大脑与神经
第一节、一、神经系统的组成 主要由神经细胞(neuron)和神经胶质细胞(neuronglia)组成。
神经细胞=神经元:接受刺激、整合信息和传导冲动,是神经系统中最基本的结构和功能单位 神经胶质细胞:数量为神经元的10?50倍,不参与神经冲动的传导,
对神经细胞起营养、支持作用;参与髓鞘的形成。
(一)神经元结构:由胞体和胞突两部分组成。
基本结构:细胞体、树突、轴突、髓鞘、朗飞氏结、轴突终扣。 1、胞体(神经兀的营养和代谢中心)
大小形状不一,5?100(imo
-是可兴奋膜,具有接受刺激、处理信息、产生和传导神经冲动的功能。
「细胞膜- 膜蛋白:决定了神经元细胞膜的性质, 其中有些是离子通道 (Na+、K+、Ca2+、Cl-通道);
L 有些膜蛋白是受体,与相应的神经递质结合后,可使某种离子通道开放。 尼氏体(特征性结构)「光镜下:嗜碱性颗粒或小块;电镜下:粗面内质网、游离核糖体。 (神经元胞体)-功能:合成蛋白
细胞质 (核周
质供神经活动需要。
- 的结构蛋白,合成神经递质所需要的酶,以及肽类神经调质。 神经原纤维: (特征性结
「光镜下:在硝酸银染色的标本中呈棕黑色的细丝,在细胞质内交织成网。 -并深入树突和轴突。电镜下:神经丝和微管
]功能:构成神经元的骨架,起支持和运输的作用。
线粒体、高尔基复合体、溶酶体等细胞器。 —脂褐素
细胞核「一圆型,一个,居中,大、染色浅、核仁明显,染色质呈空泡状。 T 特点:大、圆、淡、核仁清晰
① 细胞核:位于胞体中央,大而圆,常染色质多,着色浅,核仁大; ② 细胞质:内含尼氏体和神经原纤维,还有线粒体、溶酶体等细胞器
神经递质(neurotransmitter):是神经元向其它神经元或效应细胞传递化学信息的载体,一般为小分子物质,在神
经元的轴突终末合成。
神经调质=神经肽:在胞体的内质网和高尔基体中合成,通过轴浆运输至轴突末梢。 一般为肽类,能增强或减弱神经元对神经递质的反
应,起调节作用。
合成合成更新细胞器所需要
按神经元的传递方向分类:
A) 感觉神经元(sensory neuron): —种感受内外环境变化并将这些信息传递到中枢神经系统的神经元。
B) 运动神经元(motor neuron):从中枢神经系统,将信息带给肌肉和腺体,控制着肌肉收缩或腺体分泌的神经元。 C) 中间神经元(interneuron)= 联络神经元:将从感觉神经元中获得的信息,传给其他中间神经元或运动神经元。
按神经元的形态结构分类:
A)
多极神经元 (multipolar neuron):神经系统中最常见的一种细胞。
B) 双极神经元(bipolar neuron):胞体发出一根轴突,在和轴突相对的另一方发出一根树突
主要存在于感觉系统中
(如视觉和听觉系统)
主要存在于躯体感觉系统中(如触觉、痛觉等)
C)假单极神经元(uniploar neuron):胞体只有一个分支发出。这个分支在离开胞体后不久就分成两支,一支感受环 境中的信息,
一支把信息传递给中枢神经系统。
2、突起
① 树突(dendrite):分支多,树枝状;接受刺激,将神经冲动传志胞体。
每个神经元有一至多个树突,从树突干发出许多分支,树突内胞质的结构与胞体相似; 功能:极大地扩展了神经元接受刺激的表面积。
树突棘(dendritic spine ):在分支上大量棘状的短小突起。
结构:髓鞘、朗飞氏结、微管、轴浆转运 (由微管完成的沿轴突进行的物质运输过程) ② 轴突(axon):将神经冲动从胞体传向外周。
每个神经元有一条轴突,由轴丘发出,此区无尼氏体,染色淡。比树突细,直径均一, 有侧支呈直角分出。轴突末端的分支较多,形成轴突终末。
胞膜称轴膜。起始段轴膜厚,产生神经冲动,沿轴膜向终末传递。
树突(dendrite ) 轴突(axon)
数量 尼氏体 结构特点 一个或多个 有 呈树枝状分支,有树突棘,是形成突 触的主要部位);内部核周质相似 接受神经冲动,并传向胞体 一个 无 细长、光滑、直径均匀,长短不等;起始端呈 圆锥隆起,称轴丘。可有侧支呈直角分出;终 末有分支。表面为轴膜,内部为轴质。 将神经冲动传出胞体,至效应细胞(如骨骼肌) 神经冲动 (二) 分类
