生理学：第九章 神经系统的功能1

第一节第一节 神经系统功能活动的基本原理神经系统功能活动的基本原理（一）（一）神经元（神经元（neuron） 1.1.神经元的一般神经元的一般结构结构和功能和功能 胞体和树突：接受信息胞体和树突：接受信息 轴突（轴突（axon）：传出信息（始端产生兴奋）：传出信息（始端产生兴奋） 神经纤维（神经纤维（nerve fiber）：传导兴奋）：传导兴奋 突触（突触（synapse）：信息传递的结构基础）：信息传递的结构基础2.2.神经纤维及其功能神经纤维及其功能 （1）神经纤维的兴奋传导）神经纤维的兴奋传导 1）直径）直径 2）有无髓鞘）有无髓鞘 3）温度）温度 神经纤维的分类（表神经纤维的分类（表10-1） 1）据传导速度分：）据传导速度分：A（,）、）、B、C 2）据直径及来源分：）据直径及来源分：（a、b）、）、神经纤维传导兴奋的特征神经纤维传导兴奋的特征 （1 1）完整性）完整性 （2 2）绝缘性）绝缘性 （3 3）双向性）双向性 （4 4）相对不疲劳性）相对不疲劳性（2 2） 神经纤维的轴浆运输神经纤维的轴浆运输 轴浆的物质运输功能：轴浆的物质运输功能： 顺向轴浆运输顺向轴浆运输 囊泡、微管囊泡、微管 逆向轴浆运输逆向轴浆运输 神经营养因子、破伤风毒素、狂犬病毒、神经营养因子、破伤风毒素、狂犬病毒、 示踪剂示踪剂3. 3. 神经的营养性作用神经的营养性作用 功能性作用（功能性作用（functional action） 营养性作用（营养性作用（trophic action） 神经末梢经常性释放某些营养性因子持神经末梢经常性释放某些营养性因子持 续地调整所支配组织的内在代谢活动。续地调整所支配组织的内在代谢活动。 例如：脊髓灰质炎患者的肌肉萎缩例如：脊髓灰质炎患者的肌肉萎缩4. 4. 神经营养因子神经营养因子 常见的神经营养因子（常见的神经营养因子（neurotrophin, NT）：）： 神经生长因子，脑源性神经营养因子，神经生长因子，脑源性神经营养因子， 神经营养因子，白血病抑制因子，神经营养因子，白血病抑制因子， 表皮生长因子。表皮生长因子。 （二）神经胶质细胞（自学）（二）神经胶质细胞（自学）二、突触传递二、突触传递 神经元与神经元之间神经元与神经元之间 神经元与效应器之间神经元与效应器之间 突触的类型：突触的类型：都通过突触传递信息都通过突触传递信息（二）化学性突触传递（二）化学性突触传递1. 定向突触定向突触2. 非定向突触非定向突触（一）（一）电突触传递电突触传递（一）（一） 电突触传递电突触传递 结构基础：结构基础：缝隙连接缝隙连接 双向传递，速度快。双向传递，速度快。 功能：促进同步化活动。功能：促进同步化活动。经典突触传递经典突触传递 （1 1）突触的微细结构）突触的微细结构突触前膜突触前膜突触后膜突触后膜突触间隙突触间隙突触小泡突触小泡突触的基本类型突触的基本类型 轴轴- -树突触树突触 轴轴- -体突触体突触 轴轴- -轴突触轴突触 其他其他 （2）经典）经典突触的传递过程突触的传递过程 电电- -化学化学- -电电 N末梢末梢APCa2+内流内流突触小泡递质释放突触小泡递质释放与后膜受体结合与后膜受体结合某些离子通道开放某些离子通道开放 突突触后膜电变化触后膜电变化(突触后电位突触后电位) 递质释放递质释放过程过程： 动员、摆渡、着位、融合、出胞动员、摆渡、着位、融合、出胞2. 2. 非定向突触传递非定向突触传递曲张体：末梢串珠样膨曲张体：末梢串珠样膨大，内含大量突触囊泡。大，内含大量突触囊泡。特点：特点：1. 无明显的突触前膜和突无明显的突触前膜和突触后膜。触后膜。2. 无一一对应关系。无一一对应关系。3. 突触间距较大。突触间距较大。3.3.