神经营养性因子神经营养性因子(neurotrophin,NT)本质:蛋
11、白质本质:蛋白质来源:神经所支配的组织和星形胶质细胞来源:神经所支配的组织和星形胶质细胞作用:支持作用:支持N N元的生长、发育和功能完整性元的生长、发育和功能完整性种类:神经生长因子种类:神经生长因子(NGF)(NGF)、脑源性神经营养性因子脑源性神经营养性因子(BD-NF)(BD-NF)神经营养性因子神经营养性因子3(NT-3)3(NT-3)神经营养性因子神经营养性因子4/5(NT-4/5)4/5(NT-4/5)等等 神经系统功能活动的基本原理 支持神经的营养性因子支持神经的营养性因子(neurotrophin,NT)作用机制作用机制:神经营养性因子:神经营养性因子N N末梢的特异受体末梢
12、的特异受体(TrKA(TrKA、TrKBTrKB、TrKCTrKC受体受体)N N末梢摄入末梢摄入轴浆运输轴浆运输(逆流方式逆流方式)胞胞体体促进促进N N元生长发育。元生长发育。神经系统功能活动的基本原理二、神经胶质细胞二、神经胶质细胞数量:神经元的数量:神经元的10-50倍倍总体积:总体积:1:12:1有突起,但无树突和轴突之分有突起,但无树突和轴突之分细胞间不形成化学突触,细胞间不形成化学突触,但普遍存在缝隙连接但普遍存在缝隙连接膜电位可随细胞外膜电位可随细胞外KK+改变改变但不能产生动作电位但不能产生动作电位终生具有分裂增殖能力终生具有分裂增殖能力神经系统功能活动的基本原理 分类分类周
13、围神经系统周围神经系统:施万细胞、卫星细胞。施万细胞、卫星细胞。中枢神经系统:星形胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞。中枢神经系统:星形胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞。Figure 8-5:Glial cells and their functions 神经系统功能活动的基本原理Figure 8-5:Glial cells and their functions 神经系统功能活动的基本原理神经胶质细胞的基本功能神经胶质细胞的基本功能 支持作用支持作用 修复和再生作用修复和再生作用 神经系统功能活动的基本原理神经胶质细胞的基本功能神经胶质细胞的基本功能 支持作用支持作用 修复和再生作用修复和
14、再生作用 神经系统功能活动的基本原理神经胶质细胞的基本功能神经胶质细胞的基本功能 支持作用支持作用 修复和再生作用修复和再生作用 免疫应答作用免疫应答作用 物质代谢和营养性作用物质代谢和营养性作用 神经系统功能活动的基本原理神经胶质细胞的基本功能神经胶质细胞的基本功能 支持作用支持作用 修复和再生作用修复和再生作用 免疫应答作用免疫应答作用 物质代谢和营养性作用物质代谢和营养性作用 绝缘和屏障作用绝缘和屏障作用神经系统功能活动的基本原理神经胶质细胞的基本功能神经胶质细胞的基本功能 支持作用支持作用 修复和再生作用修复和再生作用 免疫应答作用免疫应答作用 物质代谢和营养性作用物质代谢和营养性作用
15、 绝缘和屏障作用绝缘和屏障作用 稳定细胞外稳定细胞外K K+浓度浓度 参与某些递质及活性物质的代谢参与某些递质及活性物质的代谢神经系统功能活动的基本原理二、兴奋传递的方式二、兴奋传递的方式 o突触突触 (Synapse)神经元间相互接触并传递信息的部位。神经元间相互接触并传递信息的部位。N-No接头接头(Junction)神经元与效应器间接触并并传递信息的部位。神经元与效应器间接触并并传递信息的部位。N-M;N-Go神经元间功能联系(信息传递)两种主要方式:神经元间功能联系(信息传递)两种主要方式:电信号:少部分(电信号:少部分(10%)化学性信号:绝大部分(化学性信号:绝大部分(90%)突触