标准:位置、神经元释放的递质类型、神经元的突起数目、神经元的功能等。 1按照神经元的突起数目分类
①
后分成两支,一支伸向脊
假单极神经元(pseudounipolar neuro):胞体只发出一个突起,但离胞体一定距离
其末端构成感受器,称外周突(相当于树突)。
髓和脑,称中枢突(相当于轴突);另一支伸向其他器官, 胞体位于脑神经节和脊神经节内。
② 双极神经元(bipolar neuron ):从胞体相对两端各发出一支突起,一支是树突(外周突) ,
。
另一支是轴突(中枢突)(如:嗅黏膜和视网膜中的感觉神经元)
③ 多极神经元(multipolar neuron
):由神经元的胞体发出多个树突和一个轴突。树突多,
可扩大神经元之间的联系。
脑、脊髓和自主神经节(植物性神经节)内的神经元多数是多极神经元。
2、按神经元的功能分类
① 感觉极神经元(传入神经元) ② 运动神经元(传出神经元) ③ 联络神经元(中间神经元)
(sensory neuro ); (motor neuron ); (in terneuro n )。
(三) 神经胶质细胞
广泛分布于中枢和周围神经系统;其数量与神经元之比约为 具有突起,但不分树突和轴突;也无传导神经冲动的功能。 作用:营养、支持神经细胞;参与髓鞘的形成(绝缘)。
分类:(根据形态特点和功能)
① 星形细胞(astrocyte ):细胞呈星形,在胶质细胞中体积最大;突起呈树枝状,突起末端膨大,包裹毛
细血管表面(85%),称血管周足。
原浆性 星形胶质细胞(protoplasmic astrocyte ):多分布在灰质,细胞的突起较短粗,分支较多。 纤维性星形胶质细胞(fibrous astrocyte ):多分布在白质,细胞的突起细长,胞质内含大量胶质丝, 含胶质原纤维酸性蛋白(gliae
10:1~50:1,远大于神经元数量。
filament ),为该类细胞的特异分子。
功能:1.清除脑“残片”;2?为神经元运送营养;3.固定神经元;4.消化部分已死亡神经元 (噬菌作用); 5.调节细胞外
环境(其突起伸展充填在神经元胞体及其突起之间,起支持和分隔神经元的作用。 吸收K+,维持其含量稳定性,维持神经元的正常活动。
)
血一脑屏障(blood-brain barrier ):毛细血管中血液与脑组织间的结构
组成:由脑连续毛细血管内皮(有紧密连接)、基膜、神经胶质膜(星形胶质细胞突起末端扩大形成脚板) 功能:阻止某些物质进入脑组织,但能选择性地让营养物质和代谢产物通过,维持脑组织内环境的稳定
② 少突神经胶质细胞(oligodendroglia
鞘,每个髓鞘由一个施万细胞形成。
):胞体小,胞质少,胞突分支少。
其突起末端扩展成片状,包裹神经元的轴突形成髓鞘,是中枢神经系统中的髓鞘形成细胞。 每个可产生多达50段髓
作用:为中枢神经系统的神经元提供髓鞘(隔离中枢神经系统中的神经元) ③ 小胶质细胞(microglia ):(最小)胞体小,短棒状,有数条树枝状突起。胞质少,胞突分支少。
分布:大、小脑和脊髓的灰质内。
作用:消化部分已死亡神经元。(噬菌作用) 保护大脑不受小分子物质侵袭(大脑免疫系统的代表)
④ 施万细胞(Schwann cell )二神经膜细胞:包绕于周围神经的周围,参与外周神经轴突髓鞘的形成。
作用:为周围神经系统的神经元提供髓鞘(隔离周围神经系统中的神经元) (神经纤维再生)
(四) 神经纤维(nerve fiber )
由神经元的突起和包绕在外面的神经胶质细胞组成。许多神经纤维常常集合成束。如脑和脊髓 的白质及
周围神经系统的每条神经,都是由许多神经纤维集合而成。
神经纤维主要分为两种:
①有髓神经纤维(myelinated nerve fiber ):突起外面包有髓鞘结构(施万细胞)。
髓鞘是由磷脂和蛋白质层层相间组合而成,呈圆筒状包在突起外面,有绝缘作用,可防止神经冲动从一根神 经纤维扩散到相邻
神经纤维。
周围神经纤维受损伤或离断后,施万细胞对神经纤维的再生具有重要作用。
