第六章行为生理-课件.ppt
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- 第六 行为 生理 课件
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1、第五章第五章 行为生理行为生理 第一节第一节 神经系统与行为神经系统与行为 一、神经系统的基本结构单位及其功能一、神经系统的基本结构单位及其功能 神经系统的基本结构单位是神经系统的基本结构单位是神经元神经元,而神经系统在生,而神经系统在生物体内传送信息靠的就是神经元。神经元虽然有很多物体内传送信息靠的就是神经元。神经元虽然有很多不同的形态,但基本结构相似。不同的形态,但基本结构相似。典型的神经元是由带典型的神经元是由带核的胞体、轴突和树突组成的,轴突末端有线状的突核的胞体、轴突和树突组成的,轴突末端有线状的突触突起,而树突则由胞体发出触突起,而树突则由胞体发出。胞体的位置、树突的。胞体的位置、
2、树突的种类和数量依神经细胞的类型而有很大变化种类和数量依神经细胞的类型而有很大变化 神经系统内的通讯靠的是电脉冲的传送神经系统内的通讯靠的是电脉冲的传送 大体有两个阶段:大体有两个阶段:电脉冲在神经元内的移动电脉冲在神经元内的移动电脉冲从一个神经元传送到另一个神经元电脉冲从一个神经元传送到另一个神经元l在神经元内部电脉冲是靠在神经元内部电脉冲是靠离子穿透细胞膜的离子穿透细胞膜的移动移动而从树突传送到轴突末梢。而从树突传送到轴突末梢。l当刺激到达神经元一端的树突而引起的当刺激到达神经元一端的树突而引起的电脉电脉冲将会导致钠、钾和氯离子膜透性的改变冲将会导致钠、钾和氯离子膜透性的改变,这就引起了离
3、子浓度的变化并改变了神经元这就引起了离子浓度的变化并改变了神经元细胞膜内外的电势。细胞膜内外的电势。膜离子平衡的这种局部膜离子平衡的这种局部变化也会引起相邻区域的类似改变,这样,变化也会引起相邻区域的类似改变,这样,电脉冲就会沿着神经元传播。电脉冲就会沿着神经元传播。电脉冲可从一个细胞的轴突末梢传到另一个细胞的电脉冲可从一个细胞的轴突末梢传到另一个细胞的树突并可导致树突并可导致突触神经递质被释放到突触间隙突触神经递质被释放到突触间隙。这。这些神经递质会影响树突膜的穿透性,从而引发一个些神经递质会影响树突膜的穿透性,从而引发一个上面所描述过的电脉冲,电脉冲就是以这种方式从上面所描述过的电脉冲,电
4、脉冲就是以这种方式从一个神经元传递到另一个神经元的。一个神经元传递到另一个神经元的。神经元的活动是神经元的活动是很独特的很独特的,首先,每个神,首先,每个神经元经元不是处于兴奋状态就是处于非兴奋状不是处于兴奋状态就是处于非兴奋状态态,电脉冲的发生是一种全或无现象。神,电脉冲的发生是一种全或无现象。神经电脉冲的强度是没有梯度变化的,它的经电脉冲的强度是没有梯度变化的,它的传递过程对所有神经元都是一样的。传递过程对所有神经元都是一样的。既然神经脉冲全是一样的,那么神经元如何能传既然神经脉冲全是一样的,那么神经元如何能传递有关递有关刺激性质刺激性质和和刺激强度刺激强度的信息呢?的信息呢?不同类型的环
5、境信息是被不同的感受器所感受的,不同类型的环境信息是被不同的感受器所感受的,而且会沿着各自分离的神经通路到达中枢神经系而且会沿着各自分离的神经通路到达中枢神经系统不同的部位以便进行解码和解读。统不同的部位以便进行解码和解读。由于对于不同类型的信息有不同的通路和整合系由于对于不同类型的信息有不同的通路和整合系统,这样就避免了听觉刺激和视觉刺激的混淆。统,这样就避免了听觉刺激和视觉刺激的混淆。l 至于刺激强度的表达则至少有两种方法:至于刺激强度的表达则至少有两种方法:同一个神经元靠短暂的不应期可以同一个神经元靠短暂的不应期可以不断重复兴奋状态;不断重复兴奋状态;携带同一信息的几个神经元可以同携带同
