感觉器官的功能.ppt

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1 第九篇神经系统的功能 ( 一 ) 主讲 : 杜剑青 Tel: dujianq@mail.xjtu.edu.cn 医学院生理学与病理生理学系 1

2 概 述 1. 神经系统 (nervous system) 的组成中枢神经系统 (central nervous system) CNS--- 脑 脊髓 周围神经系统 (peripheral nervous system) PNS--- 神经节 神经干及其分支等 2

3 3

4 2. 神经系统的功能 (Function of Nervous System) 1 感觉 ( 一般 特殊感觉 ) 分辨与认知 ; 2 调控内脏活动及运动 ; 3 内分泌功能 ; 4 高级功能 ( 学习 记忆 思维 情绪等 ). 对脑功能的认识 : 黑箱 灰箱 白箱 4

5 第二十九章组成神经系统的细胞及其功能 神经元 (neuron): 神经系统结构和功能的基本单位 大脑 : 超过 1000 亿个神经元神经胶质细胞 (neuroglia) 其数量是神经元的 10 倍 ~50~ 倍 5

6 第一节神经元 一 神经元的分类 构成及功能 ( 一 ) 神经元的分类 : 1. 按突起的数目分为假单极神经元 (pseudounipolar neuron) 脊神经节细胞双极神经元 (bipolar neuron) 视网膜双极神经元多极神经元 (multipolar neuron) 脊髓运动神经元 6

7 背 7

8 几种类型的神经元 : 运动神经元 感觉神经元 皮质锥体细胞 8

9 神经元的分类 2. 按神经元的功能分为 传入神经元 (afferent neuron) 或感觉神经元 (sensory neuron) 传出神经元 (efferent neuron) 或运动神经元 (motor neuron) 中间神经元 (interneuron) 或联络神经元 (associated neuron) 兴奋性和抑制性神经元 9

10 神经元的分类 3. 按神经元所含递质分为胆碱能神经元 (cholinergic neuron) 肾上腺素能神经元 (adrenergic neuron) 5- 羟色胺能神经元 (serotonergic neuron) 其它 : 肽能 嘌呤能等神经元 10

11 ( 二 ) 神经元的构成 神经元 : 胞体 (soma)+ 突起 突起 : 轴突 (axon)+ 树突 (dendrite) 11

12 12

13 13

14 神经元的构成 1. 神经元的轴突 --- 神经纤维 (nerve fiber) 有髓神经纤维 (myelinated nerve fiber) 无髓神经纤维 ( unmyelinated nerve fiber ) 2. 神经元的树突 : 有很多分支, 分枝上有突起, 称 为树突棘 (dentrite spine), 是形成突触的部位 树突有很大的面积 树突可传播衰减性的去极化和超极化生物电, 不产生 AP 14

15 神经元及其有髓神经纤维 运动神经元 15

16 16

17 ( 三 ) 神经元的主要功能 具有接受刺激 分析 整合和传递信息, 内分泌 运输及营养等功能 反射中枢 (reflex center) 的神经元 接受传入信息 分析 综合 发出调控信息 调节效应器的活动 有些神经元分泌激素 将神经信号转为体液信号 17

18 神经元的轴突 -- 神经纤维 二 神经纤维的功能 : 传导兴奋和轴浆运输 1. 传导兴奋 : 兴奋 = AP SP = 神经冲动 (nerve impulse) = 神经放电 (..discharge) = 神经发火 ( fire spark) 18

19 19

20 兴奋传导原理 : 局部电流及其再刺激方式 20

21 神经元的轴突 -- 神经纤维 (1) 神经纤维传导兴奋的特征 1) 完整性结构和功能完整才能传导兴奋 受损或局麻时兴奋传导受阻 2) 绝缘性多条纤维同时传导兴奋时互不干扰 3) 双向性人为刺激, 兴奋向两端传播 ; 在体时, 兴奋传导多为单向 4) 相对不疲劳性传导兴奋可达数小时 因局部电流强度达阈电位数倍以上 21

22 神经元的轴突 -- 神经纤维 (2) 影响神经纤维传导速度的因素 1 纤维的直径 ;CV(m/s) 6 D(μm) 2 有无髓鞘及髓鞘的厚度 ; 轴索直径 ; 与总直径之比 =0.6, 传导速度最快. 3 温度 一定范围内, 温度与传导速度成正相关. 测定神经传导速度可诊断某些神经疾病 22

23 (3) 神经纤维的分类 1 Erlanger 和 Gasser 根据传导速度分为 A(α β γ δ) B C 三类 2 Lloyd 和 Hunt 根据纤维直径和来源分为 Ⅰ(a b) Ⅱ Ⅲ Ⅳ 四类 23

24 神经元的轴突 -- 神经纤维 哺乳类动物周围神经纤维的分类 24

25 (1) 双向 AP 神经干动作电位 (AP) 25

26 神经干 AP (2) 单相 AP (3) 各类 Nf 的 AP III III III III III III III a b g artefact A d c 26

27 神经纤维的功能 2. 神经纤维的轴浆运输 (1) 轴浆运输现象将轴浆流动运输物质的过程称为轴浆运输. (axoplasmic transport) 1) 证明 : 1. 同位素标记氨基酸 蛛网膜下腔 氨基酸出现在胞体 轴突近端 轴突远端 ; 27

28 轴浆运输的证明 : 2 结扎神经纤维 结扎部的两端都有物质堆积, 近端多于远端 ; 3 切断神经纤维 纤维近端和远端都发生变性. 28

29 2). 轴浆运输的型式 1 快速轴浆运输主要转运具有膜结构的细胞器, 线粒体 递质囊泡 分泌颗粒 猫 猴坐骨神经, 转运速度为 410 mm/d 机制 : 通过驱动蛋白 (kinesin) 实现 驱动蛋白可逆性与微管结合蛋白结合, 靠分解 ATP 获得能量 29

30 神经纤维的功能 : 30

31 神经纤维的功能 2 慢速轴浆转运主要转运细胞骨架成分和轴浆中的可溶性物质 如 : 微管不断的形成和分解使之向轴突末梢移动 转运速度为 1-12 mm/d 31

32 32

33 神经纤维的功能 3 逆向轴浆运输神经纤维末梢摄取物质 ( 神经营养因子 狂犬病毒 破伤风病毒 ) 转运至胞体 影响神经元的存活和活动 转运速度为 205 mm/d 机制 : 通过胞质动力蛋白实现 研究 : 示踪剂 : 辣根过氧化物酶 (horseradish peroxidase, HRP) 33

34 神经纤维的功能 (2). 轴浆运输的重要意义 : 1) 保持神经元的正常形态和功能 涉及细胞的发育 分化 迁移和凋亡等 Functional action: 肌肉收缩, 腺体分泌 2) 神经对所支配的组织具有营养作用 (trophic action) : 神经末梢释放营养因子, 持续调节和影响 所支配组织的代谢 生化和生理活动 34

35 神经纤维的功能 1 神经营养作用的证明 : 切断运动神经 肌肉糖原合成减慢 蛋白质分解加速 肌肉萎缩靠近肌肉切断神经 肌肉萎缩快远离肌肉切断神经 肌肉萎缩慢 局麻药阻断神经传导, 肌肉不发生代谢的改变, 说明神经的营养作用与神经冲动无关. 35

36 2 神经营养因子 Neurotrophin(NT) 维持神经元的正常形态和功能 ; 影响神经的生长和存活. 神经生长因子 (nerve growth factor, NGF) 脑源性神经营养因子 (brain-derived neurotrophic factor, BDNF 神经营养因子 (neurotrophic factor, GDNF): NT-3,-4/5 等 36

37 第二节神经胶质细胞 神经胶质细胞 (glia) 广泛分布于神经系统 : 在外周神经系统, 施万细胞形成髓鞘 ; 在中枢有星形 少突和小胶质细胞三类 37

38 神经胶质细胞的特征和功能 38

39 神经胶质细胞的特征和功能 一 胶质细胞具有不同于神经元的特征 有突起, 但无树突和轴突之分 ; 细胞间无化学性突触, 但有缝隙连接存在 ; 膜电位随胞外 [K + ] 改变, 不产生 AP; 星形胶质细胞上有多种受体 ; 胶质细胞有增殖分裂能力 39

40 神经胶质细胞的特征和功能 二 胶质细胞有多种类型和多种功能 ( 一 ) 对神经元起支持作用 CNS 没有结缔组织, 神经元之间是胶质细胞 胶质细胞的突起交织成网支持神经元的胞体和突起 ( 二 ) 引导神经元迁移在发育过程中, 神经元沿着胶质细胞的突起迁移到它们的最终定位 引导轴突生长和促进神经元与其它细胞建立突触联系 40

41 神经胶质细胞的特征和功能 ( 三 ) 可修复和再生并填充缺损的神经组织 NS 受损, 小胶质细胞变为巨噬细胞 血液中的单核细胞和血管壁的巨噬细胞共同清除变性的神经组织 星形胶质细胞增生填补缺损 ; 可形成胶质瘤 ( 四 ) 可以在神经元之间起隔离和绝缘作用 胶质细胞具有分隔神经细胞群和突触连接的作用, 主要是星形胶质细胞的突起 少突胶质细胞和施万细胞形成神经纤维的髓鞘 提高传导速度, 绝缘作用 41

42 神经胶质细胞的特征和功能 ( 五 ) 参与血 - 脑屏障 血 - 脑脊液屏障和脑 - 脑屏障的形成三个屏障均有胶质细胞参与 星形胶质细胞的血管周足是构成血 - 脑屏障的重要组成部分 构成血 - 脑脊液屏障和脑 - 脑屏障的脉络丛上皮和室管膜上皮属于胶质细胞 ( 六 ) 参与神经元的物质代谢和营养性作用位于毛细血管和神经元之间的星形胶质细胞, 具有运送营养物质和排出代谢产物的作用 胶质细胞能够产生营养因子, 维持神经元的生长 发 育和功能完整性 42

43 神经胶质细胞的特征和功能 43

44 神经胶质细胞的特征和功能 ( 七 ) 参与神经系统的免疫应答作用星形胶质细胞可作为 NS 的抗原呈递细胞, 与外来抗原结合, 并将信息传递给 T 淋巴细胞 ( 八 ) 稳定神经系统细胞外液中的 K + 浓度星形胶质细胞膜上的钠泵将细胞外过多的 K + 泵入胞内, 并通过缝隙连接转移至其它胶质细胞, 维持细胞外液中 [K + ] 的稳定 胶质细胞受损, 转移 K + 能力降低, 胞外 [K + ] 升高, 神经元兴奋性增高, 形成局部癫痫灶 44

45 神经胶质细胞的特征和功能 ( 九 ) 参与某些递质及生物活性物质的代谢 星形胶质细胞摄取谷氨酸和 γ- 氨基丁酸, 消除神经递质对神经元的持续作用, 并为递质合成提供前体 星形胶质细胞合成和分泌多种生物活性物质, 前列腺素 血管紧张素原 神经营养因子 45

46 46

47 神经胶质细胞的主要功能 1) 支持 营养 修复神经元 ; 2) 绝缘与屏障作用 ; 3) 稳定细胞外液的 K + 浓度 及神经元的 兴奋性 ; 4) 免疫应答 ; 5) 参与递质及生物活性物质的代谢 47

48 Summary 1. Factors influencing the conduction velocity of nerve excitation or AP. 2. Characteristics of excitation conduction on the nerve fiber. 3. Types of nerve fibers and axoplasmic transport. 4. Functions of neuroglia cell. 48

49 第九篇神经系统的功能 ( 二 ) 主讲 : 杜剑青 医学院生理学与病理生理学系 1

50 第三十章神经系统功能活动的基本原理 神经调节的基本方式 ---- 反射 (reflex) 神经元之间的联系 : 突触 (synapse) 与神经元网络 基本过程 : 兴奋与抑制 2

51 膝跳反射 3

52 第一节突触传递突触 : 两个神经元之间相互接触并具有传递功能的部位 突触的分类 : 1. 根据信息传递介质的不同分为 : 化学性突触 (chemical synapse) 电 - 化学 - 电传递电突触 (electrical synapse) 以局部电流方式的电传递 4

53 2. 根据突触前 后有无紧密的解剖关系 : 定向突触 (directed synapse): 经典突触 神经 - 骨骼肌接头 非定向突触 (non-directed synapse): 其递质扩散到较远和较广的突触后成分 如神经 - 平滑肌接头, 神经 - 心肌接头 5

54 3. 根据神经元相互接触的部位分类经典突触分为三类 : 轴突 - 树突式轴突 - 胞体式轴突 - 轴突式另有 : 树突 - 树突式突触树突 - 胞体式突触树突 - 轴突式突触胞体 - 胞体式突触 6

55 7

56 8

57 4. 依神经元的接触的方式串联型突触 (serial synapses) 交互性突触 (reciprocal synapses) 混合性突触 (mixed synapses) 依傍性 包围性突触等 5. 依据突触的功能性质分为 : 兴奋性与抑制性突触 9

58 10

59 一 电突触传递具有双向 低电阻与快速的特点结构基础是缝隙连接 (gap junction); 神经元接触部位窄,2-4 nm, 细胞膜不增厚 ; 膜两侧胞浆内无突触小泡 ; 两侧膜上有沟通胞浆的水性通道蛋白 ; 电传递具有双向 低电阻与快速 11

60 细胞之间的缝隙连接 电传递 12

61 二 化学性突触传递 1. 定向 ( 经典 ) 突触传递 (1) 经典突触的微细结构突触前递质囊泡, 离子通道, 受体突触间隙突触后膜受体 / 离子通道, 水解酶 13

