生理学第十章神经系统的功能.ppt
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1、 第十章第十章第十章第十章 神经系统的功能神经系统的功能神经系统的功能神经系统的功能万物之灵万物之灵:人:人物质基础物质基础:思维功能的:思维功能的神经系统神经系统 -信息网络信息网络 -起主导作用的调节系统起主导作用的调节系统 第一节第一节 神经元与神经胶质细胞的一般功能神经元与神经胶质细胞的一般功能一、神经元(一、神经元(neuron)-基本单位基本单位 1000亿亿1.神经元的一般结构与功能神经元的一般结构与功能 胞体胞体-合成合成各种蛋白质的中心,各种蛋白质的中心,接受和接受和整合整合传入传入 信息,发出指令信息,发出指令。突起突起-树突树突:较短,多个;:较短,多个;接受接受传入信息
2、传入信息。轴突轴突:较长,一条;:较长,一条;产生和传导产生和传导兴奋、兴奋、轴浆运输轴浆运输、营养性作用营养性作用。神经元的神经元的功能分段:功能分段:受体受体部位:部位:动作电位动作电位的起始部位:的起始部位:传导传导神经冲动的部位:神经冲动的部位:递质释放递质释放的部位:的部位:(二)(二)神经纤维的功能和分类神经纤维的功能和分类 神经纤维的主要功能是神经纤维的主要功能是传导兴奋传导兴奋(动作电位)(动作电位)。在神经纤维上传导着的兴奋或动作电位在神经纤维上传导着的兴奋或动作电位 称称神经冲动神经冲动(nerve impulse)。)。1.神经纤维神经纤维传导兴奋的速度传导兴奋的速度 (
3、1)直径直径:(2)有无)有无髓鞘髓鞘:(3)髓鞘的)髓鞘的厚度厚度:(4)温度温度:2.神经纤维神经纤维传导兴奋的特征传导兴奋的特征(1)完整性完整性:(2)绝缘性绝缘性:(3)双向性双向性:(4)相对不疲劳性相对不疲劳性:(5)不衰减性:不衰减性:3.神经纤维的神经纤维的分类分类(1)根据)根据纤维纤维兴奋传导速度兴奋传导速度:A、B、C 三类三类 其中其中A类纤维又分为类纤维又分为、四个亚类。四个亚类。(2)根据纤维)根据纤维直径直径和和来源来源:、四类四类 类纤维又包括类纤维又包括a 和和b 两个亚类。两个亚类。(三)神经纤维的(三)神经纤维的轴浆运输轴浆运输(1)概念概念:轴突内借助
4、:轴突内借助轴浆轴浆流动运输物质的现流动运输物质的现 象,称为轴浆运输(象,称为轴浆运输(axoplasm transport)。)。(2)特点特点:双向性双向性:主动主动运输:运输:普遍性普遍性:(3)分类:)分类:顺向轴浆运输顺向轴浆运输:胞体:胞体 末梢末梢 快速轴浆运输快速轴浆运输(410mm/d):运输细胞器,通过):运输细胞器,通过驱动驱动 蛋白蛋白(类似肌凝蛋白,有杆部和头部组成)实现的(类似肌凝蛋白,有杆部和头部组成)实现的 慢速轴浆运输慢速轴浆运输(112mm/d):微管、微丝等:微管、微丝等逆向轴浆运输逆向轴浆运输:末梢:末梢 胞体;胞体;205mm/d 由由动力蛋白动力蛋
5、白(也称原动蛋白)运输(也称原动蛋白)运输 注意:神经生长因子、狂犬病病毒注意:神经生长因子、狂犬病病毒、破伤凤毒素;破伤凤毒素;辣根过氧化酶方法辣根过氧化酶方法:底物氧化而着色;研究发源部位底物氧化而着色;研究发源部位(四)神经的(四)神经的营养性作用营养性作用*营养性营养性作用(作用(trophic action):):神经末梢经常神经末梢经常 性性释放营养性因子释放营养性因子,持续地调整被,持续地调整被 支配组织的支配组织的内在代谢内在代谢活动,影响其活动,影响其 持久性的持久性的结构结构、生化生化和和生理生理的变的变 化。化。二、二、神经胶质细胞神经胶质细胞 (一)神经胶质细胞(一)神
