生理第十二章丨神经系统的结构与功能

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小伙伴们大家好,今天我们继续学习人体解剖生理学的第十二章:神经系统的结构与功能。

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一、神经元与神经胶质细胞的一般功能

神经系统主要由神经细胞和神经胶质细胞组成。神经细胞又称神经元,是神经系统结构和功能的基本单位。

一、神经元和神经纤维

(一)神经元的基本功能

神经元由胞体和突起两部分构成,突起又分为轴突和树突。胞体是细胞代谢和营养的中心(营养作用)。神经元的胞体和树突是接受刺激的部位,兴奋产生于轴突始段,冲动沿着神经纤维向外周传导。在神经系统中,神经元之间通过突触联系组成反射弧及其他复杂的信息传输、整合网络,以实现对机体的功能调节(功能性作用)。

(二)神经纤维的功能

神经纤维的主要功能是传导兴奋。

神经纤维传导兴奋的特征:生理完整性;双向传导;绝缘性;相对不疲劳性。

二、神经胶质细胞的功能

支持作用;修复和再生作用;稳定细胞外的K+浓度;屏障和绝缘作用;分泌神经营养因子等生物活性物质,调节神经元的生长、发育。

二、神经元之间的信息传递

一、突触传递

(一)化学性突触传递

经典的化学性突触传递与前述神经-肌肉接头的传递过程类似,均为电-化学-电的传递过程。他们的共同点均表现突触前末梢膜(突触前膜)神经递质的释放是Ca2+依赖性的。

突触前膜释放的神经递质经突触间隙扩散到突触后膜,与后膜上的特异性受体结合,导致后膜上某些离子通道的开放,使突触后膜产生去极化或超极化的膜电位改变,即突触后电位。突触后电位有下列两种形式:

(1)兴奋性突触后电位:如果突触前膜释放的是兴奋性递质,该递质与后膜上的特异性受体结合后,将提高后膜对Na+、K+的通透性,尤其是对Na+的通透性。由于Na+内流大于K+外流,从而导致突触后膜的去极化,此称为兴奋性突触后电位(EPSP)。EPSP属于局部电位,其大小取决于突触前膜释放的递质量。当突触前神经元活动增强,释放递质增多时,EPSP幅度增大,使膜电位去极化到阈电位水平,就会在轴突始段爆发动作电位。

(2)抑制性突触后电位:如果突触前膜释放的是抑制性递质,则会使突触后膜的Cl-通道开放,提高后膜对Cl-的通透性,由于Cl-内流,将导致突触后膜超极化,此称为抑制性突触后电位(IPSP)。IPSP也属于局部电位,可以总和。由于IPSP的产生降低了突触后神经元的兴奋性,使之不易产生动作电位,所以表现为抑制。

在中枢神经系统中,一个神经元常与多个(最多可达10 000个)其他神经元的末梢构成突触,突触后神经元表现兴奋还是抑制,主要取决于在突触后神经元胞体上同时产生的EPSP和IPSP整合的结果。如整合的结果为超极化,则突触后神经元产生抑制;若为去极化,且能达到阈电位水平时,则突触后神经元发生兴奋,并在轴突始段爆发动作电位。

(二)非定向突触传递

(三)电突触传递

二、神经递质和受体

(一)神经递质

1.神经递质及其分类 神经系统有大量的化学物质,但要确认为神经递质则应符合以下条件:①突触前神经元内含有合成递质的前体物质和合成酶系统,能够合成这一物质;②递质贮存于突触小泡,神经冲动可触发小泡释放递质;③递质扩散至突触后膜与受体结合,引发其生理效应;④突触部位有使该递质失活的酶或摄取回收环节;⑤用特异的受体激动剂或阻断剂能分别模拟或阻断该递质的突触传递效应。在已经发现的神经递质中,乙酰胆碱和去甲肾上腺素完全符合上述条件。

另外,还有一类由突触前神经元产生和释放的化学物质,虽不直接参与神经元之间的信息传递,但可通过改变突触前神经末梢递质的释放,来调节神经元之间的信息传递效率,此类物质被称为神经调质。

