2012神经系统的功能-精选文档.ppt
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1、第一节 组成神经系统的细胞及其功能,神经系统由神经元(neuron)与神经胶质细胞(neuroglia)构成。 神经元(Neuron)是神经系统基本的结构和功能单位。 神经胶质细胞(Neuroglia)对神经元起支持和保护作用。,一、神经元的一般结构与功能 (一) 神经元的胞体和突起,neuron,胞体 (soma):合成蛋白质。,突起,树突 (dendrite): 短、多个。传导神经冲动。, 1神经元的胞体和突起,轴突(axon):长、一个。传导神经冲动。 始段 (initial segment) 神经纤维 (nerve fiber) 有髓神经纤维(myelinated nerve fibe
2、r) 无髓神经纤维(unmyelinated nerve fiber) 神经末梢 (nerve terminal),(二) 神经纤维 1. 神经纤维的分类 (1) 根据 nerve fiber 有无髓鞘分为:有髓纤维(myelinated fiber) 无髓纤维(unmyelinated fiber) (2) 根据 nerve fiber 的传导速度和电生理特性分为:A(A、A、A、A) B、C(用于传出纤维) (3) 根据 nerve fiber 的直径和来源分为:、(用于传人纤维),2. 神经纤维的功能:传导兴奋是神经纤维的最重要功能 (1) 神经纤维传导兴奋的机制 (第二章) 神经纤维的
3、主要功能是传导兴奋(excitation)。 神经冲动(nerve impulse):nerve fiber 上传导的 excitation 或 action potential(AP)。 (2) 神经纤维传导兴奋的速度 传导速度 传导距离 传导时间 影响因素: A. 神经纤维的粗细神经粗,传导快。 传导速度(m/s) 6 直径(m) B. 髓鞘的有无有髓鞘,传导快。 C. 温度的高低温度低,传导慢。 0时中止传导,这就是冷冻麻醉的原理。,测定神经纤维传导速度的意义: 神经纤维发生病变时,传导速度减慢。因此,临床上测定 神经纤维 的传导速度,可诊断神经纤维疾患和判断预后。,3.神经纤维传导兴奋
4、的特征 1. 生理完整性:结构完整性如神经纤维被切断、损伤 功能完整性如神经纤维在麻醉、低温作用下,生理功能的完整性被破坏,兴奋传导障碍。 2. 绝缘性:一条神经干包含千万根神经纤维,每根神经纤维之间没有细胞质的沟通,因而许多神经纤维可同时传导兴奋,彼此不发生干扰。 3. 双向性:神经纤维上某一点被刺激而兴奋时,其兴奋可沿 神经纤维向两端同时传导。 4. 相对不疲劳性:连续电刺激神经纤维 912小时,神经纤维始终传导兴奋,不发生衰减。,4.神经纤维的轴浆运输 轴浆运输(axoplasmic transport):通过轴浆的流动,实现 soma 与 axon 之间的物质运输和交换的过程。axop
5、lasmic transport 具有双向性。 顺向轴浆运输:由 soma 合成的物质运输到 axonic terminal。分两种快速轴浆运输:含有递质的囊泡、线粒体等的运输。 速度410 mm/天。 慢速轴浆运输:微丝、微管和可溶性成分的运输。 速度112 mm /天。 例如:从脊髓到足的坐骨神经囊泡运输需2天,同样距离的可溶性蛋白运输可能要接近3年。 逆向轴浆运输:物质由 axonic terminal 运输到 soma。破伤风毒素、狂犬病毒通过逆向运输从外周神经到达中枢神经系统。 轴浆运输的生理意义:实现突触传递功能; 反馈性调节胞体功能。,(三) 神经营养效应, 1. 神经纤维的营养
6、性作用 神经末梢经常性释放某些营养因子(trophic factor),持续地调整所支配组织的内在代谢活动,持久地影响其结构、生化和生理功能的变化,称为神经营养性作用(neurotrophic effect)。 例如:脊髓灰质炎患者 前角运动神经元受损 运动障碍 肌肉萎缩 (由于失去神经营养作用 肌肉内糖原合成,蛋白质分解),2. 神经营养性因子对神经元的支持作用 神经营养性因子(neurotrophin,NT) 产生:神经元、神经所支配的组织、星形胶质细胞。 作用途径:NT 神经末梢摄入 逆向轴浆运输 胞体。 作用:促进神经元的生长、发育和功能完整性。 种类:神经生长因子(nerve gro
