神经生物学问答题汇总.pdf
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1、中枢神经系统(神经元)的发生与发育 1.胚盘-原条-脊索-神经板-神经沟-神经管-神经嵴 2.组织发生:神经管形成后,单层柱状上皮增生,细胞数量增加,细胞核位置有高有低,形成假复层柱状上皮的形式神经上皮.3.神经管分化后形成“内菱外方”的形状。中央管背侧顶板 中央管腹侧底板 套层背侧部翼板(发生感觉神经元)套层腹侧部基板(发生运动神经元)翼板和基板间界沟(腹运动区和背感觉区的界线)4.神经管的演化 四周 二弯曲(头曲、颈曲)、三脑泡(菱脑泡、中脑泡、前脑泡)五周 三弯曲(头曲、桥曲、颈曲)、五脑泡(末脑泡、后脑泡、中脑泡、间脑泡和端脑泡)脑发育与脊髓比较.脊髓的神经管壁形成典型的节段性,其结构
2、基本上一致;而脑部的分化速度则因部位而不同,其结果在脑部出现了多个脑泡成体脑的各部结构;2.脊髓内的中央管细,而脑的中央管变粗,有些脑部的中央管特别扩大形成脑室;3.脊髓全长无弯曲,而脑部神经管则形成3 个弯曲;4.脑部的神经管壁在某些部分变薄上皮性脉络板和富含血管的脑软膜共同构成脉络组织;5.神经管的脑部发育迅速,大约在 6 周时,已能分辨出端脑、间脑、中脑、后脑和末脑五个部分 翼板的发生系统 翼板:脑壁的演化与脊髓相似,其侧壁上的神经上皮细胞增生并向侧迁移,分化为成神经细胞和成胶质细胞,形成套层。由于套层的增厚,使侧壁分成了翼板和基板。端脑和间脑的侧壁大部分形成翼板,基板甚小。端脑套层中的
3、大部分都迁至外表面,形成大脑皮质;少部分细胞聚集成团,形成神经核。中脑、后脑和末脑中的套层细胞多聚集成细胞团或细胞柱,形成各种神经核。翼板中的神经核多为感觉中继核,基板中的神经核多为运动核。由于套层的增厚,使侧壁分成了翼板和基板。端脑和间脑的侧壁大部分形成翼板,基板甚小。端脑套层中的大部分都迁至外表面,形成大脑皮质;少部分细胞聚集成团,形成神经核。中脑、后脑和末脑中的套层细胞多聚集成细胞团或细胞柱,形成各种神经核。翼板中的神经核多为感觉中继核,基板中的神经核多为运动核。神经管的下段分化为脊髓,其管腔演化为脊髓中央管,套层分化为脊髓的灰质,边缘层分化为白质。神经管的两侧壁由于套层中成神经细胞和成
4、胶质细胞的增生而迅速增厚,腹侧部增厚形成左右两个基板,背侧部增厚形成左右两个翼板。神经管的顶壁和底壁都薄而窄,分别形成顶板和底板。由于基板和翼板的增厚,在神经管的内表面出现了左右两条纵沟,称界沟。由于成神经细胞和成胶质细胞的增多,左右两翼板也增大,但主要是向内侧推移并在中线愈合,致使神经管的背侧份消失。左右两翼板在中线的融合处形成一隔膜,称后正中隔。基板形成脊髓灰质的前角(或前柱),其中的成神经细胞分化为躯体运动神经元。翼板形成脊髓灰质后角(或后柱),其中的神经细胞分化为中间神经元。若干成神经细胞聚集于基板和翼板之间,形成脊髓侧角(成侧柱),其内的成神经细胞分化为内脏传出神经元。化学性突触和电
5、突触主要有六点不同:(1)突触前膜和突触厚膜的距离(2)突触前后神经元胞质的连续性,(3)超微结构(4)传输的通道,(5)突触延迟(6)传递的方向 神经干细胞的鉴定(1)细胞形态:胞体很小,从胞体伸出许多长的神经突 (2)细胞功能:电压控制性Na+,K+,Ca2+通道;神经递质的受体 (3)细胞标志:干细胞标志:巢蛋白 神经原:MAP2(微管相关蛋白),NF-H 神经丝蛋白,微管蛋白 3,Neurn 神经胶质细胞:GFAP(胶质原纤维酸性蛋白)1 什么是神经递质,神经递质如何失活的?答:神经递质:一般指有特异结构的神经终末释放的特殊化学物质,它作用于突触后的神经元或效应细胞的膜上受体,完成信息