6、经胶质细胞(neuroglia)的的特征特征(1)数量大数量大,分布广分布广:(2)有)有突起突起,但无轴突、树突之分:但无轴突、树突之分:(3)细胞之间)细胞之间不形成化学性突触不形成化学性突触:(4)不产生动作电位:不产生动作电位:(5)终生有分裂)终生有分裂增殖增殖的能力:的能力:(二)神经胶质细胞的(二)神经胶质细胞的功能功能 (1 1)支持支持作用:作用:(2 2)修复与再生修复与再生作用:作用:(3 3)免疫应答免疫应答作用:作用:(4 4)物质代谢和营养物质代谢和营养作用:作用:(5 5)绝缘和屏蔽绝缘和屏蔽作用:作用:(6 6)稳定细胞外的稳定细胞外的K K+浓度浓度:(7 7
7、)参与某些递质及生物活性物质的代谢参与某些递质及生物活性物质的代谢:第二节第二节 神经元的信息传递神经元的信息传递 反射反射 (基本形式)(基本形式)反射弧反射弧 (结构基础)(结构基础)一、突触传递一、突触传递根据信息传递根据信息传递媒介物媒介物性质的不同:性质的不同:突触分为突触分为 化学性突触化学性突触-神经递质神经递质 电突触电突触-局部电流局部电流根据突触根据突触前后成分前后成分之间有无紧密的之间有无紧密的解剖学关系解剖学关系:化学性突触化学性突触分为分为-定向突触定向突触-递质作用范围极为局限递质作用范围极为局限 如:经典的突触和神经如:经典的突触和神经-骨骼肌接头骨骼肌接头 非定
8、向突触非定向突触-递质扩散距离较远、作用范围较递质扩散距离较远、作用范围较广广 如:神经如:神经-心肌接头和神经心肌接头和神经-平滑肌接头平滑肌接头(一)(一)经典的突触传递经典的突触传递 1.突触的微细结构突触的微细结构 2.突触的分类突触的分类 3.突触传递的过程突触传递的过程(电电-化学化学-电电)4.突触后电位突触后电位(PSP)指发生在指发生在突触后膜上的电位变化突触后膜上的电位变化。包括:兴奋性突触后电位包括:兴奋性突触后电位 抑制性突触后电位抑制性突触后电位*根据电位时程的长短其可分为根据电位时程的长短其可分为快、慢快、慢两种突两种突 触后电位触后电位,下面讲的是下面讲的是快突触
9、后电位快突触后电位.(1)兴奋性突触后电位()兴奋性突触后电位(EPSP):):(2)抑制性突触后电位()抑制性突触后电位(IPSP):):小结小结:突触前轴突末梢的突触前轴突末梢的APAP突触小泡中递质释放突触小泡中递质释放递质与突触后膜受体结合递质与突触后膜受体结合突触后膜离子通道开放突触后膜离子通道开放NaNa+(主主)K K+通透性通透性ClCl-(主主)K K+通透性通透性CaCa2+2+内流内流 IPSPIPSPEPSPEPSP兴奋性递质兴奋性递质抑制性递质抑制性递质5.突触后神经元的兴奋与抑制突触后神经元的兴奋与抑制 突触后神经元的胞体起突触后神经元的胞体起整合整合作用,突触后膜
10、上作用,突触后膜上 电位改变的总趋势取决于同时产生的电位改变的总趋势取决于同时产生的EPSP和和IPSP 的的代数和代数和。注意注意:*当当总趋势总趋势为为超极化超极化时,突触后神经元表现为抑制;时,突触后神经元表现为抑制;*当突触后膜当突触后膜去极化去极化达阈电位时,即可在轴突的达阈电位时,即可在轴突的始段始段 爆发动作电位。轴突始段爆发的动作电位再向两个爆发动作电位。轴突始段爆发的动作电位再向两个 方向扩布,可沿轴突扩布至末梢;也可逆向传到胞方向扩布,可沿轴突扩布至末梢;也可逆向传到胞 体,以刷新神经元胞体的状态。体,以刷新神经元胞体的状态。(二)非定向突触传递(二)非定向突触传递(非突触