6、一信息的几个神经元可以同时处于兴奋状态时处于兴奋状态因此,同一个信息可以被一个神经元的兴奋频因此,同一个信息可以被一个神经元的兴奋频次解读,也可以被几个神经元的同时兴奋解读次解读,也可以被几个神经元的同时兴奋解读二、动物的感觉和知觉二、动物的感觉和知觉 1 1 感觉器官和感觉能力感觉器官和感觉能力感觉一词是指把环境刺激或能量(如声、光、感觉一词是指把环境刺激或能量(如声、光、热和机械力等)转变为电脉冲的过程热和机械力等)转变为电脉冲的过程。对外部。对外部刺激的感觉通常是发生在身体表面,为了能接刺激的感觉通常是发生在身体表面,为了能接受环境信息并对其做出反应,动物已进化出很受环境信息并对其做出反
7、应,动物已进化出很多具有特异性的感觉器官。多具有特异性的感觉器官。蚕蛾对环境中的某些化学物质极为敏感,其感蚕蛾对环境中的某些化学物质极为敏感,其感受能力远非人的感觉能力所能比拟。雌蚕蛾靠受能力远非人的感觉能力所能比拟。雌蚕蛾靠从腹部特殊腺体释放的化学物质从腹部特殊腺体释放的化学物质蚕蛾醇蚕蛾醇而把自而把自己所在的位置告知雄蚕蛾。当雄蚕蛾处于雌蚕己所在的位置告知雄蚕蛾。当雄蚕蛾处于雌蚕蛾下风处时,只要靠迎风飞翔雄蚕蛾便能找到蛾下风处时,只要靠迎风飞翔雄蚕蛾便能找到这一气味源,从而找到雌蛾这一气味源,从而找到雌蛾这些具有物种特异性的气味常被称为这些具有物种特异性的气味常被称为信息素,信息素,可被用
8、于诱杀害虫或诱捕昆虫。可被用于诱杀害虫或诱捕昆虫。2 2 知觉系统知觉系统 信息一旦编码为电脉冲,它便能在动物整个信息一旦编码为电脉冲,它便能在动物整个神经系统进行传递。神经系统进行传递。知觉就是对感觉信息的知觉就是对感觉信息的分析和解读分析和解读。在很多在很多无脊椎动物中无脊椎动物中,这一解码过程是神经,这一解码过程是神经节和神经束的功能。节和神经束的功能。而在而在脊椎动物中脊椎动物中则是中枢神经系统的功能。则是中枢神经系统的功能。在最简单的神经系统中几乎没有解码发生。在最简单的神经系统中几乎没有解码发生。1 1 适宜刺激适宜刺激各种感受器的一个共同功能特点,是它们各有自己各种感受器的一个共
9、同功能特点,是它们各有自己最敏感、最容易接受的刺激形式;这就是说,用某最敏感、最容易接受的刺激形式;这就是说,用某种能量形式的刺激作用于某种感受器时,只需要极种能量形式的刺激作用于某种感受器时,只需要极小的强度(即小的强度(即感觉阈值感觉阈值)就能引起相应的感觉。这)就能引起相应的感觉。这一刺激形式或种类,就称为该感受器的一刺激形式或种类,就称为该感受器的适宜刺激适宜刺激 如一定波长的电磁波是视网膜光感受细胞的适宜刺如一定波长的电磁波是视网膜光感受细胞的适宜刺激,一定频率的机械震动是耳蜗毛细胞的适宜刺激激,一定频率的机械震动是耳蜗毛细胞的适宜刺激三、感受器的一般生理特性三、感受器的一般生理特性
10、2 2 感受器的换能作用感受器的换能作用各种感受器在功能上的另一个共同特点,是感各种感受器在功能上的另一个共同特点,是感受器可以将作用于它的各种形式的刺激能量转受器可以将作用于它的各种形式的刺激能量转化为传入神经上的动作电位,这种能量转换作化为传入神经上的动作电位,这种能量转换作用称为感受器的换能作用用称为感受器的换能作用 3 3 感受器的编码作用感受器的编码作用感受器在把外界刺激转换成神经动作电感受器在把外界刺激转换成神经动作电位时,不仅仅是发生了能量形式的转换;位时,不仅仅是发生了能量形式的转换;更重要的是把刺激所包涵的环境变化的更重要的是把刺激所包涵的环境变化的信息,也转移到了新的电信号
