生理学 神经系统的功能

这是一篇关于生理学神经系统的功能的思维导图，神经系统的主要功能是人体内起主导作用。一方面它控制与调节各器官、系统的活动，使人体成为一个统一的整体；另一方面通过神经系统的分析与综合，使机体对环境变化的刺激作出相应的反应，达到机体与环境的统一。

神经元、神经胶质细胞和突触

• 突触传递
  • 分类
    • 电突触传递
      • 缝隙连接
        • 无机离子、有机小分子 顺浓度梯度
        • 电紧张耦联：双向性、快速性
        • 需要高度同步化的神经元群内的细胞之间
    • 化学性突触
      • 定向突触传递
        • 经典突触微细结构
          • 突触前膜
            • 神经纤维轴突末梢膜
            • 轴浆内含线粒体、突触囊泡（高浓度神经递质）
              • 小而清亮透明，ACh、AA类递质
              • 小而具致密中心，儿茶酚胺类递质
              • 活化区内分布
              • 大而具致密中心，神经肽类递质
                • 突触前末梢内均匀分布
            • 活化区：突触囊泡特别密集
          • 突触间隙
            • 细胞外液
          • 突触后膜
            • 靶神经元/效应细胞膜
            • 特异性受体/递质门控通道
            • 突触后致密区PSD：聚集大量细胞骨架、信号蛋白分子
        • 经典突触传递过程
          • 突触囊泡膜上突触蛋白结合细胞骨架丝，锚定作用
          • 动员
            • 突触前膜去极化
              • Ca2+内流
                • 轴浆内Ca2+↑
                  • Ca2+结合CaM形成复合物
                    • Ca2+-CaM K II激活
                      • 突触蛋白磷酸化，游离
          • 摆渡
            • 小G蛋白Rab3/Rab27作用下，向活化区摆渡
          • 着位
            • 囊泡膜上v-SNARE结合前膜上t-SNARE
              • 脑内t-SNARE
                • 突触融合蛋白
                • SNAP-25
          • 融合
            • 突触结合蛋白p65结合Ca2+变构，消除对融合的钳制作用，突触囊泡膜与突触前膜融合
            • 融合孔形成，神经递质释放，量子释放
              • 神经递质释放量与Ca2+内流量成正比
          • 钠钙交换体作用，转运Ca2+到胞外 囊泡膜完全坍塌进入前膜 / 触-弹方式脱离前膜回到轴浆，装载递质成为新的突触囊泡
        • 影响因素
          • 递质释放环节
            • 1. Ca2+内流量
              • 胞外Ca2+↑；到达突触前末梢AP频率↑、幅度↑、时程↑--->递质释放↑
              • 胞外Mg2+↑、钙通道密度↓、钙通道拮抗剂--->递质释放↓
            • 2. 参与递质释放的突触末梢数目
            • 3. 作用于前膜上突触前受体的神经递质/调质（改变Ca2+内流量）
          • 递质清除（重摄取和酶解）环节
            • 1. 三环类抗抑郁药——抑制突触前膜NE重摄取，NE滞留在间隙持续作用于受体
            • 2. 利血平——抑制囊泡膜对NE重摄取，NE滞留在末梢轴浆被单胺氧化酶酶解，囊泡内递质减少以至耗尽
            • 3. 新思的明、有机磷农药——抑制ACh酯酶，使ACh持续作用
          • 突触后膜反应性
            • 受体的上调和下调
              • 递质释放量改变，突触后受体密度、与递质结合的亲和力发生改变
            • 受体激动剂和拮抗剂
              • 筒箭毒碱（临床肌松剂）/α-银环蛇毒——抑制N2型ACh受体阳离子通道
      • 非定向突触传递/非突触性化学传递
        • 分布
          • 主要发生于单胺能（肾上腺素能、多巴胺能、5-羟色胺能）神经元的纤维末梢部位
          • 典例：自主神经节后纤维（主要：交感N）-效应细胞接头
        • 结构
          • 交感N节后纤维轴突末梢分支上，每隔5μm出现一个内有大量突触囊泡的膨大结构——曲张体
        • 过程
          • 神经冲动传导到曲张体，引起神经递质（NE）释放并向周围扩散，若邻近组织细胞含受体，即可结合并产生接头电位
          • 少量纤维即可支配许多效应细胞/其他神经细胞
        • 特点
          • 1. 突触后成分分散，故作用部位较分散
          • 2. 突触间隙不固定，递质扩散距离远近、时间长短不等