6、传递。主要包括胆碱类(如乙酰胆碱等)、胺类(如多巴胺、肾上腺素、5-羟色胺等),氨基酸类(如谷氨酸、甘氨酸等),肽类(如阿片肽、血管升压素等),和其他类(如核苷酸类、NO等)。神经递质失活的三种途径 1)由特异的酶分解该种神经递质。2)被细胞间液稀释后,进入血液循环到一定场所分解失活。3)被突触前膜吸收后再利用。2 神经胶质细胞有哪几类?它们的主要功能是什么?神经胶质细胞有星形胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞和室管膜细胞四种。神经胶质细胞的主要功能有:1)支持、绝缘、保护和修复作用。如星形胶质细胞填充在神经元间,它的长突起附在血管壁及软脑膜上,起着机械性的支架作用。施万细胞和少突胶质细胞包饶
7、轴突(或长树突)形成髓鞘,后者在神经纤维传导冲动时具有绝缘作用。小胶质细胞在正常动物脑中并不活跃,在炎症或变性过程中,能够迅速增殖,迁移至损伤地区,细胞成为活跃的吞噬细胞。2)营养和物质代谢作用。如在脑组织中的大部分毛细血管的表面,都有星形胶质细胞的脚板与之相贴,其间仅隔一层基膜。这样一方面可以起屏障作用,另一方面也可以转运某些代谢物质。3)对离子、递质的调节和免疫功能。在脑组织内,细胞外间隙很小,胶质细胞本身起着其他组织的细胞外间隙作用。如神经元兴奋时释放K+,这些离子马上被摄入胶质细胞内,使细胞外间隙的K+很快下降到原来的水平,为下一次兴奋作好准备。另外,小胶质细胞具有分化、增殖、吞噬、迁
8、移及分泌细胞因子的功能。被活化的小胶质细胞在神经系统的免疫调节、组织修复及细胞损伤方面都起着重要的作用。神经胶质细胞的分类:(1)大胶质细胞:包括星形胶质细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞、施旺细胞。星形胶质细胞可分纤维性星形胶质细胞和原浆性星形胶质细胞。施万细胞形成周围神经纤维的髓鞘,少突胶质细胞是中枢神经系统的髓鞘形成细胞,纤维性星形胶质细胞多分布在白质,原浆性星形胶质细胞,多分布在灰质。(2)小胶质细胞:中枢神经系统损伤时,小胶质细胞可转变为巨噬细胞,吞噬细胞碎屑及退化变性的髓鞘。(3)室管膜细胞:分布在脑室及脊髓中央管的腔面,帮助神经组织和脑室腔内的液体进行物质交换。神经胶质细胞和神经元
9、的结构联系和作用:(1)星形胶质细胞的突起交织成网,支持着神经元的胞体核纤维,神经元兴奋时引起 K+外流,星形胶质细胞则通过细胞膜上的Na+-K+泵将 K+泵入到细胞内,并经细胞间通道(缝隙连接)将 K+迅速分散到其他胶质细胞内,使神经元周围的 K+不致过分增多而干扰神经元活动;还可以产生神经营养因子,维持神经元的生长、发育和生存;(2)少突胶质胶质细胞构成神经纤维的髓鞘,使神经纤维之间的活动基本上互不干扰(3)小胶质细胞可转变为巨噬细胞,通过吞噬作用清除因衰老、疾病而变性的神经元及其细胞碎片;星形胶质细胞则通过增生繁殖,填补神经元死亡后留下的缺陷,但如果增生过度,可成为脑瘤发病的原因。星形胶
10、质细胞的机能 1.维持突触周围微环境自稳态;2.参与神经信息的传递;3.星形胶质细胞对刺激的反应机能;4.星形胶质细胞对神经再生的影响;5.星形胶质细胞在脑机能活动中的调控作用(1)维持体内渗透压平衡中的作用;(2)星形胶质在疼痛调控中的作用;(3)星形胶质与脑的免疫应答反应.髓鞘 定义及结构:包绕在神经元的轴突外部的物质,每隔一段距离便有中断部份,形成一节一节的形状。中断的部分称为“郎飞结”(Ranviers node)。周围神经系统的髓鞘由施旺细胞构成,中枢神经系统的髓鞘由少突胶质细胞构成。髓鞘一般只出现在脊椎动物的轴突。髓鞘的功能有三。一是提供轴突与周围组织,例如相邻的轴突之间的电气绝缘
