神经系统高中生物竞赛辅导
动物体生活在经常变化的环境中，环境的变化随时影响着体内的各种功能。
为了使机体能够不断适应内外环境的变化, 有机体就必需要对各种生理功能作出迅速而完善的调节。
而实现这一调节功能的就是神经、体液和自身调节三大调节系统，其中神经调节起着主导作用。
神经系统
脑的工作原理是人类面临的最大挑战!
美国政府在第101届国会通过一个议案，命名1990年1月1日开始的十年为“脑的十年”。
目的：为了探索脑的奥秘，攻克各种疾病（与脑有关的），开发人工智能技术。
脑的十年
欧共体成立了“欧洲脑的十年委员会”及脑研究联盟。
日本推出了“脑科学时代”计划纲要。
中国提出了“脑功能及其细胞和分子基础”的研究项目，并列入了国家的“攀登计划”。
1　神经遗传学
1.1　亨廷顿氏病
1.2　进行性肌营养不良症
1.3　阿尔兹海默尔氏病(老年性痴呆)
1.4　脂贮积症—高歇氏病
1.5　神经纤维瘤
1.6　耳硬化症
1.7　早期感觉失聪
2　神经功能的恢复
2.1　神经细胞的再生(神经元的再生)
2.2　神经修复物
2.3　神经肌肉功能刺激
2.4　耳蜗植入物
2.5　视觉修复物
2.6　神经移植物
3　记忆研究记忆减退及记忆障碍的研究
4　行为神经学
4.1　孤独症
4.2　注意力短缺障碍
4.3　失读症
4.4　图雷特氏综合征
4.5　智力缺陷
4.6　眨眼障碍
4.7　疼痛
5　神经免疫学
5.1　神经艾滋病
5.2　多发性硬化
5.3　重症肌无力
5.4　神经免疫调节障碍
6　由诊断和预防研究求答
6.1　中风
6.2　癫痫
6.3　眩晕
6.4　说话和语言
6.5　听力及耳鸣
6.6　脑成像术
7　由治疗研究求答案
7.1　阿尔兹海默尔氏病
7.2　高歇氏病和其它脂贮积症
7.3　中风
7.4　多发性硬化
7.5　中耳炎
7.6　帕金森氏病
7.7　癫痫
7.8　脑瘤
7.9　颅脑损伤
7.10　肌萎缩侧索硬化症
7.11　外周神经病
美国“脑的十年”研究计划中所提出的任务(1990年～2000年)
1、了解脑——阐明脑功能2、保护脑——征服脑疾患3、创造脑——开发脑型计算机
日本的“脑科学时代”计划纲要
卡尔森的研究阐明了精神病和帕金森氏病治疗的原理。由于大脑内多巴胺过多，引起幻想，产生精神分裂，如果利用利血平治疗则会取得效果。利血平是一种天然生物碱，它能够减少储存于突触前膜中的多巴胺。
格林加德证明，慢突触传递是通过蛋白质的磷酸化和去磷酸化实现的（去磷酸化则是磷酸根从蛋白质分子上去掉）。
磷酸化可以:
①调节离子通道开关的大小和快慢
②控制神经递质释放的快慢
③改变细胞内某些酶和调控分子的活性，从而影响细胞的各种功能。
坎德尔利用海洋生物海兔研究发现，短期记忆和长期记忆都与突触和神经递质有关。神经递质释放得越多，海兔的学习和记忆保护能力就越强。而突触释放较多递质的最重要的原因是由于离子通道的蛋白质磷酸化所致，这正与格林加德的研究不谋而合。
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2000
揭示大脑的奥秘仍然是新世纪人类面临的最大挑战！！！
“脑的十年”悄悄地来，
静静地去……
生命是什么？“人活着”是怎么一回事？大脑如何思维？数不清的疑问浮现在人类的脑海中。
人之所以能够成为万物之灵，有别于其它物种，是因为人类有极其复杂的大脑，它是千百万年进化的结晶。在过去的六亿年中，生物体通过进化产生出由大量神经元相互联结而形成的神经网络，解决了在不断变化的复杂环境中人脑如何处理各种复杂信息的问题。尤其是人的高级认知功能的高度发展，使得人类成为万物之首，具备了主宰世界的能力。
人类脑计划
（Human Brain Project, HBP)
