导图社区 生理学第10章 神经系统的功能
生理学第10章 神经系统的功能:主要介绍中枢神经系统。神经元和神经胶质细胞,突触传递,反射活动激素和递质,脊髓对躯体的运动调节,基底神经节疾病,小脑对躯体的调节,本能反应,脑的高级功能等
编辑于2022-06-16 10:49:25内科学 风湿性系统疾病1. 风湿性疾病总论:主要介绍了风湿性疾病所包含的疾病,各种辅助检查,以及各种风湿因子的含义
内科学 内分泌和代谢系统疾病 3. 糖尿病及其并发症:糖尿病的诊断、临床表现等,最重要的是糖尿病的并发症,包括糖尿病酮症酸中毒、高渗高血糖综合征、糖尿病微血管病变等,注意记忆糖尿病各种药物的治疗方法,适应症、禁忌症和不良反应
内科学 内分泌和代谢系统疾病 1. 甲状腺疾病:主要介绍了单纯性甲状腺肿,甲状腺结节、甲状腺功能亢进、甲状腺功能减退、甲亢危象等一些列疾病的病因、临床表现、辅助检查、并发症、治疗方法等相关方面知识
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第十章 神经系统的功能
神经元和神经胶质细胞
神经元
结构
树突:可有很多条
树突膜凸起形成树突棘,可与其他神经元轴突末梢形成突触
树突棘在数量和形态上都具有易变性,被认为是脑功能可塑性的基础
智障儿童大脑内树突棘数量较少、形态相对细长
轴突:一般只有一条
胞体发出轴突的部位膨大并向外凸起,称为轴丘
轴突起始部位一般略微粗大,无髓鞘包裹称为始段
轴突末端分成许多分支,完全无髓鞘包裹,称为神经末梢,常构成突触前膜的部分
轴突末端肠膨大为球状、纽扣状或柄状,称为突触小扣、终扣、突触小结,内有储存神经递质的突触囊泡高密度聚集
髓鞘
在外周由施万细胞构成
记忆口诀:将在外(万)
在中枢由少突胶质细胞构成
记忆口诀:少部分人才能在中枢
功能
接受、整合、传导和传递信息
胞体和树突:主要负责接受和整合信息
轴突始段:主要产生动作电位(Na+通道数量多),也参与信息整合
轴突:主要负责传递信息
神经末梢:释放营养因子(并不是神经营养因子),调节其支配的肌肉的生理状态和功能,又称为神经的营养性作用
神经被切断之后,它所支配的肌肉内糖原合成减慢,蛋白质分解加速、肌肉逐渐萎缩
脊髓灰质炎患者的肌肉萎缩
神经纤维
定义
轴突和感觉神经元的周围突的统称
功能
具有兴奋传导和轴浆运输的双重功能
兴奋传导
特点
完整性
只有结构和功能上都是完整的才可以传递兴奋
互不干扰性(绝缘性)
细胞外液对电流的短路作用
双向性(离体情况)
相对不疲劳性
相对于突触传递而言
影响兴奋性传导因素
神经纤维的直径大小
直径越大,传导越快
有无髓鞘
有髓鞘速度快于无髓鞘
髓鞘的厚度
在一定范围内,髓鞘越厚传导越快
温度的高低
在一定范围内,温度越高传导越快
轴浆运输
顺轴浆运输
快速轴浆运输
主要运输具有膜结构的细胞器(线粒体、突触囊泡等)
主要通过驱动蛋白介导
慢速轴浆运输
主要运输轴浆内可溶性成分 (微管蛋白、神经微丝蛋白等细胞骨架成分)
随着微管、微丝向前延伸
逆轴浆运输
主要运输一些能被轴突末梢摄取的物质 (神经营养因子、狂犬病病毒、破伤风毒素、辣根过氧化物酶等)
通过动力蛋白介导运输
周围神经纤维的分类
神经胶质细胞
神经元和神经胶质细胞对比
细胞种类和功能
星形胶质细胞 (数量最多、功能最复杂)