62 active zone 14

63 15

64 突触的微细结构 : 突触小泡 16

65 突触的微细结构 : 突触小泡 突触小泡分为三种 : 小而清亮的, 含乙酰胆碱或氨基酸类递质 小而具有致密中心的, 含儿茶酚胺类递质 大而具有致密中心的, 含神经肽类递质 17

66 (2) 经典突触的传递过程 --- 电 - 化学 - 电的传递 1) 神经元释放递质的触发因素突触前膜去极化 电压门控 Ca ++ 通道开放 Ca ++ 进入突触前膜 其末稍内 [Ca ++ ] 升高 触发突触小泡出胞 递质量子性释放 轴浆内 Ca ++ 通过 Ca ++ -Na + 交换恢复正常 18

67 递质的释放量与进入轴浆内的 Ca ++ 量成正相关. 胞外 [Ca ++ ] 升高或 [Mg ++ ] 降低 递质释放量 增多 ; 反之递质释放受抑制 19

68 2) 递质的释放过程突触小泡通过突触蛋白 I 和 II 被锚定于细胞骨架丝的网格上 ;Ca ++ 触发突触小泡递质释放 需经历动员 (mobilization) 摆渡 (trafficking) 着位 (docking) 融合 (fusion) 出胞 (exocytosis) 3) 突触后膜完成突触传递过程 20

69 anchoring 锚定 21

70 22

71 23

72 Action potentials are arriving at the presynaptic terminal; cause voltage gated calcium ion channels to open. Calcium ions diffuse into the cell, and cause synaptic vesicals to release acetylcholine, a usual transmitter molecule. Acetylcholine molecules diffuse from the presynaptic terminal across the synaptic cleft, and bind to the receptor sites on the ligand gated sodium ion channels. This causes the ligand gated sodium ion channels to open, and sodium ions diffuse into the cell, making the membrane potential more positive. If the membrane potential reaches the threshold level, an action potential will be produced. 24

73 25

74 突触传递的基本过程 : 突触前膜去极化电压门控 Ca 2+ 通道开放 Ca 2+ 进入前膜内突触囊泡向前膜移动 融合 释放递质递质扩散至突触后膜与其上的受体结合化学或配体门控离子通道开放 带电离子跨膜流动突触后膜去极化或超极化 膜电位变化 ---- 突触后电位 (postsynaptic potential,psp) 26

75 27

76 2. 非定向突触传递无结构上特化的突触前 后膜. 在轴突末梢的分支上有串珠状的膨大结构 ---- 曲张体 (varicosity) 其内含有递质囊泡, 当有神经冲动到达时可释放递质 28

77 非定向突触 交感神经 - 平滑肌 ; 胆碱能 肾上腺素能 - 心肌 无髓肾上腺素能 - 皮质神经元 ; 黑质多巴胺能纤维 ;5-HT 纤维 轴突膜释放 Ach; 树突膜释放 DA 29

78 30

79 非定向突触传递的特点 : 无特化的突触前 后膜结构, 前 后膜不对应曲张体与突触后成分距离较大 ; 曲张体释放的递质作用分散 无特定靶点 ; 递质扩散距离较远, 传递时间长 ; 递质能否产生效应取决于突触后成分有无相应受体 31

80 3. 突触传递受多方面因素的调节和影响 (1) 影响递质释放的因素到达突触前末梢 AP 的大小 频率 ; 胞外 Ca ++ Mg ++ 浓度 ; 突触前受体 ; 破伤风毒素抑制递质释放 32

81 (2) 影响递质消除的因素 影响递质重摄取的因素利血平抑制交感末梢重摄取 NA 影响酶解代谢的因素 : 新斯的明 有机磷抑制胆碱酯酶活性, 使 Ach 不能及时分解消除, 引起肌肉挛缩 33

82 3. 影响突触后膜受体的因素突触后膜受体的数量和与配体的亲和力能进入细胞外液的毒物 药物和化学物质 : 包括受体的激动剂和拮抗剂, 如筒箭毒 α- 银环蛇毒阻断神经 - 肌接头的传递 34

83 ( 二 ) 突触后电位有兴奋性和抑制性两种形式 1. 兴奋性突触后电位 (excitatory postsynaptic potential. EPSP)? 突触前膜去极化 Ca 2+ 通道开放 Ca 2+ 内流 突触前释放兴奋性递质 递质 + 受体 / 突触后膜 Na + ( 主 ) K + 通道开放 Na + 内流大于 K + 外流 突触后膜局部去极化电位 ----EPSP( 可能也与 Ca 2+ 内流有关 ) 突触后神经元兴奋性升高 EPSP 突触后神经元 TP 爆发 AP( 轴丘 ) 35

84 36

85 37

86 38

87 2 抑制性突触后电位 (inhibitory postsynaptic potential, IPSP)? 突触前膜去极化 Ca 2+ 通道开放 Ca 2+ 内流 突触前释放抑制性递质 递质 + 受体 / 突触后膜 Cl - 通道开放 ( 主 ; K + ) Cl - 内流 (K + 外流 ) 突触后膜局部超极化电位 ----IPSP 突触后神经元兴奋性降低 突触后神经元抑制 ( 突触后抑制 ) 39

88 40

89 EPSP St 背根电位 IPSP 41

90 42

91 3. 慢突触后电位在自主神经节和大脑皮质, 慢 EPSP 慢 IPSP, 潜伏期 ms, 历时数秒钟 慢 EPSP 与 K + 电导降低 慢 IPSP 与 K + 电导增高有关 43

92 44

93 交感神经节的迟慢 EPSP, 潜伏期 1-5 s, 持续 min 迟慢 EPSP 与 K + 电导降低有关 引起迟慢 EPSP 的递质可能是促性腺激素释放激素 45

94 ( 三 )AP) 在神经元的爆发 46

95 突触后神经元的兴奋与抑制决定于同时产生的突触后电位的总和多突触联系,PSP 即有 EPSP 也有 IPSP 因此, 突触后神经元的电位改变等于 EPSP 和 IPSP 的代数和 47

96 ( 四 ) 突触传递具有多种形式的可塑性突触的可塑性 (synaptic plasticity): 指突触的形态和功能可发生改变的特性或现象 突触传递的可塑性 : 指突触的反复活动可引起突触传递的效率发生较长时间的增强或减弱 可塑性在学习和记忆中具有重要作用 48

97 1. 短时程突触可塑性 重复刺激突触前神经元可引起突触强度的短时性改变 包括易化 增强和抑制 强直后增强 (posttetanic potentiation,ptp) 突触前末梢接受高频 ( 或强直 ) 刺激后,PSP 幅度明显增大, 持续数 min 到 1h 因大量 Ca ++ 在突触前轴浆内蓄积 递质持续大量释放 突触传递增强持续 49

98 2. 习惯化和敏感化 (1) 习惯化 (habituation) 重复的温和刺激 突触对刺激的反应逐渐减弱甚至消失 因重复刺激导致突触前末梢 Ca ++ 通道逐渐失活 Ca ++ 内流 末梢递质释放. 50

99 突触的可塑性 (2) 敏感化 (sensitization) 重复刺激, 特别是伤害性刺激, 可使突触对原有刺激的反应性增强和延长, 传递效率 因突触前 Ca ++ 内流 突触前末梢递质释放 ( 突触前易化 ) 51

100 3. 长时程突触可塑性 (1) 长时程增强 (long-term potentiation, LTP) 突触前神经元受到短时 快速重复刺激时, 在突触后神经元快速形成历时较长的 EPSP 增强, 主要是潜伏期缩短 幅度增高 斜率加大 因突触后神经元胞浆内的 Ca ++ 增加 52

101 突触的可塑性 (2) 长时程压抑 (long-term depression, LTD) 指突触强度的长时程减弱, 或传递效率的长时间降低 可能参与调控运动及学习记忆等功能 53

102 刺激 Schaffer 侧枝 花生四烯酸 NO? 海马 CA1 区锥体细胞树突 N- 甲基 -D- 天冬氨酸 (NMDA) 受体 α- 氨基 -3- 羟基 -5- 甲基 -4- 异恶唑丙酸 (AMPA) 受体 54

103 Summary 1. Basic process of synaptic transmission 2. Mechanism of EPSP genesis, and excitation transmission 3. Mechanism of IPSP genesis 4. Synaptic plasticity 5. Posttetanic potentiation 6. Habituation and sensitization 7. Long-term potentiation, LTP 8. Ling-term depression, LTD 55

104 第九篇神经系统的功能 ( 三 ) 主讲 : 杜剑青 医学院生理学与病理生理学系 1

105 第二节神经递质和受体一 神经递质是突触传递的媒介物 ( 一 ) 神经递质与调质 1. 神经递质 (neurotransmitter): 突触前神经元合成并在末梢处释放, 特异性的作用于突触后神经元或效应器上的受体, 使突触后细胞产生一定效应的信息传递物质 2

106 2. 神经递质的鉴定 : 应符合以下条件 : 1) 突触前神经元有合成递质的前体和酶系, 能合成该递质 ; 2) 递质储存于突触小泡内, 神经冲动到达时释放入突触间隙 ; 3) 释放的递质作用于突触后相应受体, 发挥生理作用, 人为给予递质能产生相同的作用 ; 4) 存在使递质失活的酶或其它方式, 如重摄取 ; 5) 受体的激动剂或拮抗剂能模拟或阻断递质的作用 3

107 3. 神经调质 突触传递的调节物神经调质 (neuromodulator): 指神经元合成和释放的一些化学物质, 不起信息传递作用, 而是增强或减弱递质的信息传递作用, 即起调制作用的物质 4. 递质和调质可根据化学结构进行分类 4

108 5

109 5. 递质共存现象 两种或两种以上的递质可共存于同一神经元内 戴尔原则 (Dale s principle): 一个神经元内只 存在一种递质, 其轴突末梢只释放一种递质 递质共存 (neurotransmitter coexistence): 一个神经元内可有两种或两种以上的递质存在 共存的意义在于协调某些生理活动 例 : 6

110 支配猫唾液腺的副交感神经内的 Ach 和 VIP 共存 Ach 引起唾液分泌,VIP 舒张血管, 增加唾液腺的 血供 7

111 6. 递质的代谢包括合成 储存 释放 降解 重摄取和再合成等步骤, 例 : Ach 在胞体, 胆碱 + 乙酰辅酶 A Ach+ 辅酶 A ( 需胆碱乙酰转移酶催化 ); Ach 突触小泡内储存. Ach 作用后, 经胆碱酯酶降解为胆碱和乙酸, 胆碱被重摄取 合成新的递质 NE 主要通过重摄取, 少量通过酶促降解 肽类递质 在基因调控下通过核糖体翻译 酶切加工而成 也主要通过酶促降解 8

112 9

113 10

114 Action potentials are arriving at the presynaptic terminal; cause voltage gated calcium ion channels to open. Calcium ions diffuse into the cell, and cause synaptic vesicals to release acetylcholine, a usual transmitter molecule. Acetylcholine molecules diffuse from the presynaptic terminal across the synaptic cleft, and bind to the receptor sites on the ligand gated sodium ion channels. This causes the ligand gated sodium ion channels to open, and sodium ions diffuse into the cell, making the membrane potential more positive. If the membrane potential reaches the threshold level, an action potential will be produced. 11

115 ( 二 ) 受体 递质作用的靶分子受体 (receptor): 细胞膜或胞内能与某些化学物质发生特异结合并诱发生物学效应的特殊生物分子 膜受体是带有糖链的跨膜蛋白质分子 受体的概念包含能与递质特异性结合和产生效应两个要素 12

116 受体的激动剂 (agonist): 与受体结合, 并产生生物学效应 受体的拮抗剂 (antagonist) 或阻断剂 (blocker): 与受体结合, 不产生生物学效应, 并拮抗或阻断生物学效应 上述二者统称为配体 (ligand). 13

117 受体与配体结合的特征 : 特异性胞和性可逆性 1. 受体的亚型有多种, 表现为生物功能的多样性 14

118 1) 以天然配体对受体进行分类 : 胆碱能受体 : 毒蕈碱受体 M 1-5, 烟碱受体 N 1-2 ; 肾上腺素能受体,α 1-2,β 1-3 2) 以递质对受体的激活机制分类 : 离子通道型受体或促离子型受体 (ionotropic receptor): 如 N 型 Ach 门控通道 烟碱受体和部分氨基酸类递质受体 15

119 G 蛋白偶联受体或促代谢型受体 (metabotropic receptor): 毒覃碱受体, 肾上腺素能受体, 肽类递质受体, 部分氨基酸类递质受体 16

120 2. 突触前受体 (presynaptic receptor) 激动后调制突触前膜对递质的释放, 即抑制或易化递质的释放 交感末梢释放的 NE 作用于突触前 α 2 受体, 抑制前膜释放 NE, 又称其为自身受体 (autoreceptor) 交感末梢的血管紧张素受体激活后, 易化前膜释放 NE (autoreceptor) 17

121 3. 受体作用 的机制 见信号转 导通路 18

122 4. 受体的调节 1) 受体上调 (up regulation): 指递质释放不足时, 受体的数量和亲和力增加 ; 储存于胞内膜结构上的受体蛋白表达于细胞膜上 2) 受体下调 (down regulation) 遇上相反 受体蛋白内吞入胞, 减少膜受体数量, 受体的内化 (internalization); 受体蛋白磷酸化, 反应性降低 19

