生理學教學課件：神經(jīng)系統(tǒng)的功能

神經(jīng)系統(tǒng)的功能您已經(jīng)學過哪些有關(guān)神經(jīng)生理學的知識？“Thedecadeofthebrain”

諾貝爾獎1901首次頒發(fā)生理學或醫(yī)學獎,98項/100年

20項與神經(jīng)科學相關(guān)諾貝爾獎20項與神經(jīng)科學相關(guān)1906年,Golgi(意大利),Cajal(西班牙)提出神經(jīng)元學說.Sherrington,提出突觸Adrian記錄神經(jīng)纖維的電活動

1932年,兩位英國科學家獲獎-1936年,Loewi(德國),Dale(英國),發(fā)現(xiàn)Ach諾貝爾生理學或醫(yī)學獎NeuroscienceTheCongressofUSA:in

the90’softhe20thcentury)“Thedecadeofthebrain”

China:NeurosciencemeetingBrainResearchinstitute腦研究計劃：

2013年4月，美國總統(tǒng)奧巴馬決定10年投入45億美元用于“美國腦計劃”。其中投資30億美元的“通過推動創(chuàng)新性神經(jīng)技術(shù)開展大腦研究”國家專項計劃（2013年）、《國家人工智能研究與發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》（2016年）；歐盟將“人腦工程計劃”列入未來新興旗艦技術(shù)項目（2013年），10年投資10億歐元。日本、韓國、加拿大等先后發(fā)布大腦發(fā)展戰(zhàn)略和共識，。

中國腦研究計劃

從2013年3月開始，科技部、教育部、中科院等組織專家研討會，著手對“中國腦計劃”作準備。復(fù)旦大學已牽頭成立“腦科學協(xié)同創(chuàng)新中心”，該中心主任由復(fù)旦大學教授、中科院院士楊雄里擔任，下設(shè)腦科學前沿研究部、腦疾病與腦保護研究部、腦技術(shù)與類腦智能研究部3個部門，恰好對應(yīng)“中國腦計劃”雛形中的“三腦”。

穩(wěn)態(tài)

Homeostasis

調(diào)節(jié)

Regulation

Neuralregulation Humoralregulation Autoregulation

反饋

Feedback

前饋 Feed-forward基本原理 Principlesinphysiology

ThenervoussystemCanbesubdividedinto

ThecentralnervoussystemTheperipheralnervoussystemTheautonomicnervoussystemSympatheticParasympatheticEntericnervoussystem組成神經(jīng)系統(tǒng)的細胞神經(jīng)元 Neurons(1011)神經(jīng)膠質(zhì)細胞

Neuroglialcell Glia(1012ormore)Howthebrain’scellularelementsoperate?AtypicalneuronThebasicstructureofaneuron

CellbodyDendrite(spines)Axon(hillock,initialsegmen

Myelinsheath

(myelinatedfiberand unmyelinatedfiber)Presynapticterminals(synapticknobs)cellbody(soma)initialsegmentofaxonSchwanncellnodeofRanviernucleusaxonhillockdendrites

Amotoneuronwithmyelinatedaxon第一節(jié)總論一、神經(jīng)元（一）神經(jīng)元的分類

Functionsoftheneuron

Receivesignals(receptor)Generationofactionpotential(initialsegment, initialnodeofRanvier,Na+channelshighlyconcentrated)

Conductionofimpulses(axon)Transmissionofinformation(synapse)NeurotransmitterreleaseNeurosecretionFunctionsofthecellbodyResponsibleformanyoftheneuronalhousekeepingfunctions,includingthesynthesisandprocessingofproteins

Functionsofthedendrite

Collect(andintegrate)information (mayreceiveasmanyas200,000synapticinputs)HavereceptorsonthemembraneDendriticmembraneshavevoltage-gatedionchannels:amplifysynapticsignalsalongtheentiredendriticlengthFunctionsoftheaxon

ConductionofnerveimpulsesVialocalcurrent

NerveimpulseconductionCharacteristicsStructuralandfunctionalintegrityInsulationBi-directionalconductionRelativeinfatigabilityConductionvelocity

DependsonDiameterofnervefiberMyelinsheathTemperature

V(m/s)=6D(μm)Saltatoryconduction:depolarizationjumps

fromonenodeofRanviertothenextClassificationofnervefibersAccordingtothespeedofconduction A——α,β,γ,δ(12～120m/sec) B(3～15m/sec) C(0.5～2.3m/sec)Accordingtothediameterofthefibers I——Ia,Ib(12～

22μm) II(5～12μm) III(2～5μm) IV(0.1～1.3μm)actionpotentialstimulatormixednervedirectionofimpulseABCmsαβγδRelativevoltageCompoundactionpotential神經(jīng)元的主要功能：感受刺激整合后產(chǎn)生生理調(diào)節(jié)和控制效應(yīng)（反射弧）神經(jīng)內(nèi)分泌神經(jīng)免疫Axoplasmictransport蛋白合成部位：胞體軸漿運輸（anxoplasmictransport）：雙向順向（anterograde）：胞體→軸突末梢驅(qū)動蛋白（kinesin）：桿部