11、性化学传递)非突触性化学传递)1.结构结构:曲张体曲张体(varicosity 2.特点特点 无无突触前、后膜的突触前、后膜的特化特化结构;结构;无一对一无一对一的支配关系,作用较为弥散;的支配关系,作用较为弥散;与效应器细胞与效应器细胞距离远距离远,一般大于,一般大于20nm;信息信息传递时间长传递时间长,可大于,可大于1s;产生效应与否取决于效应器细胞上有无相应产生效应与否取决于效应器细胞上有无相应受体受体;单胺类神经纤维单胺类神经纤维都能进行此类传递。都能进行此类传递。3.意义意义:一个神经元能支配较多的效应器细胞。:一个神经元能支配较多的效应器细胞。(三)(三)电突触传递电突触传递 1
12、.结构基础结构基础:缝隙连接缝隙连接 2.2.特点特点:无突触前、后膜之分,:无突触前、后膜之分,双向双向传传递;递;电阻低,信息传递电阻低,信息传递速度快速度快,几乎无潜伏期。,几乎无潜伏期。3.3.功能功能:促进神经元:促进神经元同步化同步化活动。活动。二、二、神经递质和受体神经递质和受体 -化学性突触传递化学性突触传递最重要的最重要的物质基础物质基础(一一)神经递质神经递质(neurotransbitter)概念概念:由突触前神经元由突触前神经元合成合成并在末梢处并在末梢处释放释放,能特异,能特异 性性作用作用于突触后神经元或效应器细胞上的受于突触后神经元或效应器细胞上的受 体,并使突触
13、后神经元或效应器细胞产生一定体,并使突触后神经元或效应器细胞产生一定 效应效应的信息传递物质。的信息传递物质。Loewi 1921年年蛙心灌流蛙心灌流实验:实验:“迷走素迷走素”-Ach是最早被鉴定的神经递质。是最早被鉴定的神经递质。1.递质的递质的鉴定鉴定 突触前神经元有突触前神经元有合成合成递质的前体和酶系统,并能合递质的前体和酶系统,并能合 成该递质;成该递质;递质递质储存储存于突触小泡内,受到适宜刺激时,能从突于突触小泡内,受到适宜刺激时,能从突 触前神经元触前神经元释放释放出来;出来;能与突触后膜上的受体结合并产生一定能与突触后膜上的受体结合并产生一定生理效应生理效应;存在使该递质存
14、在使该递质失活失活的机制;的机制;有特异的受体有特异的受体激动剂激动剂和和拮抗剂拮抗剂,能分别拟似或阻断,能分别拟似或阻断 该递质的突触传递作用。该递质的突触传递作用。2.调质的调质的概念概念3.3.神神经经元元合合成成和和释释放放的的,不不在在神神经经元元间间直直4.4.接接起起信信息息传传递递作作用用,只只对对递递质质信信息息传传递递起起调调5.5.节作用节作用的化学物质称为的化学物质称为神经调质神经调质。调质所发挥的作用称为调质所发挥的作用称为调制作用调制作用。注意注意:递质递质 传递传递作用作用 调质调质 调节传递效率调节传递效率3.3.递质和调质的递质和调质的分类分类 分分 类类 主
15、主 要要 成成 员员 胆碱类胆碱类 乙酰胆碱乙酰胆碱 胺类胺类 多巴胺、多巴胺、NENE、5-HT5-HT、组胺组胺氨基酸类氨基酸类 谷氨酸、门冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸、门冬氨酸、甘氨酸、GABAGABA肽类肽类 下丘脑调节肽、下丘脑调节肽、ADHADH、催产素、阿片肽、催产素、阿片肽、脑脑-肠肽、肠肽、A A、心房钠尿肽等心房钠尿肽等嘌呤类嘌呤类 腺苷、腺苷、ATPATP气体类气体类 NONO、COCO脂类脂类 PGPG类类4.递质共存递质共存:指指 一个神经元内存在一个神经元内存在两种两种或或两种以上两种以上5.的递质(包括调质)的现象。的递质(包括调质)的现象。例如:猫唾液腺例如:猫唾液腺
