生理學(xué)課件：11-1 神經(jīng)系統(tǒng)

1、Nervous system(1)Chapter 9HealthNervous RegulationHomeostasisDiseaseHumoral RegulationAutoregulationNeurological DiseaseIntroductionNervous System 3Contents General principles of NS activities Motor function Sensory function Autonomic nervous system Higher integration in brain Nervous system (1)Zhu

2、Shi Gong（祝世功）MD,PhDProfessor and Associate ChairmanDepartment of Physiology and PathophysiologyE-mail: Office: Room 322, Physiological BuildingPhone: 82801477General principles of NS activities5CerebrumBrachial plexusCervical plexusLumbar plexusSacral plexusLateral aspectPosterior aspectCerebellum8x

3、2 Cervical nerves12x2 Thoracic nerves5x5 Lumbar nerve1x2 Coccygeal nerveSpinalnervesBasic structure of nerve system6 Nervous system nerve trunk(fiber) ganglion/nerve cellPeripheral nervous system (PNS)Neuron 1 x 1012glia 5-10 x 1012 Central nerous system(CNS)Composition of NS： brain, spinal cord, ga

4、nglion cerebral nerve spinal nerve (plexus) autonomic nerve, Cell body (Soma) ( brain, spinal cord and ganglion) 生物合成中心：nutrition, protein and neurotransmitters. 信息整合中心：information integrition Processes Axon (single) : 產(chǎn)生和傳遞神經(jīng)沖動(dòng) 末稍釋放神經(jīng)遞質(zhì) Dendrite (one or more): 接受刺激，送到胞體。1. Neuron （神經(jīng)元）DendritesSoma

5、Collateral branchNucleusAxon hillockMyelin sheathAxonNodes of RanvierAxon terminalspyramidal cell in the cerebral cortex2. Neuroglia(神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞) Astrocyte (星形膠質(zhì)細(xì)胞) 9-10um, 膠質(zhì)絲-(GFAP)Oligodendrocyte (少突膠質(zhì)細(xì)胞), 6-8umMicroglia (小膠質(zhì)細(xì)胞) 4um Ependymocyte (室管膜細(xì)胞)Schwann cell (施萬(wàn)細(xì)胞) 神經(jīng)膜細(xì)胞（髓鞘形成）（髓鞘形成）電生理特性: 膜電位 去

6、極化 約40mV 復(fù)極化 無(wú)動(dòng)作電位 缺少Na通道 ?小膠質(zhì)細(xì)胞少突膠質(zhì)細(xì)胞原漿型星形膠質(zhì)細(xì)胞 纖維型星形膠質(zhì)細(xì)胞支持、分隔與絕緣提供支架: 如 Astrocyte形成髓鞘: 少突膠質(zhì)細(xì)胞， 施萬(wàn)細(xì)胞運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)Astrocyte， （周足，end foot）增生并修復(fù)缺損 Astrocyte吞噬潰變碎片 并填充形成膠質(zhì)瘢痕（glial scar) glial scar 不利于再生軸突生長(zhǎng)reactive glia釋放神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子屏障 blood-brain barrier Astrocyte(end foot) brain-cerebrospinal barrier Ependymocyte

7、（室管膜細(xì)胞）吞噬和免疫應(yīng)答 Oligodendrocyte， Astrocyte, microglia, 吞噬功能 Astrocyte 上的MHC II類(lèi)蛋白可結(jié)合外來(lái)抗原, 并呈遞給T cell, 產(chǎn)生免疫應(yīng)答。調(diào)節(jié)神經(jīng)元功能保持突觸敏感性： 如astrocyte 及時(shí)攝取glu or GABA 合成和分泌活性物質(zhì)： angiotensin, NGF, PGE, cytokines( IL-1, IL-3, IL-6)Function of neuroglia神經(jīng)再生 施萬(wàn)細(xì)胞 外周神經(jīng)髓鞘，BDNF， NT-3等。 各種膠質(zhì)細(xì)胞分泌細(xì)胞因子，神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等123. Nerve fiber