123 二 主要的递质与受体系统 ( 一 ) 胆碱能系统 1. 乙酰胆碱 (acetycholine, ACh) 20

124 1914 年,Ewins 首次在麦角菌中发现了 ACh, 也是在非神经细胞中的发现 迷走神经物质 ( 乙酰胆硷 ) 的发现 者 : 奥托 洛伊 Otto Loewi ---- 奥 地利 美国药理学家 1902 年在伦敦斯塔林实验室里, 他第一次见到了他的终身朋友亨利 戴尔 ( ), 后来与他分享 1936 年诺贝尔生理学或医学奖 21

125 1921 年洛伊发现神经冲动的化学传递物的研究, 有很大的进展 在实验中, 他将二只青蛙的心脏交叉灌流, 他发现剌激一只青蛙的心迷走神经, 而被灌流的另一只青蛙可因灌流液中的游离物质而心脏停止活动, 他把这种物质称为 迷走物质, 迷走素 1930 年英国亨利 戴尔定此物质为乙酰胆硷 22

126 (1) 胆碱能神经元 (cholinergic neuron), 在 CNS 广泛分布, 脊髓前角 丘脑 脑干 边缘系统 (2) 胆碱能纤维 (cholinergic fiber) 支配骨骼肌的纤维自主神经的节前纤维多数副交感节后纤维少数交感节后纤维 ( 支配小汗腺和骨骼肌血管的舒血管纤维 ) 23

127 (3) 胆碱能受体 (cholinergic receptor) 包括 : 1) 毒蕈碱受体 (muscarinic receptor, M receptor) M 受体分 5 个亚型,M 1 -M 5, 均为 G 蛋白耦联受体 M 1 M 4 M 5 PLC 升高 IP 3 DG 浓度 M 2 M 3 -AC 降低 camp 浓度脑内富含 M 1 ; 心脏 M 2 ; 胰腺腺泡和胰岛 M 3 ; 平滑肌 M 3 M 4 ;M 5 不清楚 M 受体的阻断剂 : 阿托品 24

128 2) 烟碱受体 (nicotinic receptor, N receptor) N 受体分 2 个亚型,N 1 N 2, 均是配体门控通道型受体 N 1 分布于自主神经节突触后膜和 CNS, 又称神经元型烟碱受体, 位于突触前 后膜及突触周围 阻断剂 : 六羟季胺 N 2 位于神经肌 - 接头的终板膜, 又称肌肉型烟碱受体 阻断剂 : 十羟季胺 N1 N2 受体均可被箭毒阻断 25

129 (4) 胆碱能系统的生理效应 1) 中枢几乎参与神经系统的所有功能 : 学习与记忆 ; 觉醒与睡眠 ; 感觉与运动 ; 内脏活动 ; 情绪活动 26

130 2) 外周 Ach 作用于 M 受体, 产生毒蕈碱样作用 (muscarine-like action), 或 M 样作用 ( 一系列自主神经效应 ): 1 抑制心脏活动 ; 2 使支气管 胃肠道平滑肌 膀胱逼尿肌 虹膜环形肌收缩 ; 消化腺 汗腺分泌增加 ; 3 使骨骼肌血管舒张 27

131 Ach 作用于 N 受体, 产生烟碱样作用 (nicotielike action) 简称 N 样作用小剂量 ACh, 兴奋自主神经节后神经元, 使骨骼肌收缩 ; 大剂量 ACh, 阻断自主神经节的突触传递 28

132 ( 二 ) 胺类递质包括去甲肾上腺素 肾上腺素 多巴胺 5- 羟色胺和组胺等 1. 去甲肾上腺素 (norepinephrine, NE 或 noradrenaline, NA) 及其受体 NE 的发现 : 29

133 发现神经递质去甲肾上腺素的故事 1970 年诺贝尔生理学或医学奖得主冯 奥伊勒 在 1921 Loewi 发现迷走物质时, 也曾同时刺激了灌流蛙心的交感神经, 从而发现了加速心率的交感物质 这样就支持了 10 余年前英国 Elliott 的设想, 即交感神经的 作用是由化学物质传递的 直到 1946 年, 瑞典生理学家 Ulf von Euler 才成功地分离出这个拟交感物质, 他认为无论从生物学作用上, 还是化学结构上它都不是肾上腺素, 而是与肾上腺素最接近的去甲肾上腺素 ( noradrenaline ), 这是兴奋交感神经引起的主要神经递质 这样, 一扫过去多年的争论而成为定论 Euler 的这一出色工作使他在 1970 年与德国的 Bernard Katz 和美国的 Julius Axelrod 共享了诺贝尔生理学或医学奖 Ulf von Euler 乌尔夫 冯 奥伊 勒博士是 1929 年 诺贝尔化学奖获得者汉斯 冯 奥 伊勒 - 歇尔平博 士的儿子, 生于瑞典斯德哥尔摩 30

134 (1)NE 的生成 : 酪氨酸 胞浆内的酪氨酸羟化酶 (tyrosine hydroxylase, TH) 多巴脱羧酶(dopa decarboxylase, DDC) 多巴胺 进入突触小泡 多巴胺 β- 羟化酶 (dopamine β-hydroxylase, DBH) NE 31

135 (2) NE 递质的分布中枢 NE 能神经元 (noradrenergic neuron) 的胞体主要位于低位脑干中脑网状结构 脑桥蓝斑 延髓网状结构的腹外侧部 NE 能纤维投射 : 上行投射到大脑皮质 边缘前脑和下丘脑 下行投射到脊髓后角的胶质区 侧角和前角 支配低位脑干 32

136 (3) 肾上腺素能受体 (adrenergic receptor) 分为 α 受体和 β 受体, 属 G 蛋白耦联受体 α 受体有 α 1 (A,B,D) α 2 (A,B,C) 亚型 ; β 受体有 β 1,2,3 亚型 在中枢, 肾上腺素能神经元与心血管活动 情绪 体温 摄食和觉醒等功能有关 33

137 (4)NE 受体的分布及其特点 在外周, 交感节后纤维支配的效应器细胞膜上有 α 受体,β 受体或 α 和 β 受体 心肌主要是 β 受体 ; 血管平滑肌上有 α 和 β 受体 ; 皮肤 肾 胃肠血管平滑肌以 α 受体为主, 骨骼肌和肝脏血管以 β 受体为主 34

138 NE 与 α 受体结合, 兴奋血管 子宫平滑肌, 使其收缩 ; 抑制小肠平滑肌, 使其舒张 NE 与 β 受体结合, 抑制平滑肌, 使血管 子 宫 小肠 支气管舒张 ; 对心肌是兴奋性的 NE 对 α 受体的作用强, 对 β 受体的作用弱 35

139 (5) 肾上腺素能受体的拮抗剂 : α 受体的拮抗剂 : 酚妥拉明 (phentolamine) α 1 受体, 哌唑嗪 (parazosin); α 2 受体 ( 突触前受体 ), 育亨宾 (yohimbine) α 2 受体激动剂可乐定 (clonidine) 治疗高血压 36

140 β 受体拮抗剂 : 心得安 (propranolol), β 1, 阿提洛尔 (atenolol) 美托络尔 (metoprolol) β 2, 丁氧胺 (butoxamine) 37

141 2. 肾上腺素及其受体肾上腺髓质和部分脑干神经元 苯乙醇胺氮位甲基移位酶 NE 甲基化 肾上腺素 (epinephrine, E 或 adrenaline, Ad) 肾上腺素能神经元 (adrenergic neuron) 仅见中枢, 胞体主要在延髓 肾上腺素能神经元参与心血管活动的调节 Ad 对 α β 受体都有作用 38

142 3. 多巴胺及其受体酪氨酸 胞浆内的酪氨酸羟化酶 (tyrosine hydroxylase, TH) 多巴脱羧酶(dopa decarboxylase, DDC) 多巴胺 (dopamine, DA) DA 系统主要在中枢的分布 : 黑质 - 纹状体 中脑边缘系统 结节漏斗 39

143 2000 年度诺贝尔生理学或医学奖颁发给瑞典哥德堡大学神经药理学家阿尔维德 * 卡尔森 (Arvid Carlsson) 美国洛克菲勒大学神经分子生物学家保罗 * 格林加德 (Paul Greengard) 和美国哥伦比亚大学神经生物学家埃里克 * 坎德尔 (Eric Kandel), 以表彰他们三人在神经系统信号传导领域做出的突出贡献 阿尔维德 卡尔松 保罗 格林加德 40 埃里克 坎德尔

144 他们的主要成就 : 1. 慢突触传递的重要递质 ---DA Glu 等 2. L-DA 对帕金森病有治疗作用 ; 3. 用利血平耗竭 DA 治疗精神分裂症 ; 4. DA--- 快乐物质 41

145 脑内 DA 主要来源于中脑黑质, 在纹状体储存 DA 受体分为 D 1 -D 5, 均为 G 蛋白偶联受体 D 1 D 5 受体激活升高 camp 水平,D 2 D 3 D 4 受体激活降低 camp 水平 脑内 DA 系统参与躯体运动 精神情绪活动 垂体内分泌和心血管活动的调节 42

146 4. 5- 羟色胺及其受体色氨酸 色氨酸羟化酶 5- 羟色氨酸 5- 羟色氨酸脱羧酶生成 5- 羟色胺 (serotonin 或 5- hydroxytryptamine, 5-HT) 血小板 胃肠道嗜铬细胞 肌间神经丛富含 5- HT 中枢,5-HT 能神经元胞体主要在脑干的缝核 43

147 5-HT 能纤维投射上升纤维投射到纹状体 丘脑 下丘脑 边缘前脑和大脑皮质 ; 下降纤维投射到脊髓后角 侧角和前角 ; 支配低位脑干的纤维 44

148 5-HT 受体分为 5-HT 1 ~5-HT 7 5-HT 1 受体 :A,B,D,E,F; 5-HT 2 受体 :A,B,C; 5-HT 5 受体 :A,B 5-HT 1,2,4,5,6,7 受体是 G 蛋白偶联受体 ; 5-HT 3 受体是离子通道型受体 45

149 5-HT 2A 受体 平滑肌收缩, 血小板聚集 ; 胃肠道 延脑后缘区 5-HT 3 受体与呕吐有关 ; 胃肠道 5-HT 4 受体与胃肠道分泌 蠕动有关 ; 5-HT 6 受体与抗抑郁药有高度的亲和力 脑内 5-HT 系统与痛与镇痛 精神活动 睡眠 体温 性行为 垂体内分泌 心血管 躯体运动的调节有关 46

150 5. 组胺及其受体组氨酸 组氨酸脱羧酶 组胺 (histamine, H) 在中枢, 组胺能神经元胞体在下丘脑结节乳头核, 纤维投射到中枢所有部位 胃肠粘膜和肥大细胞含有组胺 47

151 H 1 受体激活 PLC;H 2 提高胞内 camp 浓度 ; H 3 突触前受体, 通过 G 蛋白抑制组胺或其它递质的释放 中枢组胺系统与觉醒 性行为 腺垂体激素分泌 血压 饮水 痛觉有关 48

152 主要通路 : 黑质 - 纹状体中脑 - 边缘系统结节 - 漏斗丘脑 - 脊髓

153 ( 三 ) 氨基酸类递质分兴奋性和抑制性两类 : 1. 兴奋性氨基酸类递质谷氨酸 (glutamate, Glu) 是脑和脊髓内的主要兴奋性递质 ; 门冬氨酸 (aspartate, Asp) 主要在视皮质 50

154 促离子型谷氨酸受体 (ionotropic receptor): 海人藻酸 (kainate, KA) 受体, 使君子酸 ( AMPA) 受体和 N- 甲基 -D- 门冬氨酸 (NMDA) 受体 ;KA 和 AMPA 受体是非 NMDA 受体 KA 和 AMPA 受体对 Glu 反应快, 耦联通道的电导低, 激活时使 Na + K + 通透性增高, 有些神经元的 AMPA 受体激活增加 Ca ++ 通透性 51

155 NMDA 受体对对 Glu 反应较慢, 耦联通道的电导较高, 激活时对 Na + K + Ca ++ 通透 NMDA 受体的其它特点 : 膜外侧有甘氨酸结合位点,Glu 产生兴奋效应所必需, 增加耦联通道的开放频率 52

156 NMDA AMPA 受体广泛分布于神经系统 ; KA 受体主要在海马 CA 3 区, 大脑皮质 隔 脊髓的 C 纤维 NMDA: N-methyl-D-aspartate AMPA: α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4- isoxazoleproprionate 53

157 促代谢型谷氨酸受体 (metabotropic receptor, mglur): 广泛分布于脑内, 位于突触前或突触后, 参与突触可塑性调节 谷氨酸受体的过度兴奋可造成大量的 Ca ++ 内流或胞内储存 Ca ++ 的释放, 引起神经元死亡, 兴奋性毒性 54

158 2. 抑制性氨基酸类递质 1) γ- 氨基丁酸 (γ-aminobutyric acid, GABA) 是脑内主要的抑制性递质 GABA 受体分为 A,B,C 三个亚型 55

159 GABA A 受体是促离子型受体, 耦联通道是 Cl - 通道, 激活时增加 Cl - 内流 同 GABA C GABA B 受体是促代谢型受体 : 突触前受体, 激活后通过 G 蛋白增加 K + 外流, 减少 Ca ++ 内流, 减少递质释放 ; 突触后受体, 激活后通过 G 蛋白抑制 AC, 增加 K + 外流 56