頭部快速：410mm/d（線粒體、遞質(zhì)囊泡、分泌顆粒等）；慢速：1-12mm/d（微管、微絲）

Axoplasmictransport軸漿運輸（anxoplasmictransport）：雙向逆向（retrograde）：軸突末梢→胞體

205mm/d（NGF、某些病毒、毒素）動力蛋白（dynein）：具有ＡＴＰ酶的活性ＨＲＰ：逆向示蹤驅(qū)動蛋白和動力蛋白的構(gòu)造(上)及順向和逆向軸漿運輸(下)模式圖Note:siteswiththefunctionofATPaseAxoplasmictransport軸漿運輸（anxoplasmictransport）：雙向逆向（retrograde）：軸突末梢→胞體

205mm/d（NGF、某些病毒、毒素）動力蛋白（dynein）：具有ＡＴＰ酶的活性ＨＲＰ：逆向示蹤Trophicactionoftheneuron（1）trophicaction

神經(jīng)對支配組織的作用功能性作用營養(yǎng)性作用（2）neurotrophin，NT本質(zhì)：蛋白質(zhì)（逆向軸漿運輸）種類：NGF、BDNF、NT3、NT4/5受體：TrkA、TrkB、TrkC二、神經(jīng)膠質(zhì)細胞（neuroglia）種類：PNS---Schwann細胞、衛(wèi)星細胞CNS---星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞、小膠質(zhì)細胞特點：有突起，但無軸、樹突之分不形成突觸結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生AP神經(jīng)膠質(zhì)細胞的功能支持作用Support

修復(fù)、再生Repair,regeneration免疫應(yīng)答作用營養(yǎng)作用Trophicaction絕緣、屏障Formtheblood-brainbarrier維持合適的離子濃度Maintainappropriateconcentrations攝取和分泌神經(jīng)遞質(zhì)neurotransmitters(GABA,glutamate)

Basicprinciples

Reflex:thefundamentalactivitiesoftheCNS—asensorystimulusevokesacertainresponse

Reflexarc:thestructuralbasis

Synapse：

theregionwheretwoneuronsmakecontact

Junction:contactbetweenaneuronandaneffectorcell突觸(synapse)——

神經(jīng)元之間發(fā)生聯(lián)系和信息傳遞的部位反射(reflex)——

神經(jīng)系統(tǒng)活動的基本方式synapsejunctionSynaptictransmission一、synapse突觸前膜突觸間隙突觸后膜Synaptictransmission

Presynapticmembrane 7.5nm SynapticvesiclesCleft 20～40nmPostsynapticmembrane Receptor Channelasynapticknobmitochondrionpostsynapticthickeningadendrite2.突觸分類按接觸部位軸突-樹突式突觸軸突-軸突式突觸軸突-胞體式突觸按性質(zhì)興奮性突觸抑制性突觸Thesynapticknobs

Function:

impulsestransmission

synapsejunctionSynaptictransmissionpresynapticneuronskeletalmusclesmoothmuscleglandularcellClassificationofsynapses

Axon–dendriticsynapseAxon–somaticsynapseAxon–axonalsynapseOthersCommonsynapticarrangementsinCNSSynaptictransmissionatchemicalsynapseTNa+Ca2+Voltage-gatedCa2+channelNerveactionpotentialTransmitterrelease(exocytosis)Chemically-gatedionchannel

↓Postsynapticpotential

Ca2+influxtriggersneurotransmitterreleaseCa2+isrestoredbyrapidsequestrationandremovalfromthecellprimarilybyaCa2+/Na+antiportSynaptictransmissionatchemicalsynapse(7steps)化學性突觸傳遞突觸前神經(jīng)元（+）→末梢去極化→Ca2+通道開放→Ca2+內(nèi)流→遞質(zhì)釋放至間隙→遞質(zhì)作用于后膜受體→引起突觸后電位：鈉內(nèi)流:去極化→鄰近膜上產(chǎn)生AP→興奮氯內(nèi)流:超極化→抑制Theprocessofvesiclereleasesynapsinmobilizationtraffickingdockingfusionsynaptobrevin電-化學-電的傳遞過程突觸前神經(jīng)元（+）→末梢去極化→Ca2+通道開放→Ca2+內(nèi)流→遞質(zhì)釋放至間隙→遞質(zhì)作用于后膜受體→引起突觸后電位：鈉內(nèi)流:去極化→鄰近膜上產(chǎn)生AP→興奮氯內(nèi)流:超極化→抑制興奮傳遞的其他方式1.電突觸傳遞(electriclesynaptictransmission)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：縫隙連接（gapjunction)2.接頭傳遞非突觸性化學傳遞曲張體（varicosity）電突觸傳遞（gapjunction）

結(jié)構(gòu)：2-3nm

特點：雙向、傳遞速度快、存在于中樞神經(jīng)和視網(wǎng)膜中。主要發(fā)生在同類神經(jīng)元之間。功能：促進不同神經(jīng)元的同步化活動。非定向突觸傳遞神經(jīng)-平滑肌神經(jīng)-心肌接頭傳遞特點：

1.無特化的膜結(jié)構(gòu)

