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锋王姬
4 years ago
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1 周煜东浙江大学神经科学研究所

2 神经信息的传导 : 神经电信号

3 100 多年前, 恩格斯 : 地球几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的现象脑内的电信号有 : 静息膜电位动作电位突触后电位 ( 细胞间通信 )

4 神经电的产生的三要素 1. 细胞内液和细胞外液 2. 细胞膜 3. 跨膜蛋白形成的离子通道

5 细胞内外液水离子

6 双层磷脂膜

7 跨膜通道蛋白离子通道离子泵

8 静息膜电位 (resting membrane potential)

9 离子平衡电位 (equilibrium potential) 离子扩散与其在电场中的运动达到平衡 - 电化学平衡扩散 = 扩散系数 x 浓度梯度电流 = 电位 x 电导

10 能斯特方程 (Nernst equation) The Nernst Equation: K + equilibrium potential (E K ) (20 o C)

11 Vm (mv) 如果膜在静息状态下仅对 K 通透, 则静息膜电位 =K 平衡电位, 事实如此吗? P K only [K + ] out (mm) 1

12 Goldman-Hodgkin-Katz (GHK) 方程离子的相对通透率 : P K : P na : P Cl = 1 : 0.03 : [K + ] out (mm)

13 二动作电位 (action potential) 去极化 (depolarization) 超射 (overshoot ) 复极化 (repolarization) 超极化 (hyperpolarization)

14 动作电位的特征全或无阈值不衰减性传导不可叠加性

15 膜相对离子通透性的改变是动作电位产生的原因

16 AP 上升相的离子机制细胞受刺激静息电位增加到阈电位水平大量钠通道开放细胞内电位急剧上升细胞外 Na+ 快速大量内流 AP 的上升支达到 Na+ 平衡电位 ( 锋电位顶点 - 超射值 )

17 锋电位顶点的膜电位水平, 主要由 E Na 决定 : 1 记录值和计算值接近 ; 2 降低 [Na + ] o 可降低锋电位的幅度, 降低程度与计算值基本一致 ; 3 河豚毒素 (TTX) 特异阻断 Na + 通道

18 AP 下降相的离子机制膜电位达到 Na+ 平衡电位水平钠通道失活关闭, 钾通道大量开放 ( 在上升相已经少量开放 ) Na+ 停止内流 K+ 快速外流降, 恢复到负电位水平 AP 的下降支细胞内电位下

19 Re-establishing Na + and K + gradients after AP Na + -K + pump Recharging process

20 A hypothetical model for changing the configuration of the sodium channel by depolarizing the membrane

21 Patch Clamp Technique( 膜片钳技术 ) Erwin Neher and Bert Sakmann

22 The opening and closing of sodium channels upon membrane depolarization

23 钾通道

24 Delayed rectifier K + channel

25 动作电位的单通道分析

26 动作电位的传导传导 (conduction): 同一细胞上动作电位的传播传递 (transmission): 动作电位在两个细胞之间的传播

27 动作电位传导的过程

28 局部电流已产生 AP 的部位, 与邻近的静息部位之间, 存在电位差, 进而形成在膜内侧由已兴奋部位指向静息部位, 而在膜外侧则由静息部位指向已兴奋部位的局部电流环路

29 动作电位的跳跃式传导出现在有髓神经纤维某一朗飞结的动作电位, 可跨越一段有髓鞘的纤维而呈跳跃式传导传导速度要比无髓神经纤维快得多传导过程中 AP 的形成是 AP 传导的关键限速因素, 跳跃传导仅在朗飞结生成 AP

30 三突触区的信号传递电突触

31 Chemical synapse

32 Synaptic arrangements in the CNS

33 Various sizes of CNS synapses

34 Two categories of CNS synaptic membrane differentiations

35 Representative neurotransmitters 1 氨基酸 (amino acids) 2 胺类 (amines) 3 肽类 (peptides)

36 The release of neurotransmitter by exocytosis

37 An increase in intracellular calcium is sufficient to trigger rapid transmitter release Nitrophen: 光敏感的钙离子螯合剂

38 Neurotransmitter is released in discrete packages, or quanta

39 突触后兴奋兴奋性突触后电位 (EPSP): 兴奋性递质使突触后膜对 Na + /K + 通透性, 尤以 Na + 最著, 较多 Na + 进入细胞膜内电位 ( 去极化 ), 兴奋性增高, 故称 EPSP 达阈电位 (~ -50 mv) 时, 爆发 AP, 由始段开始整个神经元

40 EPSP

41 作为一个准则, 如果开放的通道可以通透 Na+, 它的净效应就会使突触后细胞去极化由于它们有助于使膜电位达到产生动作电位的阈值, 这种效应被认为是兴奋性的由突触前神经递质释放导致的突触后膜去极化电位, 称为兴奋性突触后电位 (excitatory postsynaptic potential, EPSP.) The generation of an EPSP

