神经系统本(2013).ppt
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- 神经系统 2013
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1、第十一章第十一章 神经系统神经系统 授课教师:臧授课教师:臧 颖颖 yingzang 020-87330028-828 中山大学中山医学院生理学教研室中山大学中山医学院生理学教研室 因为有了脑,我们才因为有了脑,我们才- 拥有乐趣、欣喜、欢笑和运动拥有乐趣、欣喜、欢笑和运动 有了悲痛、哀伤、绝望和无尽的忧思有了悲痛、哀伤、绝望和无尽的忧思 拥有了智慧、获得了知识拥有了智慧、获得了知识 看得见、听得到、感受到甜美与无味看得见、听得到、感受到甜美与无味 懂得分辨美与丑、善与恶懂得分辨美与丑、善与恶 . . 神经科学的起源和发展神经科学的起源和发展 人脑人脑 因为脑的病恙,因为脑的病恙, 我们发狂和
2、神智昏迷我们发狂和神智昏迷 会被畏惧和恐怖所侵扰会被畏惧和恐怖所侵扰经受折磨经受折磨 所以,脑在机体中行使了至高无上的权力所以,脑在机体中行使了至高无上的权力 - Hippocrates( (希波克拉底,古希腊医师希波克拉底,古希腊医师) ) On the Sacred Disease( (论神圣的疾病论神圣的疾病) ) 公元前公元前4 4世纪世纪 从公元从公元2世纪盖伦的“脑室中心论”世纪盖伦的“脑室中心论” 至公元至公元17世纪笛卡儿的世纪笛卡儿的-“液压液压- -机械论机械论” 公元公元17、18世纪世纪- 脑由灰质和白质构成脑由灰质和白质构成 神经“电缆”论神经“电缆”论 神经系统由神
3、经系统由中枢中枢 和和外周外周 两个部分构成两个部分构成 中枢神经系统:中枢神经系统: 脑、脊髓 外周神经系统:外周神经系统: 遍布于躯体的外 周神经网络 公元公元19世纪(快速发展的世纪(快速发展的100年)年)- 特定的功能在脑不同部位的定位特定的功能在脑不同部位的定位 神经系统的进化:神经系统的进化:物种起源物种起源(查尔斯(查尔斯 达尔文)达尔文) 神经元:神经元:脑的基本功能单位(脑的基本功能单位(1900年)年) 公元公元20世纪世纪90年代年代- “脑的脑的10年”年” (Decade of the Brain) 公元公元21世纪世纪-“脑的世纪”脑的世纪” 第一节第一节 神经元
4、与神经胶质细胞神经元与神经胶质细胞 一、神经元和神经纤维一、神经元和神经纤维 (一)神经元(一)神经元 尼氏染料(焦油紫)染色的神经元尼氏染料(焦油紫)染色的神经元-Franz Nissl (19世纪后期世纪后期) 脑研究的主要成就来自于染色脑研究的主要成就来自于染色 Camillo Golgi (1843-1926) 高尔基染料(铬酸银)染色高尔基染料(铬酸银)染色 Santiago Ram n y Cajal 神经元的功能形态特征神经元的功能形态特征 神经元(即神经细胞):神经元(即神经细胞):神经系统的基本神经系统的基本 结构和功能单位结构和功能单位 神经元的基本功能:神经元的基本功能:
5、完成信息传递完成信息传递 视频视频1 胞体:胞体:合成蛋白质;信息合成蛋白质;信息 整合整合 树突:树突:“天线天线”,接收信,接收信 息息 轴突:轴突:“电线电线”,传导神,传导神 经冲动;轴浆运输经冲动;轴浆运输 轴突末梢:轴突末梢:传递信息传递信息 视频视频2 (二)神经纤维(二)神经纤维 2 2、神经纤维传导冲动的原理、神经纤维传导冲动的原理 局部电流学说局部电流学说 1 1、神经纤维的分类神经纤维的分类 3 3、影响神经纤维兴奋传导速度的因素、影响神经纤维兴奋传导速度的因素 纤维直径纤维直径( (轴索轴索/ /总直径总直径=0.6)=0.6)、温度、有无髓鞘、温度、有无髓鞘 用电生理