11、系统即动信息,也转移到了新的电信号系统即动作电位的序列之中,即编码作用。作电位的序列之中,即编码作用。例如,用电刺激作用于病人视神经,使它人为例如,用电刺激作用于病人视神经,使它人为地产生传向枕叶皮层的传入冲动,或者直接刺地产生传向枕叶皮层的传入冲动,或者直接刺激枕叶皮层使之产生兴奋,这时都会引起光亮激枕叶皮层使之产生兴奋,这时都会引起光亮的感觉,而且主观上感到这些感觉是发生在视的感觉,而且主观上感到这些感觉是发生在视野的某一部位;野的某一部位;同样,临床上遇到肿瘤或炎症等病变刺激听神同样,临床上遇到肿瘤或炎症等病变刺激听神经时,会产生耳鸣的症状,这是由于病变刺激经时,会产生耳鸣的症状,这是由
12、于病变刺激引起的神经冲动传到了皮层听觉中枢所致;引起的神经冲动传到了皮层听觉中枢所致;某些痛觉传导通路或相应中枢的刺激性病变,某些痛觉传导通路或相应中枢的刺激性病变,也常会引起身体一定部位疼痛。也常会引起身体一定部位疼痛。4 4 感受器的适应现象感受器的适应现象当一定强度的刺激持续作用于感受器当一定强度的刺激持续作用于感受器时,将引起感觉传入神经纤维上的冲动时,将引起感觉传入神经纤维上的冲动频率随刺激时间延长而逐渐降低,这一频率随刺激时间延长而逐渐降低,这一现象称为感受器的适应。现象称为感受器的适应。这种现象也常体现于生活中,如这种现象也常体现于生活中,如“入芝入芝兰之室,久而不闻其香兰之室,
13、久而不闻其香”。即反应嗅觉。即反应嗅觉对刺激的适应现象。对刺激的适应现象。四、感觉与行为四、感觉与行为 1 1 感觉的特征和进化方面的考虑感觉的特征和进化方面的考虑 自然选择显然是有利于在动物的感觉与自然选择显然是有利于在动物的感觉与各种环境条件下不同生活方式之间有适各种环境条件下不同生活方式之间有适当的搭配,至于什么感觉能力与什么生当的搭配,至于什么感觉能力与什么生活方式搭配就像是提问先有鸡还是先有活方式搭配就像是提问先有鸡还是先有蛋一样难以回答,因为动物的行为和感蛋一样难以回答,因为动物的行为和感觉都会发生变异并不断进化,其中任何觉都会发生变异并不断进化,其中任何一方的变化都会引起另一方的
14、变化,或一方的变化都会引起另一方的变化,或者感觉与行为双方同时发生变化。者感觉与行为双方同时发生变化。2 2 不同类群动物的感觉不同类群动物的感觉 在脊椎动物所有的纲中,听觉都依赖于内耳在脊椎动物所有的纲中,听觉都依赖于内耳的瓶状囊,其发展的最高形式是耳蜗,它是的瓶状囊,其发展的最高形式是耳蜗,它是来自于与平衡有关的系统,包括传递振动的来自于与平衡有关的系统,包括传递振动的液体和毛细胞,后者可感觉到液体的流动和液体和毛细胞,后者可感觉到液体的流动和把能量转化为神经脉冲。把能量转化为神经脉冲。在鱼类中,毛细胞群是位于管内或皮肤下陷在鱼类中,毛细胞群是位于管内或皮肤下陷的通道内,这些毛细胞可以感受
15、鱼体周围水的通道内,这些毛细胞可以感受鱼体周围水的流动和低频振动。的流动和低频振动。蝙蝠不是惟一能听到高频超声波的动物。除了蝙蝠不是惟一能听到高频超声波的动物。除了蝙蝠至少还有蝙蝠至少还有23种动物能够听到超过人的听力种动物能够听到超过人的听力上限大约上限大约20 kHz的声音。的声音。包括黑猩猩在内的几种动物能听到包括黑猩猩在内的几种动物能听到30 kHz上下上下的声音,还有很多小哺乳动物(鼠和鼩鼱等)的声音,还有很多小哺乳动物(鼠和鼩鼱等)的听力范围可高达的听力范围可高达90120 kHz。海豚和海豹可。海豚和海豹可以发出和听到水下高达以发出和听到水下高达180 kHz上下的声音,虽上下的