          • 3. 释放的递质是否发挥信息传递效应取决于靶细胞上有无相应受体
  • 突触后电位
    • 兴奋性突触后电位EPSP
      • 分类
        • 快EPSP
          • 伸肌肌梭传入冲动——脊髓前角伸肌运动神经元去极化
        • 慢EPSP
          • 多与K+电导↓有关
    • 抑制性突触后电位IPSP
      • 分类
        • 快IPSP
          • 伸肌肌梭传入冲动——抑制性中间神经元——拮抗的屈肌运动神经元超极化
          • • 还可能与突触后膜钾通道开放、钠/钙通道关闭有关
        • 慢IPSP
          • K+通道开放有关
  • 突触后神经元的AP
    • 突触前/后神经元：N对1，突触后神经元胞体电位改变取决于产生的EPSP、IPSP总和
    • AP起始于轴突始端（ENaC分布密集），双向传递（逆向传递：绝对不应期，重启作用） 在感觉神经元，起始于第一个郎飞节处
  • 突触的可塑性
    • 定义
      • 突触形态、功能可发生叫持久的改变
    • 分类
      • 强直后增强PTP
        • 当突触前末梢接受一短串强直（高频）刺激后，突触效能发生改变
          • 易化/增强
          • 压抑
        • • Ca2+需较长时间进入钙库；钙库暂时饱和
      • 习惯化
        • 当较为温和的刺激重复时，突触后反应逐渐减弱甚至消失
        • 钙通道逐渐失活
      • 敏感化
        • 伤害性刺激使突触对刺激的反应性增强，传递效能增强
        • 钙通道开放时间延长
      • 长时程突触可塑性
        • 长时程增强LTP
          • 突触前神经元在受到短时间内快速重复性刺激后，突触后神经元所产生的一种快速形成的和持续性的突触后电位增强
          • 突触后神经元内Ca2+大幅↑，激活蛋白激酶，脊椎动物学习、记忆机制
        • 长时程压抑LTD
          • 突触前神经元在受到短时间内快速重复性刺激后，突触的传递效率长时程降低
          • 突触后神经元内Ca2+轻度↑，激活蛋白磷酸酶
• 神经元和神经胶质细胞
  • 神经元
    • 一般结构
      • 极性、区域性
      • 树突及其分支、树突棘的意义
      • 轴突长度、直径特点
      • 轴丘特点
      • 神经末梢特点
      • 突触小扣、终扣、突触小结
        • 神经末梢末端膨大
    • 主要功能
      • 接受、整合、传导、传递信息分别在何部位 产生动作电位的部位
    • 神经纤维
      • 定义
        • 轴突/感觉神经元周围突（除髓鞘部分称为轴索）
      • 兴奋传导
        • 特征
          • 完整性
          • 绝缘性
          • 双向性
          • 相对不疲劳性
            • 而突触传递由于神经递质的耗尽容易发生疲劳
        • 速度影响因素
          • 测定神经传导速度，可辅助诊断神经纤维疾患，如吉兰-巴雷综合征（GBS）
          • 直径（↑↑）
          • 髓鞘有无和厚度（轴索直径：神经纤维总直径=0.6：1时出现速度峰值）
          • 温度（↑↑）
        • 分类
          • 依据传导速度（从快到慢）
            • A. 有髓躯体传入和传出纤维
              • Aα 本体感觉、躯体运动 70~120 m/s
              • Aβ 触-压觉 30~70m/s
              • Aγ 支配梭内肌 15~30 m/s
              • Aδ 温、痛、触-压觉 12~30m/s
            • B. 有髓自主神经节前纤维
            • C. 无髓纤维
              • 后根
                • 温、痛、触-压觉
              • 交感
                • 交感节后纤维
      • 功能
        • 轴浆运输
          • 顺向轴浆运输
            • 快速
              • 驱动蛋白 微管 含膜细胞器（包括突触囊泡、分泌颗粒等）
            • 慢速
              • 微管蛋白、神经微丝蛋白
          • 逆向轴浆运输
            • 动力蛋白 神经生长因子、狂犬病病毒、破伤风毒素等
        • 功能性支配作用
          • 释放神经递质支配组织执行其功能
        • 营养作用
          • 定义
            • 释放营养因子，缓慢、持续，结构、功能状态
          • 特点
            • 短暂缺失影响小，长期缺失后果严重
          • 病理
            • 脊髓灰质炎：脊髓中央灰质前角运动神经元死亡，失去对肌肉的营养作用
      • 神经营养因子NT