人类脑计划（Human Brain Project, HBP)是继人类基因组计划之后，又一国际性科研大计划。人类脑计划包括神经科学和信息学相互结合的研究。其核心内容是神经信息学，这是一门新兴的边缘学科。
科学家们认为人类脑计划比基因组计划更大，囊括了更加广泛的内容，是一项更加伟大的工程。
毫不夸张地说，世界上大多数伟大的科学家都在研究大脑。近年来，这一领域频传喜讯。 　　
2001年1月: 发现了人解读声音的大脑部位。一见钟情已令人费解，但医学界发现，即使只闻其声而不见其人，也足以令人“一听倾情”。
2001年3月: 研究发现数学天才用脑部位与常人不同。
2001年4月: 从事脑力活动的人不易患老年痴呆症。
2001年5月: 科学家首次发现70岁人大脑仍会长出新的神经元（脑细胞）。　　
2001年6月: 世界上第一例成人神经干细胞自体移植手术在复旦大学附属华山医院完成。这标志着在国际生物高科技革命的竞争中，我国的神经干细胞基础研究和应用已经跨入了脑修复再生医学的新门槛。
2004年9月: 发现左撇子与右撇子的幕后操纵者是基因，“左撇子”是否更聪明？
一本叫《左撇子的神奇世界》的新书指出，左撇子是一个盛产天才的群体。从拿破仑、克林顿到本·拉登，从牛顿、爱因斯坦到比尔·盖茨，从卓别林、玛丽莲·梦露到赵本山，都是左撇子。左撇子在当代政治经济文化生活中的作用其实远远高于他们在人口中的比例。左撇子之所以能成为天才的象征，是因为他们长于右脑思维。那么，长于右脑思维的左撇子是否真的比大多数右撇子的人更聪明一些呢？
尽管神经科学（或脑科学）领域的研究还有许许多多未知奥秘有待科学家们去探索； 尽管神经科学只是生命科学领域的一个部分，但是正如科学家们预言的那样，二十一世纪将是“生命科学的世纪”。我们完全有理由相信：生命科学这幢“大厦”，必将会日新月异，成为二十一世纪人类科学历史中最辉煌的一座 “宝塔”。
第十章 神经系统
（Nervous system）
神经元之间的功能联系
组成神经系统的基本元件
神经系统对躯体运动的调节
神经系统的感觉机能
神经系统对内脏活动的调节
脑的高级神经活动
一、神经元活动的一般规律
神经系统的基本结构和功能单位
神经系统的组成
神经元之间的联系-突触
神经元
第一节 组成神经系统的基本元件
神经元
中枢神经系统（CNS）
外周神经系统（PNS）
神经系统的组成：
神经元(细胞)
神经胶质细胞
神经干
神经节
尽管神经系统的功能如此繁多复杂，而组成神经系统的基本元件只有两个：
神经元-
神经胶质细胞
神经纤维
神经系统的基本结构和功能单位
神经元
数量：数百到1000亿（45%）
结构：胞体、树突、轴突和髓鞘
形态：单极、双极和多极细胞
分类
功能
神经元
神经元
单极细胞
双极细胞
多极细胞
dendrite
神经元
根据功能分：
感觉神经元
（传入神经元）
中间神经元
（联络神经元）
运动神经元
（传出神经元）
兴奋性神经元
抑制性神经元
神经元分类
根据对下一级神经元的影响：
神经元功能部位
神经元的功能
接受、整合和传递信息
物质运输——轴浆运输
营养和再生功能
神经纤维是神经元突起的延长部分，由轴突或树突以及鞘状结构组成。其主要功能是传导动作电位。
神经纤维传导神经兴奋的特征：
1、生理完整性
2、绝缘性
3、双向性
4、不衰减性
5、相对不疲劳性
神经纤维
神经元
神经纤维的分类：
2、按结构分：有髓和无髓神经纤维
3、按传导方向分：传入、联络和传出神经纤维
4、按传导速度和后电位的差异分：A、B、C三类
1、按分布分：中枢和外周神经纤维
神经元
髓鞘
axon
郎飞氏结
雪旺细胞
神经元
髓鞘的形成:
外周神经纤维
中枢神经纤维
Oligodendrocyte少突胶质细胞
神经元
影响神经传导速度的因素:
1、神经纤维的直径：纤维直径大的，传导速度快。
2、髓 鞘：有髓、无髓。
3、温 度：温度降低时传导速度降低。
神经元
局部电流