42 突触后抑制突触后抑制 post-synaptic inhibition: 中枢抑制性中间神经元释放抑制性递质, 使突触后膜产生 IPSP, 突触后神经元因超极化, 兴奋性降低所致的抑制过程抑制性突触后电位 (IPSP): 抑制性递质突触后膜仅增加 K + Cl -, 尤其是 Cl - 的通透性, 但不影响 Na + 通道胞内进入较多 Cl -, 胞外增加较多 K + 超极化抑制

43 IPSP

44 Cl - 通过其受体通道进入胞内会使突触后膜超极化 ( 膜电位比 Cl - 平衡电位更正一些 ) 由于超极化使膜电位远离动作电位的阈值, 这种效应被认为是抑制性的由突触前神经递质释放导致的突触后膜超极化电位, 称为抑制性突触后电位 (inhibitory postsynaptic potential, IPSP) The generation of an IPSP

45 膜电位与 Cl - 平衡电位相近 IPSP 和分流抑制 (shunting inhibition)

46 中枢神经元的联系方式 The connection types of central neurons

47 ( 一 ) 辐散式一个神经元的轴突分支连接许多神经元 ( 加大作用范围 )

48 ( 二 ) 聚合式多个神经元末梢会聚到一个神经元, 产生兴奋或抑制 ( 空间总和的结构基础 )

49 ( 三 ) 链锁式一个神经元顺序地链锁分支, 持续将兴奋传递至后续神经元 ( 延迟兴奋时间, 加大作用范围 )

50 ( 四 ) 环路式神经元通过侧支和中间神经元, 直接或间接返回作用到原神经元 ( 兴奋性中间神经元使冲动时间延长 ( 后放 ), 抑制性中间神经元使冲动终止 )

51 传入侧支性抑制 afferent collateral inhibition ( 交互抑制 ) 1. 定义 : 感觉传入纤维在兴奋某中枢神经元产生 EPSP 的同时, 其侧支兴奋抑制性中间神经元, 抑制另一中枢神经元, 产生 IPSP 又称交互抑制 reciprocal inhibition 2. 作用 : 协调作用, 如牵拉伸肌肌腱, 肌梭传入, 兴奋伸肌神经元 ; 抑制性中间神经元屈肌神经元

52 回返性抑制 recurrent inhibition 1. 定义 : 某中枢神经元兴奋时, 轴突分支通过抑制性中间神经元, 再返回抑制原先发动兴奋的神经元及同一中枢的其他神经元 2. 作用 : 防止过度兴奋, 并使同一中枢其它神经元步调一致

53 突触前抑制 presynaptic inhibition 定义 : 兴奋性突触的突触前末梢, 受另一支轴突末梢的影响, 因去极化而 AP 幅度减少, 递质释放量减少, 不易甚至不能引起突触后神经元兴奋, 所致的抑制称 presynaptic inhibition

54 中枢抑制比较突触后抑制突触前抑制抑制性突触突触后膜超极化 IPSP 抑制性递质兴奋性突触突触后膜去极化 EPSP 兴奋性递质

55 突触整合 Temporal and Spatial Summation Spatial Summation Temporal Summation <1-15ms

56 总和 (Summation) 总和 : 单次传入冲动所致 EPSP 不能爆发 AP, 多次传入冲动所致突触后电位叠加, 爆发 AP 诱发反射时间总和 temporal summation: 先后产生的电位相加空间总和 Spatial summation: 同时接受多个神经末梢冲动产生的电位相加易化 facilitation * EPSP 总和, 提高神经元兴奋性, 使阈下兴奋易于爆发 AP 的现象

57 Hans Berger 与 EEG 的发现从 telepathy 到 EEG 的发现

58 EEG 电极位置 A, 耳 (auricle); C, 中央 (central); Cz, 顶点 (vertex); F, 前额部 (frontal); Fp, 额极 (frontal pole); O, 枕部 (occipital); P, 顶部 (parietal); T, 颞侧 (temporal). 测量一对电极间的差异信号

59 Different types of brain waves in normal EEG Rhythm Frequency Amplitude Recording (Hz) (µv) & Location Alpha(α) Adults, rest, eyes closed. Occipital region Beta(β) Adult, mental activity Frontal region Theta(θ) Children, drowsy adult, emotional distress Occipital Delta(δ) Children in sleep Slow-wave sleep

60 EEG 的产生只有许多细胞的贡献才能使在头皮上记录的信号大到被识别记录

61 神经元同步活动可使 EEG 信号增大

62 思考问题突触活动在皮层深层, 记录到的 EEG 极性如何? 动作电位的幅度要比突触后电位大, 为什么 EEG 的主要贡献是后者? 抑制性突触后电位能被 EEG 记录到吗?

63 参考书目 1. Neuroscience: Exploring the Brain

第25章抗心律失常药.ppt

第25章抗心律失常药.ppt Antiarrthythmic Drugs Antiarrthythmic Drugs China Medical University > < > < 一心肌细胞膜电位１静息电位 resting membrane potential RMP 细胞在静息时膜电位呈外正内负的极化状态所测得的电位差为静息膜电位２动作电位ａｃｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌＡＰ心肌细胞兴奋引起膜去心肌细胞兴奋引起膜去