        • 神经所支配的效应组织/神经胶质细胞（主要是星形胶质细胞）产生，神经元生长、存活所必须的蛋白质/多肽
  • 神经胶质细胞
    • 特点
      • 有突起
      • 缝隙连接
      • 存在多种神经递质受体
      • 有膜电位，但无AP
      • 终身可分裂增殖
    • 分类
      • 周围神经系统
        • 卫星细胞
          • 脊神经节内，形态支持、营养、调节细胞外环境
        • 施万细胞
          • 形成髓鞘，跳跃式传导
      • 中枢神经系统
        • 星型胶质细胞
          • 1. 机械支持和营养
          • 2. 隔离和屏障作用
            • 构成血脑屏障
          • 3. 迁移引导作用
          • 4. 修复增生作用
          • 5. 免疫应答作用
            • 抗原提呈
          • 6. 维持细胞外液K+浓度稳定
          • 7. 对一些递质、活性物质的代谢作用
        • 少突胶质细胞
          • 形成髓鞘，跳跃式传导
        • 小胶质细胞
          • 相当于中枢神经系统的吞噬细胞

神经递质和受体

• ACh
  • ACh
    • 合成
      • 胆碱+乙酰CoA--->ACh
      • 胆碱乙酰移位酶，胞质
    • 储存
      • 小而清亮的突触囊泡
  • ACh能神经元分布
    • 周围
      • 骨骼肌运动神经纤维
      • 所有自主神经节前纤维
      • 大多数副交感N节后纤维（除肽类/嘌呤类递质能神经元）
      • 少数交感N节后纤维（支配多数小汗腺的纤维、支配骨骼肌血管的舒血管纤维）
    • 中枢
      • 边缘系统、纹状体、丘脑、脑干、海马、脊髓
  • 胆碱能受体
    • 毒蕈碱受体（M型）
      • 本质
        • GPCR
      • 分布
        • M1
          • 脑
        • M2
          • 心脏
        • M3、M4
          • 平滑肌
          • M4可见于胰腺腺泡、胰岛
        • M5
          • 不详
        • 大多数副交感节后纤维支配的效应细胞、汗腺细胞、骨骼肌血管平滑肌细胞
      • M样作用
        • 抑制心脏活动
        • 舒张骨骼肌血管
        • 收缩内脏平滑肌
        • 增加汗腺、消化腺分泌
      • 配体
        • 激动剂
          • M3
            • 毛果芸香碱，缩小瞳孔，治疗青光眼
        • 阻断剂
          • M3
            • 溴化泰乌托品，放松气道平滑肌，作为雾化吸入剂（平喘药）
          • 阿托品
    • 烟碱受体（N型）
      • 本质
        • 促离子型受体，N型ACh门控通道
      • 分布
        • N1（神经元型烟碱受体）
          • 中枢、自主N节后神经元
        • N2（肌肉型烟碱受体）
          • N2型受体异常 常常是重症肌无力发病机制
          • 神经-肌接头终板膜
      • N样作用
        • 小剂量ACh
          • 激活N1、N2受体
        • 大剂量ACh
          • N1受体脱敏，神经元过度去极化，钠通道失活
      • 配体
        • 阻断剂
          • N1
            • 六烃季铵、美加明，控制严重高血压
          • N2
            • 十烃季铵，肌松药
    • 中枢几乎所有功能都有胆碱能系统参与
• 单胺类递质
  • E、NE
    • E、NE
      • 合成
        • Tyr--->多巴--->DA--->NE--->E
        • 酪氨酸羟化酶TH、多巴脱羧酶DDC、多巴胺-β-羟化酶DBH、苯乙醇胺氮位甲基移位酶PNMT
      • 储存
        • 小而具致密中心的突触囊泡
    • 肾上腺素能神经元分布
      • 周围
        • 多数交感N节后纤维释放的递质是NE（支配汗腺和骨骼肌血管的交感舒血管节后纤维除外）
      • 中枢
        • 上行部分
          • 大脑皮层、边缘前脑、下丘脑
        • 下行部分
          • 脊髓后角
        • 支配低位脑干
    • 肾上腺素能受体
      • 本质
        • GPCR
      • 分布
        • α1
          • 血管平滑肌
        • α2
          • 突触前膜
        • β1
          • 心脏
        • β2
          • 消化道平滑肌、血管平滑肌
        • β3
          • 脂肪组织