机械支持、代谢物质的运输和对神经元的营养作用
隔离和屏障作用
分隔神经系统内各个功能区域
与血管内皮细胞共同构成血脑屏障
迁移引导作用
发育中的神经元沿着星形胶质细胞凸起的方向迁移到他们最终的定居部位
修复和增生作用
修复受损的神经组织,并通过再生填补组织缺损
星形胶质细胞增生过程中往往可形成脑瘤,成为引起癫痫发作的病灶
免疫应答作用
作为中枢神经系统的抗原提呈细胞,与外来的抗原结合并呈递给T淋巴细胞
稳定细胞外液K+浓度
细胞膜上的钠钾泵可以将细胞外液中过多的K+转运至细胞内,形成K+的储存池,维持神经元正常的电活动
当增生的胶质细胞产生瘢痕时,其泵K+的能力减弱导致局部细胞外液高 K+,形成癫痫病灶
对某些递质、活性物质的代谢作用
摄取神经元释放的谷氨酸和γ-氨基丁酸,并将其转变为谷氨酰胺后再运送到神经元内
能泌合成和多种生物活性物质(血管紧张素原、前列腺素、白介素等)
少突胶质细胞
在中枢神经系统形成髓鞘
施万细胞
在外周神经系统形成髓鞘
周围神经损伤后,轴突可沿着施万细胞所构成的索道生长
小胶质细胞
相当于中枢神经系统的巨噬细胞
卫星细胞
存在于外周神经系统的脊神经节内
为神经元提供营养和形态支持,调节神经元外部的化学环境
神经递质和受体
神经递质
分类
胆碱类
乙酰胆碱
胺类
NE、E、多巴胺、5-HT、组胺
氨基酸类
谷氨酸、甘氨酸、门冬氨酸、γ-氨基丁酸
肽类
P物质、阿片肽、下丘脑调节肽(一类物质总称)、血管升压素、缩宫素、降钙素相关基因肽、脑-肠肽、神经肽Y等
嘌呤类
腺苷、ATP
气体类
CO、NO
脂类
前列腺素等、花生四烯酸及其衍生物、神经活性类固醇
受体
胆碱能和肾上腺素能神经纤维
胆碱能神经纤维
支配骨骼肌的运动神经元(N2型ACh受体)
所有自主神经节前纤维
大多数副交感神经节后纤维(少数释放肽类、嘌呤类递质的纤维除外)
少数交感神经节后纤维(支配小汗腺、骨骼肌舒血管的交感胆碱能神经纤维)
肾上腺素能纤维
大多数交感神经节后纤维(支配小汗腺、骨骼肌舒血管的交感胆碱能神经纤维除外)
胆碱能受体
M受体(毒蕈碱受体)
有5种亚型,全部属于G蛋白耦连受体
分型和分布
M受体大多数分布于迷走神经节后纤维支配的效应细胞上
少数分布于交感神经节后纤维支配的汗腺和骨骼肌血管平滑肌细胞膜上
M1:主要分布于大脑
M2:主要分布于心脏
M3、M4:主要分布于多种平滑肌细胞膜上
M3受体选择性激动剂:毛果芸香碱,用于治疗青光眼
M4:胰腺腺泡和胰岛组织,介导胰岛素、胰酶的分泌
M5:情况不详
生理效应
心脏活动抑制
支气管平滑肌收缩(痉挛)
胃肠道平滑肌收缩(活动增强)
膀胱憋尿肌收缩(排尿困难)
虹膜环形肌收缩(瞳孔缩小)
消化腺、小汗腺分泌增强
阻断剂
阿托品
溴化泰乌托品(M3受体选择性阻滞剂),用于松弛支气管平滑肌
N受体(烟碱受体)
有2种亚型,全部属于离子通道型受体
分型和分布
N1:中枢神经和自主神经节后纤维
N2:骨骼肌神经—肌肉接头的终板膜上
生理效应
小剂量兴奋N1型受体
大剂量可能因N1型受体脱敏、神经元过度去极化导致的Na通道失活等原因而产生的神经节阻滞作用
使骨骼肌收缩(激活N2受体)
阻断剂
不能被阿托品阻断
N1受体:美加明、六烃季胺,这两种可用于抑制严重高血压
N2受体:筒箭毒碱、戈拉碘铵、十烃季胺
肾上腺素能受体
注意!!