16、 副交感神经副交感神经 大量稀薄的唾液大量稀薄的唾液 乙酰胆碱乙酰胆碱 唾液分泌唾液分泌 血管活性肠肽血管活性肠肽 增加唾液腺的增加唾液腺的血供血供和增强唾和增强唾 液腺上胆碱能受体的液腺上胆碱能受体的亲和力亲和力 交感神经交感神经 NE和和神经肽神经肽Y 少量粘稠的唾液少量粘稠的唾液 意义意义:在于在于协调协调某些生理过程。某些生理过程。注意注意:化学编码化学编码(递质的释放递质的释放 空间编码空间编码和和时间编码时间编码)5.递质的递质的代谢代谢6.合成合成-胞浆胞浆;贮存贮存-突触突触小泡小泡;释放释放-Ca2+依赖性释放依赖性释放;消除消除-酶解酶解、末梢、末梢重摄取重摄取、扩散扩散。
17、(二)受体(二)受体(receptor)1.受体的受体的概念概念:指指细胞膜细胞膜或或细胞内细胞内能与某些能与某些化学物化学物 质质发生特异性结合并诱发生物效应发生特异性结合并诱发生物效应 的的特殊生物分子特殊生物分子。激动剂激动剂(agonist):能与受体发生特异性能与受体发生特异性结合结合并产生生物并产生生物效应效应 的的化学物质化学物质。拮抗剂拮抗剂(antagonist):只发生特异性只发生特异性结合结合,但不产生生物效,但不产生生物效应应 的的化学物质化学物质。配体配体:能与受体结构或受体分子特异性能与受体结构或受体分子特异性结合结合的的化学物质化学物质。2.受体的受体的分类分类(
18、1)以不同的)以不同的天然配体天然配体进行分类和命名进行分类和命名:(2)按递质受体)按递质受体激活的机制激活的机制可分为可分为:离子通道型受体或离子通道型受体或促离子型受体促离子型受体:G-蛋白耦联受体或蛋白耦联受体或促代谢型受体促代谢型受体:3.3.突触前受体突触前受体 意义意义:起起负反馈负反馈调节突触前递质释放的作用。调节突触前递质释放的作用。4.4.受体的调节受体的调节受体的上调受体的上调:指:指当递质分泌不足时,受体的当递质分泌不足时,受体的数数 量量将逐渐增加,将逐渐增加,亲和力亲和力也将逐渐升高。也将逐渐升高。受体的下调受体的下调:指:指当递质分泌过多时,则受体的当递质分泌过多
19、时,则受体的 数量数量将逐渐减少,将逐渐减少,亲和力亲和力也将逐渐降低。也将逐渐降低。(三)主要的递质和受体系统(三)主要的递质和受体系统 1.1.乙酰胆碱乙酰胆碱及其受体及其受体 胆碱能神经元胆碱能神经元:以:以AChACh为递质的神经元。为递质的神经元。胆碱能纤维胆碱能纤维:以以AChACh为递质的神经纤维。为递质的神经纤维。胆碱能受体胆碱能受体:能与:能与ACh特异性结合的受体。特异性结合的受体。分类分类:毒蕈碱受体毒蕈碱受体(M受体受体)烟碱受体(烟碱受体(N受体)受体)胆碱能敏感神经元胆碱能敏感神经元:分布有胆碱能受体的神经元。分布有胆碱能受体的神经元。毒蕈碱受体毒蕈碱受体(M受体受
20、体)分布分布-大多数副交感大多数副交感节后纤维节后纤维和少数交感节后和少数交感节后纤纤 维支配的维支配的效应器细胞膜效应器细胞膜上上 作用作用-自主神经节后自主神经节后胆碱能胆碱能纤维兴奋的效应纤维兴奋的效应 (毒蕈碱样作用,即(毒蕈碱样作用,即M样作用)样作用)亚型亚型-M1、M2、M3、M4、M5机制机制-G-蛋白蛋白-第二信使第二信使阻断剂阻断剂-阿托品阿托品烟碱受体烟碱受体(N受体受体)分布分布-自主神经节的自主神经节的突触后膜突触后膜和神经和神经-骨骼肌接头的骨骼肌接头的终终板板 膜膜上上 作用作用-兴奋自主神经节后神经元、骨骼肌收缩兴奋自主神经节后神经元、骨骼肌收缩 (烟碱样作用,