11、,以避免干扰。二是通过一种称为“跳跃式传导”的机制来加快动作电位的传递。三是在一些轴突受损的情况下引导轴突的再生。神经、内分泌系统和免疫系统的共性(一)功能表达模式与细胞组成 1、神经系统和免疫系统表达功能的模式是相似的,都可以识别内外环境变化并发生调节性反应。2、在细胞构成上,神经系统和免疫系统都有主要功能细胞和辅助支持细胞。(二)活性物质 1、神经组织可以产生免疫性细胞因子 2、淋巴细胞可以产生神经递质或调质样物质 3、淋巴细胞可以产生激素 4、神经肽与免疫分子之间在生化和功能上存在相似性(三)受体分布的相似性及对病毒的易感性 1、对病毒的亲和力和药物作用位点 2、中枢神经系统中存在细胞因
12、子受体 二、神经内分泌系统对免疫功能的影响 一)中枢神经系统影响免疫系统的证据 1、个性、情绪和应激 2、条件免疫反应(Conditional Immune Response):3、损毁和电刺激实验:皮质/边缘前脑/下丘脑/脑干自主神经核可能作为一个整体环路,通过调节神经内分泌传出和自主神经传出发挥免疫调节作用。二)神经免疫联系的传出通路 植物性传出系统:交感神经对免疫系统有抑制作用,副交感 神经对免疫增强作用。下丘脑垂体肾上腺轴(HPA 轴)是中枢神经系统调控免疫应答活动的主要途经之一。其他传出途经。三)神经递质和内分泌激素的免疫调节作用 1,儿茶酚胺类递质:去甲肾上腺素对免疫功能有双向调节
13、作用;多巴胺能增强免疫作用。2,乙酰胆碱:主要影响细胞免疫功能,可增加淋巴细胞和巨噬细胞的数量。3,5-羟色胺:抑制免疫反应。4,神经肽(Neuropeptide):免疫功能的调节相当复杂,在不同机能状态、条件下作用不同 5.内分泌激素:大多数激素如:ACTH、糖皮质激素、生长抑素、雄激素、前列腺素等均有免疫抑制效应;少数激素如:生长激素、催产素、催乳素、甲状腺素、胰岛素则增强免疫应答。免疫系统对神经系统的影响 一)免疫脑通讯的信息物质:IL-1,IL-6?二)免疫信息向脑的传入途径:1、血脑屏障(BBB)、脑内的室周器、脑血管内皮细胞?2、通过神经:迷走神经在免疫信息向神经信息的转换和传递中
14、起重要作用。三)免疫应激时神经元电活动的变化 外周免疫反应能够影响中枢特定部位神经元的电活动;在免疫反应的不同阶段,下丘脑神经元活动的频谱会出现复杂的变化,先于抗体的检出。四)对脑内即早基因表达的调节 五)对神经递质合成、释放和细胞可塑性的影响 六)对发热、摄食和睡眠的影响 七)细胞因子与神经系统的抗原提呈:细胞因子可通过影响神经细胞 MHC 抗原表达而调节中枢神经系统内的抗原提呈(antigen presentation)。八)免疫系统对内分泌系统的影响 促炎性细胞因子可直接作用于内分泌腺影响其激素分泌。IL-1 可直接作用于垂体,通过 ACTH 分泌增多促进肾上腺皮质激素的释放。IL-2
15、通过垂体肾上腺轴促进肾上腺皮质激素分泌。神经元对损伤的反应 1.华勒变性(Wallerian degeneration):损伤处远侧段神经纤维的顺行性溃变。当轴突损伤时,由于损伤处远侧段轴突脱离了胞体的代谢中心,因而远侧段神经纤维的全长直至终末都发生溃变,称为华勒变性。因为这种溃变是离心方向的,故称顺行性溃变。2.近侧段神经纤维的溃变 3.胞体的变化 胞体肿胀,可使其体积增加 2 倍以上;胞核肿胀,远离轴丘而偏位;尼氏体溶解由核周开始向胞体周边部推进。4.跨神经元溃变 损伤后再生的影响因素 1.胞体的存活 2.雪旺细胞增殖 吞噬溃变的轴突与髓鞘;形成 Bungner 带和细胞桥;合成和分泌各种