7、wth factor,NGF)、上皮生长因子、脑源性营养因子、成纤维细胞营养因子等。,神经胶质细胞(neuronglia)数量为神经元的1050倍,总体积占脑的50%。 Neuronglia 包括星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞。,二、神经胶质细胞,(一)神经胶质细胞具有终身分裂增殖的能力、不能产生动作电位和传播神经冲动的特点,(二)支持和保护神经元是胶质细胞最基本的功能 1支持作用:星形胶质细胞在脑内交织成网,构成支持神经元的支架。 2修复和再生作用并填充缺损的神经组织:过度增生可能形成脑瘤。 3绝缘和屏障作用:少突胶质细胞形成神经纤维的髓鞘,起绝缘作用;星形胶质细胞的血管周足是构成血
8、脑屏障的重要组成部分。 4参与物质代谢和营养作用:通过其突起连接毛细血管与神经元,起运输营养物质和排除代谢产物的作用;可产生营养因子,维持神经元的生长、发育和功能完整。 5具有调节和稳定细胞外液K+与某些递质的浓度。,第二节 神经元之间的信息传递,突触(synapse)神经元之间的紧密接触并进行信息传递的部位。 接头(junction)神经元与效应细胞之间的接触点。,1. 根据 synapse 的媒介物性质 分为: 化学性突触(chemical synapse) 电突触(electrical synapse) 2. 根据 synapse 的接触部位分为: 轴突树突型突触(axo-dendrit
9、ic synapse) 轴突胞体型突触( axo-somatic synapse ) 轴突轴突型突触( axo-axonic synapse ) 3. 根据 synapse 的功能分为: 兴奋性突触(excitatory synapse) 抑制性突触(inhibitory synapse),一、突触传递 (一)突触的分类, (二) 经典的突触传递是神经元之间信息交流的 最基本方式,1. 经典的突触功能结构 突触前膜(presynaptic membrane):突触小体(synaptic knob)的膜,厚 7 nm,膜上有 ion channel、receptor。膜内有突触小泡(synapt
10、ic vesicle)(含高浓度神经递质)和线粒体。 突触间隙(synaptic cleft):宽 20 nm,有粘多糖、糖蛋白、离子。, 突触后膜(postsynaptic membrane):厚 7 nm,存在 ion channel、receptor。,一个神经元的轴突末梢分成许多突触小体,与许多神经元 的胞体或突起构成突触联系影响许多神经元的活动。 一个神经元又可接受许多 神经元传来的信息整合信息。 如:一个脊髓前角运动神经元的胞体和树突上有2000个突触;一个大脑皮层锥体神经元有3000个突触。, 2. 经典的突触传递是一个电化学电的传递过程,突触前膜AP,突触小泡中递质释放,递质与
11、突触后膜受体结合,突触后膜离子通道开放,突触后膜去极化,突触后膜超极化,突触前膜对Ca2+的通透性增加,IPSP,EPSP,兴奋性递质,抑制性递质,突触间隙中Ca2+进入突触前膜,chemical synapse synaptic transmission neurotransmitter postsynaptic potential,(1) 兴奋性突触后电位(excitatory postsynaptic potential, EPSP)在兴奋性突触部位,突触前神经末梢兴奋,前膜释放兴奋性神经递质,使突触后膜发生去极化(depolarization),突触后神经元的兴奋性升高,这种去极化的局
12、部电位(local potential)称为EPSP。,3. 突触后电位的两种类型兴奋性突触后电位 抑制性突触后电位, EPSP形成机制: 突触前膜释放兴奋性神经递质(谷氨酸、ACh) 与后膜上相应 受体结合 提高后膜对Na+和K+(主要是Na+)的通透性 后膜去极化 EPSP总和达到阈电位水平 突触后神经元轴突的始段爆发AP AP传至整个神经元。,轴突始段 有高密度的电压依赖性Na+ 通道,易发生兴奋。, EPSP的总和: (a)一个突触前AP 在 突触后神经元产生一个小的EPSP( 1 mV)。 (b)EPSP 的空间总和:当同时有2个或更多的突触前的输入,它们各自的EPSP 相互叠加。
