神经系统研究优选课件.pptx
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- 神经系统 研究 优选 课件
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1、第一节概述一、神经系统的组成一、神经系统的组成神经系统脊髓脑中枢神经系统周围神经系统脑神经(12对)脊神经(31对)中枢神经系统中枢神经系统 Central Nervous System CNSn脑brain大脑 cerebrum间脑 diencephalon(包括:丘脑、丘脑上部、丘脑下部、丘脑底部和丘脑后部五个部分)小脑 cerebellum 脑干 brain stem(包括中脑、脑桥和延髓)n脊髓 spinal cord 脑干中脑脑桥延髓丘脑小脑下丘脑周围神经系统周围神经系统 Peripheral Nervous System(PNS)按解剖分按解剖分脑神经(12对)脊神经(31对)按功
2、能分按功能分 感觉(传入)神经 运动(传出)神经 躯体运动神经自主神经(植物性神经)交感神经副交感神经脑神经脑神经记忆口诀:一嗅二视三动眼,四滑五叉六外展,七面八听九舌咽,迷副舌下神经全。I 嗅神经,主要负责鼻子的嗅觉.II视神经,主管眼睛的视物功能.III 动眼神经,主管眼球向上、向下向内等方向的运动及瞳孔的缩小.IV 滑车神经,主管眼球向外下方的运动.V三叉神经,分三支VI 外展神经,主管眼球向外方向的运动。VII 面神经,主管面部表情肌的运动,VIII 听神经,由两部分组成,一部分叫做听神经,另一部分叫做前庭神经IX舌咽神经,主管咽喉部粘膜的感觉,X 迷走神经,主管咽喉部肌肉的运动、心脏
3、、血管、胃肠道平滑肌的运动 XI副神经,主要负责转颈、耸肩等运动。XII 舌下神经,主管舌肌运动。肌小节 sarcomeres:kmi肌小节 sarcomeres:kmi(四)中枢神经元的联系方式丘脑底部和丘脑后部五个部分)兴奋性:受到刺激后产生兴奋(动作电位)的能力。人类的中枢神经系统中约有1011个神经元和151012个神经胶质细胞静息电位和K+平衡电位:现在认为神经肌肉接头也是一种突触,它是突触的一种特殊形式。(一)神经递质(neurotransmitter)和神经调质非条件反射(Unconditioned reflex)A带(暗带)anisotropic band or dark ba
4、nd负反馈:血压调节,胃酸分泌调节等在实验室研究神经和肌肉时应用的主要是电刺激扁形动物梯形,出现脑神经节第二节神经的兴奋与传导白质神经纤维集中的地方,因多数轴突具有髓 支配骨骼肌血管舒张的交感神经节后纤维;细胞膜受刺激时,首先引起受刺激部分的膜去极化,当去极化达到阈电位(它大约比静息电位的绝对值减少1020mV,它是一切可兴奋细胞的重要特征参数,它表示引起细胞产生动作电位或兴奋,刺激所引起的膜电位变化,至少必须达到这个程度)时,膜上的Na+通道开放,引起Na+电导增加,Na+流入膜内,当PNa 大于PK时,Na+迅速内流,使膜内的正电荷增加,因而进一步去极化,于是达到一个新的平衡点,相当于Na
5、+平衡电位,用Nernst公式也可以计算。电子显微镜神经肌肉接头脊神经脊神经脊神经共31对,包括颈神经8对,胸神经12对,腰神经5对,骶神经5对,尾神经1对。脊神经由与脊髓相连的前前根根t和后根后根在椎间孔合并而成。前根属运动性,由位于运动神经元轴突组成。后根属感觉性,由脊神经节内假单极神经元的中枢突组成。人类的中枢神经系统中约有人类的中枢神经系统中约有1011个神经元和个神经元和15 1012个神经胶质细胞个神经胶质细胞粗肌丝myosin myofilament现在认为神经肌肉接头也是一种突触,它是突触的一种特殊形式。递质贮存于突触小泡,冲动到达时能释放入突触间隙。当神经纤维在安静的情况下受
6、到一次短促的刺激时,细胞膜内的负电位迅速消失,并且进而转变成正电位,但是膜两侧电位的倒转只是暂时的,它很快就恢复到受刺激前静息时的状态。五、神经反射活动的特征 突触前神经元内具有合成神经递质的物质及酶系统,是指突触的形态和功能发生较为持久的改变,被认为是学习和记忆产生机制的生理学基础。三环类抗抑郁药(如丙咪嗪);对于nerve and muscle cells,敏感化 重复刺激使突触对原刺激反应增强和延长细肌丝 actin myofilament 存在能使该递质失活的酶或其它环节(如重摄取)。浅青紫链霉菌K+离子通道结构示意图Na+和K+的通透性增大,Na+内流为主。扁形动物梯形,出现脑神经节