(1)外周神经递质:主要的外周神经递质有乙酰胆碱(ACh)和去甲肾上腺素(NA)。在神经生理学中,常以神经末梢释放的神经递质类型来命名和分类神经纤维。凡末梢释放乙酰胆碱的神经纤维称为胆碱能纤维;凡末梢释放去甲肾上腺素的神经纤维称为肾上腺素能纤维。

(2)中枢神经递质:中枢神经系统内的递质更多而复杂,主要的递质有乙酰胆碱、单胺类(包括去甲肾上腺素、多巴胺、5-羟色胺)、氨基酸类和肽类等。

2.递质的共存 一个神经元内可以存在两种或两种以上的递质,这种现象称为递质共存。例如,支配猫唾液腺的副交感神经内含乙酰胆碱和血管活性肠肽,乙酰胆碱能引起唾液分泌,血管活性肠肽可致血管舒张,二者共同作用可使唾液腺分泌大量稀薄的唾液。

3.递质的代谢 

(1)乙酰胆碱的代谢:乙酰胆碱在胞质内合成过程如下:

乙酰胆碱合成后,在突触小泡中贮存,再由Ca2+触发的出胞过程释放。乙酰胆碱发挥生理效应后,将在1~2ms内被突触后膜上的胆碱酯酶(ChE)水解而失活,既避免递质的过度作用,又能保证后续神经冲动的正常传递。

(2)去甲肾上腺素的代谢:去甲肾上腺素的合成分别在胞质和突触囊泡中进行。当去甲肾上腺素被释放并发挥效应后,可通过三条途径失活:①大部分被神经末梢重摄取并贮存于小泡内再利用;②一部分在突触后神经元内被单胺氧化酶破坏灭活;③一部分经血液循环被带到肝脏破坏灭活。利血平能抑制神经末梢对去甲肾上腺素的摄取,以致去甲肾上腺素在末梢被耗竭,故利血平在临床上被用作降压药。

(二)神经递质的受体

三、反射活动的一般规律

(一)反射及反射弧

反射是机体在中枢神经系统的参与下,对内外环境刺激所发生的规律性应答。

反射弧的结构:感受器—传入神经—神经中枢—(兴奋或抑制)传出神经—效应器

(二)中枢神经元的联系方式

共五种

(三)兴奋在反射中枢内传播的特征

1.单向传递 单向传递是指兴奋只能从突触前神经元向突触后神经元传递,而不能反向传递。

2.中枢延搁 兴奋在中枢的传递过程耗时较长,这种现象称为中枢延搁。在反射活动中,通过的突触数目越多,中枢延搁的时间就越长。

3.总和 总和包括空间总和及时间总和。空间总和即多根神经纤维的冲动同时到达同一突触后神经元,则同时产生的多个兴奋性突触后电位可叠加起来,一旦达到阈电位水平将爆发动作电位。时间总和是指单根传入神经纤维连续传入一连串的神经冲动,则在同一突触后神经元上相继产生的兴奋性突触后电位可叠加起来,一旦达到阈电位水平也将爆发动作电位。

4.兴奋节律的改变 在反射活动中,传入神经和传出神经在兴奋传递过程中的放电频率往往不同,即兴奋节律发生了改变。

5.后发放 在反射活动中,即使是对传入神经的刺激已经停止,但传出神经在一定时间内仍继续发放神经冲动,使反射效应持续一段时间,这个现象称为后发放。

6.对内环境变化敏感和容易发生疲劳 突触传递发生疲劳的原因可能与神经递质的耗竭有关。

(四)中枢抑制

在机体的功能活动中,不能同时进行吸气和呼气,一个关节也不能同时进行屈和伸的动作,此外,已经完成了某种功能活动的反射也应该及时得到终止。反射活动的协调与终止与中枢抑制有关。中枢抑制可分为突触后抑制和突触前抑制两类。