6、方法可准确地测量神经纤维的兴奋用电生理方法可准确地测量神经纤维的兴奋 传导速度,当外周神经病变时,传导速度减慢。传导速度,当外周神经病变时,传导速度减慢。 神经纤维神经纤维 距离距离/时间传导速度时间传导速度 4 4、神经纤维传导冲动的特征、神经纤维传导冲动的特征 双向传导:双向传导:顺向传导传递信息,逆向传导顺向传导传递信息,逆向传导 刷新胞体兴奋状态刷新胞体兴奋状态 绝缘性:绝缘性:保证神经调节的精确性保证神经调节的精确性 生理完整性:生理完整性:结构和功能的完整结构和功能的完整 相对不疲劳性:相对不疲劳性:不衰减性传导,耗能少不衰减性传导,耗能少 轴浆运输:轴浆运输:在轴突内借助轴浆流动
7、运输在轴突内借助轴浆流动运输 物质的现象物质的现象 5 5、神经纤维的轴浆运输、神经纤维的轴浆运输 (1 1)顺向轴浆运输:从胞体运向末梢)顺向轴浆运输:从胞体运向末梢 快速运输快速运输(410mm/d)(410mm/d),有膜性结构的细胞器,有膜性结构的细胞器 (递质囊泡、分泌颗粒、线粒体等)(递质囊泡、分泌颗粒、线粒体等) 慢速运输慢速运输(1(112mm/d)12mm/d),细胞的骨架成份,细胞的骨架成份 (微管、微丝)及一些蛋白质(肌动蛋白等)(微管、微丝)及一些蛋白质(肌动蛋白等) 轴浆运输的方式轴浆运输的方式 快速轴浆运输的测定快速轴浆运输的测定 (2 2)逆向轴浆运输:从末梢运向
8、胞体()逆向轴浆运输:从末梢运向胞体(205mm/d205mm/d) 神经营养因子(胞体代谢和蛋白质合成)神经营养因子(胞体代谢和蛋白质合成) 病毒、毒素(病理过程有关)病毒、毒素(病理过程有关) 辣根过氧化物酶(辣根过氧化物酶(HRP) 神经元追踪神经元追踪 快速轴浆运输的分子机制快速轴浆运输的分子机制 驱动蛋白 (分子马达) 顺运蛋白 逆运蛋白 顺向运输 逆向运输 6 6、神经与靶组织的相互营养作用、神经与靶组织的相互营养作用 (1 1)神经的营养性作用)神经的营养性作用 功能性作用:快速调节,与兴奋传导有关功能性作用:快速调节,与兴奋传导有关 营养性作用:营养性作用:持续性长期作用,与神
9、经冲动无关持续性长期作用,与神经冲动无关 脊髓灰质炎(小儿麻痹症)及脊髓运动神经元损伤脊髓灰质炎(小儿麻痹症)及脊髓运动神经元损伤 (2 2)组织对神经元的营养性作用)组织对神经元的营养性作用 靶细胞和星形胶质细胞分泌靶细胞和星形胶质细胞分泌神经营养因子神经营养因子, 被神经末梢摄取后,经逆向轴浆运输到达胞被神经末梢摄取后,经逆向轴浆运输到达胞 体,调节神经元的代谢和蛋白质合成,维持体,调节神经元的代谢和蛋白质合成,维持 神经元生长、发育、存活及功能的完整性。神经元生长、发育、存活及功能的完整性。 神经营养因子神经营养因子 神经生长因子神经生长因子(NGF(NGF)、脑源性神经营养)、脑源性神
10、经营养 因子(因子(BDNFBDNF)、睫状节神经营养因子)、睫状节神经营养因子 (CNTFCNTF)、胶质细胞株源性神经营养因)、胶质细胞株源性神经营养因 子(子(GDNFGDNF)、多种神经营养素()、多种神经营养素(NTsNTs) 神经营养因子(神经营养因子(NTFsNTFs)的主要生物效应:)的主要生物效应: (1 1)防止神经元的自然死亡)防止神经元的自然死亡 (2 2)促进受损神经元的再生)促进受损神经元的再生 二、神经胶质细胞二、神经胶质细胞 (一)神经胶质细胞的生理特性(一)神经胶质细胞的生理特性 1.1.静息电位较高静息电位较高 2.2.不能产生动作电位不能产生动作电位 3.