2.間距大于20nm3.作用分散

4.傳遞時間長

5.效應(yīng)取決于有無受體影響突觸傳遞的因素影響遞質(zhì)釋放的因素：

Ca+量突觸囊泡蛋白:破傷風毒素遞質(zhì)的攝取和酶解：利血平，有機磷農(nóng)藥影響受體的因素電-化學-電的傳遞過程突觸前神經(jīng)元（+）→末梢去極化→Ca2+通道開放→Ca2+內(nèi)流→遞質(zhì)釋放至間隙→遞質(zhì)作用于后膜受體→引起突觸后電位：鈉內(nèi)流:去極化→鄰近膜上產(chǎn)生AP→興奮氯內(nèi)流:超極化→抑制oscilloscopemicroelectrodeincelldorsalrootS1S2ventralrootPostsynapticdepolarizationPostsynaptichyperpolarizationIntracellularrecordingforstudyingsynapticactivityPostsynapticpotential（突觸后電位）TNa+Ca2+Voltage-gatedCa2+channelnerveactionpotentialtransmitterrelease(exocytosis)postsynapticpotentialOnewaytransmission2.突觸傳遞的一般過程電-化學-電的傳遞過程突觸前神經(jīng)元（+）→末梢去極化→Ca2+通道開放→Ca2+內(nèi)流→遞質(zhì)釋放至間隙→遞質(zhì)作用于后膜受體→引起突觸后電位：鈉內(nèi)流:去極化→鄰近膜上產(chǎn)生AP→興奮氯內(nèi)流:超極化→抑制4.突觸后神經(jīng)元的電活動變化興奮性突觸后電位（excitatorypostsynapticpotential，EPSP）抑制性突觸后電位（inhibitorypostsynapticpotential，IPSP）EPSP特點、性質(zhì)和機制:鈉內(nèi)流大于鉀外流IPSP機制:氯內(nèi)流TNa+Ca2+Voltage-gatedCa2+channelnerveactionpotentialtransmitterrelease(exocytosis)postsynapticpotentialOnewaytransmission2.突觸傳遞的一般過程鈉內(nèi)流TNa+Ca2+Voltage-gatedCa2+channelnerveactionpotentialtransmitterrelease(exocytosis)postsynapticpotentialOnewaytransmission2.突觸傳遞的一般過程microelectrodeincelldorsalrootS1S2ventralrootPostsynapticdepolarization

PostsynaptichyperpolarizationIntracellularrecordingforstudyingsynapticactivity4.突觸后神經(jīng)元的電活動變化興奮性突觸后電位（excitatorypostsynapticpotential，EPSP）抑制性突觸后電位（inhibitorypostsynapticpotential，IPSP）EPSP特點、性質(zhì)和機制:鈉內(nèi)流大于鉀外流IPSP機制:氯內(nèi)流ABSpatialsummationTemporalsummation

Actionpotentialsareusuallyinitiatedattheinitialsegment

wherethedensityofNa+channelsishigh突觸的可塑性（plasticity）強直后增強（posttetanicpotentiation）習慣化（habituation）、敏感化（sensitization）長時程增強（long-termpotentiation，LTP）長時程抑制（long-termdepression，LTD）突觸的可塑性定義：突觸傳遞的功能可發(fā)生較長時程的增強或減弱形式：1、強直后增強(posttetanicpotentiation)定義：突觸前末梢接受一短串強直性刺激后引起突觸后神經(jīng)元的突觸后電位明顯增強。持續(xù)時間:幾分至1小時機制：Ca2+內(nèi)流，突觸前遞質(zhì)持續(xù)釋放突觸的可塑性

2、習慣化和敏感化a、習慣化定義：溫和重復(fù)刺激時，突觸反應(yīng)逐漸減弱甚至消失機制：Ca2+通道失活，Ca2+

內(nèi)流減少，遞質(zhì)釋放減少b、敏感化定義：重復(fù)有害刺激，突觸反應(yīng)和傳遞效能增強機制：激活腺苷酸環(huán)化酶，cAMP增多，Ca2+內(nèi)流增加，遞質(zhì)釋放增多突觸的可塑性

突觸的可塑性

3、長時程增強（long-termpotentiation，LTP）長時程抑制（long-termdepression，LTD）長時程增強：突觸前神經(jīng)元短時間快速重復(fù)刺激后，突觸后神經(jīng)元電位快速形成和持續(xù)增強。持續(xù)時間長（幾天），突觸后神經(jīng)元胞內(nèi)Ca2+增加。長時程抑制：突觸傳遞效率的長時程降低，突觸后神經(jīng)元胞內(nèi)Ca2+少量內(nèi)流。OttoLoewi1961Neurotransmittersandreceptors1.神經(jīng)遞質(zhì)（neurotransmitter）遞質(zhì)條件遞質(zhì)和調(diào)質(zhì)的種類膽堿類、單胺類（NE、Ad、DA、5-HT…）、肽類、AA類、其他（NO、PG、腺苷…）遞質(zhì)共存Dale原則/觀點遞質(zhì)代謝合成---儲存---釋放---降解---再攝取、再合成Classificationofneurotransmitters

Choline:

acetylcholine(ACh)Amines: norepinephrine,epinephrine, dopamine,5-hydroxytryptamine,histamineAminoacids:glutamate,aspartate, glycine,γ-aminobutyricacid(GABA)Peptides: hypothalamicregulatorypeptides, brain-gutpeptides,ANP,VIP,CGRP, vasopressin,oxytocin,substanceP,

β-endorphin,enkephalin,angiotensinIIPurines: adenosine,ATPGases: nitricoxide(NO),carbonmonoxide(CO),H2SLipids: arachidonicacidandderivatives,neurosteroids

Coexistenceandco-releaseoftransmitters

Twoormoreneurotransmitterscoexistinthesameneuronandreleasetogetherwhenthe neuronisactivated

Examples:Postganglionicsympatheticneuron:NE,NPYParasympatheticneuron:ACh,VIPTheDale’sprinciple:aneuronreleasesthesame transmitter(s)atallitsendings(Renshawcell)

