神经系统生理学.PPT
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1、第一节 神经系统的基本结构 与功能 一、神经元和神经纤维 Neuron 产生AP的起始部位; 传导神经冲动部位; 释放神经递质部位; B神经元基本功能 感受内外环境变化的刺激; 传导兴奋; 整合、分析、贮存信息; 神经-内分泌功能。 (二).神经纤维的分类 Classification of nerve fiber 按有无髓鞘分: 有髓纤维 myelinated nerve fiber 无髓纤维 unmyelinated nerve fiber 根据电生理特性分: A 粗 快 A 有髓躯体传入 A 和传出纤维 A B类(有髓):自主神经的节前纤维 C类(无髓):自主神经的节后纤维 后根中的痛觉
2、传入纤 细 慢 维 A类 根据直径分: 类:又分为a和b类。相当于A 类:相当于A、A 类:相当于A、B类 类:相当于C类 (三)Nerve fiber 兴奋传导的特征 : 生理完整性 绝缘性 双向性 相对不疲劳性 (四)神经纤维的传导速度 Nerve conduction velocity, NCV 影响传导速度的因素: 纤维直径:与直径成正比; V(m/s)=6D(总直径,m), 其中:D = 轴索 + 髓鞘厚度; 轴索与总直径的比值: 比值 = 0.6,为最适比例; 有髓纤维 无髓纤维; 温度:恒温动物 变温动物; 在一定范围内: 温度,速度; 温度,速度; (五)神经纤维的轴浆运输 1
3、神经元内蛋白质在胞体的粗面 内质网和高尔基复合体内合成; 2轴浆运输 Axoplasm trasport: 顺向轴浆运输 Anterograde axoplasmic trasport 自胞体向轴突末梢的运输。 按运输速度分为两类: 快速轴浆运输:运输速度较快, 可达300-400mm/d(如猴、猫坐 骨神经轴浆运输速度为10mm/d) 。 慢速轴浆运输:运输速度慢,为 1-12mm/d 。如与细胞骨架有关 的微管、微丝蛋白随微管、微丝 的延伸而延伸。 逆向轴浆运输 (Retrograde axoplasmic trasport) 自末梢向胞体的运输。如狂犬病病 毒、破伤风毒素等的运输。 (六
4、)神经的营养作用和支持神经的营养 性因子 1神经的营养作用: 2支持神经的营养性因子: 神经营养因子(Neurotrophin,NT) NT的概念:神经所支配的组织和 星形胶质细胞所产生的对神经元 具有支持作用的蛋白质。 二、神经胶质细胞(自学内容) Neuroglia 第二节 神经元间的信息传递 (突触传递) Information transmission from one neuron to the next 一、神经元间信息传递的方式 the patterns of information transmission from one neuron to next (一)化学性突触(Ch
5、emical synapse) 又称经典突触(Classical synapse) 1化学突触的结构: 突触小体: A.小体轴浆内有:内含神经递质 (neurotransmitter)的大小形态不同 的囊泡(vesicle ) B.前膜 : 突触间隙(Synaptic cleft): 宽20nm,与细胞外液相通 突触后膜(Postsynaptic membrane) : 有与神经递质结合的特异受体、 化学门控离子通道。 2突触的分类: 根据神经元的接触部位分为: 轴突-树突式突触 轴突-胞体式突触 轴突-轴突式突触 树突-树突式突触 (2) 根据突触的传递功能分为: 兴奋性突触 (Excita
6、tory synapse) 抑制性突触 (Inhibitory synapse) (二)电突触 Electrical synapse(了解) 1结构特点: 结构基础是缝隙连接 Gap junction 两个神经元间紧密接触部位膜 间距仅为2-3nm; 膜两侧胞浆内不存在vesicle,两侧 膜上有沟通两细胞胞浆的水相通道 蛋白质,允许带电离子通过; 无突触前、后膜之分,为双向传递; 2功能意义: 使许多神经元产生同步性放电或 同步性活动。 (三)非突触性化学传递 Non-synaptic chemical transmission(了解) 1非突触性化学传递的结构: 二、突触传递过程与突触后电