16、传递突触传递神经系统功能活动的基本原理二、兴奋传递的方式二、兴奋传递的方式 (一一)化学突触传递化学突触传递 1.1.突触突触(synapse)(synapse)的结构的结构 分类:分类:轴轴-胞胞 轴轴-树树 轴轴-轴轴 树树-树树 神经系统功能活动的基本原理二、兴奋传递的方式二、兴奋传递的方式 (一一)化学突触传递化学突触传递 1.1.突触突触(synapse)(synapse)功能结构功能结构:突触前膜:突触前膜:递质、受体递质、受体 突触间隙:突触间隙:水解酶水解酶 突触后膜:突触后膜:受体、离子通道受体、离子通道神经系统功能活动的基本原理Actual SynapsePinel,J P
17、J(1993),Biosychology.,p.1113神经系统功能活动的基本原理Pinel(2000).Biopsycholgy 4th Ed.,Allyn and Bacon,p.62Rosenzweig et al.(1999).Biological Psychology 2nd Ed.,Sinauer Press,p.28.“Real Life”synaptic contacts神经系统功能活动的基本原理 突触前过程:突触前过程:AP递质释放?递质释放?突触间传递过程:递质突触间传递过程:递质跨细胞的信号传递?跨细胞的信号传递?突触后过程:递质突触后过程:递质 后后级神经元活动改变?级
18、神经元活动改变?神经系统功能活动的基本原理突触传递的过程突触传递的过程电电-化学化学-电过程电过程神经系统功能活动的基本原理 Ca2+在突触传递中的作用在突触传递中的作用 A、降低囊泡上肌动蛋白结合蛋白与、降低囊泡上肌动蛋白结合蛋白与肌动蛋白的结合肌动蛋白的结合 B、促进突触小泡和前膜接触、融合、促进突触小泡和前膜接触、融合和胞裂,促进神经递质的释放;和胞裂,促进神经递质的释放;递质释放过程:动员递质释放过程:动员摆渡摆渡神经系统功能活动的基本原理递质释放过程:动员递质释放过程:动员摆渡摆渡着位着位融合融合出胞出胞神经系统功能活动的基本原理Ca2+在突触传递中的作用在突触传递中的作用 A、降低
19、囊泡上肌动蛋白结合蛋白与肌动蛋白的结合、降低囊泡上肌动蛋白结合蛋白与肌动蛋白的结合 B、消除对融合的牵制作用,促进突触小泡和前膜融、消除对融合的牵制作用,促进突触小泡和前膜融 合,促进神经递质的释放合,促进神经递质的释放神经系统功能活动的基本原理 突触前膜释放:兴奋性递质突触前膜释放:兴奋性递质 突触后膜:突触后膜:NaNa+(主)、(主)、K K+通透性增大通透性增大神经系统功能活动的基本原理神经系统功能活动的基本原理 突触前膜释放:抑制性递质突触前膜释放:抑制性递质 突触后膜:突触后膜:ClCl-通透性增大通透性增大神经系统功能活动的基本原理神经系统功能活动的基本原理 潜伏期潜伏期 100
20、-500100-500msms (快快EPSP 0.5ms)EPSP 0.5ms)慢慢EPSPEPSP:K K+电导降低电导降低 慢慢IPSPIPSP:K K+电导增高电导增高神经系统功能活动的基本原理 产生部位:轴突的始段产生部位:轴突的始段 神经系统功能活动的基本原理AP在突触后神经元的产生在突触后神经元的产生 APAP在后一级神经元轴突始段在后一级神经元轴突始段产生,是全或无式的产生,是全或无式的 后一级神经元是兴奋还是抑后一级神经元是兴奋还是抑制,取决于与之相接触的各制,取决于与之相接触的各神经元兴奋和抑制效应的总神经元兴奋和抑制效应的总代数和(突触后电位总和)代数和(突触后电位总和)