Co-existenceandco-releaseof

neurotransmittersMetabolismoftransmitters

SynthesisStorageReleaseDegradationReuptakeResynthesis

受體Receptors

ProteinsoncellmembraneSpecificbindingwithtransmitter,hormone (ligand)HaveseveralsubtypesSpecialagonistsandantagonistsSaturationReversible(dissociation)Sensitizationanddesensitization

(internalization)

Examplesforreceptorsubtypes

Adrenergicreceptors—αadrenoceptors:α1,α2

βadrenoceptors:β1,β2,β3Cholinergicreceptors—Muscarinicreceptors:M1,M2,M3,M4,M5Nicotinicreceptors:neuronaltype,muscle-typeGlutamatereceptors—Metabotropicreceptors:manysubtypesIonotropicreceptors:NMDA,AMPA,kainate

NEpresynapticreceptor(α2)postsynapticreceptor(α1,α2,β1,β2)Presynapticreceptor

Receptorlocatedonpresynapticmembrane(autoreceptor)Principalneurotransmittersystems乙酰膽堿

(acetylcholine）Enzymesystem

膽堿和乙酰輔酶A在膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶的催化下合成中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的cholinergicneurons

膽堿能神經(jīng)纖維(cholinergicfibers)：

支配骨骼肌的運動神經(jīng)纖維 交感、副交感節(jié)前纖維 大多數(shù)副交感節(jié)后纖維少數(shù)交感節(jié)后纖維（支配汗腺、骨骼肌舒血管纖維）

M受體毒蕈堿（M）受體

(muscarinicreceptor)：antagonist:阿托品atropin七次跨膜結(jié)構(gòu)，G蛋白耦聯(lián)受體分布于大多數(shù)副交感節(jié)后纖維，少數(shù)交感節(jié)后纖維（支配汗腺、骨骼肌舒血管纖維）所支配的效應(yīng)器細胞膜上。如心肌、平滑?。ㄎ改c道、血管、虹膜）和腺體等

M受體興奮后效應(yīng)：心臟活動（-）

支氣管、胃腸平滑?。?）膀胱逼尿肌、虹膜環(huán)行?。?）消化腺、汗腺分泌（+）骨骼肌血管（-）

煙堿（N）受體

(nicotinicreceptor):分布于自主神經(jīng)節(jié)節(jié)后神經(jīng)元的突觸后膜和

神經(jīng)-肌接頭的終板膜上antagonist：筒箭毒堿tubocurarine神經(jīng)元型煙堿受體neuron-typenicotinicreceptorN1antagonist：六烴季銨肌肉型煙堿受體

muscle-typenicotinicreceptorN2

antagonist：十烴季銨；Ach門控通道（離子通道）

Structureofnicotinicacetylcholinereceptor

N受體

興奮后效應(yīng)：骨骼肌收縮自主神經(jīng)節(jié)節(jié)后神經(jīng)元興奮PrincipalneurotransmittersystemsCatecholaminesNorepinephrine

(noradrenaline) Epinephrine(adrenaline) DopamineSynthesis,transport,storage,release,reuptakeDistributionofadrenergicfibers—MostofthesympatheticpostganglionicfibersAdrenergicneuronsintheCNSNoradrenergicneuron

StructureofAdrenergicreceptorβ2-adrenergicreceptor

cytoplasmicsurface7-transmembrane Gprotein-coupled receptor (serpentinereceptor)extracellularsurface

Adrenergicreceptor

7transmembraneGprotein-coupledreceptor心肌:1血管平滑?。浩つw、腎、胃腸：骨骼肌、肝臟：2catecholamine，CAAdrenergicreceptor(p348)

7transmembraneGprotein-coupledreceptor受體：酚妥拉明（phentolamine）阻斷1：哌唑嗪（prazosin）阻斷2：育亨賓（yohimbine）阻斷受體：普洛萘爾（propranolol,心得安）阻斷1：阿提洛爾（atenolol）、美托洛爾（metoprolol

）2：丁氧胺（心得樂，butoxamine）3:Alsoactivatedbycirculatingnorepinephrineand

epinephrineNE、Ad效應(yīng)（復(fù)雜）與不同受體亞型結(jié)合可產(chǎn)生不同效應(yīng)不同配體對受體作用強度不同對同一器官的作用取決于兩種受體數(shù)量DopamineDA分布黑質(zhì)—紋狀體中腦邊緣系統(tǒng)下丘腦結(jié)節(jié)—漏斗部受體：五種D1、D5→cAMP↑D2、D3、D4

→cAMP

↓功能：運動、精神、內(nèi)分泌、心血管活動等BasalgangliaandtheirmotorfunctionsDamagetothebasalgangliaParalysisagitansParkinson’sdisease5-HTorserotonin分布：中縫核群raphenuclei

上行：中縫核上部→紋狀體、丘腦、下丘腦、邊緣前腦、大腦皮層下行：中縫核下部→脊髓（背角膠質(zhì)區(qū)、側(cè)角、前角）內(nèi)部聯(lián)系：支配低位腦干受體：5-HT1~5-HT7七種及多種亞型功能：與鎮(zhèn)痛、精神等Neurotransmittersystem

——AminoacidsGlutamate、aspartate、GABA、glycineGlutamate分布：廣泛，大腦皮層、脊髓含量高受體促離子型：NMDA受體：6

非NMDA受體（KA--5、AMPA--4）促代謝型受體：G蛋白耦聯(lián)受體Glutamate-gatedchannelsGlutamateNeuotransmittersystem