21、即(烟碱样作用,即N样作用)样作用)亚型亚型-神经元型(神经元型(N1)、肌肉型(肌肉型(N2)机制机制-ACh门控通道门控通道 阻断剂阻断剂-筒箭毒碱筒箭毒碱(N1、N2)六烃季铵六烃季铵(N1)、十烃季铵十烃季铵(N2)争论:争论:重症肌无力病重症肌无力病-合成合成Ach酶酶降低?降低?Ach N受体受体降低?降低?1972年年-亲和层析亲和层析的化学方法首次获得的化学方法首次获得AchN型受体型受体的纯品的纯品,人类第一次成功获得一种递质受体的纯品。人类第一次成功获得一种递质受体的纯品。1973年年-用用AchN型受体的纯品型受体的纯品给家兔给家兔免疫注射免疫注射 2周后家周后家 兔出现
22、骨骼肌麻痹兔出现骨骼肌麻痹不能活动不能活动类似人的重症肌类似人的重症肌 无力病;测定证明无力病;测定证明:产生了产生了抗抗Ach N受体的抗体。受体的抗体。其后:发现病人血清中含有抗其后:发现病人血清中含有抗Ach N受体的抗体受体的抗体 目前利用目前利用分子生物学方法分子生物学方法克隆受体蛋白的基因。克隆受体蛋白的基因。2.儿茶酚胺及其受体儿茶酚胺及其受体 (1)去甲肾上腺素(去甲肾上腺素(NA)、)、肾上腺素肾上腺素 去甲肾上腺素能神经元去甲肾上腺素能神经元:以:以NA作为递质的神经元作为递质的神经元 肾上腺素能神经元肾上腺素能神经元:以:以肾上腺素肾上腺素为递质的神经元。为递质的神经元。
23、肾上腺素能纤维肾上腺素能纤维:以:以NA为递质的神经纤维。为递质的神经纤维。肾上腺素能受体肾上腺素能受体:能与:能与肾上腺素肾上腺素和和NA结合的受体。结合的受体。*受体受体(亚型:(亚型:1、2)分布:分布:多数交感多数交感节后节后纤维支配的纤维支配的效应器细胞膜效应器细胞膜上上 作用:作用:兴奋兴奋性效应(小肠平滑肌除外)性效应(小肠平滑肌除外)机制:机制:G-蛋白蛋白-第二信使系统活动第二信使系统活动 阻断剂:阻断剂:酚妥拉明酚妥拉明(1和和2,主要是主要是1受体)受体)哌唑嗪哌唑嗪 (1受体)受体)育亨宾育亨宾 (2受体)受体)*受体受体(亚型:(亚型:1、2、3)。)。分布:分布:多
24、数交感多数交感节后节后纤维支配的纤维支配的效应器细胞膜效应器细胞膜上上 (、受体可同时或单独存在)受体可同时或单独存在)作用:作用:1受体受体兴奋性效应;兴奋性效应;2受体受体主要为抑制性效应主要为抑制性效应 机制:机制:G-蛋白蛋白-第二信使系统活动第二信使系统活动 阻断剂阻断剂:普萘洛尔普萘洛尔(受体)受体)阿提洛尔阿提洛尔(1受体)受体)丁氧胺丁氧胺 (2受体)受体)注意:注意:肾上腺素能受体的分布肾上腺素能受体的分布广泛广泛 对相应对相应递质、激素、药物递质、激素、药物起反应起反应 兴奋后的兴奋后的效应复杂效应复杂,与以下因素有关:,与以下因素有关:a.受体受体的特性:的特性:b.配体
25、配体的特性:的特性:去甲肾上腺素去甲肾上腺素对对受体的作用较强受体的作用较强 肾上腺素肾上腺素对对和和受体的作用均强受体的作用均强 异丙肾上腺素异丙肾上腺素主要对主要对受体有强烈作用受体有强烈作用 c.器官上两种受体的器官上两种受体的分布情况分布情况。(2)多巴胺多巴胺及其受体及其受体:主要位于中枢。:主要位于中枢。包括三个部分:包括三个部分:黑质黑质-纹状体纹状体:胞体胞体在黑质,在黑质,神经神经纤维纤维投射到纹状体;投射到纹状体;中脑边缘系统中脑边缘系统:胞体在中脑脚间核,:胞体在中脑脚间核,纤维投射到边缘前脑;纤维投射到边缘前脑;结节结节-漏斗漏斗:胞体在下丘脑弓状核,:胞体在下丘脑弓状
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