Refractory excitable
神经元
跳跃传导
数量：神经元的10倍
分布 CNS—星状、少突、小胶质细胞、室管膜细胞
功能：支持，维持神经元正常活动，修复与再生，吞噬与保护，运输与营养，隔离与绝缘，摄取递质和分泌，神经系统发育等。
形态： PNS—雪旺氏细胞、卫星细胞
神经胶质细胞
小神经胶质
突起末梢
星形(胶质)细胞
室管膜细胞
神经元
胶质细胞无树突、轴突之分，相邻细胞以缝隙连接；胞内外具有膜电位差，且随细胞外K+浓度改变，但不能产生AP。※
少突胶质细胞
小神经胶质
神经元
突触的分类
突触的结构
突触传递的机理
突触传递的特征
神经递质与受体
神经元与神经元之间无原生质相连，但是，信息可由一个神经元传递给另一个神经元，信息的传递依靠它们之间的特殊部位-突触进行传递。
第二节 神经元之间的功能联系
神经元
突触的分类：
（2）按对后继神经元的影响分：
（3）根据突触信息传递的方式分：※
（1）按突触形成部位分：
兴奋性突触和抑制性突触
化学性突触和电突触
轴-树、轴-轴、轴-体、树-树突触
神经元胞体 突触小体
神经元胞体及表面的突触小体
扫描电镜像
两个神经元相接触的部位就称之为突触(synapse)
轴突末梢膨大呈球形称之为突触小体※
（1）按突触形成部位分：
电突触
化学性突触
（3）根据突触信息传递的方式分：
cytoplasm
Cytoplasm 细胞质
Intercellular space
细胞间隙
突触的结构：
化学性突触
电突触(electrical synapse)
突触前膜（有无囊泡）
突触间隙（距离大小）
突触后膜（有无受体）
神经元
神经冲动从一个神经元通过突触传递到另一个神经元的过程——突触传递。
突触传递的机理：
化学性突触
电突触（不同类型）
电能—化学能—电能
兴奋性
抑制性
非突触性化学传递
神经元
EPSP: excitatory postsynaptic potential
兴奋性突触后电位产生机制 ※
神经元
IPSP: inhibitory postsynaptic potential
抑制性突触后电位产生机制 ※
突触不同类型
非突触性化学传递不存在突触前膜与突触后膜的特化结构；一个曲张体能支配较多的效应细胞；递质的弥散距离大；递质弥散到效应细胞时，能否发生传递效应取决于效应细胞膜上有无相应的受体存在。
非突触性化学传递
神经元
突触传递的特征：
1、单向传递
2、总和作用（对比运动终板）
3、突触延搁（0.3-0.5ms）
4、对内环境变化的敏感性（缺氧）
5、对化学物质的敏感性和易疲劳（咖啡碱、茶碱）
6、兴奋节律的改变
7、突触的可塑性
神经元
神经递质与受体：※
神经递质指是指突触前末梢处释放，能特异性作用于突触后膜受体，并产生突触后电位的信号物质。
神经递质的受体
神经递质的分类
外周递质：※
乙酰胆碱（Ach）
去甲肾上腺素（NA）
嘌呤或肽类
绝大多数交感节后纤维。
主要存在于胃肠道。
全部植物性神经节前纤维；
绝大多数副交感神经节后纤维；
全部躯体运动神经；
支配汗腺和舒血管平滑肌的交感节后纤维。
神经递质的分类
神经元
中枢递质：
乙酰胆碱:
单氨类:
肽 类:
神经肽
氨基酸:
谷氨酸、天冬氨酸、
GABA、甘氨酸
NE，5-HT，多巴胺
多数为兴奋作用
细胞膜或细胞膜内能与某些化学物质（神经递质或化学激素）发生特异性结合并诱发产生生物学效应的特殊生物分子-受体 ※
胆碱能受体： M受体，N受体
肾上腺素能受体： α受体，β受体
突触前受体:
中枢递质的受体:还有5-HT; GABA;多巴胺等
烟碱型受体（nicotinic receptor）
毒蕈碱型受体（muscarinic receptor）
（图示）
神经递质的受体
神经递质应具备的条件
①在突触前神经元内具有合成递质的前体物质和酶系，能够合成这一递质。