胃肠道血管平滑肌
M受体:舒张
α2受体:收缩
β2受体:舒张
胃肠道平滑肌
M受体:收缩
α2受体:舒张
β2受体:舒张
交感神经不能介导胃肠道平滑肌收缩
补充:E和NE
血管平滑肌有α和β1受体,心肌上只有β1受体
突触传递
电突触
以电流为传递介质的突触,其结构基础是缝隙连接
特性
双向性
低电阻性
快速性
生理意义
主要发生在同类神经元之间,促进同类神经元细胞群同步化活动
化学性突触
定向突触传递
定义
突触前后两部分有紧密的解剖关系,即突触前末梢释放的递质局限的作用于突触后膜
典型例子是骨骼肌神经—肌肉接头、神经元之间的联系
经典突触传递
轴突—树突式
轴突—胞体式
轴突—轴突式
构成突触前抑制或突触前易化的结构基础
突触囊泡
传递过程
非定向突触传递
定义
突触前后两部分没有紧密的解剖关系,突触前末梢释放的递质可以扩散至距离较远和范围较广的突触后结构
在中枢神经系统发生于单胺能神经末梢(肾上腺素能、多巴胺能、5-HT能)
在周围神经系统发生于自主神经节后纤维(交感神经节后纤维)与效应细胞之间的接头
曲张体
交感神经节后纤维的众多轴突末梢分支上,每隔5um出现一个内含大量突触囊泡的膨大曲张体
曲张体在神经元上可多达2w个,并不与突触后效应细胞形成典型的突触联系,而是随分支抵达效应细胞的邻近
当神经冲动传递到曲张体,并释放NE,经扩散与效应细胞上的相应受体结合,产生与突出后效应类似的接头电位
通过这种形式,少量神经纤维即可支配许多其他神经元或效应细胞
特点
无特定的突出后成分,作用部位较为分散
无固定的突触间隙,因此递质扩散的距离,所用的时间长短不一
释放的递质能否产生效应,取决于靶细胞上有无相应的受体
影响化学性突触传递的因素
影响突触前膜递质的释放
影响进入末梢的Ca2+量(主要影响因素)
细胞外液Ca2+浓度增高或Mg2+浓度减少
递质释放增多
灭活突触囊泡着位有关的蛋白
破伤风毒素阻碍回返性抑制中闰绍细胞释放甘氨酸
肉毒梭菌毒素阻滞骨骼肌神经—肌肉接头处乙酰胆碱的释放
递质释放减少
干扰项:与突触囊泡的大小、突触前膜末梢动作电位的传导速度有关
影响已释放递质的清除
新斯的明、有机磷酸酯
抑制胆碱酯酶,从而抑制乙酰胆碱的代谢
三环类抗抑郁药
抑制NE在突触前膜的重摄取
递质滞留于突触间隙,持续作用于受体,使递质传递效率增强
利血平(利舍平)
抑制交感神经末梢轴浆内突触囊泡对NE的重摄取
使递质在末梢轴浆内滞留而被酶解 导致囊泡内递质耗竭
干扰项:抑制交感神经末梢对NE的重摄取
影响突触后膜递质受体
筒箭毒碱、α-银环蛇毒
阻断骨骼肌终板膜电位N2-ACh受体阳离子通道
骨骼肌神经—肌肉接头传递受阻,肌肉松弛
兴奋性和抑制性突触后电位
产生机制
兴奋性突触后电位(EPSP)
定义
突触后膜在某种神经递质(兴奋性)的作用下产生局部的去极化电位
分类和机制
快速EPSP
兴奋性递质作用于突触后膜相应的受体,后膜对Na+、K+的通透性增大,但Na+内流>K+外流,所以发生去极化
慢速EPSP
与K+电导降低有关
举例
脊髓前角运动神经元接受肌梭的传入纤维投射而形成的突触联系
抑制性突触后电位(IPSP)
定义
突触后膜在某种神经递质(抑制性)的作用下产生局部的超极化电位
分类和机制
快速IPSP
抑制性递质作用于突触后膜相应的受体,后膜对Cl-的通透性增大,引起外向电流外流,使突触后膜发生超极化
慢速IPSP
与K+通道的开放(K+电导增大)和Na+、Ca2+通道的关闭有关
举例
来自伸肌肌梭的传入冲动在兴奋脊髓伸肌运动神经元的同时,通过抑制性中间神经元(图中黑色神经元)抑制脊髓屈肌运动神经元
突触后神经元动作电位的产生
一个突触后神经元常与多个突触前末梢形成突触结构,而产生的突触后电位既有EPSP又有IPSP,所以突触后膜的电位改变取决于EPSP和IPSP的代数和
动作电位并不首先发生在胞体,而是发生在运动神经元和中间神经元的轴突始段或感觉神经元有髓鞘神经轴突的第一个郎飞氏结处,原因是电压门控Na通道在轴突始段的质膜中密度最大.