结构特点:髓鞘形成细胞为施万细胞,髓鞘分为许多节段。 朗飞结(Ranvier node)= 神经纤维结:髓鞘节段间较
细的部分。 结间体(internode):两个相邻朗飞结之间的一段髓鞘。 神经膜外有基膜。
神经冲动传导特点:
神经冲动沿朗飞结跳跃传导,神经纤维越粗,结间体越长,髓鞘越厚,传导速度越快。 脑神经和脊神经多数由有髓神经纤维组成。
②无髓神经纤维(unmyelinated nerve fiber ):
仅含一薄层髓鞘。自主神经(支配内脏器官的神经)多属无髓神经纤维。 在周围神经系统内,一个施万细胞包围数条轴突,神经膜外有基膜。 中枢神经系统内的无髓神经纤维完全裸露。 功能特点:无髓鞘、无朗飞结、传导速度慢 (五) 神经末梢
1) 感觉神经末梢 ①游离神经末梢
分布:表皮、角膜和毛囊的上皮细胞之间,或各型结缔组织内。
功能:感受温度,应力和某些化学物质的刺激,参与产生冷、热、轻触和痛的感觉。
a) 触觉小体:分布 在皮肤的真皮乳头处 功能:参与产生触觉 b) 环层小体:分布在皮下组织、腹膜、肠系膜、韧带和关节囊等处。
功能:感受较强的压力,参与产生压觉和振动觉。
c) 肌梭:分布 在骨骼肌内的梭形结构。 功能:调控骨骼肌的活动
2) 运动神经末梢
结构:运动神经元轴突终末与肌纤维或腺细胞形成的连接结构, 分类:①躯体运动神经末梢:
分布:骨骼肌内。
支配肌肉的收缩和腺细胞的分泌。
结构特点:运动神经元轴突末端抵达骨骼肌时失去髓鞘,分支呈爪状与骨骼肌纤维建立突触连接。 运动终板(motor
end plate) :神经末梢与骨骼肌接触区呈椭圆形隆起。
②内脏运动神经末梢
分布:内脏及心血管壁的平滑肌、心肌和腺上皮等处。
结构:神经纤维较细,无髓鞘。轴突终末分支呈串珠样膨体( 或穿行腺细varicosity ),贴附于肌纤维的表面
胞之间,与效应细胞建立突触。
功能:神经递质的释放可引起平滑肌收缩或腺体细胞的分泌。
神经系统的分部列表如下;
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”感it{传入)种妊
越煤运动神经
神经元内的信息传递
神经之间的互动与行为的关系:兴奋、抑制。
(一)兴奋与兴奋性
兴奋:是指神经和肌肉可分别产生神经冲动、肌肉冲动.生理学把活组织因刺激而产生冲动的反 应称为兴
奋。
兴奋性:这种组织受到刺激产生兴奋的特性叫兴奋性。
条件:刺激强度、刺激的作用时间、强度变化率(刺激强度上升速度快) (二) 静息电位(resting potential) :细胞膜休息时测量到的电位,
内负外正;70mV电势差;极化
(三) 动作电位(action potential):膜电位的这个非常短暂的逆转,可导致信息沿轴突传递的过程。 产生:神经元内的传递、神经元间的传递。 传递:
a) 全或无法则(all-or-none law) :动作电位或者不产生,或者产生额定强度的动作电位。
一旦产生,它将沿着轴突一直传导至末端。在传导过程中,动作电位的强度总是保持不变。
b) 频率法则(rate law):高的激发频率引起高强度的肌肉收缩,高强度的刺激(比如刺眼的光线)可以引
发眼神经轴突高频率的激发。
c) 跳跃传导(salatatory
conduction):髓鞘包裹着的神经元只有在裸露的朗飞氏结部分才能与细胞外液接
触。轴突把动作电位从一个朗飞氏结传导至另一个朗飞氏结,在每一个新的朗飞氏结都有动作电 位被重新激活。这种跳跃式的传导被称为跳跃传导 优点:节约能源&速度快
去极化(depolarization): —个细胞的静息膜电位从正常到零的变化过程,称为细胞的去极化。
超极化(hyperpolarization):膜电位很快恢复到正常水平,但还是会继续变化直到低于膜电位静息
时的水平并且保持一定时间的过程。
神经纤维传导的基本特征:1.生理完整性;
2. 双向传导,但在正常机体内冲动的传导是单向的; 3. 非递减性,不因距离兴奋点渐远而减小;
4. 绝缘性,髓鞘的作用,保证了神经调节的精准性; 5. 相对不疲劳性
测量轴突的电位:
膜电位(membrane potential) 跨膜的电势差,细胞内外电位的差 产生:是扩散压力与静电压力二力平衡的结果。
细胞内液和细胞外液中的 离子:有机离子,氯离子,钠离子,钾离子 扩散压&静电压
钠钾转运体(sodium-potassium transporter) :每三个钠离子被转出细胞,就有两个钾离子被转运 到细胞内部,需要1个ATP
去极化: 复极化: 负后电位: 正后电位:
神经冲动的产生
神经元间的信息传递
(1) 突触传递 -- 信息通过突触从一个神经元传递至另一个神经元。
信息由轴突终扣释放的神经递质携带。
突触(synapse):神经元之间发生联系的微细结构,由突触前膜、突触后膜和突触间隙三部分组成。 突触的三种形式:轴-树突触(平滑树突(a);树突棘(b))轴-体突触(c)轴-轴突触(d) (2) 神经递质(neurotransmitter): 由轴突末梢释放的化学物质,
引发突触后电位(postsynaptic potential) ------------- 短暂的去极化或者超极化 ---- 增加或减少突触后神经 元的激发频率
作用:通过与受体分子的特定部位 结合位点(binding site) 的接触达到的。 神经递质(neurotransmitter) :起传递信息的作用。
神经调质(neuromodulator):不直接传递信息,调制神经递质的传递效率。
神经递质的释放:突触前膜的一些突触小泡与细胞膜融合并解体,把原来包裹的物质释放到突触间 隙中。 1、 外周神经递质及受体: ① Ach 双蛙心试验 胆碱能纤维
烟碱受体(N作用):交感、副交感节前纤维(神经型烟碱受体) 阻断剂:筒箭毒碱
毒蕈碱受体(M作用):副交感节后纤维(阻断剂:阿托品) 有机磷中毒:瞳孔缩小,消化腺分泌f
汗腺分泌,心脏抑制,支气管、胃肠、膀胱逼尿肌收缩致支气管痉挛,
阿托品阻断
、运动神经纤维(肌肉型烟碱受体)
流延,大小便失禁;副交感神经末梢兴奋所致的平滑肌痉挛和腺体分泌增加。
② 去甲肾上腺素及肾上腺素能受体 (大部分交感神经节后纤维释放 a受体:主要效应是兴奋,但小肠平滑肌抑制, a 1、a 2型 B受体:主要效应是抑制,但心脏兴奋,有B 1 3 2两亚型 对心脏:a受体兴奋心缩力增强,在体心率减慢
3受体兴奋:心缩力增强,心率加快
a阻断剂:酚妥拉明(a 1>a 2) ( a1:哌唑嗪;a2:育亨宾) 3阻断剂:普萘洛尔(3 1:普拉洛尔;3 2: 丁氧胺)
心绞痛患者如伴呼吸道疾患,应使用普拉洛尔
,可避免支气管痉挛。
NE)
突触前受体:反馈调节末梢递质释放, 如a 2受体,激活后抑制前膜释放 NE可以作为高血压治疗的靶点。 2、 中枢神经递质
① 乙酰胆碱(主要是兴奋为主):脊髓前角运动神经元;丘脑后腹核特异性感觉投射神经元;
脑干网状结构上行激活系统;纹状体、大脑边缘系统。
② 单胺类
a )多巴胺 (Dopamine):黑质-纹状体部分,调节肌紧张和躯体运动;
中脑-边缘系统部分,与机体的情绪反应和精神活动有关; 结节-漏斗部分,有调节内分泌功能。
中脑的神经元物质多巴胺,则直接影响人们的情绪。从理论上来看,增加这种物质,就能让人兴奋,但是它会 令人上瘾。多巴胺在前脑和基底神经节(
Basal Ga nglia )出现,基底神经节负责处理恐惧的情绪,但由于多巴胺
的缘故,取代了恐惧的感觉,因此有很多人的上瘾行为,都是因多巴胺而起的。
b ) 5-羟色胺:主要分布于低位脑干的中缝核群内。
作用:产生愉悦情绪的信使,
几乎影响到大脑活动的每一个方面:从调节情绪、精力、记忆力到塑造人生观。 抗抑郁药如盐酸氟西汀就是通过提高脑内
5-羟色胺水平而起作用的。
抑郁症。
5-羟色胺水平较低的人群更容易发生抑郁、冲动行为、酗酒、自杀、攻击及暴力行为。 女性大脑合成5-羟色胺的速率仅是男性的
一半,这点可能有助于解释为何妇女更容易患
c)去甲肾上腺素
分布:主要位于低位脑干,尤其中脑网状结构、脑桥的蓝斑以及延髓网状结构的腹外侧部。 作用:脑电觉醒,调节体温、腺垂体分泌和心血管活动。 ③ 氨基酸类