8、 神經(jīng)纖維的功能： Conduction excitement （功能性作用） 靜息電位、動(dòng)作電位、興奮傳導(dǎo) Trophic effect （與沖動(dòng)無(wú)關(guān)） 末梢釋放生物活性物質(zhì)，調(diào)節(jié)被支配組織的代謝活動(dòng)， 并影響其結(jié)構(gòu)和功能。(神經(jīng)損傷或被切斷時(shí)明顯)神經(jīng)纖維分類(lèi) 神經(jīng)纖維- Axon (有些感覺(jué)神經(jīng)元的具有長(zhǎng)樹(shù)突也可構(gòu)成神經(jīng)纖維)。 神經(jīng)纖維的軸漿運(yùn)輸 .13神經(jīng)纖維分類(lèi)IV背根傳入纖維（痛覺(jué)）0.4-1.20.6-2.0drCAAAsCA梭外肌傳出纖維 III皮膚傳入纖維（痛、溫）1-412-30II皮膚傳入纖維（觸壓覺(jué)）8-1330-70梭內(nèi)肌傳出纖維 4-815-30自主神經(jīng)節(jié)后纖維

9、0.3-1.30.7-2.3C類(lèi)（無(wú)髓）自主神經(jīng)節(jié)前纖維 1-33-15B類(lèi)I肌梭、腱器官傳入纖維 12-2270-120A類(lèi)來(lái)源和直徑 來(lái)源直徑(m)傳導(dǎo)速度（m/s）電生理特性14 軸漿(axoplasm)-軸突內(nèi)的細(xì)胞液。 軸漿雙向流動(dòng)、進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸和交換，這種現(xiàn)象稱(chēng)為軸漿運(yùn)輸。 缺少粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體, 核糖體少, 缺乏合成蛋白能力 anterograde transport ( soma-end ) ATP kinesin(驅(qū)動(dòng)蛋白) 快速： 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，分泌顆粒，囊泡等 250-500 mm/d 中速： 線(xiàn)粒體， 15-70 mm/d 慢速： 微絲，微管 1-8 mm/d ret

10、rograde transport (end-soma) ATP dynein(動(dòng)力蛋白) 末稍的蛋白，復(fù)合小泡，溶酶體等 （反饋?zhàn)饔茫?破傷風(fēng)毒素、狂犬病毒、辣根過(guò)氧化酶（示蹤劑）神經(jīng)纖維的軸漿運(yùn)輸（Axoplasmic transport of nerve fiber）15AxonExocytosisMitochondriaEndocytosisAxon terminalNucleolusDispersed chromatinSomaNucleusMitochondriaRough endoplasmic reticulumGolgi apparatusKinesinDyneinNeuro

11、filamentsRetrogradeAnterograde 軸漿運(yùn)輸與傳導(dǎo)無(wú)關(guān)。阻斷神經(jīng)傳導(dǎo)不影響軸漿運(yùn)輸,肌肉不發(fā)生萎縮(麻醉藥)。但缺氧可使運(yùn)輸減慢（ATP ）。16HRPHorseradish Peroxidase辣根過(guò)氧化物酶逆行示蹤技術(shù)熒光金G hrelin FG Ghrelin/FG174.神經(jīng)元之間的相互聯(lián)系(信息傳遞)方式(1) Synaptic transmission (突觸傳遞)(3) Nonsynaptic chemical transmission(非突觸性化學(xué)傳遞)(2) Gap junction (縫隙連接)（電突觸）18four class ：Axon-som

12、a (Axosomatic)Axon-dentrite (Axodendritic)Axon-axon (Axoaxonal)Dentrite-dentrite (dendrodendritic) (1) Synaptic transmission神經(jīng)元之間相互接觸的部位稱(chēng)為突觸（synapse)。19 突觸傳遞的基本模式： electricity chemistry electricity 突觸的傳遞過(guò)程20Structure of synapse經(jīng)典突觸結(jié)構(gòu)包括： Presynaptic membrane Postsynaptic membrane Synaptic vesicles(突觸