160 GABA C 受体是促离子型受体, 耦联通道是 Cl - 通道, 激活时增加 Cl - 内流, 对 GABA 敏感性高, 激活时开放缓慢持久 突触后 GABA 受体激活,Cl - 内流或 K+ 外流都引起突触后膜超极化产生 IPSP 57

161 2) 甘氨酸 (glycine, Gly) 是一种抑制性递质, 主要在脊髓和脑干 Gly 受体是促离子型受体, 耦联通道是 Cl- 通道, 激活时增加 Cl- 内流, 引起突触后膜产生超极化反应 士的宁 (strychnine) 阻断 Gly 受体, 大剂量引起惊厥 58

162 ( 四 ) 神经肽及其受体广泛参与神经和内分泌调节功能神经肽 (neuropeptide) 是分布于神经系统的起信息传递或调节信息传递的肽类物质 59

163 1. 速激肽 (tachykinin) 及其受体 : P 物质 (substance P, SP) 神经激肽 A(neurokinin A) 神经肽 Y(neuropeptide Y) 神经肽 α(neuropeptide α) 神经激肽 A(neurokinin A 3-10, A),B 60

164 2. 阿片肽及其受体内啡肽 (endorphin;β-) 脑啡肽 (enkephalin) 强啡肽 (dynorphin) 阿片受体有 μ κ δ; 生理功能极为广泛 下丘脑调节肽和神经垂体肽下丘脑调节肽, 催产素 血管升压素等 61

165 4. 脑肠肽及其受体脑 - 肠肽 (brain-gut peptide) 是指在胃肠道和脑内双重分布的肽类物质 包含 : 缩胆囊素 (cholecystokinin, CCK) 血管活性肠肽 (vasoactive intestinal peptide, VIP) 促胃液素 (gastrin) 神经降压素 (neurotensin) 甘丙肽 (galanin) 促胃液素释放肽 (gastrin-releasing peptide) 62

166 5. 其它肽类递质 : 血管紧张素 Ⅱ, 心房钠尿肽, 内皮素 ( 五 ) 嘌呤类受体及其递质广泛分布于周围和 CNS 嘌呤类递质主要有腺苷 (adenosine) 和 ATP 腺苷是 CNS 的一种抑制性递质 ( 六 )CNS 中存在大麻素受体 63

167 ( 七 ) 气体分子属于非经典的神经递质 1. 一氧化氮 L- 精氨酸在一氧化氮合酶 ( nitric oxide synthase, NOS) 作用下生成一氧化氮 (nitric oxide, NO) NO 是一种气体分子, 以扩散方式激活鸟苷酸环化酶, 使胞质内 cgmp 升高, 引起一系列生物效应 64

168 生理学或医学诺贝尔奖得主 (The Nobel Prize Physiology or Medicine,1998) Robert F Furchgott, Ferid Murad & Louis J Ignarro ( 美国 ) 发现 NO 既是第一信使, 也是第二信使 2. CO 在血红素代谢过程中由血红素加氧酶 (HO) 催化生成, 其作用与 NO 相似 65

169 NO NEWS IS GOOD NEWS Robert F. Furchgot Ferid Murad Louis J. Ignarro 1992 年 NO 被 SCIENCE 杂志评选为本年度明星分子, 同期 SCIENCE 杂志上发表上述标题的文章 66

170 Summary 1. What is neurotransmitter and neuromodulator? 2. What is neurotransmitter coexistence? 3. Types, blocker, distributions and functions of cholinergic receptor 4. Types, blocker, distributions and functions of adrenergic or noradrenergic receptor 5. What is receptor? 6. What is character of ligand combined with receptor? 7. What is up regulation and down regulation of receptor? 8. Excitatory and inhibitory amino acid 9. Types of glutamate receptor 10. What is brain-gut peptide? 67

171 第九篇神经系统的功能 ( 四 ) 主讲 : 杜剑青 医学院生理学与病理生理学系 1

172 第三节反射活动的基本规律一 反射是神经调节的基本方式 ( 一 ) 反射可分为非条件反射和条件反射 (unconditioned reflex; conditioned reflex) 反射 (reflex): 在中枢神经系统参与下, 机体对内 外环境变化所作出的有适应意义的规律性应答反应 2

173 巴甫洛夫, 伊凡 彼德罗维奇 (Pavlov,Ivan Petrovich ; 1849~1936), 俄国生理学家 获得 1904 年诺贝尔生理学或医学奖 1907 年他当选为俄国科学院院士 ; 后又被英 美 法 德等 22 个国家的科学院选为院士 他是 28 个国家 ( 包括中国 ) 生理学会的名誉会员和 11 个国家的名誉教授 Иван Петрович Павлов 3

174 主要著作有 : 心脏的传出神经心脏的传出神经 (1883) 主要消化腺机能讲义主要消化腺机能讲义 (1897) 消化腺作用消化腺作用 (1902) 动物高级神经活动 ( 行为 ) 客观研究 20 年 经验 : 条件反射 (1923) 大脑两半球机能讲义大脑两半球机能讲义 (1927) 等 4

175 试验对象 : 狗 条件反射的形成 喂食物 狗 唾液分泌 ( 非条件反射 ) 铃声 狗 唾液分泌 ( 无关刺激 ) 铃声 + 食物 狗 唾液分泌 重复多次铃声 狗 唾液分泌 ( 条件刺激 条件反射 ) ( 无关刺激 + 强化 ) 条件反射的消退与重建 ( 阴性与阳性条件反射 ) 泛化与分化 : 5

176 非条件反射和条件反射的比较 比较形成反射弧中枢 数量 质量 意义 非条件生来就有固定反射 各级 有限 低级 初步适应 条件反射 在非条件不固定必须大几乎反射基础脑皮质无限上反复训参与练而获得 高级 良好适应 6

177 ( 二 ) 反射弧是反射的结构基础和基本单位 反射弧 (reflex arc): 感受器 传入神经 中枢 传出神经 效应器 反射中枢 : 中枢神经系统中调节某一特定生理功能的神经元群 其范围相差较大 7

178 反射弧结构示意图 8

179 反射弧中枢内的突触联系 单突触反射 (monosynaptic reflex): 腱反射 多突触反射 (polysynaptic reflex): 屈肌反射 9

180 膝跳反射 (knee jerk ) 10

181 膝跳反射的反射弧结构 11

182 二 多突触反射及中枢兴奋传播的特征 ( 一 ) 中枢神经元之间通过不同的联系方式产生不同的传递效应 根据神经元在反射弧中的位置, 将其分为传入神经元 中间神经元和传出神经元 12

183 1. 单线式联系可产生高分辨能力的传递效果如视网膜中央凹处的一个视锥细胞只与一个双极细胞发生突触联系 2. 辐散和聚合式联系分别具有扩大作用空间范围和整合作用的传递效果 3. 连锁式和环式联系分别能产生扩大空间范围和正 负反馈效果 13

184 单线式联系 辐散式联系 (divergent connection) 使突触后神经元同时兴奋或抑制 聚合式联系 (convergent connection) 来自不同神经元的兴奋或抑制在一个 神经元上发生整合 连锁式 (chain connection) 辐散和聚合联系同时存在 环式联系 (recurrent connection) 后发放或后放电 (after discharge) 14

185 ( 二 ) 局部回路神经元和局部神经元回路在脑的 高级功能中具有重要意义 15

186 16

187 ( 三 ) 中枢内兴奋传播的特征 1. 单向传播化学性突触传递是单向传播 (oneway conduction); 电突触是双向传导 17

188 中枢内兴奋传播的特征 2. 中枢延搁 兴奋通过一个化学性突触需 ms 在反射中枢, 兴奋通过的突触多, 传递时间长, 称为中枢延搁 (central delay) 18

189 中枢内兴奋传播的特征 3. 总和与阻塞 时间总和 (temporal summation) 空间总和 (spatial summation) 易化 (facilitation) 现象 : 指上述总和未达到 TP, 但已使神经元的兴奋性提高 19

190 中枢内兴奋传播的特征 阻塞现象 : (occlusion) 同时刺激 B 和 C 引起的效应小于单独刺激引起的效应 20

191 中枢内兴奋传播的特征 空间易化 (spatial facilitation): 指刺激单个神经元的输出不相等时, 同时刺激相邻两个神经元引起的效应增强 21

192 中枢内兴奋传播的特征 4. 兴奋节律的改变 5. 后发放与反馈 22

193 中枢内兴奋传播的特征 6. 局限化与扩散 感受器接受适宜刺激产生较局限的神经反射, 不产生广泛的反应, 称为局限化 (localization) 如屈肌反射 过强的皮肤或内脏刺激引起广泛的机体活动, 称为反射的扩散或泛化 (generalization) 如 多数屈肌收缩 排尿和排便 血压升高 大汗等群体反射 (mass reflex) 23

194 中枢内兴奋传播的特征 7. 对内环境变化敏感和易疲劳 缺氧 CO 2 过多 麻醉剂 药物均可影响突触传递 高频刺激突触前神经元, 突触后神经元的放电频率逐渐降低, 与递质耗竭有关 24

195 反射活动通常具有反馈调节的能力 反馈调节 (feedback regulation): 负反馈 (negative feedback); 正反馈 (positive feedback) 25

196 三 中枢抑制和中枢易化是反射活动的重要组成部分 两种输出效应 : 中枢抑制 (central inhibition) 和中枢易化 (central facilitation) ( 一 ) 中枢抑制包括突触后抑制 (postsynaptic inhibition) 和突触前抑制 (presynaptic inhibition) 26

197 中枢抑制的发现者 谢切诺夫 (Иван Михайлович Сеценов ) 俄国唯物主义思想家, 生理学和心理学中自然科学学派奠基人 1848 年毕业于彼得堡工程学校 1856 年毕业于莫斯科 大学医学系 先后任新俄罗斯大学 彼得堡大学和莫斯科大学教授 1869 年为彼得堡科学院通讯院士 1904 年被选为名誉院士 另著有 评 K 卡维林的 心理学的任务心理学的任务 一 书 (1872 年 ) 思维要素 思维要素 (1878 年 ) 1863 年发表 关于蛙脑中 对脊髓反射活 动的抑制的生 理学研究 ; 大脑反射大脑反射 27

198 谢切诺夫医学院的前身是莫斯科大学医学系, 她已有 240 多年的历史,1930, 年从莫斯科大学 独立出来,1955, 年开始以谢切诺夫命名, 至今 她仍是俄罗斯最大的医学科研教学中心 谢切诺夫医学院各系共有 120 多个教研室, 1500 多名教职工, 其中 1260 名博士,510, 名俄罗斯科学院院士 通讯院士或联邦科学活动家称号获得者 (2006) 28

199 蛙反射时测定实验 将盐粒放置于视丘可抑制反射时 29

200 1. 突触后抑制 由突触后神经元产生 IPSP 引起 抑制性中间神经元释放抑 制性递质, 使突触后神经元 产生 IPSP, 产生抑制效应 突触后抑制的机制 ----IPSP 的产生机制 30

201 突触后抑制的机制 ----IPSP 的产生机制 31

202 突触后抑制的类型 (1) 传入侧支性抑制 传入纤维进入中枢 兴奋中枢神经元, 并通过侧支兴奋抑制性中间神经元 后者抑制另一中枢神经元 传入侧支性抑制 (afferent collateral inhibition) 意义 : 不同中枢的活动相协调 如伸肌收缩时, 屈肌舒张 32

203 突触后抑制的类型 传入侧枝抑制 :

204 突触后抑制的类型 34

205 突触后抑制的类型 传入侧枝 + 传入侧枝抑制 35

206 突触后抑制的类型 传入侧枝抑制

207 突触后抑制的类型 (2) 回返性抑制 中枢神经元兴奋沿轴突外传 同时轴突恻支兴奋一个抑制性中间神经元 反过来抑制原先发放兴奋的神经元和同一中枢的其它神经元 回返性抑制 (recurrent inhibition) 意义 : 及时终止神经元的兴奋, 使中枢神经元的活动同步化 37

208 突触后抑制的类型 例 : 脊髓前角运动神经元 骨骼肌收缩, 其侧支兴奋闰绍细胞 闰绍细胞释放甘氨酸 抑制发生兴奋的运动神经元和其它神经元 38

209

210 突触后抑制的类型

211 突触后抑制的类型 突触后抑制 : 回返抑制示意图 41

212 突触后抑制的类型 42

213 2. 突触前抑制由于突触前神经元释放递质减少, 使突触后神经元产生的 EPSP 幅度减小, 使其不能兴奋 突触前抑制 (presynaptic inhibition) 在中枢内广泛存在, 多见于感觉传入通路, 在感觉传入活动的调节中具有重要意义 特殊突触结构 : 突触前轴 - 轴式突触, 以及轴突 - 胞体式突触 43

214 突触前抑制 突触后神经元膜电位 神经元联系方式及记录方式示意图 44

215 突触前抑制 突触前抑制的可能机制 : 1) 轴 - 轴式突触的前膜释放 GABA 激活后膜的 GABA A 受体,Cl - 通道开放 后膜去极化, 使后膜的 AP 幅度减小, 时程变短 Ca ++ 内流减少, 递质释放量减少 EPSP 减小 GABA A -R GABA AP Ca 2+ Cl - EPSP 45

216 突触前抑制 2) 轴 - 轴式突触的后膜有 GABA B 受体 激活时, 通过 G 蛋白打开 K + 通道,AP 复极化加速, 时程缩短, Ca ++ 内流 递质释放量 EPSP ; GABA B -R GABA AP K + Ca 2+ EPSP 46