13、(c)EPSP 的时间总和:当同一个突触前纤维连续、快速地发放几个AP 时,各自的 EPSP 相互叠加。, (2) 抑制性突触后电位(inhibitory postsynaptic potential,IPSP)在抑制性突触部位,突触前神经末梢兴奋,前膜释放抑制性神经递质,使突触后膜发生超极化(hyperpolarization),突触后神经元的兴奋性下降,这种超极化的局部电位称为IPSP。, IPSP形成机制: 突触前膜释放抑制性神经递质 与后膜上相应受体结合 提高后膜对Cl的通透性 后膜 超极化 突触后神经元不易发生兴奋,表现为抑制。,4. 突触传递的可塑性突触传递的效率发生较长时程的增强
14、或减弱的特性, 5. 突触传递的特点 单向传递:兴奋只能从突触前膜传递到突触后膜。原因:只有 突触前膜能释放神经递质。 突触延搁:兴奋通过一个突触需要0.30.5 ms,比相应长度外周神经上的传导所需时间长得多,称为 突触延搁。原因:突触传递涉及到递质释放、弥散、与受体结合等过程,耗时长。 总和作用:包括 空间性总和和 时间性总和。 EPSP 总和 达阈电位水平 爆发AP IPSP 总和 进一步超极化 更难兴奋, 兴奋节律的改变:一个反射活动中的传入和传出神经的放电频率可不同。原因:中间神经元和多个突触作用于传出神经元所产生的整合效应。 后发放:反射活动中,当刺激停止后,传出神经仍可继续发放神
15、经冲动,称为后发放。原因:中枢神经元的环状联系和效应器本身的感受器兴奋所致。 对内环境的变化敏感并易发生疲劳:对pH值、低O2、CO2过多、麻醉剂、药物等十分敏感(如pH 神经元兴奋性;咖啡因 递质释放)。原因:突触间隙对内环境开放。 突触是反射弧中最易疲劳的环节。原因:与 突触前神经元内递质耗竭有关。,结构基础:缝隙连接(gap junction) 两个神经元膜紧密接触的部位。 特点: 两层膜间隔仅 24 nm,有通道蛋白 相连。 轴浆内无 synaptic vesicle。 电电传递,速度快,几乎无潜伏期。 双向性传递。,(三) 电突触传递(electrical synaptic tran
16、smission),结构基础: 曲张体轴突末梢分支上的结节状小体,内含大量 突触小泡,小泡内有高浓度 的去甲肾上腺素(NE)。,(四) 非突触性化学传递,特点: 曲张体与效应细胞不形成典型的突触联系,故无突触前膜与后膜之分。 一个曲张体释放的递质可作用于多个效应细胞,不存在一对一的传递关系。 曲张体与效应细胞的距离较大。 递质扩散距离远,故传递时间较长。 递质只与效应细胞上存在相应受体的细胞发生作用。,二、神经递质和受体 (一) 神经递质 神经递质在神经系统中参与信息传递的化学物质。,1. 判断神经递质的基本条件 突触前神经远内具有合成递质的前体和酶系统,能合成该递质。 递质合成后储存于突触小
17、泡内,不被酶降解,神经冲动到达时能释放入 突触间隙。 作用于突触后膜受体,发挥生理作用。人为施加递质至突触后神经元,能模拟该递质的作用。 存在使该递质失活的酶或其他失活机制(如重摄取)。 有受体激动剂或阻断剂,能模拟或阻断该递质的作用。,2. 神经调质 神经调质在神经系统中,调制神经递质的信息传递效应(增强或减弱),而本身不直接参与信息传递的一类化学物质。 例如:阿片肽作用于血管壁上的受体,可促进交感神经释放NE,加强血管收缩;阿片肽作用于血管壁上的受体,则抑制交感神经释放NE,抑制血管收缩。 神经调质一般为肽类物质,作用较缓慢而持久。但现在认为神经调质和神经递质无明确界限。,3. 神经递质