13、小泡) chemical substance (neurotransmitter) 217.5nm7.5nm（20nm）20-80nm22突觸傳遞的基本機(jī)制快速清除Ca2+: 軸漿中的Na+-Ca2+交換體, 或被線(xiàn)粒體攝取1.Never impulse（動(dòng)作電位） 軸突末梢 突觸前膜去極化2.電壓門(mén)控Ca2+通道開(kāi)放(Na+通道也開(kāi)放),膜外Ca2+進(jìn)入,Ca2+濃度增高小泡膜上的突觸結(jié)合蛋白(synaptotagmin) 在高Ca2+ 條件下發(fā)生變構(gòu), 解除對(duì)融合的鉗制,小泡與前膜融合,形成融合孔, 遞質(zhì)釋放（出胞）3.形成4Ca2+-CaM復(fù)合物 激活蛋白激酶II(CaM K II)小泡

14、表面突觸蛋白I (synapsin I) 磷酸化, 與細(xì)胞骨架絲結(jié)合力 , 小泡游離G蛋白R(shí)ab3協(xié)助下,突觸小泡移動(dòng)到前膜,小泡膜上的囊泡蛋白(v-SNARE)與前膜靶蛋白結(jié)合, 已知兩種靶蛋白:突觸融合蛋白(syntaxin)和突觸小體相關(guān)蛋白（SNAP-25）小泡移動(dòng)、 融合、釋放23神經(jīng)遞質(zhì)被酶降解或被星形膠質(zhì)細(xì)胞攝取 或被突觸前神經(jīng)末梢攝取遞質(zhì)與突觸后膜受體結(jié)合突觸后膜離子通道開(kāi)放 離子跨膜運(yùn)動(dòng)后膜電位變化 去極化(EPSP) 突觸后神經(jīng)元興奮 超極化(IPSP ) 突觸后神經(jīng)元抑制經(jīng)典的突觸后電位。快突觸后電位。慢突觸后電位。如 DA 第二信使24突觸后膜的電位變化Changes

15、of potential in postsynaptic membraneInhibitory postsynaptic potential(IPSP)(抑制性突觸后電位)Excitatory postsynaptic potential ( EPSP)(興奮性突觸后電位)共同特點(diǎn)： 局部電位：可電緊張性擴(kuò)布 等級(jí)性：其大小與神經(jīng)遞質(zhì)釋放量相關(guān)。 可疊加（總和）：時(shí)間總和及空間總和25EPSPEPSP產(chǎn)生機(jī)制： 興奮性遞質(zhì)（如Ach)后膜受體后膜對(duì)Na+的通透性 Na+擴(kuò)散入胞內(nèi)局部去極化（局部興奮），即(EPSP) 。 如EPSP沒(méi)有達(dá)到閾電位，也會(huì)使局部膜電位和閾電位距離變小，使神經(jīng)元興奮

16、性增高。EPSP的特征： 突觸后膜出現(xiàn)局部去極化（31） EPSP總和起來(lái)，可產(chǎn)生更大的EPSP，當(dāng)達(dá)閾電位時(shí)，則產(chǎn)生動(dòng)作電位并傳導(dǎo)（時(shí)間總和和空間總和）1226IPSPIPSP產(chǎn)生機(jī)制： 抑制性遞質(zhì)(如GABA)后膜受體后膜Cl-通道開(kāi)放 引起Cl-內(nèi)流后膜發(fā)生超極化突觸后神經(jīng)元的興奮性下降。即抑制性突觸后電位(IPSP)。 IPSP產(chǎn)生也可能與K+通道開(kāi)放，K+外流增多及Na+、Ca2+通道關(guān)閉有關(guān)。IPSP的特征： 突觸后膜出現(xiàn)局部超極化（31）327突觸傳遞的特點(diǎn)1.單向傳遞： 有方向性，只能從突觸前膜到后膜.（but NO等）2.突觸延擱 （synaptic delay）：興奮通過(guò)一