——

Aminoacids

Excitatoryaminoacids

Glutamate Responsiblefor75%ofthe excitatorytransmissionin thebrainAspartateGABA分布大、小腦皮層紋狀體—黑質(zhì)通路受體GABAA：Cl-通道，可被荷包牡丹堿阻斷GABAB：G蛋白介導(dǎo)的K+通道GABAc：Cl-通道激活時，引起IPSP

Huntington’sdisease(chorea)

Motordisorders choreiformmovements—hyperkineticPathogenesisLossofGABA-ergicandcholinergicneuronsin thestriatumAresultofanabnormalgeneontheshortarmof chromosome4—expandedCAG(cytosine-adenine-guanine)trinucleotiderepeats

BasalgangliaandtheirmotorfunctionsDamagetothebasalgangliaChoreaHuntingtondisease甘氨酸（glysine）閏紹細胞（Renshawcell）軸突末梢受體：

Cl-通道，主要為抑制作用，可被士的寧（strychnine）阻斷甘氨酸與NMDA受體結(jié)合，可產(chǎn)生興奮效應(yīng)（5）肽類（peptides）下丘腦9種肽（TRH、GnRH、GHRH…）速激肽：substanceP，neurokinin，neuropeptide阿片肽（opioids）種類：腦啡肽（enkephalin）

、-內(nèi)啡肽(β-endorphin）、強啡肽（dynorphin）等受體：主要有、、等，為G蛋白耦聯(lián)受體腦-腸肽：CCK、VIP、胃泌素、胰泌素等其他肽：AngⅡ、SP、心房鈉尿肽等（6）其他遞質(zhì)嘌呤:P1:腺苷,咖啡、茶可抑制腺苷而興奮中樞

P2:ATP氣體（NO、CO、H2S）組胺（histamine）PGNitricoxidesynthesisinaneuron.PresynapticglutamatereleasetriggerstheentryofCa2+throughNMDAreceptorchannelsorvoltage-gatedCa2+channels.ActionofNOintheautonomicnervoussystemH2SHypertensioninMicewithDeletion

ofCystathionineg-Lyase

RuiWangSCIENCEVOL32224OCTOBER2008Studiesofnitricoxideoverthepasttwodecadeshavehighlightedthefundamentalimportanceofgaseoussignalingmoleculesinbiologyandmedicine.Thephysiologicalroleofothergasessuchascarbonmonoxideandhydrogensulfide(H2S)isnowreceivingincreasingattention.HereweshowthatH2Sisphysiologicallygeneratedbycystathionineg-lyase(CSE)andthatgeneticdeletionofthisenzymeinmicemarkedlyreducesH2Slevelsintheserum,heart,aorta,andothertissues.MutantmicelackingCSEdisplaypronouncedhypertensionanddiminishedendotheliumdependentvasorelaxation.CSEisphysiologicallyactivatedbycalcium-calmodulin,whichisamechanismforH2Sformationinresponsetovascularactivation.ThesefindingsprovidedirectevidencethatH2Sisaphysiologicvasodilatorandregulatorofbloodpressure.

反射活動的基本規(guī)律ReflexandreflexarcReflex:

intheparticipationofthecentralnervous

system,aregularresponseofthebodyiselicitedby acertainstimulusReflexarcReceptor:convertstimulusintonerveimpulsesAfferentnerve:transmitinformationtoCNSReflexcenter:analyze,store,compare,processEfferentnerve:sendcommandtoeffectorcellsEffector:skeletalmuscle,cardiomyocytes, smoothmuscle,glandThereflexarcsenseorganafferentneuronsynapseefferentneuronmuscleneuromuscularjunctiongeneratorpotentialactionpotential

EPSPs(andIPSPs)actionpotentialend-platepotentialactionpotentialThereflexarc

Reflexes

UnconditionedreflexInnateLimitedinnumberFixedpattern

Conditionedreflex

Areflexresponsetoastimuluswhichdidnotpreviously elicittheresponseTheresponseisacquiredbyrepeatedlypairingthe (conditioned)stimuluswithanother(unconditioned) stimuluswhichdoesproducetheresponseIsanimportanttypeoflearningReflexes

Monosynapticreflex

Thesimplestreflex—kneejerk

PolysynapticreflexOneormoreinterneurons(uptohundreds)areinterposedReflexactivitiesaremodifiedbyfacilitation,occlusion,andothereffectsReflexactivitiescanbeintegratedatprimary centersandhighercenters反射活動的一般特性

適宜刺激(adequatestimulus)

最后公路(finalcommonpath)

中樞興奮狀態(tài)和抑制狀態(tài)

(centralexcitatory&inhibitorystate)

反射反應(yīng)的習慣化和敏感化

(habituation&sensitization)

反射活動的反饋調(diào)節(jié)(feedbackregulation)Neuronalcircuitsofinterneurons

DivergenceConvergenceChaincircuit

Recurrentcircuit

NeuronalconnectionsLocalneuronalcircuit

Neuronalconnectionsformedbylocalcircuitneurons

LocalcircuitneuronsNeuronswithshortaxonsorwithoutaxonAgreatnumberFormneuronalconnectionsinalocalareaNoprojectiontoremoteareas

Characteristics

of

synaptictransmission

One-waytransmissionSynapticdelay:about0.5msecSummationandocclusion spatialandtemporalChangeinimpulsesfrequencyAfterdischargeSusceptibletochangeinenvironmentandtotheeffectsofanoxia,fatigue,anesthetics,etc.ABSpatialsummationTemporalsummation