②递质贮存于突触小泡以防止被胞浆内其它酶系所破坏，当兴奋冲动抵达神经末梢时，小泡内递质能释放入突触间隙。
③用电生理微电泳方法将递质离子施加到神经元或效应细胞旁，以模拟递质释放过程能引致相同的生理效应。
④存在使这一递质失活的酶或其他环节(摄取回收)。
⑤用递质拟似剂或受体阻断剂能加强或阻断这一递质的突触传递作用。
调质是指神经元产生的另一类化学物质，它能调节信息传递的效率，增强或削弱递质的效应。
三、反射中枢活动的一般规律
神经元
中枢神经元的联系方式
中枢兴奋（ central excitation ）
中枢抑制（ central inhibition ）
反射是神经调节的基本方式（反射弧）。机体的活动是多神经元参与的多种反射活动相互协调的过程。
神经元
①感受器；②传入神经；③反射中枢；④传出神经；⑤效应器
中枢神经元的联系方式
兴奋在反射弧中枢部分传布时，往往经过多个化学性突触的接替，由于突触结构和化学递质等因素的影响，情况比兴奋在神经纤维上的传导要复杂得多。中枢兴奋传导有以下特征：
（1）单向传布
（2）反射时和中枢延搁
（3）总和（summation）
（4）扩散与集中
（5）兴奋节律的改变
（6）后放（after-discharge）
（7）易化作用和抑制作用
（8）对内环境变化的敏感性和易疲劳性
中枢兴奋（ central excitation ）
突触前抑制：
突触后抑制
传入侧支性抑制（collateral inhibition）
回返性抑制（recurrent inhibition）※
突触后膜发生超极化,即产生抑制性突触后电位,使突触后神经元兴奋性降低,不易去极化而呈现抑制。这种抑制就称为突触后抑制（post-synaptic inhibition）(吞咽)※
兴奋性突触的突触前神经元轴突末梢受到另一神经元轴突末梢的影响，导致前者所释放的兴奋性递质减少，从而使突触后神经元不易或不能兴奋而呈现抑制，称为突触前抑制 (presynaptic inhibition)。
中枢抑制
突触后抑制
神经元
突触前抑制
A
C
B
A
C
B
第三节 神经系统的感觉机能
感受器(receptor)
感觉是神经系统反映机体内外环境变化的一种特殊功能，是通过感受器、传入系统和大脑皮层感觉中枢的联合活动而产生的，实际上也就是反射弧的前半段。
脊髓的感觉传导功能
丘脑及其感觉投射系统
大脑皮层的感觉分析功能
神经元
一、感受器：
结构
功能
分类
一般生理特性
由神经末梢和其周围的附属结构组成、能感受内外环境刺激并将其转化成神经冲动的装置。
痛觉、触觉、压觉、味觉、
嗅觉、视觉、听觉、平衡觉
神经元
第三节 神经系统的感觉机能
痛觉感受器
触觉感受器
压觉感受器
神经元
内脏痛与牵涉痛
嗅觉感受器(4种)
味觉感受器(7种)
神经元
听觉和平衡觉感受器
视觉感受器
神经元
optic
感受器的功能：
感受器的功能是接受体内外环境中的某些特殊刺激（适宜刺激），并把这些刺激的能量转化为一连串具有信息意义的神经冲动，因此，感受器有能量转化器的作用。
结构
功能
分类
一般生理特性
神经元
第三节 神经系统的感觉机能
感受器分类：
结构
功能
分类
一般生理特性
2、按感受器感受适宜刺激分：
外感受器—浅表感受器：
内感受器—深层感受器：
机械性感受器、化学性感受器、光感受器、温度感受器等。
1、按分布的位置分
分布于肌肉、肌腱、关节、韧带深部结构的本体感受器和内脏感受器。
分布于皮肤、粘膜的痛、温触压感受器
神经元
第三节 神经系统的感觉机能
感受器一般生理特性：
结构
功能
分类
一般生理特性
（1）适宜刺激（adequate stimulus）
（2）感受器的阈值(sensory threshold)及其换能作用
（3）刺激强度与神经冲动的关系