217 突触前抑制 3) 轴 - 轴式突触的后膜, 某些促代谢型受体的激活直接抑制递质释放, 与 Ca ++ 内流无关 ( 二 ) 中枢易化因神经元 EPSP 的幅度增大而引起 中枢易化 (central facilitation) 分为突触后易化和突触前易化 47

218 中枢易化 1. 突触后易化 (postsynaptic facilitation): EPSP 总和达到阈电位时产生 AP 2. 突触前易化 (presynaptic facilitation) 与突触前抑制有相同的结构基础, 轴 - 轴突触的后膜 AP 时程延长 [ 可能突触前膜释放某种递质 (5-HT) camp 增多 K + 通道关闭 复极化过程延缓 ] Ca ++ 内流, 递质释放, 使轴突 - 胞体式突触的后膜 EPSP 48

219 突触前抑制与易化 49

220 Summary 1. Concept of reflex and reflex centre 2. Difference between the unconditioned and conditioned reflex 3. Characteristics of excitation transmission in the nerve centre 4. Mechanism, types and significance of postsynaptic inhibition 5. Mechanism and significance of presynaptic inhibition 6. Postsynaptic and presynaptic facilitation 50

221 第九篇神经系统的功能 ( 五 ) 主讲 : 杜剑青 医学院生理学与病理生理学系 1

222 第三十一章 NS 的感觉功能第一节感觉概述 一 感受器 ( 一 ) 感受器的结构 类型及特性 1. 感受器 (sensory receptor) 的概念指在生物体专门感受体内外不同形式刺激的结构或装置 ; 属于生物换能器 2

223 2. 感受器的结构 (1) 游离神经末梢如痛觉感受器 (2) 包绕神经末梢的被膜结构如环层小体 触觉小体 肌梭等 (3) 特殊分化细胞如毛细胞 视细胞 味细胞等 3

224 2. 感受器的分类 主要依据接受的刺激 性质及引起的感觉类型不同分类 (1) 机械感受器如触压觉 听觉 牵张 (2) 温度感受器如温觉与冷觉 (3) 本体感受器如位置觉 运动觉 (4) 化学感受器如痛觉 痒觉 嗅味觉 (5) 光感受器如视觉 4

225 5

226 ( 二 ) 感受器的一般生理特性 General speciality of receptor 1. 感受器的适宜刺激 指某感受器所接受的特定形式的最敏感的刺激 感觉阈 : 强度 时间 面积 辨别阈值 2. 感受器的换能作用 指感受器把各种形式刺激的能量转变成传入神 经动作电位的作用 6

227 感受器电位 (RP) 传入神经 AP 一般为去极化局部电位, 也有超极化的 在 N 末梢称启动电位或发生器电位 (GP) AP 7

228 3. 感受器的编码功能 encoding 感受器将不同刺激形式的能量信号转变为神经 AP 不同序列 ( 或组合型式 ) 的功能 包含对刺激的部位 强度与时间的编码等 AP 频率 (R) 刺激强度 (S) 的关系 : R AP =K S A K,A 为常数 单一 Nf,St 强度变化 fi 频率编码 多 f 兴奋 fi 型式 ( 空间 ) 及频率编码 8

229 9

230 4. 感受器的适应 (adaptation) 现象 指恒定刺激持续作用于感受器时, 相对应的感觉神经上的 AP 频率随着刺激时间的延长而降低的现象 1) 快适应感受器 ( 速率感受器 位相感受器 ) 触压觉感受器 : 环层小体,Meissner 小体 ; 嗅觉 2) 慢适应感受器 ( 紧张性感受器 ) Merkel 盘,Ruffini 小体, 肌梭, 压力及化学感受器, 关节囊, 伤害性感受器 ( 游离神经末梢 ) 不同感受器其适应机制不同 10

231 11

232 二 感觉通路中感觉信息的编码与分析 1. 特定感觉形成的基本原理 : 特异神经能量定律 (law of specific nerve energe; 德 Müller,1935) 2. 感觉的范围及灵敏度与感受野的范围 密度相关感受器的感受野 : 感受适宜刺激的空间范围感觉 ( 中枢 ) 神经元的感受野, 较大 3. 募集反应当刺激强度增大时, 感受野 传入纤维及中枢感觉神经元的数量 范围扩大 12

233 4. 感觉通路中存在侧向抑制有助于增强 感觉的分辨力 13

234 第二节躯体和内脏感觉概述 : 躯体感觉 (somatic sensation): 躯体皮肤及其附属的感受器以及肌 腱 关节等处的感受器接受不同刺激, 产生各种各样的感觉 包括触压觉 温度觉 痛觉和本体感觉浅感觉 : 触压觉 温度觉和痛觉 深感觉 : 位置觉和运动觉, 也称本体感觉 14

235 1. 人体皮肤上有许多触压觉感受器 触觉 (touch sensation) 压觉 (pressure sensation) 触点 (touch point): 触及特殊点 感觉 两点辨别阈 (threshold of two-point discrimination) 15

236 16

237 触觉阈 (tactile sensation threshold): 引起触压觉的最小压陷深度 不同部位其大小不同 触压觉感受器 : 游离神经末梢 毛囊感受器 带有附属结构的环层小体 麦斯纳小体 鲁菲尼终末 梅克尔盘 不同的附属结构决定对触压觉的敏感性或适应出现的快慢 17

238 18

239 Meissner s corpuscle Pacinian corpuscle Ruffini endings Free nerve ending Merkels s discs 19

240 触压觉感受器的适宜刺激 : 机械刺激机制 : 机械刺激 神经末梢变形 机械门控 Na + 通道开放 Na + 内流 感受器电位 神经末梢去极化达 TP AP 大脑皮质 感觉 20

241 21

242 2. 皮肤上有专门感受温度变化的温度感受器冷感受器 (cold receptor) 和热感受器 (warmth receptor), 分别引起冷觉和热觉 皮肤温度达 热感受器兴奋 传入放电增多 热感增强 超过 45 伤害性热刺激 热痛觉 22

243 皮肤温度在 冷感受器兴奋 传入放电增加 冷感觉 化学物质也能产生冷觉, 如薄荷 皮肤的温度感觉与下列因素有关 : 基础温度 温度变化的速度 刺激范围 23

244 Weber three-bowl experiment: 1) 冷水,2) 温水,3) 热水 ; 将手分别放在 1 3 中, 然后同时放入 2 中 ; 冷水浸过的手 热感觉, 热水浸过的手 冷感觉 热感受器是游离神经末梢,C 纤维 ; 冷感受器,Aδ 纤维 24

245 二 躯体感觉的传入通路一般由三级神经元接替后向大脑皮层投射而产生各种感觉. 初级传入神经元其胞体在背根神经节或脑神经核 ; 周围突与感受器相连 ; 中枢突进入脊髓或脑干 ; 25

246 初级传入神经元进入脊髓或脑干后, 一类在不同水平直接或间接通过中间神经元与运动神经元构成反射弧, 完成各种运动反射 ; 一类经几级或多级神经元接替投向大脑皮层, 产生各种感觉 26

247 ( 一 ) 痛觉 温觉和粗触觉的传导通路由三级神经元组成 1 躯干和四肢痛觉 温觉和粗触觉的传导通路感受器 周围突 - 脊神经节细胞 - 中枢突 ( 第一级神经元 ) 经背根进入脊髓 : 痛 温觉纤维经背外侧束, 粗触觉经后索 脊髓背角 ( 第二级神经元 ) 27

248 第二级神经元 经白质前联合交叉至对侧 前外侧传入系统 ( 脊丘束 ) 经延髓下橄榄核 内侧丘系 终止于丘脑腹后外侧核 ( 第三级神经元 ) 痛 温觉纤维形成脊丘侧束 ; 粗触觉纤维大部分交叉, 少部分不交叉, 形成脊丘前束 28

249 第三级神经元 经内囊投射到中央后回的中 上部, 中央旁小叶的后部 2 头 面部痛觉 温觉和触- 压觉的传导通路感受器, 周围突 - 三叉神经节细胞 ( 第一级神经元 )- 中枢突 经三叉神经进入脑干 痛 温觉纤维经三叉神经脊束 三叉神经脊束核 ( 第二级神经元 ), 触觉纤维 三叉神经脑桥核 ( 第二级神经元 ) 29

250 第二级神经元发出纤维交叉至对侧 经三 叉丘系终止于丘脑腹后内侧核 ( 第三级神经 元 ) 纤维经内囊投射到内囊的下部 30

251 31

252 32

253 躯干四肢的皮肤 脊神经脊神经节上升 2 节段后角固有核 交叉不交叉 丘脑腹后外侧核 丘脑中央辐射 内囊后肢 脊髓丘脑侧束 脊髓丘脑前束 中央后回中上部中央旁小叶后部 脊髓丘系 33

254 头面部浅感觉传导路 头面部皮肤 丘脑腹后内侧核 三叉神经节 丘脑中央辐射 三叉神经感觉根 内囊后肢 三叉神经脑桥核三叉神经脊束核交叉三叉丘系 中央后回下部 34

255 ( 二 ) 本体感觉和精细触 - 压觉的传入通路由三级神经元组成感受器 周围突脊神经节细胞 ( 第一级神经元 )- 中枢突 经背根进入脊髓后索上行 终止于延髓薄束核 楔束核 ( 第二级神经元 ) 35

256 第二级神经元发出纤维交叉至对侧 形成内侧丘系 到达丘脑腹后外侧核 ( 第三级神经元 ) 第三级神经元发出纤维 经内囊投射到中央后回的中 上部, 中央旁小叶的后部, 中央前回 36

257 意识性深感觉 脊神经节 薄束 楔束 丘脑中央辐射 薄束核 楔束核 内囊后肢 内弓状纤维 内侧丘系 内侧丘系交叉 丘脑腹后外侧核 中央后回中上部中央旁小叶后部 37

258 痛觉 温觉和粗触觉的纤维是先交叉后上行, 而本体感觉和精细触 - 压觉纤维是先上行后交叉. 脊髓半离断时, 离断水平以下对侧躯体痛觉 温觉和粗触觉发生障碍, 同侧躯体本体感觉和精细触 - 压觉障碍 38

259 脊髓空洞症时, 局限破坏中央管前交叉的感觉传导路, 出现痛 温觉和触 - 压觉分离现象, 双侧痛 温觉障碍, 而触 - 压觉基本不受影响 因为痛 温觉纤维在脊髓 1-2 节段换元, 交叉 ; 触 - 压觉纤维进入脊髓分成上 下行纤维, 在多个节段交叉 39

260 非意识本体感觉 肌 腱 关节 脊髓胸核脊髓小脑后束延髓小脑下脚旧小脑皮质 非意识本体感觉 肌 腱 关节 中间内侧核脊髓小脑前束延髓小脑上脚旧小脑皮质 40

261 ( 三 ) 丘脑的核团及感觉投射系统 1. 丘脑的核团三类细胞群 (1) 第一类细胞群 --- 特异感觉接替核 主要是后腹核 ( 内外侧 ), 包括内外侧膝状体 ; 上行引起特定感觉 (2) 第二类 --- 联络核起联络作用 (3) 第三类 --- 非特异投射核 主要是髓板内核群 ; 维持和改变大脑皮质的兴奋状态 41

262 2. 感觉投射系统 (1) 特异投射系统由丘脑特异感觉接替核及其投射至大脑皮质特定区域的神经通路 特征 : 换元少, 一般为三级换元投射至大脑皮质特定区域主要终止于皮质四层, 形成丝球结构点对点的投射引起特定感觉能激发大脑皮质发出传出冲动 42

263 (2) 非特异投射系统由丘脑非特异投射核及其投射至大脑皮质广泛区域的神经通路 特征 : 多次换元弥散地投射至大脑皮质的广泛区域无点对点的投射关系终止于皮质各层不产生特定感觉, 可维持和改变大脑皮质的兴奋状态 43

264 三 体表感觉和本体感觉均在大脑皮层有一定的代表区 ( 一 ) 大脑皮层的体表感觉代表区有第一感觉区和第二感觉区 1. 第一感觉区 : 中央后回,3-1-2 区, 投射规律为 : (1) 躯干 四肢交叉投射, 头面部双侧投射 ; (2) 投射区域的大小与感觉分辨的精细程度有关. 44

265 (3) 投射区域具有一定分野, 全身各部分的排列是倒置的, 头面部的内部是正置的 各种感觉的传入投射也有一定的规律分布 : 3a 区, 肌肉牵张的投射区 ; 3 区, 慢适应感觉的投射区 ; 1 区, 快适应感觉的投射区 ; 2 区, 关节 骨膜 筋膜的感觉投射区 45

266 人类大脑皮质的功能分区 ---Brodmann 分区 大脑半球外侧面 大脑半球内侧面 46

267 47

268 48

269 2. 第二感觉代表区在人脑, 它位于中央前回与島叶之间, 面积小 代表区的分布是正立的, 接受双侧投射 该区损毁不产生显著的感觉障碍 ( 二 ) 本体感觉的代表区在中央前回灵长类感觉区和运动区分离 ; 低等哺乳动物两区重合, 称感觉运动区 49

270 ( 三 ) 内脏感觉 代表区 混杂与第一感觉区 ; 第二感觉区 运动辅助区及边缘皮质均与内脏感觉有关 50

271 本体感觉是一种来自肌肉 肌腱和关节等处的本体感受器的感觉对躯体的空间位置 姿势 运动状态和运动方向具有重要意义 肌肉的本体感受器 : 肌梭和腱器官 肌梭感知骨骼肌的长度 运动方向和速率 ; 腱器官感受骨骼肌收缩时的主动张力变化 51