7、位 The process of synaptic transmission & Postsynaptic potential (一) 突触传递过程 process of synaptic transmission 1.突触前过程: 神经冲动到达突触前神经元轴突末 梢突触前膜去极化电压门控Ca2+ 通道开放膜外Ca2+内流入前膜轴 浆内Ca2+升高 降低轴浆粘度; 消除前膜内侧负电荷促进囊泡向 前膜移动、接触、融合、破裂以出 胞作用形式将神经递质释放入间隙。 (囊泡膜可再循环利用) Ca+ vesicle mitochondrion synapse Action potential Postr
8、eceptor action inhibition orexcitement 2间隙过程:神经递质通过间隙并扩散到后膜 。 3突触后过程: 神经递质作用于后膜上特异性 受体或化学门控离子通道后膜对某 些离子通透性改变带电离子发生跨 膜流动后膜发生去极化或超极化 产生突触后电位Postsynaptic potential 。 总之,在突触传递过程中,突触 前末梢去极化是诱发递质释放的关键 因素;Ca2+是前膜兴奋和递质释放过 程的耦联因子 (二) 突触后电位 1兴奋性突触后电位 Excitatory postsynaptic potential, EPSP 兴奋性突触后电位的记录 电刺激传入纤维
9、后,脊髓前角运动神经 元发生去极化,产生EPSP。 随刺激强度增加,EPSP发生总和而 逐渐增大,当EPSP总和达到阈电位时, 就在轴突始段出现电流密度较大的外向 电流,从而爆发可扩布性的AP EPSP产生机制: 突触前神经元末梢释放兴奋性递质 作用于后膜受体,提高后膜对Na+ 和K+,尤其是Na+的通透性,导致后 膜局部去极化。 2抑制性突触后电位 Inhibitory postsynaptic potential, IPSP 抑制性突触后电位的记录 IPSP产生机制: 突触前神经元(抑制性中间神经元) 末梢释放抑制性递质作用于突触后 膜,后膜Cl-通道开放,Cl-内流, 膜发生超极化;对K
10、+的通透性增 加、K+外流增加,以及Na+ 或Ca2+ 通道关闭,膜发生超极化。 3突触后电位的特点: EPSP和IPSP均属局部电位 等级性:大小与递质释放量有关; 电紧张扩布: 这种作用取决于局 部电位与邻近细胞RP之间的电位 差的大小和距离的远近,电位差. 越大,距离越近, 影响越大。 总和性 4EPSP和IPSP在突触后神经元的整合 (integration) 同时与多个神经末梢形成突触的突 触后神经元,其电位变化的总趋势 取决于同时所产生的EPSP和IPSP的 代数和。 三、神经递质和受体 Neurotransmitter & Receptor (一)神经递质 1神经递质的概念:在突
11、触间起 信息传递作用的化学物质。 1、外周神经递质及其受体 Peripheral neurotransmitter & Its receptor (1)Ah 在外周神经系统,末梢释放递质 ACh的神经纤维称为胆碱能纤维 Cholinergic fiber。 胆碱能纤维的分布: 交感神经的节前纤维; 支配汗腺的交感神经的节后纤维; 支配骨骼肌血管舒张的交感神经 的节后纤维; 副交感神经的节前纤维; 副交感神经的节后纤维; 躯体运动神经末梢; 2NE 及其受体: 在外周神经系统,末梢释放递质 去甲肾上腺素的神经纤维称为肾 上腺素能纤维(Adrenergic fiber)。 肾上腺素能纤维的分布:
12、除了支配汗腺和骨骼肌血管舒张的交 感神经节后纤维以外的所有交感神经 节后纤维。 (二)Receptor(受体) 1Receptor的概念 位于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学效应 的特殊生物分子。一般位于细胞膜 上的receptor是带有寡糖链的跨膜 蛋白质分子。 两个概念:受体的激动剂和拮抗剂 Agonist and Antagonist 2、 胆碱能受体: A胆碱能受体分类: 分N、M两类。 N受体:即烟碱受体 Nicotinic receptor, aACh与其结合所产生的效应称为 烟碱样作用(N样作用)。如: 兴奋自主神经节节后神经元
13、、引 起骨骼肌收缩等。 bN受体又分为N1、N2两个亚型。 N1亚型分布于中枢神经系统和自主 神经节节后神经元膜上,又称为 神经元(节)型烟碱受体; N2亚型分布于骨骼肌终板膜,又称 为肌肉型烟碱受体。 cN受体的阻断剂是筒箭毒碱 (Tubocurarine); aACh与其结合所产生的效应称为毒蕈 碱样作用(M样作用)。 M受体:即毒蕈碱受体Muscarinic receptor bM受体又分为M1、M2、M3、M4、 M5等亚型。 cM受体的阻断剂是阿托品(Atropine) 。 B胆碱能受体的分布: 分布于胆碱能纤维所对应的突触 后膜上,即: 交感神经节的节后神经元细胞 膜上:(N1受体
14、); 交感神经的节后纤维所支配的 汗腺腺细胞膜上 :(M受体); 交感神经的节后舒血管纤维支配 的骨骼肌血管平滑肌细胞膜上: (M受体); 副交感神经节的节后神经元细胞 膜上:(N1受体); 副交感神经节后纤维所支配的效 应器细胞膜上:(M受体); 躯体运动神经支配的骨骼肌终板膜 上:(N2受体) *:重症肌无力患者,由于体内产生一 种对抗和破坏骨骼肌终板膜上N2受 体的抗体,使骨骼肌不能接受运动 神经元释放的ACh的调控而产生肌无 力。是一种自身免疫性疾病。 3、肾上腺素能受体: 能与肾上腺素及去甲肾上腺素(NE) 结合的受体称为肾上腺素能受体。但 作为外周神经递质来说,只有NE。 肾上腺能
15、受体分类及阻断剂: 1受体: 受 体 2受体: Phentolamine 对1受体作用强 。 1受体:阿提洛尔 普拉洛尔 2受体:丁氧胺 3受体:参与脂肪 代谢。 伴有呼吸系统疾病的心脏病患者应 该用心得宁。 受 体 Propranolol心得安 普 萘 洛 尔 Atenolo氨酰心安 Practolol心得宁 Butoxamine 心得乐 肾上腺能受体的分布: 大多数交感神经节后纤维所支配的效 应细胞膜上(汗腺和受交感舒血管纤 维支配的骨骼肌血管除外)。 (四)中枢神经递质及其受体(Central neurotransmitter & Its receptor) 第三节 中枢活动的一般规律
16、三、反射中枢内兴奋传递的特征 (一) 单向或向前性传递 (二) 突触延搁(Synaptic delay), 又称中枢延搁(Central delay) (三) 总和(Summation) (四)兴奋节律的改变 (五)后发放 (六)易疲劳,对环境因素变化敏感 : 四、中枢抑制 (一)突触抑制 1突触后抑制 Postsynaptic inhibition 突触后抑制特点:由抑制性中 间神经元活动引起;突触后神 经元产生IPSP; 突触后抑制的分类及意义: 传入侧枝性抑制,又称为交互抑制 Afferent collateral inhibition; Reciprocal inhibition 意义
17、:使不同中枢之间的活动协调 起来。 回返性抑制(recurrent inhibition) 意义:使发出兴奋的神经元的活动 及时终止;使同一中枢内许 多神经元之间的活动步调一 致。 2突触前抑制 Presynaptic inhibition 突触前抑制的概念:通过某种生理 机制改变突触前膜活动,使其兴奋 性递质释放减少,造成突触后神经 元产生抑制效应。 突触前抑制的结构基础:是轴轴 型突触的存在。 图中A纤维末梢与神经元C形成突触, 可兴奋该神经元C;B纤维末梢与A纤 维末梢形成轴轴型突触。B纤维兴 奋可引起A纤维膜部分去极化。 如先兴奋B纤维,当A纤维再有兴奋AP传 到其末梢时,AP的幅值会