18、根据神经递质存在的部位不同,分为外周神经递质和中枢神经递质。, (1) 外周神经递质 乙酰胆碱(acetylcholine, ACh) 胆碱能纤维(cholinergic fiber)释放ACh作为递质的神经纤维。包括:,A. 副交感神经的节前和节后纤维 B. 交感神经的节前纤维 C. 交感神经的节后纤维 (仅指支配汗腺和骨骼肌血管的交感舒血管纤维) D. 躯体运动神经纤维,毒蕈碱样作用(muscarinic like effect)副交感神经节后纤维释放的ACh的作用。类似毒蕈碱(muscarine )的药理作用,简称M样作用。 烟碱样作用(nicotinic like effect)副交感
19、神经节前纤维、交感神经节前纤维、躯体运动神经纤维释放的ACh的作用。与烟碱(nicotine)的药理作用相似,简称N样作用。, 去甲肾上腺素(norepinephrine, NE or noradrenaline, NA) 肾上腺素能纤维(adrenergic fiber)释放NE作为递质的神经纤维。指大部分交感神经节后纤维,除了支配汗腺的交感神经节后纤维和支配骨骼肌血管的交感舒血管纤维。, 肽类递质 肽能纤维(peptidergic fiber)释放肽类递质的神经纤维。主要存在于胃肠道。这些递质有: 血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide,VIP) 胃泌素(
20、gastrin) 生长抑素(somatostatin) 脑啡肽(enkephalin) P物质(substance P) 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。,(2) 中枢神经递质(central neurotransmitter), 分 类 递 质 胆碱类 ACh(胆碱能神经元) 单胺类 多巴胺(dopamine, DA)、NE、5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT) 氨基酸类 谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、-氨基丁酸 (gama-aminobutyric acid, GABA) 肽
21、类 下丘脑调节肽、阿片肽(-内啡肽、脑啡 肽、强啡肽)、脑肠肽(缩胆囊素、促胰 液素、促胃液素、促胃动素、血管活性肠 肽、胰高血糖素)、P物质、神经降压肽、 血管紧张素等 其他 NO、组胺、腺苷、ATP,中枢神经递质,递 质 分 布 作 用,ACh,脊髓前角运动神经元、脑干网状结构上行激动系统、纹状体、丘脑腹后核的特异感觉投射神经元、边缘系统等。,机体几乎所有的功能活动。,DA,黑质纹状体部分 中脑边缘系统部分 结节漏斗部分,调节肌紧张 调节情绪反应和精神活动 调节内分泌功能,NE,低位脑干:中脑网状结构、脑桥蓝斑、延髓网状结构,兴奋脑电、调节腺垂体分泌、心血管活动、体温等,5-HT,低位脑干
22、中缝核群内,调节睡眠、内分泌、体温、心血管、情绪和精神活动,谷氨酸,脑和脊髓内分布极广,几乎对所有神经元都有兴奋作用,天冬氨酸,中间神经元的兴奋性递质,GABA,脊髓腹侧闰绍细胞,抑制作用,甘氨酸,广泛存在于脑内,几乎对所有神经元都有抑制作用,(3) 递质的共存 以往认为:一个神经元只合成一种神经递质,因此它的全部神经末梢释放同一种神经递质,称 Dales principle。 近来发现:一个神经元内可存在两种或多种 神经递质,且可共存于一个囊泡内,称为递质共存。两种递质同时释放,可能各自发挥生理作用,或起协同作用。, (二) 神经递质的受体 受体:存在于细胞膜或细胞内,能与某些化学物质(神经
23、递质、神经调质、激素或某些药物)发生特异性结合,产生生物学效应的蛋白质。 包括:膜受体(大多数);胞质受体;核受体。,受体激动剂(agonist):能与受体特异性结合并产生生物学效应的化学物质。(一般受体根据其激动剂加以命名) 受体拮抗剂(antagonist):只发生特异性结合,但不产生生物学效应的化学物质。也称受体阻断剂(bloker)。 受体配体(ligand):与受体结合的化学物质。包括受体的激动剂和拮抗剂。, 1. 外周递质受体:胆碱受体、肾上腺素受体两类 (1)胆碱受体 以ACh为配体的受体称为胆碱受体(cholinoceptor)。有两种: 毒蕈碱受体(muscarinic re
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