中樞抑制

Centralnhibition

AnactiveprocessImportanceofinhibitionPostsynapticinhibitionPresynapticinhibitionPostsynapticinhibitionAninhibitoryinterneuronmustexistAfferentcollateralinhibition

StretchreflexRecurrentinhibition Renshawcell(negativefeedback)Postsynapticinhibition核心：后膜超極化部位：突觸后膜結(jié)構(gòu)：有抑制性中間神經(jīng)元效應(yīng)：后膜產(chǎn)生IPSP（抑制）類型：兩類Postsynapticinhibition傳入側(cè)支性抑制（afferentcollateralinhibition）回返性抑制（recurrentinhibition）突觸后抑制(postsynapticinhibition)

傳入側(cè)支性抑制(afferentcollateral~)

傳入沖動→中樞→某一神經(jīng)元EPSP,

通過側(cè)支→興奮一抑制性中間神經(jīng)元→另一神經(jīng)元IPSP

意義：使不同中樞間活動協(xié)調(diào)

回返性抑制(recorrentinhibition)

某一中樞神經(jīng)元興奮→發(fā)出傳出沖動,

通過側(cè)支→興奮一抑制性中間神經(jīng)元→抑制原先發(fā)出傳出沖動的神經(jīng)元及同一中樞的其他神經(jīng)元→使其產(chǎn)生IPSP

意義：使神經(jīng)元活動及時終止;

同一中樞許多神經(jīng)元同步活動NegativefeedbackinhibitionviaaRenshawcell突觸前抑制(presynapticinhibition）核心：突觸前釋放遞質(zhì)少，不能引起后膜產(chǎn)生AP部位：突觸前成分特殊結(jié)構(gòu)：軸突-軸突、軸突-胞體復(fù)合式突觸效應(yīng)：后膜EPSP減?。ㄒ种疲﹑resynapticinhibition機制：末梢B興奮→末梢A的GABAACl-

末梢A去極化→傳到末梢A的AP

幅度↓→進入末梢A的Ca2+

數(shù)量↓→末梢A遞質(zhì)釋放↓→運動神經(jīng)元EPSP↓BABApresynapticinhibition機制：末梢B興奮→末梢A的GABAB→G蛋白K外流→進入末梢A的Ca2+

數(shù)量↓→末梢A遞質(zhì)釋放↓→運動神經(jīng)元EPSP↓BABApresynapticinhibition3)B+→A,receptor→Transmitterrelease

↓→EPSP↓BApresynapticinhibitionmotoneuronpostsynapticinhibitionPresynapticandpostsynapticinhibitionGABACl-K+_BAACEffectsofpresynapticinhibitionandfacilitationonpresynapticactionpotential,Ca2+current,andEPSPEPSPinpostsynapticneuronCa2+currentinpresynapticneuronPresynapticinhibitionPresynapticfacilitation

presynapticactionpotential突觸的易化(synapticfacilitation)

突觸后易化：EPSP,若達閾電位→AP

突觸前易化：結(jié)構(gòu)與突觸前抑制相同

機制：末梢B興奮→末梢A內(nèi)cAMP↑→K+通道磷酸化而關(guān)閉→傳到末梢AAP

復(fù)極化延緩→末梢ACa2+內(nèi)流↑→末梢A遞質(zhì)釋放↑→運動神經(jīng)元EPSP↑

神經(jīng)系統(tǒng)的感覺分析功能

Environmentalenergy ↓Sensoryreceptors/senseorgans ↓ Electrochemicalsignals ↓Brain(cerebralcortex) ↓Specificsensation(perception)神經(jīng)系統(tǒng)的感覺分析功能感覺概述中樞對軀體感覺的分析中樞對內(nèi)臟感覺的分析中樞對特殊感覺的分析SomaticsensationspathwaysSomaticsensationspathways1.內(nèi)側(cè)丘系（后索）2.前外側(cè)索（前外側(cè)1/4）脊髓丘腦側(cè)束精細觸覺本體感覺背根神經(jīng)節(jié)薄束核楔束核丘腦腹后核特定皮層感覺區(qū)痛覺

溫度覺背根神經(jīng)節(jié)脊髓后角丘腦腹后外側(cè)核特定皮層感覺區(qū)Somaticsensationspathways2.前外側(cè)索（前外側(cè)1/4）脊髓丘腦前束3.三叉丘系粗糙觸覺壓覺脊髓后角丘腦腹后外側(cè)核丘腦中線區(qū)髓板內(nèi)核特定皮層感覺區(qū)廣泛皮層感覺區(qū)頭面部痛覺溫度覺觸覺肌肉本體感覺三叉神經(jīng)脊束核三叉神經(jīng)主核、中腦核丘腦腹后內(nèi)側(cè)核特定皮層感覺區(qū)后索-內(nèi)側(cè)丘系脊髓丘腦束通路先上行,后交叉先交叉,后上行脊髓半離斷深感覺障礙在同側(cè)淺感覺障礙在對側(cè)脊髓空洞癥痛溫覺與粗觸覺分離內(nèi)→外排列(后索)骶,腰,胸,頸頸,胸,腰,骶脊髓外腫瘤骶腰部痛溫覺先缺失脊髓內(nèi)腫瘤頸胸部痛溫覺先缺失感覺傳導(dǎo)道解剖特點及其受損時的表現(xiàn)Sensoryfunctionofthethalamus感覺接替核：腹后內(nèi)側(cè)核、腹后外側(cè)核、內(nèi)側(cè)膝狀體、外側(cè)膝狀體等聯(lián)絡(luò)核：丘腦前核、腹外側(cè)核、腹前核、丘腦枕核髓板內(nèi)核群：板內(nèi)核、束旁核、中央外側(cè)核、中央中核等