轴突始段爆发的动作电位,既可以沿轴突完成传导,又可以逆向传到胞体,逆向传导的意义是能消除神经元此次兴奋前不同程度的去极化或超计划的影响,使其状态得到一次重启
反射活动
反射的分类
非条件反射
生来就有、数量有限,形式低级的反射活动
如防御反射、食物反射、性反射等
他的建立无需大脑皮层的参与
条件反射
通过后天学习和训练而形成的反射活动
条件发射的中枢在大脑皮层
数量无限、可以建立、长时间不刺激可消退
中枢神经元的联系方式
中枢神经元传播特征
单向传播
兴奋经化学突触传递
中枢延搁
因为要从突触前膜到后膜,所以时间长
兴奋的总和
若干EPSP发生空间和时间的总和,若达到阈电位,可以爆发动作电位
兴奋节律的变化
突触前神经元和突触后神经元在兴奋传递的过程中放电的频率往往不同
后发放和反馈
对内环境变化敏感
易疲劳
突触传递相对容易发生疲劳,原因可能与递质的耗竭有关
中枢抑制和中枢易化
突触后抑制
定义
由中枢内抑制性中间神经元释放抑制性递质,通过产生IPSP对突触后神经元产生的抑制效应
分类
传入侧支性抑制(交互性抑制)
回返性抑制
传入侧支性抑制
生理过程
冲动传入中枢之后,一方面通过突触联系兴奋某一中枢神经元,另一方面通过侧支兴奋另一个抑制性神经元,再通过后者释放抑制性神经递质,使突触后膜神经元产生IPSP,从而抑制另一个中枢神经元
举例
伸肌和屈肌
伸肌时兴奋伸肌运动神经元,抑制屈肌运动神经元
生理意义
能使不同中枢之间的活动得以协同
回返性抑制
生理过程
中枢神经元兴奋时,传入冲动沿着轴突外传,同时又经过轴突侧支兴奋一个抑制性中间神经元,后者释放抑制性神经递质,反过来抑制原先发生兴奋的神经元以及同一中枢其他神经元(产生IPSP)
类似于负反馈
举例
脊髓前角运动神经元的轴突支配骨骼肌,同时通过其轴突侧支与抑制性中间神经元(闰绍细胞)构成突触联系
闰绍细胞再通过短轴突(递质为甘氨酸)回返性抑制脊髓前角运动神经元和其他同类运动神经元
生理意义
及时终止神经元的活动,并使同一中枢许多神经元的活动同步化
突触前抑制和突触前易化
A与C构成轴突—突触联系,A兴奋则C产生EPSP
A与B构成轴突—轴突式突触联系,若B先兴奋,一段时间后A兴奋,导致神经元C产生的EPSP减小或增加(目前认为有3种机制,见生理书P317)
突触后易化
表现为EPSP的总和,使EPSP幅度增大而接近与阈电位水平,如果在此基础上给予一个刺激,就更容易达到阈电位水平而爆发动作电位
总结
突触前抑制(去极化抑制)
通过减少突触前末梢的Ca2+内流量,使突触前膜递质释放减少,导致突触后膜EPSP减小
突触后抑制(超极化抑制)
通过抑制性中间神经元释放抑制性递质,使突触后神经元产生IPSP,属于超极化抑制
突触前易化
Ca2+内流增加导致递质释放的量增加,导致突触后膜EPSP增大
中枢抑制=突触前抑制+突触后抑制
中枢对躯体的感觉分析
丘脑的核团
第一类细胞群
这一类细胞统称为特异感觉接替核
第二类细胞群
这一类细胞统称为联络核
他们接受来自皮层下中枢的纤维,换元后投射到大脑的特定区域
他的功能是协调各种感觉在丘脑和大脑皮层的联系
第三类细胞群
这一类细胞统称为非特异投射核
主要包括内髓板内的中央中核、束旁核、中央外侧核