16、声音,虽然海豹水外听力的上限只有然海豹水外听力的上限只有22 kHz左右。左右。无脊椎动物的听觉通常只限于节肢动物才无脊椎动物的听觉通常只限于节肢动物才有,如昆虫有感受压力的腔与感受振动的有,如昆虫有感受压力的腔与感受振动的毛、触角和其他的身体外延器官等。毛、触角和其他的身体外延器官等。从发展的角度看,脊椎动物和无脊椎动物从发展的角度看,脊椎动物和无脊椎动物专门的听觉器官和对振动的感受力是起源专门的听觉器官和对振动的感受力是起源于对接触和振动的更一般的感受,如很多于对接触和振动的更一般的感受,如很多动物包括较低等的无脊椎动物都对地面或动物包括较低等的无脊椎动物都对地面或水面水内的低频振动具有感
17、受能力。水面水内的低频振动具有感受能力。视觉也依赖于振动能,但振动的波长要短得多,视觉也依赖于振动能,但振动的波长要短得多,而且传递过程也不相同。而且传递过程也不相同。视觉的基础是光视觉的基础是光,即电磁谱上的一个狭带。,即电磁谱上的一个狭带。光是从外层空间达到地球表面仅有的两种类型电光是从外层空间达到地球表面仅有的两种类型电磁能之一,另一种电磁能是雷达波。所有其他波磁能之一,另一种电磁能是雷达波。所有其他波长都被地球大气层过滤掉了,因此生物在进化过长都被地球大气层过滤掉了,因此生物在进化过程中将自己的视觉调谐到光波并不是一种巧合程中将自己的视觉调谐到光波并不是一种巧合 眼睛能对很宽的光强范围
18、做出反应,这部分眼睛能对很宽的光强范围做出反应,这部分地决定于视色素和感觉细胞类型的不同。基地决定于视色素和感觉细胞类型的不同。基本的细胞类型是主要在夜晚使用对光较为敏本的细胞类型是主要在夜晚使用对光较为敏感的杆细胞和主要是在白天使用对光不太敏感的杆细胞和主要是在白天使用对光不太敏感的锥体细胞,后者常用于色觉感的锥体细胞,后者常用于色觉大多数有视觉的无脊椎动物都只有一大多数有视觉的无脊椎动物都只有一种类型的视细胞,因此它们不是在白种类型的视细胞,因此它们不是在白天活动就是在夜晚活动,而不能白天天活动就是在夜晚活动,而不能白天夜晚都活动。夜晚都活动。脊椎动物则依种类而有所不同,但通脊椎动物则依种
19、类而有所不同,但通常是两种视细胞类型都有,在有些情常是两种视细胞类型都有,在有些情况下白天夜晚都能出来活动况下白天夜晚都能出来活动 最有趣的是动物利用极微弱光的一种机制,即光最有趣的是动物利用极微弱光的一种机制,即光的的“再循环再循环”机制,当光进入眼内和穿过视细胞机制,当光进入眼内和穿过视细胞后,又被眼底的反射面再次反射回来第二次通过后,又被眼底的反射面再次反射回来第二次通过视细胞。这就是为什么很多夜行性动物的眼睛会视细胞。这就是为什么很多夜行性动物的眼睛会放射出光芒的原因,如鹿、猫和一些蛾类。放射出光芒的原因,如鹿、猫和一些蛾类。另一方面,日行性动物可能会面临相反另一方面,日行性动物可能会
20、面临相反的问题,即在很多情况下光线太强。因的问题,即在很多情况下光线太强。因此很多日行性动物的眼底表面是黑色的,此很多日行性动物的眼底表面是黑色的,这有利于吸收多余的光这有利于吸收多余的光动物对热和红外线的感觉与视觉很动物对热和红外线的感觉与视觉很相似,它们都广泛存在于各种动物相似,它们都广泛存在于各种动物中,在很多动物中这种感觉能力是中,在很多动物中这种感觉能力是分散的,而在另一些动物中这种感分散的,而在另一些动物中这种感觉能力是高度发达和集中的。觉能力是高度发达和集中的。但感光和感热在两个重要方面是不同的。但感光和感热在两个重要方面是不同的。首先,发达的感光能力极为常见,但感热首先,发达的
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