21、神经系统功能活动的基本原理影响突触传递的因素影响突触传递的因素1.1.递质释放递质释放:进入末梢进入末梢CaCa2+2+量量突触囊泡着位突触囊泡着位细胞外钙离子浓度细胞外钙离子浓度到达突触前到达突触前AP频率与幅度频率与幅度破伤风毒素破伤风毒素肉毒梭菌毒素肉毒梭菌毒素神经系统功能活动的基本原理影响突触传递的因素影响突触传递的因素1.1.递质释放递质释放 进入末梢进入末梢CaCa2+2+量量突触囊泡着位突触囊泡着位 破伤风毒素破伤风毒素 肉毒梭菌毒素肉毒梭菌毒素2.已释放递质的消除已释放递质的消除 重摄取重摄取 酶解酶解神经系统功能活动的基本原理3.3.突触后受体数量和亲和力突触后受体数量和亲和
22、力 上调:上调:受体数目受体数目或受体与配体(递质、激素、药物等)或受体与配体(递质、激素、药物等)亲和力的增加(致敏)亲和力的增加(致敏)。下调:下调:受体数目受体数目或受体与配体(递质、激素、药物等)或受体与配体(递质、激素、药物等)亲和力的降低(脱敏)亲和力的降低(脱敏)影响突触传递的因素影响突触传递的因素神经系统功能活动的基本原理(三三)突触的可塑性突触的可塑性(plasticity)概念:突触传递的功能可发生较长时程的增强或减弱。概念:突触传递的功能可发生较长时程的增强或减弱。表现:表现:强直后增强:强直后增强:强直性刺激使钙在突触前末梢积累所致强直性刺激使钙在突触前末梢积累所致 习
23、惯化:习惯化:温和重复刺激使突触前钙通道关闭温和重复刺激使突触前钙通道关闭 敏感化:敏感化:重复伤害性刺激使突触对原有刺激反应性增强重复伤害性刺激使突触对原有刺激反应性增强 长时程增强长时程增强(LTP):短时快速重复刺激,短时快速重复刺激,EPSP长时间增强长时间增强 长时程抑制长时程抑制(LTD):长时间低频重复刺激使突触传递效率的长时间低频重复刺激使突触传递效率的 长时程降低长时程降低神经系统功能活动的基本原理二、兴奋传递的其他方式二、兴奋传递的其他方式电突触电突触(electrical synaptic trasmission)非突触性的化学传递非突触性的化学传递(non-synapt
24、ic chemical transmission)局部神经元回路局部神经元回路(Local neuronal circuit)神经系统功能活动的基本原理、电突触传递、电突触传递结构:缝隙连接结构:缝隙连接间隔间隔2 23nm3nm膜不增厚膜不增厚无突触小泡无突触小泡存在沟通胞浆存在沟通胞浆 水相通道水相通道无前后膜之分无前后膜之分神经系统功能活动的基本原理、电突触传递、电突触传递结构结构:缝隙连接:缝隙连接特点:特点:双向传导;双向传导;传导速度快,几乎无潜伏期。传导速度快,几乎无潜伏期。功能功能:促进同一区域不同神经元同步性放电(活动)促进同一区域不同神经元同步性放电(活动)神经系统功能活动
25、的基本原理 非突触性化学传递非突触性化学传递1.结构:结构:曲张体(曲张体(varicosity)2.特点:特点:不存在前后膜结构不存在前后膜结构无一对一支配关系无一对一支配关系曲张体与效应细胞间距大于曲张体与效应细胞间距大于20nm递质扩散较远,递质扩散较远,传递时间可大于传递时间可大于1S效应取决受体分布效应取决受体分布神经系统功能活动的基本原理局部回路神经元和局部神经元回路局部回路神经元和局部神经元回路Local Circuit Neurons and Local Neuronal Circuit CNS内短轴突或无轴突的神内短轴突或无轴突的神经元间通过轴突和树突构成经元间通过轴突和树突
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