这些细胞群具有维持和改变大脑皮层兴奋状态的作用
感觉投射系统
定义
丘脑各部分向大脑皮层的投射称为感觉投射系统
一般由三级神经元接替
初级传入神经元胞体,位于后根神经节或脑神经节内
第二级神经元胞体,位于脊髓或脑干
第三级神经元胞体,位于丘脑
分类
脊髓对躯体运动的调节
脊髓前角运动神经元
分类
α运动神经元
接受来自躯干、四肢皮肤、肌肉和关节感受器和外周信息传入, 同时又接受来自脑干到大脑皮层各级高位运动中枢的下传信息, 最终发出一定形式和频率的冲动(阵发性放电)达到所支配的骨骼肌的梭外肌纤维,因此α运动神经元是躯体运动反射的最后通路
汇聚到α运动神经元的各种运动信息具有引发随意运动、调节姿势、协调不同肌群运动等作用
β运动神经元
发出的纤维支配骨骼肌梭内肌和梭外肌,具体功能不明确
γ运动神经元
散在分布于α运动神经元之间,发出的纤维支配骨骼肌梭内肌纤维
只接受来自大脑皮层和脑干等高位中枢的下行调节
兴奋性比α运动神经元高,常以较高频率持续性放电,其作用是调节肌梭对牵拉刺激的敏感性
运动单位
定义
由一个α运动神经元及其所支配的全部纤维所构成的功能单位
运动单位的大小不一
由于一个运动单位的肌纤维与其他运动单位的肌纤维交叉分布,所以即使只有少数运动神经元兴奋,肌肉所产生的张力也是均匀的
脊休克
定义
人或动物的脊髓与高位中枢离断之后,反射活动能力暂时丧失而进入无反应状态的现象
主要表现
横断面以下的脊髓所支配的躯体与内脏反射均消失
骨骼肌紧张降低,甚至消失
外周血管扩张、血压降低
发汗反射消失,大小便潴留
脊休克恢复后
发生脊休克之后,恢复速度与动物的进化程度呈反相关(越低级越容易恢复)
恢复顺序
最先:比较简单的原始反射(屈肌反射、腱反射等)
然后:相对复杂的反射(搔扒反射、排便排尿反射等)
恢复后表现
离断面水平以下的知觉和随意运动能力将永久消失
伸肌反射减弱,屈肌反射增强
表明高位中枢平时具有易化伸肌反射,抑制屈肌反射
血压不再下降,恢复到一定水平
发汗反射增强,大小便失禁
牵张反射
总论
基本中枢
脊髓
感受器
肌梭(长度感受器)
梭内肌纤维
收缩成分位于纤维两端,感受器装置(核袋纤维、核链纤维)位于中间部位,二者呈串联联系
梭外肌纤维
肌梭和梭外肌纤维呈并联状态
肌梭的传入神经纤维有Ⅰa(螺旋形末梢缠绕于核链纤维、核袋纤维的感受装置部位)和Ⅱ类纤维,两类纤维都终止于脊髓前角α运动神经元,α运动神经元发出α传出纤维支配梭外肌
生理过程
肌肉被拉长(肌梭感受器拉长或肌梭传入冲动增加),Ⅰa和Ⅱ类纤维传入冲动增加(放电频率增加),冲动的频率和与肌梭被牵拉的程度成正比,肌梭的传入冲动增加可导致支配同一肌肉的α运动神经元兴奋,使梭外肌收缩,由于肌梭和梭外肌呈并联关系,肌梭此时也同样缩短,肌梭感受器受到的牵拉刺激也减少,Ⅰa类传入纤维放电减少或消失。完成一次牵张反射。
当γ传出纤维受到刺激,使肌梭两端的收缩成分收缩,其收缩强度虽不足以引起整块肌肉的收缩,但可牵拉肌梭,引起Ⅰa类传入纤维放电增加,导致牵张反射加强,γ运动神经元得兴奋性较高,常以高频率持续放电,其作用是调节肌梭对牵拉刺激的敏感性
分类
共同过程
快速或慢速牵拉肌腱,导致肌梭被拉长
Ⅰa和Ⅱ类纤维传入冲动增加(放电频率增加),经过脊髓中枢