16、神经营养因子;合成和分泌细胞外基质。3.基膜的完整 4.轴突的芽生(sprouting)5.其他因素 再生成功的标志 损伤神经元胞体的存活 近段轴突的芽生与延伸 再生轴突与相应的末梢靶器官重建突触联系 神经元合成神经介质及相关酶类等一些特殊物质 神经元能接受、整合并发出神经的信号。边缘系统的结构:由边缘叶、端脑有关皮质和皮质下结构组成 边缘叶包括扣带回、扣带回峡、海马旁回、钩、内环、胼胝体上、下回及下区,斜角带,束状回,隔区,外环。端脑有关皮质包括:海马结构,岛叶 皮质下结构:杏仁体、上丘脑、下丘脑、脑间核 边缘系统的功能 情绪反应 对内脏功能的调节 学习与记忆 睡眠与觉醒 门控学说 闸门控制
17、学说是痛觉调制中的一种脊髓调制,该学说的核心就是脊髓的节段性调制,胶状质抑制性中间神经元起着关键的闸门作用。在疼痛的产生机制中有一种门控理论(gate control theory)。在疼痛的传入中有两种神经纤维,一种粗另一种细,它们均与胶状质(SG)及一级神经元(T)发生突触,从而构成门控系统。胶状质通过粗纤维对一级神经元产生抑制效应而使门保持关闭,通过细纤维产生增益作用而使门开放。门开放时一级神经元的输出冲动作用于反应系统而激发痛觉。细纤维的慢适应使门趋于长期开放,粗纤维因刺激而兴奋时,因其反应较强,作用较快而使门关闭,但最终因细纤维的持续反应而开放。粗纤维可因机械刺激如搔抓、震动而激活,
18、使门再关闭一段时间,两种纤维对一级神经元的交替作用决定了痛觉的发生。中枢调节作用通过传出系统作用于粗纤维,使中枢活动如注意、情感等可控制传入。痛的分类 从解剖学的角度可分为:躯体痛 somatic pain、内脏痛 visceral pain、牵涉痛 referred pain 躯体痛:浅表痛(皮肤和粘膜)、深部痛(关节、肌腱等)内脏痛:属于慢痛 (缓慢、持久、定位不精确、对刺激分辩力差)对切割、烧灼等致皮肤痛不敏感,但对牵拉、缺血缺氧、炎症、平滑肌痉挛等刺激敏感;常伴有不安、甚至恐惧感;常伴有牵涉痛。牵涉痛 按痛出现的先后:快痛(第一痛)、慢痛(第二痛)快痛:产生快,消失快;定位精确、感觉鲜
19、明;主要由 A纤维传导,多与创伤有关。慢痛:产生和消失缓慢;定位不明确、性质变化多端;情绪色彩重,多由病变引起;主要由 C类纤维传导。细胞凋亡的形态学特征 无溶酶体和细胞膜的破裂,无细胞器的肿胀,无内容物外溢,无炎症反应 细胞皱缩变小,胞质浓缩,内质网扩张呈空泡与细胞膜融合 染色质 DNA 断裂、降解、染色质向核膜边聚、核仁裂解 神经系统发生凋亡的意义 调控神经元的数目:凋亡使发育过程中错位的、迷路或匹配不良的那些无法与靶细胞联系并从中获得必需的营养因子的神经细胞死亡,从而保持适当的神经元数量,使相关的神经元之间的联系精确适配。与神经通路纤维束的形成密切相关:建立引导轴突投射的小管、小孔和间隙
20、等,最终使神经系统的发育在结构上精雕细琢、日趋完善。没有凋亡就没有个体发生和种系发生,也没有物种的进化。前额叶皮质的分布、结构与功能 前额叶联合皮质:前额叶联合皮质位于大脑新皮质的最前方,具有显著发达的颗粒第四层。动物从低等向高等进化,前额叶联合皮质面积相应变得越来越大。在人类,前额叶联合皮质占整个大脑皮质面积的 29%。前额叶联合皮质有极丰富的皮层和皮质下纤维联系。丰富的纤维联系决定了前额叶联合皮质功能上的复杂性。功能:参与运动调控;参与感知过程;受损导致注意力分散及反应抑制障碍;规则学习,情景记忆,工作记忆。前额叶皮层功能:规则学习、情景记忆、工作记忆 前额叶皮层是大脑高级认知中枢,在思维