272 四 痛觉 (pain) 1. 痛觉的定义和特点痛觉 : 是由伤害性刺激造成机体组织损伤所引起的一种极不愉快的伴有不良 ( 畏惧 厌恶 紧张等 ) 情绪活动的主观感觉 意义 : 警报伤害信息, 激发机体反应, 有利保护机体, 避免伤害 52

273 2. 痛觉感受器 (nociceptor): 游离神经末梢 (1) 特征 : 1) 无适宜刺激, 任何刺激只要达到伤害程度, 均可引起痛觉 ; 2) 不易适应, 属慢适应感受器 ; 3) 依据最终感受的刺激性质, 痛觉感受器应属于化学伤害感受器 53

274 (2) 分类 : 依刺激性质不同将伤害性感受器分为三类 : 1) 机械伤害性感受器 (mechanical nociceptor) 也称高阈值机械感受器, 对强的机械刺激起反应, 由 Aδ 和 C 纤维传入 54

275 2) 机械温度伤害性感受器 (mechanothermal nociceptor), 对机械刺激有中等程度的反应, 对 温度刺激反应, 传入纤维是 A δ 纤维 3) 多觉型伤害感受器 (polymodal nociceptor) 数量多, 对机械 热和化学刺激起反应 55

276 3. 能激活伤害性感受器的致痛物质包含外源性和内源性化学物质 (1)K + 来自损伤的细胞 (2)5-HT 来自血小板和肥大细胞,5-HT 3 直接激活感觉神经元,5-HT 1 5-HT 2 敏化伤害感受器 56

277 (3) 缓激肽 (bradykinin,bk) 损伤 炎症 激肽释放酶 血浆激肽原 缓激肽 (4) 组胺 (histamine), 由肥大细胞释放低浓度产生痒觉, 高浓度致痛 上述致痛物质能激活或敏化伤害性感受器, 引起疼痛或痛觉过敏 (hyperalgesia) (5)H + PG CGRP P 物质等 57

278 58

279 4. 伤害性感受器的跨膜信号转导伤害性刺激 感觉神经末梢跨膜内向电流, 膜去极化 感觉末梢膜中有 4 种通道蛋白或受体 : 辣椒素受体 质子门控通道 ATP 门控通道 缓激肽受体 59

280 5. 痛觉传入纤维 : 有髓的 A δ 纤维,5-30 m/s; 无髓 C 纤维,0.5-2 m/s 6. 皮肤痛觉 : 1) 快痛 (fast pain), A δ 纤维传导 ; 感觉敏锐, 定位清楚 ; 痛发生快, 消失也快 一般不伴有明显的情绪变化 60

281 2) 慢痛 (slow pain), C 纤维传导 感觉模糊, 定位不清 ; 痛的发生和消失均较缓慢 ; 伴有明显的情绪或 / 和植物性反应 痛觉的二重学说 61

282 7. 内脏痛觉内脏中温度觉 触压觉感受器少, 无本体感受器 ; 有痛感受器, 故以痛觉为主 (1) 内脏痛主要是由内脏病变引起的疼痛内脏痛 (visceral pain) 是临床常见症状 有效刺激 : 脏器的扩张 牵拉 局部缺血 平滑肌痉挛 病变时释放的化学物质 62

283 体腔壁痛 (parietal pain): 胸膜 腹膜受到炎症 牵拉 磨檫刺激时产生的疼痛 (2) 内脏痛的特点 : 1) 主要是定位不清, 感受器分布少 ; 2) 发生缓慢, 持续时间长 ; 3) 对牵拉 扩张刺激敏感 ; 4) 常伴有明显的情绪活动和自主神经反应 63

284 (3) 内脏痛的感受器和传入通路伤害性感受器的数量比皮肤中少 传入神经为交感和副交感神经 T 7 -L 2,S 2 -S 4 背根节, 脑神经节细胞 中枢, 沿躯体感觉的上行通路投射 内脏感觉代表区 : 第一感觉区, 第二感觉区 运动辅助区等脑区 64

285 牵涉痛 (referred pain): 指内脏器官的病变引起特定体表部位产生疼痛或痛觉过敏 如心脏病变, 左臂内侧疼痛 ; 胆囊炎 胆结石, 右肩区疼痛 ; 肾结石, 腹股沟区疼痛 牵涉痛的发生与脊髓节段的分布有一定关系. 65

286 牵涉痛的机制 : 1) 会聚学说 (convergence theory) 内脏传入和躯体传入会聚到同一个脊丘神经元, 大脑习惯于识别来自该阶段体表的刺激, 造成定位错误 (faulty localization) 脊髓背角内脏 躯体神经元 : 伤害感受神经元和广动力范围神经元 66

287 67

288 2) 易化学说 (facilitation theory) 内脏和躯体的传入在脊髓背角同一区域内彼此接近, 内脏的传入冲动提高了邻近躯体感觉神经元的兴奋性, 即易化了躯体感觉传入, 是正常时不引起疼痛的信号变为致痛信号 68

289 69

290 痛觉学说 1. 特异学说 2. 型式学说 3. 闸门学说 70

291 Summary 1. General speciality of receptor 2. Nociceptor and its characteristics 3. Characteristics of skin pain 4. Substances induced pain 5. Characteristics of visceral pain 6. Concept of parietal pain and referred pain 7. Functional characteristics of the first sensation area in cerebral cortex 71

292 第九篇神经系统的功能 ( 六 ) 主讲 : 杜剑青 医学院生理学与病理生理学系 1

293 第三十二章 NS 对姿势和运动的调节 第一节脊髓对姿势和运动的调节 一 脊髓 ( 和脑干 ) 的运动 N 元是运动反射的最后公路 1. 运动 N 元 :a,, 大 afi 快肌纤维, 小 afi 慢肌 g,fi 梭内肌纤维 肌梭的敏感性 b,fi 梭内外肌 不清 2. 运动单位 (motor unit): 一个 a 运动 N 元及其分支 所支配的全部肌纤维所组成的功能单位. 肌纤维数不等 : 如眼外肌 6-12 根 ; 三角肌 2 千根. 2

294 一个运动单位 3

295 下图中有几个运动单位? 4

296 二 脊髓对姿势和运动的调节 ( 一 ) 脊髓休克 (spinal shock, 脊休克 ) 概念 : 指人和动物在脊髓与高位中枢之间离断后, 断面以下的运动反射功能暂时丧失而进入无反应状态的现象 表现 :, 肌紧张消失, 外周血管扩张, 血压下降, 发汗反射消失, 粪 尿潴留等 断面下的躯体感觉和随意运动能力永久丧失 原因 : 脊髓突然失去了高位中枢的调节 恢复说明 : 脊髓能独立完成一些简单反射 5

297 脊休克恢复的速度与动物进化水平成反变 脊休克恢复后, 伸肌反射,, 屈肌反射, 说明正常时高位中枢对伸肌的易化作用强, 对屈肌的抑制作用强 脊休克恢复后, 第二次横断脊髓, 不发生再 次脊休克, 说明脊休克确因失去高位中枢调 控, 而非刺激所致 6

298 ( 二 ) 脊髓完成的姿势反射 (postural reflex) 1. 屈肌反射与对侧伸肌反射 (1) 同侧屈肌反射 (flexor reflex): 伤害性刺 激作用于一侧肢体皮肤, 引起该肢体的屈肌兴奋收缩 伸肌舒张 该侧肢体屈曲的反射动作 其强度 范围与刺激 (i( t) ) 在一定范围成比例 产生机制 : 看图说话 意义 : 避开伤害, 保护机体 7

299 同侧屈肌反射 8

300 (2) 对侧伸肌反射 (crossed extensor reflex): 强的伤害性刺激, 在引起同侧屈反射的同时, 反射性引起对侧的伸肌兴奋收缩 屈肌舒张 对 侧肢体伸直 产生机制 : 看图说话 意义 : 支持体重, 维持姿势, 协调反射 9

301 同侧屈肌反射 对侧伸肌反射 10

302 2. 牵张反射 (stretch reflex) 概念 : 指骨骼肌受到外力牵拉时反射性引起被牵拉的同一块肌肉收缩. (1)) 牵张反射的感受器 1) ) 肌梭及其功能 11

303 肌梭 腱器官 12

304 a 梭外肌 肌梭 13

305 肌梭 --- 肌肉长度牵张感受器. 肌梭的功能 : 感受牵拉引起的肌肉长度变化 ; 一定范围, 肌梭传入放电频率与其成正相关 14

306 动态反应 静态反应 15

307 2) ) 腱器官的作用和意义腱器官 (tendon organ)--- 肌腱胶原纤维之间的一种张力牵张感受器 传入纤维 :Ⅰb: 类 作用 : 感受肌肉张力变化, 传入抑制同一肌肉的 α 运动神经元, 抑制牵张反射 16

308 腱器官反射 ---- 反牵张反射 意义 : 避免肌肉被过度牵拉而损伤, 负反馈调节肌肉收缩 17

309 (2)) 牵张反射的类型 : 腱反射和肌紧张. 1) ) 腱反射 ( tendon reflex ) 指快速用力牵拉肌腱时引起的牵张反射 ; 表现为肢体的快速位相移动 又称位相性牵张反射 (phasic stretch reflex) 18

310 腱反射的反射弧肌梭与梭外肌 膝跳反射 19

311 机制 : 快速用力扣击肌腱 fi 肌梭 fiⅠa a 类 Ⅱ 类神经纤维 (Nf( Nf)fi 脊髓 ( 单突触 ) fi 大 a 运动 N 元 fi 梭外肌 ( 快肌 ) 收缩 fi 肢体位相移动. 意义 : 检测 NS 的功能, 辅助诊断. 20

312 2) 肌紧张 (muscle tonus) 指缓慢持久牵拉肌腱时引起的牵张反射. 表现为骨骼肌处于轻度 持续而缓慢的收缩状态, 从而产生一定的张力 ( 又称肌张力 ).) 意义 : 维持姿势, 是一切躯体反射的基础. 发生机制 : 缓慢持久牵拉 fi 肌梭 fiⅠa a 类 Ⅱ 类 Nf fi 脊髓 ( 多突触 )fi 小 a 运动 N 元 fi 梭外肌 ( 慢肌 ) 收缩 fi 肌张力. 21

313 脊髓 g 运动 N 元的传出作用 : ( g- 环路 ) 肌梭对牵拉刺激的敏 感性 fi 维持肌紧张 如何证明? 22

314 第二节脑干对姿势和运动的调节 1. 脑干网状结构抑制区和易化区抑制区 : 延髓腹内侧部, 区域小, 活动弱 ; 下行抑制肌紧张. 接受皮质运动区, 纹状体, 小脑前叶引部纤维. 易化区 : 延髓背外侧 脑桥背盖 中脑中央中核 背盖 下丘脑和丘脑中线核群等, 区域大 活动强 占优势. 下行易化肌紧张. 接受前庭核 小脑前叶两侧部的纤维. 23

315 24

316 2. 去大脑僵直 :(decerebrate rigidity) 在动物的中脑上下丘之间横断, 立即出现 肌紧张亢进现象, 表现为四肢伸直 脊柱挺硬 头尾昂起即角弓反张 25

317 去大脑僵直示意图 26

318 人碟鞍上肿瘤 fi 去皮层僵直 (ABC) 中脑病变 fi 去大脑僵直 (D) 27

319 28

320 原因 : 阻断了皮质及纹状体的下行作用. 其结果 : 抑制区的活动减弱, 易化区的活动大大增强 肌紧张亢进 ; 去大脑僵直 29

321 去大脑僵直的脊髓通路 : 经 a,g(b)? 下行强易化作用, 如刺激网状结构易化区 僵直, 说明经网状脊髓束下行 ; 在脊髓是否经 g a 僵直? 还是直接 经 a 僵直? 如何证明是 g 僵直还是 a 僵直? 30

322

323 α 运动神经元 γ 运动神经元高位中枢下传冲动 32

324 证明 : 切断脊髓背根 fi 僵直消失 上述的去大脑僵直属于 g 僵直 有无 a 僵直? 在上述情况下, 切除小脑前叶吲部 fi 僵直重现 a 僵直此时, 切断第 Ⅷ 对脑神经 fi 僵直消失 a 僵直的机制 : 33

325 α 僵直及其证明 脊髓 脊前髓庭束 前庭核脑干 Ⅷ 小脑吲部 内耳 肌肉 34

326 35

327 3. 脑干参与多种姿势反射的调节 36

328 第三节基底神经节对姿势和运动的调节 ( 一 ) 基底神经节 (basal ganglia) 主要包括 : 纹状体 ( 尾核 壳核 苍白球 ) 丘脑底核 黑质 ( 致密部和网状部 ) ( 二 ) 基底神经节与大脑皮质之间的通路 --- 直接通路和间接通路 37

329 间接通路 直接通路 38

330 ( 三 ) 基底神经节参与运动设计与程序编制 设计 执行

331 中枢对运动的调控程序 发出指令 : 运动设计 : 皮质联络区 ( 设想 ) 大脑皮质, 基底 N 节, 小脑外侧部 审验和仲裁 : 运动皮质和运动前区 动作执行 : 脑干脊髓运动神经元 -- 最后公路 协调, 监督与校正 : 脑干, 小脑, 基底 N 节 40