        • 分布
          • 皮肤、肾、胃肠道血管平滑肌
            • α为主
          • 心肌、肝、骨骼肌血管平滑肌
            • β为主
      • 作用
        • E
          • 中枢
            • 心血管活动调节
          • 周围
            • 对α、β作用都强
        • NE
          • 中枢
            • 作用比E更广泛
          • 周围
            • 对α作用更强
            • α1
              • 血管、子宫、虹膜辐射状肌等收缩
            • α2
              • 小肠舒张
            • β1
              • 心脏兴奋
            • β2
              • 血管、子宫、小肠、支气管等舒张
            • β3
              • 脂肪分解
      • 阻断剂
        • α1
          • 哌唑嗪
        • α2
          • 育亨宾
        • 非选择性α受体（α1为主）
          • 酚妥拉明
        • β1
          • 美托洛尔、阿替洛尔
        • β2
          • 丁氧胺（心得乐）
        • 非选择性β受体
          • 普萘洛尔
  • DA
    • 黑质-纹状体通路DA减少——帕金森病机制
  • 5-HT/血清素
    • 主要分布于低位脑干的中缝核，调节痛觉、精神情绪、睡眠、体温、内分泌
  • 组胺
• AA类递质
  • 兴奋性
    • Glu
    • Asp（门冬氨酸）
  • 抑制性
    • GABA
    • Gly
    • β-Ala
    • Tau（牛磺酸）
    • γ-氨基己酸
• 神经肽
  • 定义
    • 分布于神经系统的起信息传递或调节信息传递作用的肽类物质，以调质、递质和激素的形式发挥作用
  • 分类
    • 速激肽
      • P物质
    • 阿片肽
      • β-内啡肽、脑啡肽
    • 下丘脑、垂体神经肽
    • 脑-肠肽
      • 促胃液素、缩胆囊素、促胰液素、血管活性肠肽VIP
        • 消化道肽能神经纤维的细胞体位于胃肠道的壁内神经丛中 刺激迷走神经时，能引起VIP的释放，并使胃肠平滑肌舒张，引起胃的容受性舒张
    • 其他
      • 心房钠尿肽ANP
• 嘌呤类
  • 腺苷
    • 作用于A1受体抑制，作用于A2受体兴奋，前者为主
  • ATP
    • P2X、P2Y两类受体，在感觉传递（尤其是痛觉传入）中起作用
• 气体分子类
  • NO、CO、H2S
• 概述
  • 神经递质
    • 鉴定
      • 1. 合成
        • 突触前神经元内具有合成递质的前体和酶系统
      • 2. 储存
        • 递质储存于突触囊泡内, 冲动到达时释入突触间隙
      • 3. 作用于受体
        • 递质作用于后膜受体后能发挥其生理作用
      • 4. 可使其失活
        • 存在使该递质失活的酶或其他方式（如重摄取）
      • 5. 可模拟/阻断
        • 有特异的激动剂和拮抗剂能分别模拟和阻断其效应
    • 递质共存
      • 定义
        • 一个神经元内可以存在两种或两种以上递质（包括调质）
      • 意义
        • 协调某些生理过程
      • 举例
    • 递质的代谢
      • 合成、储存、释放、降解、重摄取、再合成等
        • ACh
          • 胞质中合成（胆碱乙酰化酶）
          • 囊泡内储存
          • 胆碱酯酶水解，胆碱被胆碱转运体重摄取
        • 胺类递质
          • 胞质中合成（酪氨酸羟化酶、多巴脱羧酶等）
          • 囊泡内储存
          • NE：主要通过末梢重摄取、少量酶解
        • 肽类递质
          • 核糖体翻译、翻译后加工
          • 囊泡内储存
          • 酶解
  • 神经调制
    • 定义
      • 神经元产生，作用于特定的受体，不起直接传递信息的作用，与神经递质共释放，增强/削弱递质的传递效率
    • 调质与递质无明确界限
  • 受体
    • 定义
      • 细胞膜或细胞内能与某些化学物质（如递质、调质、激素等）发生特异性结合并诱发生物效应的特殊生物分子
    • 受体与配体结合的特性
      • 特异性
      • 饱和性
      • 可逆性
    • 配体分类
      • 激动剂
        • 能与受体特异性结合，增强受体生物活性
      • 拮抗剂
        • 能与受体特异性结合，占据受体从而对抗激动剂效应
    • 突触前受体
      • 自身受体
      • 异源性受体
    • 浓集