17、個(gè)突觸約需0.3-0.5ms 通過(guò)的突觸數(shù)越多，反射時(shí)程越長(zhǎng)。3.易疲勞（Synaptic fatigue）： 由于神經(jīng)遞質(zhì)消耗，使信息通過(guò)synapse 效率下降。4.對(duì)內(nèi)環(huán)境變化敏感（Sensitive to internal environment change）： CO2,hypoxia, acidosis, 麻藥，etc。5.興奮節(jié)律改變：傳入和傳出神經(jīng)元的放電頻率往往不同。后者是綜合效應(yīng)。6.興奮總和：反射活動(dòng)中，多根神經(jīng)纖維興奮，多個(gè)EPSP總和， 才能達(dá)到突觸后神經(jīng)元的閾電位。 也可發(fā)生阻塞現(xiàn)象。由于其它神經(jīng)元的興奮預(yù)先或同時(shí)到達(dá)。 7.后發(fā)放（after discharge）

18、: 刺激停止后，傳出神經(jīng)元仍可發(fā)放神經(jīng)沖動(dòng)。 此種現(xiàn)象稱(chēng)為后放。中間神經(jīng)元形成的環(huán)狀聯(lián)系所致。28 兩個(gè)神經(jīng)元膜緊密連接部位。間隙2-5nm。接觸部位電阻較低。無(wú)突觸小泡，其傳遞方式是電傳遞，也稱(chēng)為電突觸。 傳遞快，幾乎無(wú)潛伏期。如小腦籃狀細(xì)胞。(2) Gap junction(縫隙連接)（電突觸） 軸突末梢的分支上有許多曲張?bào)w（varicosity） 。varicosity內(nèi)含裝有遞質(zhì)的小泡。遞質(zhì)釋放后，彌散到附近的效應(yīng)細(xì)胞發(fā)揮作用。 如單胺類(lèi)神經(jīng)纖維末梢（fig)。(3) Nonsynaptic chemical transmission(非突觸性化學(xué)傳遞) 29fig 07-28b, p

19、g 237 VaricositiesDiffuse terminals304. 局部神經(jīng)元回路1、局部回路神經(jīng)元和回路 短軸突和無(wú)軸突神經(jīng)元，不遠(yuǎn)距離投射，只在局部與鄰近的神經(jīng)元接觸。這類(lèi)神經(jīng)元稱(chēng)為局部回部神經(jīng)元。 由局部回路神經(jīng)元組成的獨(dú)立環(huán)路稱(chēng)為局部神經(jīng)元回路。2.聯(lián)系方式復(fù)雜多樣 電突觸 混合性突觸串聯(lián)性突觸 交互性突觸 （化學(xué)性突觸）3.功能上是整合局部信息31ReferenceTextbook32SummaryNeuronNervous fiber conduction, trophism, axoplamic transport, classificationGlia functi

20、onSynapse synaptic transmission mechanism conductive featureExercise & ReviewTerm 1-4Choice 1-203. Answer 1-333名解（可以選擇題形式出現(xiàn)）1.軸漿運(yùn)輸2.局部神經(jīng)元回路3.后放問(wèn)答題（可以選擇題形式出現(xiàn)）1.突觸傳遞的特點(diǎn)。2.突觸傳遞的過(guò)程。3. EPSP特點(diǎn)及產(chǎn)生機(jī)制。4. IPSP特點(diǎn)及產(chǎn)生機(jī)制。5. 膠質(zhì)細(xì)胞的電生理特點(diǎn)。6. 膠質(zhì)細(xì)胞的功能。復(fù)習(xí)參考題34See you next time3513Relationship between AP and EPSP(or IPSP) 離子離子3637K+