到达支配同一肌肉的α、γ运动神经元,α、γ兴奋,导致传出纤维冲动增加
α传出纤维冲动增加,梭外肌纤维收缩,对抗牵拉刺激,阻止被拉长
γ传出纤维冲动增加,梭内肌纤维收缩,牵拉肌梭,经Ⅰa和Ⅱ类纤维传入α运动神经元的兴奋增加,使梭外肌处于持续的缩短状态,保证牵张反射的强度(即调节肌梭对牵拉刺激的敏感性)
补充
伸肌和屈肌都有牵张反射
易化既紧张的中枢部位:前庭核、小脑半球中间部位
人类的牵张反射主要发生在伸肌,因为它是人类的抗重力肌
单突触反射:腱反射
多突触反射:屈肌反射、肌紧张、脑干网状结构上行激活系统
肌梭和腱器官
基底神经节
解剖构成
是大脑皮层下的一组神经核团,包括尾状核、壳核、苍白球
中脑黑质、丘脑底核在功能上与基底神经节密切相关,因此也纳入基底神经节
新纹状体:尾状核、壳核
旧纹状体:苍白球(内侧部、外侧部)
生理功能
参与运动的策划和程序编程,将一个抽象的策划转换为一个随意运动
参与肌紧张的调节
参与本体感受传入冲动信息的处理过程
此外基底神经节海域自主神经的调节、感觉传入、心理行为和学习记忆等功能活动有关
与基底神经节损伤的有关疾病
帕金森
丘脑外侧腹核功能异常,导致静止性震颤,因此左旋多巴和M受体阻滞剂不能改善静止性震颤
帕金森和舞蹈病病变部位:中脑黑质和新纹状体
记忆口诀:文(新纹状体)武(舞蹈病)双全还怕(帕金森)黑(黑质)
小脑对运动的调节
三种小脑
对比记忆
前庭小脑
位置性眼震颤
脊髓小脑
意向性震颤
帕金森
静止性震颤
小脑与基底神经节对运动调节的比较
共同点
参与随意运动的设计和程序编制
参与运动的协调、肌紧张的调节
参与本体感觉传入冲动信息的处理
不同点
基底神经节主要在运动的准备和发动阶段起作用
小脑主要在运动进行过程中发挥作用
基底神经节与大脑皮层构成回路
小脑也是,并且能与脑干和脊髓有大量纤维联系
基底神经节参与运动的设计、策划
小脑参与运动的设计和运动的执行
本能行为
摄食行为
摄食中枢:下丘脑外侧区
饱食中枢:下丘脑腹内侧核、杏仁核
饮水行为
引起渴觉的主要因素
血浆晶体渗透压升高 (主要因素)
刺激下丘脑前部的渗透压感受器,引起下丘脑视上核和室旁核释放ADH(抗利尿激素)引起渴觉
细胞外液量明显减少
刺激肾素释放,肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活,导致AngⅡ含量增高,它能作用于间脑的特殊感受区穹隆下器和终板血管器,从而引起渴觉
低血容量时,心房钠尿肽释放减少
常考考点
切断脑干(中脑)网状结构
动物昏睡
切除前庭小脑
站立不稳
切除脊髓小脑
运动不协调、肌张力下降
中脑上、下丘之间切断脑干
去大脑僵直
离断大脑皮层和皮层下
去皮层僵直
脑电活动和睡眠与觉醒
自发脑电活动
记忆口诀
顺序:枕。 顶、额。 颞、顶。 颞、枕
皮层诱发电位
刺激感觉传入系统或脑的某一部位时,在大脑皮层一定部位引出的电位变化
睡眠状态
记忆口诀:个子体力慢慢长,学习精力快点记
觉醒
产生:与脑干网状结构的活动有关,故称为网状结构上行激活系统
网状结构中大多数的递质是谷氨酸,许多麻药(巴比妥类)是通过阻断谷氨酸能神经系统发挥作用
大脑皮层的语言中枢
语言中枢主要在大脑左侧半球(语言优势半球)
损伤部位及临床表现
脑的高级功能
子主题