18、相对减小,由 此引起进入A纤维末梢的Ca2+数量减少 ,A纤维末梢释放的神经递质减少, 使 神经元C的EPSP变小,达不到阈电位, 造成神经元C抑制。 突触前抑制产生机制: B纤维兴奋释放GABA激活A末 梢 上GABAA受体A末梢Cl-电导(通透 性)Cl-外流A末梢去极化 传到A末梢AP幅值Ca2+内流入A 末梢量递质释放突触后 EPSP变小神经元C抑制。 突触前抑制的特点和意义: 特点:是一种去极化抑制;多发 生于感觉传入路中;需经两个以 上中间神经元多突触传递;产生 的潜伏期长(20ms); 意义:调制感觉传入活动 第四节 神经系统的感觉功能 Sensory Function of N
19、ervous System 一、脊髓与脑干的感觉功能 (Sensory function of spinalcord & brainstem) 。 (一)深感觉传导路:(先上行,后交叉) 精细触觉(辨别两点距离和感受 物体表面性状的辨别觉): 肌肉和关节中的本体觉: 深部压觉: 三者的传入冲动 经后根节外侧部(粗纤维部分) 进入脊髓后角 沿同侧后索上行 抵达延髓下部 在薄束核、楔束核换神经元 换元后的第级神经元发出纤维 交叉到对侧 沿内侧丘系 到达丘脑感觉接替核。 (二)浅感觉传导路 (先交叉,后上行) 轻触-压觉,痛觉,温度觉的传入纤维 经后根节外侧部(细纤维部分) 进入脊髓后角 在此换神经
20、元 换元后的第级神经元发出纤维 在中央管前交叉到对侧 沿脊髓丘脑前束、脊髓丘脑侧束 上行到达丘脑感觉接替核 *:脊髓半离断: 病变平面以下 对侧浅感觉障碍, 同侧深感觉障碍 二、丘脑的感觉功能 (Sensory function of thalamus) (一)丘脑的感觉核团 丘脑的核团可分为三大类: 11感觉接替核: 此类核团第级神经元感觉纤维的投射, 换元后投射到大脑皮层感觉区,引起特定感觉 。 2感觉联络核: 功能上与各种感觉在丘脑和大脑皮层 水平间的联络和协调有关。 3中线核群(非特异核群): 靠近丘脑中线的,内髓板以内的 各种结构。主要指髓板内核群,包括 中央中核、束旁核、中央外侧核
21、等。 (二)感觉投射系统 根据丘脑各部分向大脑皮层投射特 征的不同,分成两大系统。 1.特异投射系统(Specific projection system) 1)为丘脑第一、二类核团向大脑皮 层特定区的投射,具有点对点投 射关系。 2)来自特异投射系统的上行投射纤 维终止于皮层第四层,与该层内的神 经元形成突触联系,诱发其兴奋; 3)功能:引起特定的感觉,并激发 大脑皮层发出传出冲动。 2非特异投射系统 (Non-specific projection system) 1)为丘脑第三类核团向大脑皮层的弥 散性投射,不具有点对点投射关系; 2)失去了专一的特异性感觉的传导功 能,是不同感觉的共同
22、上升路径: 3)其上行纤维进入皮层后反复分支, 终止到各层 4)功能:不能引起特定的感觉,但能 维持和改变大脑皮层的兴奋状态。 3网状结构上行激动系统 (Ascending reticular activating system) 动物实验: 2)网状结构上行激动系统是通过丘 脑非特异投射系统而起作用的; 3)网状结构上行激动系统是一个多 突触的接替系统,易受药物影响 而产生传导阻滞。 三、大脑皮层的感觉分析功能 (Sensory function of cerebral cortex) (一) 大脑皮层的结构特点 大脑皮层厚约2-5mm,有各种类型 的神经元约140亿。 (二)大脑皮层的感觉
23、代表区 1.体感区 Somatic sensory area, S 部位:中央后回(3-1-2区)。 半球外侧面 半球内侧面 投射规律: 交叉投射,即一侧体表感觉向对 侧皮层投射,但头面部感觉投射 是双侧的; 投射区的空间安排是倒置的,但 头面部代表区内的安排是正立的; 投射区面积的大小与不同体表感 觉分辨精细程度有关; 产生的感觉定位明确而精细。 2体感区 Somatic sensory area, S 部位:中央前回和岛叶之间。 投射规律: 感觉投射是双侧性的; 投射区的空间安排是正立的; 投射区面积较体感区小; 产生的感觉定位不明确,仅 是粗糙分析。 3本体感觉代表区 (Proprioc
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