右側(cè)丘腦主要核團示意圖第一類細胞群：11.后外側(cè)腹核；16.后內(nèi)側(cè)腹核；

18.外側(cè)膝狀體；19.內(nèi)側(cè)膝狀體；第二類細胞群：2.前核；5.外側(cè)腹核；21.丘腦枕；第三類細胞群：8.髓板內(nèi)核群；14.中央中核；15.束旁核

特異感覺接替核(specificsensoryrelay~)

后腹核：外側(cè)部分——軀體感覺內(nèi)側(cè)部分——頭面部感覺外側(cè)膝狀體——視覺內(nèi)側(cè)膝狀體——聽覺

聯(lián)絡(luò)核(associated~)

各種感覺在丘腦和大腦皮層間的聯(lián)系協(xié)調(diào)

前核：參與內(nèi)臟活動的調(diào)節(jié)

外側(cè)腹核：參與皮層對肌肉運動的調(diào)節(jié)

枕核：參與各種感覺的聯(lián)系功能

非特異投射核(nonspecificprojection~)

維持和改變大腦皮層興奮狀態(tài)束旁核可能與痛覺有關(guān)

特異投射系統(tǒng)（specificprojectionsystem）丘腦特異核群（感覺接替核、聯(lián)絡(luò)核）→大腦皮層特定區(qū)域特點：點對點投射通路：內(nèi)側(cè)丘系、前外側(cè)系、三叉丘系、視覺、聽覺等功能：引起特定感覺，并激發(fā)大腦皮層發(fā)放沖動SensoryprojectionsystemSensoryprojectionsystem

非特異感覺投射系統(tǒng)（non-specificprojectionsystem）丘腦非特異核群（髓板內(nèi)核群）→大腦皮層廣泛區(qū)域特點：點對片、點對面投射通路：經(jīng)典傳導(dǎo)通路的二級神經(jīng)元側(cè)支與腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)神經(jīng)元形成突觸聯(lián)系，由后者投射到髓板內(nèi)核群，最后彌散地投射到大腦皮層。功能：改變大腦皮層興奮狀態(tài)

特異投射系統(tǒng)和非特異投射系統(tǒng)的比較特異投射系統(tǒng)非特異投射系統(tǒng)通路換元發(fā)出投射規(guī)律投射皮層三級或稍多特異感覺接替核點對點特定區(qū)域無數(shù)級非特異投射核彌散性廣泛區(qū)域皮層聯(lián)系進入層次形成突觸效應(yīng)第四層大錐體細胞誘發(fā)其興奮各層神經(jīng)元樹突改變其興奮狀態(tài)生理功能形成特定感覺,激發(fā)皮層傳出維持與改變皮層興奮狀態(tài)受藥物影響不易易4.

腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上行激動系統(tǒng)

(ascendingreticularactivatingsystem)

概念：部位+功能

部位：中腦頭端網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

功能：上行喚醒作用

依據(jù)：刺激——喚醒,腦電呈同步化快波切斷——昏睡,腦電呈去同步化慢波

與非特異投射系統(tǒng)關(guān)系cerebralcortexafferentcollateralscerebellumthalamussubthalamusandhypothalamusascendingreticularactivatingsysteminbrainstemmidbrainbulbponsDiagramofascendingreticularactivatingsystem

特異投射系統(tǒng)和非特異投射系統(tǒng)的比較特異投射系統(tǒng)非特異投射系統(tǒng)通路換元發(fā)出投射規(guī)律投射皮層三級或稍多特異感覺接替核點對點特定區(qū)域無數(shù)級非特異投射核彌散性廣泛區(qū)域皮層聯(lián)系進入層次形成突觸效應(yīng)第四層大錐體細胞誘發(fā)其興奮各層神經(jīng)元樹突改變其興奮狀態(tài)生理功能形成特定感覺,激發(fā)皮層傳出維持與改變皮層興奮狀態(tài)受藥物影響不易易Corticalsensoryrepresentation大腦皮層細胞構(gòu)筑：六層（①分子層、②外顆粒層、③外錐體層、④內(nèi)顆粒層、⑤內(nèi)錐體層、⑥多形細胞層）感覺柱（sensorycolumn）：傳入-傳出信息整合處理單位Somaticsensoryarea第一感覺區(qū)：中央后回（Brodmann3-1-2區(qū)）投射特點交叉投射（頭面部雙側(cè)）倒置投射（頭面部正置）投射面積與感覺精細程度呈正相關(guān)投射規(guī)律3a區(qū)—肌肉牽張感覺3區(qū)—慢適應(yīng)感覺1區(qū)—快適應(yīng)感覺2區(qū)—關(guān)節(jié)、骨膜、筋膜感覺Somaticsensoryarea第二感覺區(qū)(SⅡ)：中央后回的底部延伸到腦島的區(qū)域特點：正立雙側(cè)投射感覺原始、粗糙，主要與痛覺有關(guān)

本體感覺(proprioception)代表區(qū)

本體感覺(即深感覺)：位置覺和運動覺

部位：中央前回(4區(qū))

內(nèi)臟感覺(visceralsensation)代表區(qū)

部位：體表感覺區(qū)(Ⅰ和Ⅱ)

運動輔助區(qū)(半球內(nèi)側(cè),4區(qū)之前)(supplementarymotorarea)

邊緣系統(tǒng)(limbicsystem)皮層部位中樞對軀體感覺的分析軀體感覺

1.觸、壓覺

(touch&pressure)

感受器:游離神經(jīng)末梢(freenerveendings)

毛囊感受器(hairfolliclereceptor)、人手指尖感受器

75環(huán)層小體(Paciniancorpuscle)、魯菲尼終末(Ruffiniending)、

1500個麥斯納小體(Meissnercorpuscle)、

750梅克爾盤(Merkeldisk),等適宜刺激:機械刺激

皮膚觸、壓覺感受器示意圖2.