11、3.分裂能力较强分裂能力较强 4.4.胶质细胞之间有低电阻的缝隙胶质细胞之间有低电阻的缝隙 连接(电突触)连接(电突触) 1 1、支持作用、支持作用 2 2、参与创伤的修复、参与创伤的修复 3 3、参与构成血、参与构成血- -脑屏障脑屏障, ,运送营养物质及运送营养物质及 排除代谢产物排除代谢产物 4 4、参与神经递质的代谢、参与神经递质的代谢 5 5、调节细胞外、调节细胞外K K+ +浓度浓度 6 6、分泌神经营养因子、分泌神经营养因子 (二)神经胶质细胞的功能(二)神经胶质细胞的功能 第二节第二节 神经元间的信息传递神经元间的信息传递 1.1.化学性突触化学性突触 的微细结构的微细结构 一
12、、经典突触的信息传递一、经典突触的信息传递 (化学性突触传递)化学性突触传递) 2.2.突触的分类突触的分类 电电- -化学化学- -电的传递过程电的传递过程 3.3.化学性突触传递的过程化学性突触传递的过程 4.4.突触后神经元的兴奋与抑制突触后神经元的兴奋与抑制 (1)兴奋性突触后电位)兴奋性突触后电位(excitatory postsynaptic potential, EPSP)与突触后兴奋)与突触后兴奋 重点重点 兴奋性突触后电位兴奋性突触后电位(EPSP) EPSPEPSP的产生机制的产生机制 EPSP机制:机制:突触前轴突末梢兴奋突触前膜释 放兴奋性递质递质-受体结合突触后膜对
13、Na+、K+(尤其是Na+)通透性增强突触后膜局 部去极化(EPSP) EPSP总和 轴突始段产生动作电位 达阈电位水平 未达阈电位水平 突触后神经元兴奋 缩小膜电位与阈电位距离 突触后兴奋性升高,易化 动作电位首先在轴突始段爆发的原因:动作电位首先在轴突始段爆发的原因: 轴突始段比较细小,阻抗大。轴突始段比较细小,阻抗大。该部位出该部位出 现的电流的密度较大,去极化电位较大;现的电流的密度较大,去极化电位较大; 轴突始段细胞膜上的电压门控钠通道密轴突始段细胞膜上的电压门控钠通道密 度较高度较高(比胞体细胞膜上高(比胞体细胞膜上高7 7倍);倍); 轴突始段的阈电位水平明显低于神经元轴突始段的
14、阈电位水平明显低于神经元 的其他部位。的其他部位。去极化去极化101020mV20mV可达阈电位可达阈电位 (2)抑制性突触后电位)抑制性突触后电位(inhibitory postsynaptic potential, IPSP)与突触后抑制)与突触后抑制 IPSP的产生机制的产生机制 抑制性中间神经元末 梢释放抑制性递质 递质-突触后膜受体结 合突触后膜对Cl-通 透性增强,Cl-内流 突触后膜超极化 (IPSP)突触后神 经元不易产生兴奋而 表现为抑制 突触后抑制突触后抑制(postsynaptic inhibition) 传入侧支性抑制传入侧支性抑制 回返性抑制回返性抑制 传入侧支性抑制
15、传入侧支性抑制 意义:意义: 协调不同中枢活动协调不同中枢活动 回返性抑制回返性抑制 意义:意义: 及时终止神经元活动及时终止神经元活动 促进同一中枢内神经元同步活动促进同一中枢内神经元同步活动 A B 5.5.突触传递的特征突触传递的特征 (1 1)单向传递:传入神经)单向传递:传入神经中枢中枢传出神经传出神经 (2 2)突触延搁:突触延搁)突触延搁:突触延搁 0.30.5ms (3 3)总和)总和 (4 4)对内环境变化敏感和易疲劳)对内环境变化敏感和易疲劳 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 6.6.突触传递的调制突触传递的调制 (1 1)突触前末梢上的轴突)突触前末梢上的轴突- -
16、轴突型突触对突触轴突型突触对突触 传递的调制传递的调制 突触前抑制突触前抑制 突触前易化突触前易化 (2 2)突触传递的活动依赖性调制(突触传递的)突触传递的活动依赖性调制(突触传递的 可塑性)可塑性) 详解见详解见“脑的高级功能脑的高级功能”一节一节 突触前抑制突触前抑制(presynaptic inhibition) (1 1)结构基础:)结构基础:轴轴- -轴型突触轴型突触 重点重点 突触前抑制突触前抑制 (2 2)机制:)机制:GABA与末梢与末梢B的的GABAA受体结合受体结合 末梢末梢B对对Cl-通透性增通透性增 强强Cl-由末梢内流向由末梢内流向 末梢外末梢外末梢末梢B去极化去极
17、化 动作电位幅度下降动作电位幅度下降 Ca2+内流减少内流减少末末 梢梢B释放兴奋性神经递释放兴奋性神经递 质减少质减少突触后突触后EPSP 幅度降低幅度降低 末梢B的K+通道开放 K+外流增加复极 化加速,动作电位时 程缩短Ca2+内流减少 G蛋白介导 关闭 Ca2+通道 末梢B释放兴奋性神经递质减少 突触后EPSP幅度降低 GABA与末梢与末梢B的的GABAB受体结合受体结合 (3 3)特点:)特点: 潜伏期较长(潜伏期较长(2020ms ),抑制作用时间也较),抑制作用时间也较 长(长(100200ms);); 不影响突触后神经元的兴奋性,选择性抑制不影响突触后神经元的兴奋性,选择性抑制
18、 突触传递。突触传递。 (4 4)意义:选择性调节感觉信息传入)意义:选择性调节感觉信息传入 突触前抑制突触前抑制 EPSPEPSP与与IPSPIPSP的差别的差别 EPSPEPSP IPSPIPSP 1.1. 突触前突触前 神经元神经元 兴奋性神经元兴奋性神经元 抑制性中抑制性中 间神经元间神经元 2.2. 递质的性质递质的性质 兴奋性递质兴奋性递质 抑制性递质抑制性递质 3.3. 突触后膜离子突触后膜离子 通透性的变化通透性的变化 NaNa+ +、K K+ + ,尤其 ,尤其 是是NaNa+ +通透性通透性 ClCl- -通透性通透性 小结小结 EPSPEPSP IPSPIPSP 4.4.