7、threshold potential(阈电位)包括防御反射、食物反射、性反射等。I 嗅神经,主要负责鼻子的嗅觉.Ach release(多个突触小泡同时释放)由于中枢存在大量的局部神经元构成的局部神经元回路,因而还存在一些其它类型的突触无需大脑皮层参与,通过皮层下中枢即可完成。内负外正状态称为极化。神经元和神经胶质细胞神经系统常用术语n灰质灰质神经元的胞体及其树突聚集的部位,色泽灰暗,称为灰质 n白质白质神经纤维集中的地方,因多数轴突具有髓鞘,颜色苍白,称为白质 n神经纤维神经纤维神经元的轴突和长树突以及包在它们外面的髓鞘和神经膜n神经束神经束神经纤维集合在一起形成的束状结构,也称纤维束或传
8、导束n神经节神经节在周围神经系统中神经元胞体集中的部位神经系统常用术语神经系统常用术语胞体胞体纤维纤维中枢中枢灰质灰质/皮质皮质(脑表面脑表面)白质白质/髓质髓质(皮质下皮质下)神经核神经核纤维束纤维束网状结构网状结构周围周围神经节神经节神经神经二、神经系统的进化二、神经系统的进化n腔肠动物网状n扁形动物梯形,出现脑神经节n环节动物链状n节肢动物链状,三部脑(前脑中脑后脑)n脊椎动物背神经管(发育成五部脑和脊髓)第二节神经的兴奋与传导一、神经细胞的生物电现象和记录方法一、神经细胞的生物电现象和记录方法生物电 bioelectricity 是一种极普遍的生理现象,是活组织的基本特征之一,广泛存在
9、于各种动物甚至植物的生理活动中。人们注意到生物电现象 最早是从电鱼击人 开始的。生物电现象的观察和记录方法 生物电可用灵敏电流计、放大器和示波器以及计算机控制的采集处理系统进行测量。细胞外记录细胞外记录2个记录电极均在细胞外,通常使用金属电极,记录多个细胞电活动造成的综合电信号。如心电图,脑电图,神经干的双相动作电位等 细胞内记录细胞内记录1个记录电极在细胞内,另1个在细胞外,细胞电极通常是玻璃微电极,尖端直径可达到1 m以下,内充导电溶液(KCl),可记录单个细胞的电活动。细胞外记录细胞外记录细胞内记录细胞内记录(一)兴奋与兴奋性(一)兴奋与兴奋性1.刺激与兴奋刺激与兴奋n刺激:广义的刺激指
10、的是机体任何内外环境的变化 n刺激的种类有很多,如机械的、温度的、光的、化学的和电刺激等n在实验室研究神经和肌肉时应用的主要是电刺激电刺激的参数有3 个,强度、时间、强度对于时间的变化率。应用时一般采用方波。电刺激(方波)电刺激(方波)双刺激:双刺激:强度强度1 1,波宽,波宽1 1 强度强度2 2,波宽,波宽2 2,波间隔,波间隔串刺激:强度,波宽,频率,串长串刺激:强度,波宽,频率,串长连续连续(复复)刺激:强度,波宽,频率刺激:强度,波宽,频率双刺激串刺激连续刺激单刺激兴奋兴奋:现代生理学上兴奋等于动作电位,动作电位可以在细胞上传导,并且不衰减。兴奋性兴奋性:受到刺激后产生兴奋(动作电位
11、)的能力。可兴奋细胞:可兴奋细胞:受到刺激后能够产生兴奋(动作电位)的细胞,主要有神经、肌肉和某些腺体细胞有髓纤维上的跳跃式传导当细胞在接受一次有效刺激产生动作电位的当时和以后一小段时间内兴奋性经历一系列有次序的变化,然后恢复正常。局部超极化电位当神经纤维在安静的情况下受到一次短促的刺激时,细胞膜内的负电位迅速消失,并且进而转变成正电位,但是膜两侧电位的倒转只是暂时的,它很快就恢复到受刺激前静息时的状态。负反馈:血压调节,胃酸分泌调节等神经束神经纤维集合在一起形成的束状结构,串刺激:强度,波宽,频率,串长突触后即发生一定程度的去极化或超极化。细肌丝 actin myofilament 支配骨骼
12、肌血管舒张的交感神经节后纤维;肌小节 sarcomeres:kmi 突触前神经元内具有合成神经递质的物质及酶系统,有(1,2)型和(1,2,3)型,在心脏上主要存在受体,在血管平滑肌上则有 和两种受体,NE对受体的作用较强,而对受体的作用则较弱。超常期和低常期3050 msIX舌咽神经,主管咽喉部粘膜的感觉,细肌丝 actin myofilament包括防御反射、食物反射、性反射等。刺激:广义的刺激指的是机体任何内外环境的变化自主神经系统,脊髓,脑,视网膜,胃肠道配体(ligand)是指能与受体特异结合的物质,包括激动剂和拮抗剂CNS中约有21014调质(neuromodulator)的概念:
13、2.2.引起兴奋的条件引起兴奋的条件(1)刺激的强度I,通常以电压(伏特 V)表示(2)刺激的作用时间 t,通常以毫秒(ms)表示(3)强度对于时间变化率 dI/dt,使用方波时不考 虑此因素(4)细胞的兴奋性(二)静息电位(二)静息电位(Resting potential)(Resting potential)在细胞水平上生物电表现为静息电位和动作电位静息电位静息电位:是指细胞未受到刺激时存在于细胞膜内外两侧的电位差,表现为内负外正。如:枪乌贼巨大神经轴突、蛙骨骼肌细胞(-50 -70mV)、哺乳动物肌肉和神经细胞(-70-90mV);人的红细胞(-10mV);内负外正状态称为极化。静息电位
14、和静息电位和K+平衡电位平衡电位:n细胞膜在安静状态时,假定只对K+有通透性,由于浓度差,K+由膜内向膜外扩散,使膜内变负而膜外变正。当外移的K+浓度势能差等于膜两侧阻止外移的电势能差时,细胞膜上不再有K+的净移动,而膜两侧由于已经外移的K+所造成的电位差,也稳定于某一数值不变,此电位差称为K+平衡电位:用Nernst公式可以计算 RT K+0 ZF K+i nR:气体常数(8.31);T:绝对温度;Z:离子价;1F:法拉第常数(96500)n计算结果为:-87 mV,Hodgkin(1939)用精密仪器测出的静息电位为:-77mV 。Ek=ln(三)动作电位(三)动作电位(Action po
15、tential)当神经纤维在安静的情况下受到一次短促的刺激时,细胞膜内的负电位迅速消失,并且进而转变成正电位,但是膜两侧电位的倒转只是暂时的,它很快就恢复到受刺激前静息时的状态。这个过程称作动作电位。在神经纤维它一般只持续0.52ms,这使它在描记图形上形成一次短促而尖锐的脉冲,构成了神经动作电位的主要部分,特称之为锋电位(Spike Potential)(去极化、超射、复极化)动作电位动作电位 膜受到刺激后在原有RP的基础上发生的一次膜两侧电位的快速而可逆的倒转和复原。阈电位阈电位300306090 动作电位的全或无现象动作电位的全或无现象 同一细胞上的动作电位的大小不随着刺激强度和传导距离
16、而改变的现象,称为“全或无”现象。1.动作电位形成的离子机制细胞膜受刺激时,首先引起受刺激部分的膜去极化,当去极化达到阈电位(它大约比静息电位的绝对值减少1020mV,它是一切可兴奋细胞的重要特征参数,它表示引起细胞产生动作电位或兴奋,刺激所引起的膜电位变化,至少必须达到这个程度)时,膜上的Na+通道开放,引起Na+电导增加,Na+流入膜内,当PNa 大于PK时,Na+迅速内流,使膜内的正电荷增加,因而进一步去极化,于是达到一个新的平衡点,相当于Na+平衡电位,用Nernst公式也可以计算。脊椎动物背神经管(发育成五部脑和脊髓)扁形动物梯形,出现脑神经节粗肌丝myosin myofilamen
17、tAch 对channel作用的终止受体数量(上调、下调);连续(复)刺激:强度,波宽,频率(一)神经肌肉接头 neuromuscular junction鞘,颜色苍白,称为白质受体(receptor)是指细胞膜或细胞内能与某些化学物质发生特异性结合并诱发生物学效应的特殊生物分子。三环类抗抑郁药(如丙咪嗪);肌小节 sarcomeres:kmi正反馈:排尿反射等有(1,2)型和(1,2,3)型,在心脏上主要存在受体,在血管平滑肌上则有 和两种受体,NE对受体的作用较强,而对受体的作用则较弱。受体数量(上调、下调);连续(复)刺激:强度,波宽,频率VIII 听神经,由两部分组成,一部分叫做听神经
18、,另一部分叫做前庭神经对内环境变化敏感和容易发生疲劳浅青紫链霉菌K+离子通道结构示意图以往:一N元只能释放一种递质(Dales原则)递质与突触后膜受体结合Ach release(多个突触小泡同时释放)动作电位 膜受到刺激后在原有RP的基础上发生的一次膜两侧电位的快速而可逆的倒转和复原。2.2.电压门控离子通道电压门控离子通道电压门控Na+通道浅青紫链霉菌K+离子通道结构示意图Voltage gated K+channeln河豚毒素(tetrodotoxin,TTX),已知毒性最大的毒素之一,是Na+通道的一种特异性阻断剂,它结合在该通道的细胞外侧。n四乙胺(TEA)阻断K+通道,它从胞质侧进入