332 基底神经节的功能 : u 运动设计和程序编制 u 参与随意运动 u 调节肌紧张 u 处理本体感觉传入的信息 41

333 ( 四 ) 基底神经节损害所致疾病 1. 帕金森病 (Parkinson disease; 震颤麻痹 ) 表现 : 肌紧张增强, 随意运动减少, 动作迟缓 面部表情呆板, 常伴有静止性震颤. 病变部位及病因 : 双侧黑质病变, 多巴胺能神经元变性受损. : 直接通路 间接通路 运动皮质活动 治疗 : 左旋多巴,M 受体拮抗剂 : 东莨宕碱 安坦 42

334 帕金森病 Parkinson's disease (also known as Parkinson disease or PD) is a degenerative disease of the brain (central nervous system) that often impairs motor skills, speech, and other functions. Parkinson's disease belongs to a group of conditions called movement disorders. It is characterized by muscle rigidity, tremor, a slowingof physical movement (bradykinesia) and, in extreme cases, a loss of physical movement (akinesia). The primary symptoms are the results of decreased stimulation of the motor cortex by the basal ganglia, normally caused by the insufficient formation and action of dopamine, which is produced in the dopaminergic neurons of the brain. Secondary symptoms may include high level cognitive dysfunction and subtle language problems. PD is both chronic and progressive. 43

335 纹状体 GABA ACh DA 网状部黑质致密部 黑质 - 纹状体环路示意图 44

336 间接通路 直接通路 45

337 (2) 舞蹈病 (Huntington disease, 亨廷顿病 ) 表现 : 不自主的头部和上肢舞蹈样动作, 肌张力降低病变部位及病因 : 双侧新纹状体病变, 其 GABA 神经元变性或遗传性缺损 治疗 : 利血平 ( 可耗竭多巴胺 ) 46

338 舞蹈病 (Huntington disease, 亨廷顿病 ) 47

339 第四节小脑对姿势和运动的调节 48

340 49

341 小脑的分区与纤维投射 脊髓前角内侧部分 脊髓前角外侧部分 主要运动皮层 运动执行 运动设计 前庭核 躯体平衡眼球运动

342 小脑的功能 1. 前庭小脑 --- 绒球小结叶功能 : 协调维持身体姿势平衡. 损伤表现 : 站立不稳 2. 脊髓小脑 --- 小脑前叶. 后叶. 中间带区功能 : 调节肌紧张, 协调随意运动. 损伤表现 : 小脑性共济失调意向性震颤, 随意运动紊乱. 3. 皮层小脑 --- 后叶的外侧部功能 : 协调精巧运动 ; 参与随意运动的设计和程序编制 51

343 大脑皮质运动神经元 丘脑外侧腹核 小脑齿状核 脑桥核 下橄榄核 脑干网状结构 红核 皮质小脑 图 32-9 皮质小脑 - 大脑皮质纤维联系示意图 52

344 第五节大脑皮质对姿势和运动的调节 一 大脑皮质运动区对随意运动的发动起重要作用 1. 皮质运动区及其功能特征位置 : 中央前回和运动前区 区功能特征 : 1 交叉性支配, 头面部除下面肌 舌肌外, 为双侧 ; 2 功能定位精细, 躯体运动定位安排倒置, 头面部为正立 ; 3 代表区的大小与运动的精细复杂程度成正比 53

345 54

346 2. 运动辅助区 : 大脑半球内侧壁 扣带回沟以上 4 区之前的区域 运动调节为双侧性 不精确. 二 运动传出通路 1. 皮质脊髓束和皮质脑干束 : 皮质脊髓束 : 经内囊和脑干下行到脊髓侧束 (80%, 对侧 ) 和前束 (20%, 同侧 ) 皮质脑干束 : 经内囊到达脑干运动神经元. 2. 锥体系和锥体外系 : 55

347 大脑皮质 1) 锥体系的功能 : 发动和调节随意运动 ; 皮质下中枢 调节肌紧张 锥体系 旁锥体系 脊 皮层起源的锥体系 髓 锥体外系 2) 锥体外系的功能 : 协调随意运动 ; 协调肌紧张 中枢损伤的表现 : 1) 硬瘫 上运动神经元受损 2) 软瘫 3 下运动神经元受损 旁锥体系 ;7 8 56

348 Summary 1. Motor neurons & motor unit 2. Spinal shock & spinal reflex 3. Concept, mechanism and significance of flexor reflex and crossed extensor reflex,respectively. respectively. 4. Concept, types and significance of stretch reflex. 5. Concept, significance and mechanism of muscle tonus. 6. Decerebrate rigidity, and reason of it produced. 7. Functional characteristics of cerebral motor area. 8. Causes of Parkinson and Huntington disease. 9. Functions of cerebellum, and abnormal behaving of the functions obstructed. 57

349 第九篇神经系统的功能 ( 七 ) 主讲 : 杜剑青 医学院生理学与病理生理学系

350 第三十三章 神经系统对内脏活动 本能行为和情绪的控制 自主神经系统 (autonomic nervous system) 内脏神经系统 (visceral nervous system) 植物神经系统 (vegetative nervous system)

351 第一节自主 NS 对内脏活动的调节 一 自主神经系统的组成及功能 : 一般指传出神经 传入 中枢 传出 ( 一 ) 内脏感觉及其传入内脏感觉 : 饱胀 烧灼 冷热 疼痛等 ; 少 弱 感受器 : 化学 压力 牵张 容量 温度 痛觉等感受器. 一般属慢适应感受器 传入 N: 伴随交感与副交感神经中的感觉纤维传入 中枢 : 从脊髓到大脑皮质各级都有

352

353 传出 N: 交感神经 (sympathetic nerve) 副交感神经 (parasympathetic nerve) ( 二 ) 自主 NS 的分布

354

355 ( 三 ) 自主神经系统的结构与功能特征 交感与副交感 NS 的结构及功能比较 交感 NS 副交感 NS 起源 T 1 -L 2-3 延髓 S 2-4 N 节 远离效应器 效应器旁或其上 节前 f 短 长 节后 f 长 短 节前 : 节后 1:11-17(200) 1:2 分布作用 广泛 局限 系统联系 交感 - 肾上腺素系统 迷走 - 胰岛素系统 总体功能 应急 应激, 动员 利用能量 促消化 吸收, 储备能量

356 副交感神经系统 交感神经系统

357 二 交感和副交感神经所支配的器官及其受体与作用

358 胆碱能系统 肾上腺素能系统

359 自主神经功能的总体特征 : 1. 紧张性作用指交感和副交感神经经常发放一定频率的冲动到其支配的效应器官, 调节或影响其活动 紧张性作用来源于中枢 如何证明? 2. 双重神经支配少数器官除外 作用 : 多拮抗, 少协同 3. 作用与效应器官所处的功能状态有关如交感神经使有孕子宫平滑肌收缩 未孕的舒张 ; 迷走神经使收缩状态的胃幽门舒张 舒张的收缩 4. 参与整体生理功能的调节配合与协调

360 自主神经对整体生理功能的调节及意义 交感神经系统 活动广泛, 作用在于动员各器官的潜在能力 协调活动, 以适应环境的变化 应急与应激 ; 能耗 活动增强时, 常伴有肾上腺素分泌增多, 故称这一活动系统为交感 - 肾上腺素系统 副交感神经系统 活动局限, 作用在于保护机体 休整恢复 促进消化 积蓄能量, 加强排泄和生殖功能 活动增强时, 常伴有胰岛素分泌增多, 故称这一活动系统为迷走 - 胰岛素系统

361 三 调节内脏活动的中枢 1. 脊髓 --- 内脏反射活动初级中枢排尿反射 排便反射 发汗反射 勃起反射 血管张力反射等 ; 仅有脊髓, 不完善, 如尿失禁 粪便失禁等 2. 低位脑干 --- 基本生命中枢心血管中枢 呼吸中枢 唾液分泌及呕吐中枢 --- 生命中枢 脑桥 : 呼吸调整中枢 ; 中脑 : 瞳孔对光反射中枢

362

363 3. 下丘脑 --- 调节内脏活动的较高级中枢 1) 调节自主神经活动 --- 自主 NS 较高级中枢 2) 调节垂体内分泌活动 --- 神经内分泌中枢 ( 经下丘脑调节肽,HRP) 3) 调节体温 --- 体温调节中枢 (PO/AH) 4) 调节水平衡 : 渴觉与饮水, 排水, 经 ADH 5) 控制生物节律 : 如日周期 ( 视交叉上核 ) 月周期 年周期 6) 调控情绪及本能行为 ( 摄食 饮水 性行为 )

364 表 33-2 下丘脑对内脏活动的主要调节功能

365

366 4. 大脑皮质 --- 调节内脏活动的高级中枢 边缘系统 (limbic system)

367 第二节本能行为和情绪的控制 Control of Instinctual Behavior and Emotion 一 本能行为是维持个体生存及种族延续的行为 ( 一 ) 下丘脑对摄食行为的调控 1. 摄食中枢 (feeding center) 和饱中枢 (satiety center) 研究方法 : 电生理, 损毁 刺激与记录摄食中枢 : 下丘脑外侧区 饱中枢 : 腹内侧核 杏仁核基底外侧核群分别抑制和易化上两核群

368 2. 下丘脑葡萄糖敏感神经元调控摄食行为 : 葡萄糖 (Gs) + 摄食中枢 Gs 敏感神经元细胞膜钠泵 超级化, 放电及神经元活动被抑制 拒食 Gs + 饱中枢 Gs 敏感神经元 放电 ; 饱感, 反之摄食中枢兴奋 其放电率与该区神经元对 Gs 的利用度成正变

369 3. 调控摄食行为的神经肽 ( 下丘及边缘系统 ) (1) 抑制摄食行为的神经肽 瘦素 (leptin): 调节脂肪代谢, 降脂 食欲及体 重 ; 抑制 NPY 的合成 释放及摄食行为 神经降压素 (Neurotensin,NT) 缩胆囊素 (CCK) 铃蟾素 (bombesin):

370 (2) 促进摄食行为的神经肽神经肽 Y (NPY) 增食因子 (orexin A,B) 生长素 (GH) 胰多肽 (PP) 阿片肽 (OP) 4. 大脑皮质对摄食行为的控制一定的随意性并受情绪影响, 如喜好 厌恶.

371 ( 二 ) 饮水行为 ( 下丘脑外侧区 ) 一般由渴觉激发 ; 人类, 饮水习惯 影响因素 : 1. 血浆晶体渗透压 促进饮水, 反之抑制. 2. 循环血量心肺容量反射 抑制饮水 3. 动脉血压 或 Ang Ⅱ 促进饮水, 反之抑制. 4. 松弛素和心房钠尿肽前者促进 后者抑制饮水

372 ( 三 ) 性行为由多级中枢参与控制 1. 脊髓性行为反射基本中枢 2. 下丘脑内侧视前区促进性行为, 损毁致性冷淡腹侧视前核调节雌性动物的性行为 3. 边缘系统较高级中枢 ( 杏仁核和基底外侧部 ) 4. 大脑皮质起主导作用包含对性欲 性器官反应及性行为的调控

373 二 情绪是对事物的主观体验和客观表达 情绪活动的神经通路 :Papez circuit(1937) 海马回和扣带回 海马 穹窿 下丘脑乳头体 丘脑前核 还有边缘皮质 : 额叶腹内侧 顶叶内侧 颞叶前端 1. 恐惧和发怒的情绪活动是本能防御反应 (fear; rage) (defense reaction) - - 格斗 - 逃避反应 (fight-flight reaction)

374 防御反应区 (defense area) 下丘脑近中线腹内侧区 电刺激动物的下丘脑外侧区 攻击行为 电刺激动物的下丘脑背侧区 逃避行为 间脑上切除猫的大脑 假怒 (sham rage) 证明正常时大脑皮质对防御反应有下行抑制

375 2. 愉快和痛苦分别与脑内奖赏和惩罚系统的活动有关 (1) 愉快 (pleasure): 通常由能够满足机体需要的刺激所引起, 是一种积极的或正性的情绪活动 Olds 等人 (1956), 用埋藏电极自我刺激发现 : 刺激大鼠从前脑皮质经下丘脑到中脑被盖近中线区的一条束状脑区 ( 占 35%), 动物表现愉快或满足情绪, 称该脑区为奖赏系统 (reward system) 或趋向系统 (approach system)

376 (2) 痛苦 (agony): 由伤害躯体或 / 和精神的刺激或因渴望得到而不能得到或不能满足需求所产生的消极的或负性的情绪活动 刺激下丘脑后部的外侧部 中脑背侧和内嗅皮质等脑区, 大鼠表现恐惧 退缩 回避等反应 由此推测其产生厌恶或痛苦情绪, 称该脑区为惩罚系统 (punishment system) 或回避系统 (avoidance system)( 占 5%) 其余二者皆非的脑区占 60%

377 (3) 奖赏 惩罚活动的激发或抑制的动机 1) 动机 (motivation) 指激发人们产生某种行为的欲望或意念 源于先前的体验 学习记忆 2) 奖赏活动产生愉快情绪 激发行为以获得奖赏. 经学习记忆, 以至成瘾 3) 惩罚活动产生恐惧 痛苦情绪 抑制行为以避免惩罚. 过多重复同样刺激 习惯, 减弱动机及行为

378 3. 情绪生理反应与自主神经系统和内分泌系统的活动有关 情绪生理反应 (emotional physiological reaction): 指人类和动物在情绪活动中所伴发的一系列生 理变化 其主要经自主神经系统和内分泌系统的活 动改变而引起 主要包括 : 交感神经活动亢进 肾上腺激素 甲状腺激素 生长素 催乳素分泌增加及性激素分 泌紊乱等引起的多种生理功能的变化

379 Summary 1. Composing, structural and functional characteristics of autonomic nervous system. 2. Nervous center of regulated visceral activities. 3. Characteristics of function, tonicity and central control of visceral innervation.