三、神经系统的感觉分析功能

一、脊髓与脑干的感觉传导功能

躯体的感觉一般经三级神经元传入,传导路径有深感觉传导通路(薄束和楔束)和浅感觉传导通路(脊髓丘脑束)。头面部的痛、温觉和触觉信息分别由三叉神经脊束核和三叉神经脑桥核中继,再经三叉丘系传至丘脑。

二、丘脑与感觉投射系统

(一)特异性投射系统

作用:传导特定的感觉

(二)非特异性投射系统

作用:维持大脑皮质的觉醒状态

四、躯体运动的调节

本部分比较杂乱,小编只将其中的常考知识点进行了摘取,请大家对照教材将本部分阅读一遍。

当动物的脊髓与高位中枢离断后,横断面以下的脊髓暂时丧失反射活动的能力而进入无反应状态,这种现象称为脊休克。脊休克是暂时现象,经过一定时间后,脊髓的反射活动可逐渐恢复。恢复所需的时间与动物的种属有关,一般低等动物如蛙在数分钟内即可恢复;在犬则需要数天;而在人类,脊髓反射的恢复就需要数周乃至数月。但脊髓断面水平以下的感觉和随意运动将永久丧失。

与脊髓中枢保持正常联系的骨骼肌,当受到外力牵拉而伸长时,能反射性地引起受牵拉的同一肌肉收缩,这种反射称为牵张反射。

前庭小脑即绒球小结叶的功能是维持身体平衡。脊髓小脑的功能是调节肌紧张。脊髓小脑后叶中间带除有加强肌紧张的作用外,在执行大脑皮质运动中枢发动的随意运动方面还起协调作用。当切除或损伤这部分小脑后,会出现小脑性共济失调,共济失调是小脑损害的主要症状。小脑半球的外侧部在功能上又称皮质小脑,它与随意运动的形成和运动程序的编制有关。

五、内脏活动的调节&睡眠

机体内脏的活动一般不受人的意志控制。把调节内脏活动的内脏运动神经称为自主神经系统。自主神经系统分为交感和副交感神经两部分。

(一)交感神经和副交感神经的具体功能

此部分请大家查阅教材。

(二)交感神经和副交感神经的功能特点

1.功能相互拮抗 在受双重神经支配的器官中,交感和副交感神经的作用往往是相拮抗的。当机体运动时,不仅有交感神经活动的增强,还有副交感神经活动的抑制,使机体的心输出量增多,血压升高,运动的肌肉血量增多,腹腔内脏的功能活动被抑制,从而有利于机体在运动时满足心、脑和运动中的肌肉对O2和能量物质的需求。如交感神经过度兴奋,导致心动过速;而迷走神经过度兴奋,导致心动过缓。

交感与副交感神经系统对某些器官的功能作用也可表现协同效应,如交感与副交感神经都具有促进唾液腺分泌的功能,前者使唾液分泌量少而黏稠,后者使唾液分泌量多而稀薄。

2.紧张性作用 在安静时,自主神经经常发放低频神经冲动传至效应器官,使效应器官处于一种微弱的持续的活动状态,称为紧张性作用,包括交感紧张和副交感紧张。

3.自主神经外周作用与效应器的功能状态有关 交感和副交感神经对某一器官的兴奋或抑制作用与效应器官的功能状态有关。如交感神经兴奋可使无孕的子宫舒张,但可引起有孕的子宫收缩。原因是无孕的子宫平滑肌上表达的是β2受体,而受孕后的子宫平滑肌上表达的是α1受体。

(三)各级中枢对内脏活动的调节

(四)快波睡眠与慢波睡眠

睡眠分为慢波睡眠与快波睡眠两个不同时相,后者又被称为异相睡眠或快速眼球运动睡眠(。慢波睡眠有利于促进生长和体力恢复,是正常人所必需的。同样,异相睡眠也为正常人所必需。如果受试者连续几夜在睡眠过程中一出现异相睡眠就被唤醒,则受试者将变得容易激动。因异相睡眠有助于记忆的整合和巩固,如经常剥夺人的异相睡眠则可以损害学习记忆能力。