19、K+通道并将其阻断。近来:一N元内可存在二种或二种以上的递质=共存。电子显微镜神经肌肉接头细肌丝 actin myofilament这种信息流动涉及许多复杂的生理生化过程,本节重点讨论突触传递及有关的机制。支配骨骼肌血管舒张的交感神经节后纤维;支配骨骼肌血管舒张的交感神经节后纤维;(二)抑制性突触后电位IPSP 递质贮存于突触小泡,冲动到达时能释放入突触间隙。五、神经反射活动的特征现在认为神经肌肉接头也是一种突触,它是突触的一种特殊形式。生物电可用灵敏电流计、放大器和示波器以及计算机控制的采集处理系统进行测量。传递特征:双向性,速度快,几乎无潜伏期。(四)神经细胞兴奋性的变化I 嗅神经,主要负
20、责鼻子的嗅觉.串刺激:强度,波宽,频率,串长神经肌肉接头,自主神经末梢,自主神经节,汗腺,脑,视网膜,胃肠道有(1,2)型和(1,2,3)型,在心脏上主要存在受体,在血管平滑肌上则有 和两种受体,NE对受体的作用较强,而对受体的作用则较弱。静息电位:是指细胞未受到刺激时存在于细胞膜内外两侧的电位差,表现为内负外正。除递质外神经元还能合成和释放一些化学物质,它们并不在神经元之间直接起信息传递的作用,而是增强或削弱递质的信息传递效应,这类对递质起调节作用物质称为神经调质.轴突-胞体式较常见Ach release(多个突触小泡同时释放)现在认为神经肌肉接头也是一种突触,它是突触的一种特殊形式。(四)
21、神经细胞兴奋性的变化1.兴奋后兴奋性的变化兴奋后兴奋性的变化当细胞在接受一次有效刺激产生动作电位的当时和以后一小段时间内兴奋性经历一系列有次序的变化,然后恢复正常。依次是:绝对不应期、相对不应期、超常期和低常期。对于nerve and muscle cells,绝对不应期:0.52 ms,相对不应期:a few ms超常期和低常期3050 ms 有髓神经纤维上动作电位的频率最多5001000次/s 2.总和总和local response(局部反应)threshold potential(阈电位)阈电位)局部反应仍具有电紧张电位的特征:不表现“全或无”特征;在局部形成电紧张传播,范围不超过几个
22、毫米 可以叠加(总和),包括空间总和和时间总和空间总和时间总和二、神经冲动的传导可传导的动作电位也称神经冲动,神经冲动具有“全或无”的特征(一)神经纤维传导的基本特征(一)神经纤维传导的基本特征1.生理完整性2.双向传导3.非递减性4.绝缘性5.相对不疲劳性(二)神经冲动在同一细胞上的传导局部电流是传导的基础在有髓纤维,动作电位只在郎飞氏节(node of Ranvier)处再生,双由于以上电学特性,动作电位可以以小的衰减和高的速度由一个郎飞氏节传导至下一个郎飞氏节。这种传导称作跳跃式传导.郎飞氏节有髓纤维上的跳跃式传导(三)神经纤维的传导速度 神经纤神经纤维的传维的传导速度导速度第三节神经元
23、间的功能联系及活动神经系统是机体的主要功能调节系统,它直接或间接地调节机体各器官、系统的功能,来适应机体内外环境的变化,维持生命活动的正常进行。神经元是神经系统中最基本结构和功能单位,在人的中枢神经系统中有1011个神经元,神经元之间的信息流动是神经系统实惠功能的最基本形式。这种信息流动涉及许多复杂的生理生化过程,本节重点讨论突触传递及有关的机制。一、突触的结构及传递一、突触的结构及传递n动作电位可以从一个神经元传到另一个神经元,然而神经元之间在结构上并无直接联系,传递是通过一种特殊的结构“突触”来完成的。n突触(synapse)是一个神经元的轴突末梢与另一个神经元的胞体或突起相接触的部位,。
24、白质神经纤维集中的地方,因多数轴突具有髓除递质外神经元还能合成和释放一些化学物质,它们并不在神经元之间直接起信息传递的作用,而是增强或削弱递质的信息传递效应,这类对递质起调节作用物质称为神经调质.I 嗅神经,主要负责鼻子的嗅觉.CNS中约有21014突触间隙(1050nm)灰暗,称为灰质肌小节 sarcomeres:kmi轴突-轴突式是突触前抑制和突触前易化的结构基础外面的髓鞘和神经膜现在认为神经肌肉接头也是一种突触,它是突触的一种特殊形式。对内环境变化敏感和容易发生疲劳电子显微镜神经肌肉接头丘脑底部和丘脑后部五个部分)感觉(传入)神经肾上腺素能受体(、)有(1,2)型和(1,2,3)型,在心
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