溫度覺(temperature;thermalsensation)

包括冷覺(cold)和熱覺(warmth)

感受器:游離神經(jīng)末梢適宜刺激:冷和熱實際上是溫差(三碗實驗)3.痛覺(pain)

感受器:游離神經(jīng)末梢適宜刺激:無,任何刺激達到傷害程度故痛覺感受器又稱傷害性感受器

(nococeptor)特點:不易適應(yīng)(慢適應(yīng))意義:危險信號報警

痛覺(pain)

快痛(fastpain)和慢痛(slowpain)

痛感受器：游離神經(jīng)末梢

致痛物和受體：K+,5-HT,緩激肽，組胺

ATP(可能)→P2X

可能受體：辣椒素受體、溫熱受體快痛慢痛發(fā)生和消失

都快

都慢性質(zhì)

尖銳的刺痛

燒灼樣鈍痛定位

準確

不準確傳入纖維A類纖維C類纖維初級和次級痛覺敏感(hyperalgesia)

軀體深部痛(deeppain)

特點：定位不明確,可伴內(nèi)臟活動改變

缺血性疼痛：Lewis’P因子(可能是K+)肌肉本體感覺(proprioception)

來源：肌肉、肌腱、骨膜、關(guān)節(jié)等

感受：軀體空間位置、姿勢、運動狀態(tài)等

投射：小腦;大腦皮層

功能：與其他感覺配合,共同協(xié)調(diào)運動內(nèi)臟感覺的中樞分析內(nèi)臟痛(visceralpain)的特點定位不明確

發(fā)生緩慢,持續(xù)時間長

對牽張刺激敏感,對切割刺激不敏感

易產(chǎn)生不愉快的情緒,常伴內(nèi)臟活動改變

體腔壁痛(parietalpain)

牽涉痛(referredpain)

概念：感覺在體表,而實質(zhì)是內(nèi)臟痛

臨床常見牽涉痛

心絞痛胃潰瘍胰腺炎肝膽病腎結(jié)石闌尾炎心前區(qū)左臂尺側(cè)左上腹肩胛間左上腹肩胛間右肩胛腹股溝上腹部臍周referredpain機制：會聚學說(convergencetheory)易化學說(facilitationtheory)

視覺(vision)代表區(qū)

初級視皮層(primaryvisualortex)：

枕葉皮層內(nèi)側(cè)距狀裂上下緣(17區(qū))

視覺纖維投射規(guī)律：視網(wǎng)膜來的纖維皮層投射部位視網(wǎng)膜來的纖維皮層投射部位

鼻側(cè)交叉(對側(cè))

顳側(cè)不交叉(同側(cè))

上半部距狀裂上緣

下半部距狀裂下緣

黃斑區(qū)距狀裂后部

周邊區(qū)距狀裂前部VisualpathwayVisualmapVisualpathwaystothecortex

聽覺(audition)代表區(qū)

初級聽皮層：顳橫回(41區(qū))和顳上回(42區(qū))

聽覺聯(lián)絡(luò)區(qū)：與聽皮層毗鄰,延伸至腦島

傳入通路：自上橄欖核起為雙側(cè)性一側(cè)外側(cè)丘系以上受損,無明顯聽覺障礙

皮層音調(diào)定位(tonallocalization)：

低音組分在聽皮層前外側(cè)高音組分在聽皮層后內(nèi)側(cè)

嗅覺(olfactionorsmell)代表區(qū)

邊緣葉前底部包括梨狀區(qū)皮層和杏仁核的一部分味覺(taste)代表區(qū)

中央后回底部(43區(qū))

有些神經(jīng)元對單一味質(zhì)發(fā)生反應(yīng)有些對多種味質(zhì)發(fā)生反應(yīng),并可進行整合2.

感覺皮層的可塑性(plasticity)

現(xiàn)象(phenomenon)：

長期廢用(如截肢),原代表區(qū)為他區(qū)占領(lǐng)

切除某代表區(qū),原感覺投射到該區(qū)周圍

訓(xùn)練使感覺靈敏,原代表區(qū)將擴大

同樣發(fā)生在其他皮層(如視皮層)

盲人、聾人其他感覺增強意義(significance)：有較好的適應(yīng)能力第六節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)對姿勢和運動的調(diào)節(jié)一、運動調(diào)節(jié)的基本機制（一）脊髓運動神經(jīng)元和運動單位運動神經(jīng)元

(motorneuron)分布：脊髓、腦干脊髓α運動神經(jīng)元（大、小）是軀體骨肌運動反射的最后公路（finalcommonpath）皮膚、肌肉和關(guān)節(jié)等外周傳入信息

α運動神經(jīng)元傳出通路腦干到大腦皮層等高位中樞下傳信息

運動單位

(motorunit)定義：一個α運動神經(jīng)元及其所支配的全部肌纖維所組成的功能單位影響因素：其大小決定于神經(jīng)元軸突末梢分支數(shù)目的多