      • 突触前膜活化区相对应的突触后膜上有成簇受体聚集，此处突触后致密区存在受体的特异结合蛋白
    • 调节
      • 受体上调
        • 递质分泌不足，受体数量↑、亲和力↑
          • 通过胞吐/内化改变受体数量
          • 通过磷酸化/去磷酸化改变亲和力
      • 受体下调

反射活动

• 反射
  • 分类
    • 条件反射
    • 非条件反射
  • 中枢整合
    • 单突触反射
      • 传入、传出神经之间，中枢只经过一次突触传递
      • 只有腱反射
    • 多突触反射
      • 传入、传出神经之间，中枢经过多次突触传递
    • 反射中包含多级水平的整合
      • 反射中枢的范围可相差很大，与反射的复杂程度相关
        • 膝反射的中枢范围很小（脊髓腰段）
        • 呼吸中枢范围很大（涉及脑的各级水平）
• 中枢神经元之间联系方式
  • 单线式联系
    • 一个突触前神经元——一个突触后神经元
    • 视网膜视锥系统联系方式，提高分辨能力
    • 会聚程度较低的突触联系亦称单线式联系
  • 辐散式联系
    • 一个神经元轴突侧支/末梢分支——多个神经元
    • 脊髓中央灰质后角
  • 聚合式联系
    • 许多神经元轴突末梢——一个神经元
    • 脊髓中央灰质前角
  • 链锁式联系
    • 上两种联系同时存在
    • 延迟兴奋时间，扩大作用范围
  • 环式联系
    • 上两种联系同时存在
    • 可通过正/负反馈增强/终止活动，可引起后发放（后放电）
• 局部神经
  • 局部回路神经元
    • 短轴突、无轴突，某一中枢内部，不投射到远隔部位
  • 局部神经元回路
    • 构成分类
      • 多个局部回路神经元
      • 一个局部回路神经元
      • 局部回路神经元的部分结构
        • 树突-树突式突触
• 中枢兴奋传播的特征
  • 1. 单向传播
    • 定义
      • 兴奋只能由突触前神经元向突触后神经元方向传布
    • 意义
      • 限定信息沿指定路线运行
  • 2. 中枢延搁
    • 反应时间
      • 施加刺激到出现反应经历的时间
    • 中枢延搁
      • 反应时间 -（兴奋在传入、传出途中传导时间+效应器突触传递时间）
    • 举例
      • 膝反射：单突触反射，电突触，几乎无时间延搁
  • 3. 兴奋总和
    • EPSP总和达到阈电位 → 爆发动作电位
    • EPSP经总和未达到阈电位 → 不产生动作电位，但兴奋性提高（易化）
  • 4. 兴奋节律的改变
    • 传出神经的冲动频率不同于传入神经
  • 5. 后发放与反馈
    • 后发放
      • 由于突触的环式联系方式，当传入刺激停止后，传出神经仍然继续发放神经冲动，使得反射活动持续一段时间
    • 反馈
      • 效应器引起的变化常可作为刺激因素被感受器感受并引起反射效应
  • 6. 对内环境变化敏感和易疲劳
    • 反射弧中突触部位最易受内环境变化影响（突触间隙与细胞外液相通）
    • 突触传递中，递质耗竭会引起疲劳
• 中枢抑制和易化
  • 突触后电位
    • 兴奋性突触后电位EPSP
      • 分类
        • 快EPSP
          • 伸肌肌梭传入冲动——脊髓前角伸肌运动神经元去极化
        • 慢EPSP
          • 多与K+电导↓有关
    • 抑制性突触后电位IPSP
      • 分类
        • 快IPSP
          • 伸肌肌梭传入冲动——抑制性中间神经元——拮抗的屈肌运动神经元超极化
          • • 还可能与突触后膜钾通道开放、钠/钙通道关闭有关
        • 慢IPSP
          • K+通道开放有关
  • 抑制
    • 突触后抑制
      • 传入侧支性抑制/交互性抑制
        • • 伸肌肌梭传入冲动——抑制性中间神经元——拮抗的屈肌运动神经元超极化
        • 协调不同中枢间的活动
      • 回返性抑制
        • • 脊髓前角运动神经元、闰绍细胞
        • 使神经元的活动能及时终止，同一中枢许多神经元的活动步调一致
    • 突触前抑制
      • 结构基础
        • 轴-轴突触
      • 机制
        • 末梢B兴奋时释放某种递质
          • 使末梢A去极化
            • 传到末梢A的动作电位幅度、时程↓
              • 进入末梢A的Ca2＋数量↓
                • 末梢A释放的兴奋性递质↓
                  • 突触后膜的EPSP↓
      • 特点
        • 潜伏期长（20ms达高峰）
        • 抑制作用持续时间长（100-200ms）
      • 意义
        • 控制从外周传入中枢的感觉信息，对感觉传入的调节具有重要的作用
  • 易化
    • 突触后易化
      • 表现为EPSP的总和
    • 突触前易化
      • 与突触前抑制具有同样的结构基础，末梢B兴奋使末梢A的AP时程延长