19、 突触后膜突触后膜 电位变化电位变化 去极化去极化 超极化超极化 5.5. 突触后神经突触后神经 元兴奋性元兴奋性 增加增加 降低降低 6.6. 在信息传在信息传 递中作用递中作用 突触后神经突触后神经 元产生动作元产生动作 电位或易化电位或易化 突触后神经突触后神经 元不容易产元不容易产 生动作电位生动作电位 突触后抑制突触后抑制 突触前抑制突触前抑制 1.1.结构基础结构基础 抑制性中抑制性中 间神经元间神经元 轴轴- -轴型突触轴型突触 2.2.产生机制产生机制 突触后膜超突触后膜超 极化(极化(IPSPIPSP) 突触前末梢释放的兴奋性突触前末梢释放的兴奋性 递质递质突触后膜突触后膜E
20、PSPEPSP 3.3.突触后膜突触后膜 兴奋性兴奋性 不变不变 4.4.潜伏期持潜伏期持 续时间续时间 较短较短 较长较长(100(100- -200ms)200ms) 突触后抑制突触后抑制 突触前抑制突触前抑制 5.5.影响范围影响范围 抑制突触后神抑制突触后神 经元所有的兴经元所有的兴 奋性信息传递奋性信息传递 仅抑制某一传入神仅抑制某一传入神 经末梢的信息传递经末梢的信息传递 6.6.生理意义生理意义 调节传出神经调节传出神经 元活动,使神元活动,使神 经元活动及时经元活动及时 终止或促进同终止或促进同 一中枢内神经一中枢内神经 元活动协调元活动协调 调节传入神经元活调节传入神经元活
21、动,选择性控制传动,选择性控制传 入的感觉信息入的感觉信息 二、非突触性化学传递二、非突触性化学传递 其它信息传递方式其它信息传递方式 特点:特点: (1 1)无突触的结构特点)无突触的结构特点 (2 2)无)无1:11:1的支配关系的支配关系 (3 3)曲张体与效应器距离)曲张体与效应器距离 远(远(20nm20nm),传递耗时),传递耗时 长长 (4 4)递质能否产生效应取)递质能否产生效应取 决于效应细胞上有无相决于效应细胞上有无相 应受体应受体 三、电突触传递三、电突触传递 电突触:电突触: 两个神经元之间的直接电两个神经元之间的直接电 联系联系 结构基础:结构基础: 缝隙连接缝隙连接
22、6 6个亚单位个亚单位 聚合在一起构成水通道聚合在一起构成水通道 扩布方式:扩布方式: 局部电流或电紧张式扩布局部电流或电紧张式扩布 特点:特点: 传导迅速、双向传导传导迅速、双向传导 意义:意义: 使相邻神经元同步活动使相邻神经元同步活动 (电偶联);传递代(电偶联);传递代 谢信号(代谢偶联)谢信号(代谢偶联) (一)神经递质(一)神经递质 四、化学性突触传递的中介物质四、化学性突触传递的中介物质 1 1、神经递质神经递质(neurotransmitter)的概念的概念 2 2、神经递质的代谢、神经递质的代谢 合成、储存、释放、清除、再利用合成、储存、释放、清除、再利用 3 3、确定神经递
23、质的标准、确定神经递质的标准 神经递质的鉴定神经递质的鉴定 在突触前神经元中合成,有合成递质的前体和酶在突触前神经元中合成,有合成递质的前体和酶 系统。系统。 递质存在于突触小泡内,受到适宜刺激时,能从递质存在于突触小泡内,受到适宜刺激时,能从 突触前神经元释放出来。突触前神经元释放出来。 与突触后膜上的受体结合并产生一定的生理效应。与突触后膜上的受体结合并产生一定的生理效应。 存在有使其失活的机制。存在有使其失活的机制。 有特异的受体激动剂和拮抗剂。有特异的受体激动剂和拮抗剂。 神经调质(神经调质(neuromodulator) 概念:概念:虽由神经元产生,也作用于特定受体,但虽由神经元产生
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