（4）感受器的适应(adaptation)现象
（5）对比现象与后作用
神经元
二、脊髓的感觉传导功能：
来自各感受器的神经冲动，除通过脑神经传入中枢外，大部分经脊髓神经背根进入脊髓，然后分别经各前行传导路径传至丘脑。
深感觉传导路径
浅感觉传导路径
神经元
脊髓的感觉传导通路分为：
第三节 神经系统的感觉机能
浅感觉传导路径：
细传入纤维
脊髓背角
中央管下交叉到对侧
脊髓丘脑侧束（痛温觉）
脊髓丘脑腹束（轻触觉）
丘脑
换元
换元、前行
特点：先交叉，后前行。
（对侧障碍）
神经元
medulla
深感觉传导路径：
粗传入纤维
脊髓背束前行抵达
延髓薄束核、锲束核
交叉到对侧
内侧丘系（肌肉本体感觉、深部压觉、辨别觉）
丘脑
换元
特点：先前行，后交叉。
（同侧障碍）
神经元
换元
丘脑及其感觉投射系统：
特异性投射系统
非特异性投射系统
对大脑皮层不发达的动物而言，丘脑是感觉的最高中枢。
大脑皮层高度发达的动物，丘脑成为感觉传导的换元站(除嗅觉)，只进行粗糙分析与综合。（图示）
神经元
第三节 神经系统的感觉机能
丘脑核团的分类
1．第一类(感觉接替核)
2．第二类 (联络核)
3．第三类(主要是髓板内核群)
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从机体各种感受器发出的神经冲动，进入中枢神经系统后，由固定的感觉传导路，集中到达丘脑的一定神经核(嗅觉除外)，由此发出纤维投射到大脑皮质的各感觉区，产生特定感觉。具有很高的点对点的投射关系。这种传导系统叫特异性投射系统※ 。
（1）特异性投射系统（specific projection system）：
作用：产生特定的感觉，并激发大脑皮层发出神经冲动。
神经元
神经元
（2）非特异性投射系统（nonspecific projection system）：
感觉传导向大脑皮质投射时，即特异性投射系统的第二级神经元的纤维通过脑干时，发出侧支与脑干网状结构的神经元发生突触联系，然后在网状结构内通过短轴突多次换元而投射到大脑皮质的广泛区域。所以，这一感觉投射系统失去了专一的特异性感觉传导功能，是各种不同感觉的共同上传途径。又称非特异性投射系统。
作用：维持和改变大脑皮层的兴奋性（醒觉）
神经元
神经元
脑干
三、大脑皮层的感觉分析功能
各种感觉传入冲动最终都必须到达大脑皮层，进行信息加工和综合，产生感觉并作出相应的反应，不同感觉在大脑皮层内有不同的代表区：
躯体感受区：大脑皮层顶叶；
感觉运动区：中央前回，对侧投影；
视觉区：枕叶；
听觉区：颞叶。
神经元

额叶
顶叶
枕叶
枕叶
颞叶
第三节 神经系统的感觉机能
躯体感觉在大脑皮质的投影有以下规律
①交叉支配(头面部多双侧)
②机能代表区大小与运动精细程度呈正变关系
③前后倒置(头面部正立)
第四节 神经系统对躯体运动的调节
脊髓对躯体运动的调节
脑干对牵张反射与姿势反射的调节
小脑对躯体运动的调节
大脑皮质对躯体运动的调节
神经元
脊髓对躯体运动的调节:
脊髓是中枢神经系统的低级部位，是躯体运动最基本的发射中枢，可完成一些比较简单的反射活动。最基本的脊髓反射包括两类：
牵张反射：腱反射和肌紧张※
屈肌反射和交叉伸肌反射
神经元
第四节 神经系统对躯体运动的调节
神经元
Stretch reflex
脑干对牵张反射与姿势反射的调节：
脑干网状结构是指从延髓、脑桥、中脑直达间脑的广泛区域，由一些散在的神经元群及其突触联系所构成的神经网络（抑制区和易化区），正常情况下，脊髓的牵张反射受脑干的调节。
去大脑僵直（decerebrate rigidity）
姿势反射
状态反射（attitudinal reflex）
翻正反射（righting reflex）
（postural reflex）
神经元
状态反射（attitudinal reflex）