21、、逻辑推理、行为计划和组织、工作记忆及注意力调节等脑高级功能中起关键作用。精神分裂症、抑郁症、多动症、创伤后应激综合症等许多严重危害人类身心健康的疾病都与前额叶皮层功能紊乱密切相关。陈述性记忆的突触机制 海马存在三条主要的兴奋性通路:由内嗅区皮质发出的穿通纤维至海马齿状回的颗粒细胞之间的突触;颗粒细胞发出苔藓纤维与 CA3 区的锥体细胞之间的突触;CA3 区锥体细胞的 Schaffer 侧枝与 CA1 区锥体细胞之间的突触。这是 LTP 研究中常用的三个单突触通路,这三个突触都以谷氨酸为递质。LTP 的特性 时程长。经诱导后,在海马脑片上可持续数小时,在体 动物可长达数天至数周;协同性。诱导
22、LTP 需要很多传入纤维同时被激活,兴奋的纤维数量与 EPSP 的大小有关;联合性。弱刺激或低频刺激不引起 LTP,如果弱刺激传入通路与邻近强刺激传入通路同时传入时,将导致两条传入通路的突触部位均产生LTP;特异性。LTP 仅出现于强直刺激的突触部位。长期记忆转为短期记忆的分子机制 (LTP 的产生机制)研究表明,E-LTP 的诱导依赖于蛋白激酶和磷酸化酶的激活;L-LTP需要mRNA的转录和蛋白质的合成。LTP 通常分为两个时相:一是 LTP 的诱导期,即高频刺激引起突触反应逐渐增强的时期;二是维持期或表达期,是突触反应达最大值后维持的时期。(1)诱导期的突触后机制:实验表明,突触后细胞内钙
23、离子浓度升高至少维持 2.5秒才能出现LTP。钙离子浓度升高是诱导 LTP 形成的关键。钙离子浓度升高的途径有:谷氨酸NMPA 突触后膜去极化传递到NMDA 受体所处部位NMDA 受体偶联通道内的镁离子移出通道开放钙、钠、钾离子 进入细胞内。进入胞内的钙、钠、钾离子使突触后膜进一步去极化激活电压门控的钙通道 mGluRs 激活通过 G 蛋白介导激活 PLC 水解PIP2 IP3 胞内储存的钙释放(2)维持期的突触后机制 蛋白激酶的激活 a.钙离子与 DAG PKC 中性蛋白酶催化水解催化亚基与调节亚基分离催化亚基游离钙离子非依赖性方式长时间维持活性AMPA 受体持续磷酸化LTP 维持。b.钙离
24、子升高CaMk激活磷酸化突触后膜的靶蛋白(AMPA 受体、突触蛋白 1、MAP2)磷酸化的这些蛋白参与 LTP 的维持。基因转录增强。PKA 与 cAMP 结合 PKA 催化亚基与调节亚基分离游离的催化亚基进入胞核cAMP 反应成分结合蛋白(CREB)磷酸化CREB 活性增强与基因调控区 cAMP 反应成分结合调控基因的转录和新的蛋白质的合成促进突触形态学的改变,如神经末梢的发芽、生长,形成新的突触。(3)维持期的突触前机制 突触前机制主要是由突触后的逆行信使作用于突触前,使突触前的神经递质释放增加。目前已知的逆行信使有花生四烯酸、NO、CO、血小板激活因子等。(4)突触的形态学改变 突触形态
25、学变化既是 LTP 的结果,又对 LTP 的维持发挥作用,主要表现为:树突棘体积增大,头部膨大而颈部缩短,这样降低输入阻抗,易化突触电流的传导;突触数目增加和突触界面扩大,兴奋性突触的突触前后膜面积增大、变曲,使突触前膜嵌入后膜,在突触前膜形成多个活动区,加强了突触的传递功能。请简述短期记忆和长期记忆的分子学机制以及NMDA受体在其中的作用。答:记忆是突触修饰,突触蛋白上的磷酸基团数目改变的结果。长时程增强(long-term potentiation,LTP)是陈述性记忆所必需的,而NMDA受体是LTP诱导环节上最为关键的一步。短期记忆的机制:NMDA受体是电压门控Ca2+通道,正常情况下被
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