380 第九篇神经系统的功能 ( 八 ) 主讲 : 杜剑青 医学院生理学与病理生理学系 1

381 第三十四章 脑电活动 睡眠与觉醒

382 第一节脑电活动 v 一 大脑皮层的电活动 v 概述 : v 自发脑电活动 (spontaneous electric activity of brain) v 皮层诱发电位 (evoked cortical potential,ecp) v 大脑皮质表面电位的形成是由大量神经元同步活动发生的 PSP 总和在皮质表面的表现 脑内与表面呈电源与电穴或反之, 如 EPSP 与正相波,IPSP 与负相波一致 3

383 ( 一 ) 脑电图及其基本波形脑电图 ( electroenephalogram, EEG) 指用脑电图仪在头皮表面记录到的自发脑电活动 ( 动物, 芬兰生理学家 Caton,1875; 人, 德国生理学家 Berger,1928) ECG 基本波形 :a β θ d 波 4

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385 EEG 波形的特征与机体的功能状态 EEG 频率 (HZ) 波幅 (μv) 出现时的状态 成人 α 波 清醒 安静 闭目时 β 波 精神活动 情绪激动时 θ 波 δ 波 困倦时 睡眠时, 疲劳 麻醉 6

386 EEG 的临床意义 : 结合临床资料诊断癫痫或肿瘤 脑电的同步化与去同步化活动 (synchronous activity and desynchronous activity) 同步化是指脑神经元趋于一致时的脑电活动, 表现为低频 高幅波 ; 如睡眠时的脑电波 去同步化是与上相反的变化, 如觉醒或兴奋时 癫痫或脑肿瘤时的 EEG: 棘波 尖波 棘慢综合波 7

387 棘波 尖 - 慢波 尖波 高度节律紊乱 ( 高度失律 ) 第一慢波 14 或 6 周 /s 正相棘波 多棘 - 慢波 发作性节律波 常见癫痫放电波形 8

388 ( 二 ) 皮层诱发电位 (ECP) 是感觉传入系统或脑的某一部位受到刺激时, 在大脑皮层一定区域引出的电位变化 包括躯体感觉 听觉 视觉 ECP 等 平均诱发电位 :(averaged evoked potential, AEP) ECP 经叠加平均后获得电位 ECP 组成 : 主反应 : 先正后负次反应 : 主反应后的扩散性续发反应, 负相波后发放 : 主反应后的周期性正相波 9

389 负 次反应 正 后发放 主反应 图示 ECP 的波形 10

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392 第二节睡眠与觉醒 ( sleep & arousal) 一 睡眠 - 觉醒周期 --- 明显的昼夜节律 另有 : 呼吸 血压 心率 体温 内分泌等昼夜节律 v 自主昼夜节律周期长于自然周期 ; v 体内存在内在生物节律 ; v 下丘脑的视交叉上核与昼夜节律关系密切 ; 其功能机制不清 13

393 二 睡眠分为慢波睡眠和异相睡眠两个时相 ( 一 ) 慢波睡眠 (slow wave sleep,sws) 分为四期 SWS-Ⅰ 入睡期, EEG 为 α 波 有 β 波和 θ 波 SWS-Ⅱ 浅睡期, 睡眠梭形波 (σ 波 ) 少量 δ 波 SWS-Ⅲ 中度睡眠期, 高幅 δ 或 δ 与梭形复合波 (κ 复合波 ) SWS-Ⅳ 深度睡眠期, 低频高幅 δ 波 生理功能变化 : 以同步化脑电波为特征 1 视 听 嗅 触等感觉功能暂时减退 ; 2 骨骼肌张力及反射活动减弱 ; 3 生长素分泌增加, 生长 ; 4 内脏活动及代谢率降低 14

394 a 波与 β 节律 θ 和 β 波,a 波少 K 复合波 (a 变异 ) (d 和 σ 波复合 ) > d 波 (20-50)% d 波 >50% 15

395 ( 二 ) 异相睡眠时 EEG 为不规则 β 波 v 生理功能变化 : 以去同步化脑电波为特征 感觉功能进一步减退, 肌紧张, 有肢体抽动, 眼球 快速运动,BP 心率 呼吸均 但不规则, 多数人反映做梦, 蛋白质合成 NS 发育 记忆 易诱发疾病发作, 如心肌梗死 脑血管意外等 睡眠剥夺 : 成人持续觉醒 15~16h 异相睡眠剥夺试验 : 16

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397 三 睡眠与觉醒的发生机制 涉及多个脑区 ( 一 ) 脑内特定的慢波睡眠诱导区 1. 脑干睡眠诱导区 --- 延髓网状结构 ( 含孤束核 ) v 低频刺激 慢波睡眠 ; 高频 St 觉醒 v 上行抑制系统与上行激动系统的作用相拮抗 2. 间脑睡眠区 --- 下丘脑后部 丘脑髓板内核群邻旁区 丘脑前核和间脑 8Hz 刺激 慢波睡眠 ; 高频刺激 觉醒 3. 前脑基底部睡眠区低高频 St 均引起慢波睡眠 4. 腹外侧视前区 (VLPO) 觉醒 慢波睡眠 VLPO GABA 神经元 觉醒部位 18

398 ( 二 ) 异相睡眠与桥脑网状结构的活动密切相关 v EEG 波形 : 1 棘波 / 桥脑网状结构 外侧膝状体 枕叶皮质 --- 脑桥 - 外侧膝状体 - 枕叶锋电位 (PGO 锋电位 ) --- 异相睡眠的启动因素 ; 可能由自脑桥被盖外侧区 的胆碱能神经元冲动扩布引起 2 θ 波 / 海马 19

399 v ( 三 ) 觉醒与网状结构上行激动系统的活动有关 v 脑干网状结构上行激动系统经非特异感觉投射系统上传 至大脑皮质, 具有易化与唤醒作用, 维持觉醒. 刺激动物的中脑网状结构可唤醒睡眠动物,EEG 为去同步快波 v 1) 与觉醒有关的脑区 : 除上外, 皮质运动区 额叶 眶回 扣带回 颞上回 海马 杏仁核 下丘脑等 2) 觉醒递质 : 蓝斑 NE 中缝核 5-HT 黑质 DA 基底前核 Ach 结节乳头体核组胺, 外侧下丘脑区增食因子等 20

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402 行为觉醒与脑电觉醒 : 行为觉醒指机体对新异刺激出现探究行为 ; 可能与黑质 DA 能系统的活动有关 脑电觉醒表现为去同步化快波 ; 与蓝斑上部 NE 能及脑干网状结构胆碱能系统作用有关 破坏 NE 能系统, 快波减少 v 二者分离 : 破坏黑质 DA 系统, 无探究行为, 但可有快波 ; 用阿托品阻断脑干网状结构胆碱能系统, 脑电为同步化慢波, 但无睡眠行为 23

403 第三十五章脑的高级功能 第一节学习与记忆 (learning & memory) v 学习 : 指机体通过 NS 接受环境刺激获得新知识或新技能的思维 体验及行为习惯的过程 v 记忆 : 指将学习到的理论或技能知识编码 储存 及随后读出的神经活动过程 v 学习是记忆的前提 基础 ; 记忆是学习的结果 24

404 一 学习分为非联合型学习和联合型学习 1. 非联合型学习 (nonasssociative learning, 简单学习 ) v 在刺激与反应之间不存在某种明确的联系 如习惯化 敏感化等与突触可塑性改变有关的表现 2. 联合型学习 (associative learning) v v 在时间靠近 有一定规律的两个或两个以上事件重复发生时, 在脑内逐渐形成联系, 使人或动物学会在刺激或刺激与行为之间建立联系 形式 : 条件反射 25

405 (1) 经典条件反射 创始人 : 巴甫洛夫 苏联生理学家 (2) 操作式条件反射 (operant conditioning) 或工具性条件反射 (instrumental conditioned reflex) v 1 趋向性条件反射兴奋性, 获得奖赏 v 2 回避性条件反射抑制性, 逃避 26

406 操作式条件反射的形成 : 某种信号 非主动性行为动作 获得奖赏或惩罚, 此过程在时空上反复出现 吻合, 该信号出现 动物主动行为 : 或采取动作获得奖赏 或不作为以回避惩罚 前者称为趋向性条件反射, 后者称为回避性条件反射 信号 + 操作 + 强化 27

407 (3) 人类的条件反射与两种信号系统学说 ( 巴甫洛夫,1927) v 第一信号 : 一切现实的具体的感觉信号第一信号系统 : 大脑皮质对第一信号产生条件反射的功能系统 人与动物共有 第二信号 : 对第一信号抽象概括的信号及其含义 如语言 文字 符号的含义第二信号系统 : 大脑皮质对第二信号产生条件反射的功能系统 人类特有 人类的条件反射 : 生后 1 个月 ± 开始形成, 逐步 深化 28

408 二 记忆是大脑皮质巩固获得的信息并使之再现的过程 ( 一 ) 依持续时间分为短时程与长时程记忆 1. 短时程记忆 (short-term memory) 包括 : 感觉性记忆 <1s 第一级记忆数秒至几分钟 2. 长时程记忆 (long-term memory) 包括 : 第二级记忆数分钟至数年 第三级记忆永久 29

409 v 四级记忆的发展过程 : 30

410 ( 二 ) 根据内容将记忆分为陈述性和非陈述性记忆 1. 陈述性记忆 (declarative memory): 指对与特定时间 地点和事件有关的记忆 能进入人的主观意识, 易遗忘 包含情景式和语义式记忆 2. 非陈述性记忆 (nondeclarative memory) 指不依赖于意识或认知过程, 需重复测试或连续操作而形成的记忆 即对一系列规律性操作程序的记忆 不进入主观意识, 不易遗忘 31

411 ( 三 ) 遗忘 (loss of memory) 指部分或完全失去回忆和再认的能力 原因 : 条件反射的消退, 新信息的干扰 可分为生理性遗忘和病理性遗忘 遗忘症 (amnesia): 1 顺行性遗忘症 (anterograde amnesia) 不能记忆新近获得的信息, 但过去的记忆仍然保留 不能转入二级记忆 见于慢性酒精中毒, 海马和额叶皮质损伤 32

412 v 2 逆行性遗忘症 (retrograde amnesia) 对正常脑功能障碍之前的一段时间内的记忆丧失, 可记忆新近的事件 可能因第二级记忆发生紊乱 见于脑震荡 电击 麻醉等 33

413 三 学习和记忆的神经生物学机制 ( 一 ) 与学习记忆有关的脑区大脑皮质联络区 海马及其邻近脑区 杏仁核 丘脑及脑干网状结构等 涉及神经回路 递质 受体及其信号转导等 v 脑功能定位的技术及方法 : 1 正电子发射断层成像 (position emission tomography, PET) 2 功能磁共振成像 (functional magnetic resonance imaging, fmri) 34

414 ( 二 ) 突触可塑性是学习记忆的神经生理学基础 v 突触可塑性 (synaptic plasticity): 习惯化敏感化长时程增强 (LTP) 长时程压抑 (LTD) ( 三 ) 学习记忆的神经回路与物质基础 35

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416 v 一些动物实验提示 : ACh 儿茶酚胺 阿片受体拮抗剂纳洛酮 VP GABA 拟胆碱药, 包含 RNA 及蛋白质合成增加等能增强学习记忆 抗胆碱药 催产素 利血平 脑啡肽等可抑制学习记忆, 使记忆减退 37

417 第二节大脑的语言功能 一 语言功能涉及多个脑区及它们之间的相互联系 1. 大脑皮质的语言功能语言的神经通路 ---Wernicke-Geschwind 模型 : 视网膜的视觉信息 外侧膝状体 初级视皮质 高级视皮质 顶 - 枕 - 颞叶联合皮质, 角回 Wernicke 语言区 经弓状束到 Broca 语言区 运动皮质面部代表区 口唇 舌 喉运动 声音 ( 语言 ) 不足 : 单纯损伤 Wernicke 和 Broca 语言区, 不引起其完全失语, 路径也非唯一, 信息处理也有不同方式等 38

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419 2. 语言功能障碍 40

420 损伤 失写症不会写 损伤 失读症看不懂 损伤 流畅失语症, 语词杂乱 损伤 运动性失语症, 不会说话 图 35-2 损伤 流畅及听觉性失语症, 听不懂及语词紊乱 41

421 3. 其它认知功能 v 前额叶皮质, 短时程情景式记忆 情绪活动 v 颞叶联络皮质, 视觉和听觉记忆 v 顶叶联络皮质, 参与精细躯体感觉和空间深度感觉的学习 v 右顶叶皮质损伤 : 穿衣失用症 (apraxia) v 额顶部损伤 : 失算症 (acalculia) v 右颞叶损伤 : 面容失认症 (prosopagnosis) 对颜色 物体和地点认知障碍 42

422 二 优势半球和皮质功能的互补性 1. 优势半球 (dominant hemosphere ): 指人脑的高级功能向一侧半球集中的现象. 43

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425 v v 2. 两侧大脑皮质功能的相关 证明 : 裂脑 (split brain) 联系 : 胼胝体, 约 100 万根神经纤维 46

426 Summary 1.What is the evoked cortical potential? 2.What are basal waves of EEG, and body s situations when they come forth. 3. Characteristics of two sleep phases, respectively. 4.What is the main difference between human being and animals? 5. Grading of memory, and its meaning, respectively. 6. What kinds of language centers are there? What is the effect, respectively, after they are damaged. 47