影响化学性突触传递的因素影响化学性突触传递的因素 1 1）影响递质释放）影响递质释放 Ca2+内流、内流、肉毒杆菌肉毒杆菌 2 2）影响已释放递质的消除）影响已释放递质的消除 利血平、敌敌畏利血平、敌敌畏 3 3）影响受体的因素）影响受体的因素 筒箭毒碱、酚妥拉明筒箭毒碱、酚妥拉明4.4.兴奋性和抑制性突触后电位兴奋性和抑制性突触后电位 （1）兴奋性突触后电位）兴奋性突触后电位 Excitatory postsynaptic potential, EPSP 突触后膜在某种神经递质的作用下产生的突触后膜在某种神经递质的作用下产生的 局部去极化电位变化。局部去极化电位变化。 兴奋性递质兴奋性递质去极化去极化突触前膜突触前膜突触间隙突触间隙突触后膜突触后膜EPSP的产生机制的产生机制 N末梢末梢APCa2+内流内流突触小泡出胞突触小泡出胞 释放释放兴奋性递质兴奋性递质与后膜受体结合与后膜受体结合后膜对后膜对Na+、K+，尤其对，尤其对Na+的通透性的通透性Na+内流为主内流为主后后膜去极化膜去极化即形成即形成EPSP突触后神经元的兴突触后神经元的兴奋性奋性。（2）抑制性突触后电位）抑制性突触后电位 IPSP产生产生机制机制：N末梢末梢APCa2+内流内流释放抑制释放抑制性递质性递质与后膜受体结合与后膜受体结合突触后膜对突触后膜对Cl-的通透的通透性性Cl-内流为主内流为主后膜超极化后膜超极化突触后突触后N元的兴元的兴奋性奋性（抑制）。（抑制）。抑制性突触后电位（抑制性突触后电位（inhibitory postsynaptic potential, IPSP）: 突触前神经元兴奋释放抑制性突触前神经元兴奋释放抑制性神经递质，导致突触后膜超级化。神经递质，导致突触后膜超级化。分类分类 递递 质质 EPSPIPSP兴奋性递质兴奋性递质抑制性递质抑制性递质后膜电导后膜电导对对Na+通透性通透性为主为主对对Cl-通透性通透性为主为主离子移动离子移动Na+内流为主内流为主Cl-内流为主内流为主后膜电变化后膜电变化后膜去极化后膜去极化后膜超极化后膜超极化效效 应应突触后突触后N元兴奋元兴奋突触后突触后N元抑制元抑制表：表：EPSP与与IPSP的比较的比较5.5.动作电位在突触后神经元的产生动作电位在突触后神经元的产生 EPSP和和IPSP整合（代数和）整合（代数和） 超极化：突触后神经元抑制超极化：突触后神经元抑制 去极化：去极化： 突触后神经元兴奋性突触后神经元兴奋性 去极化去极化轴丘产生轴丘产生 AP 原因：电流密度大，原因：电流密度大，Na+ 通道密度大。通道密度大。6.6.突触的可塑性突触的可塑性 1 1）强直后增强）强直后增强 2 2）习惯化和敏感化）习惯化和敏感化 3 3）长时程增强和长时程压抑）长时程增强和长时程压抑三、神经递质和受体三、神经递质和受体（一）神经递质（一）神经递质 （neurotransmitter）概述）概述 递质的鉴定递质的鉴定 神经调质（神经调质（neuromodulator） 戴尔原则：一个神经元内只存在一种递质戴尔原则：一个神经元内只存在一种递质 递质递质共存共存（neurotransmitter co-existence） 递质代谢递质代谢 消除方式：酶促降解、突触前膜重新摄取消除方式：酶促降解、突触前膜重新摄取（二）神经系统受体概述（二）神经系统受体概述 概念：受体概念：受体（receptor） 、配体、配体 激动剂（激动剂（agonist）、拮抗剂）、拮抗剂 受体的亚型受体的亚型 突触前受体突触前受体 受体作用机制：促代谢型；促离子型受体作用机制：促代谢型；促离子型 受体的浓集：游离的受体蛋白在突触后膜聚集受体的浓集：游离的受体蛋白在突触后膜聚集 受体的调节：亲和力；数量受体的调节：亲和力；数量（三）人体内（三）人体内 主要的递质和受体系统主要的递质和受体系统1. 乙酰胆碱（乙酰胆碱（acetylcholine，ACh）及其受体）及其受体 胆碱能神经元胆碱能神经元: 中枢分布广泛中枢分布广泛 胆碱能纤维胆碱能纤维：传出神传出神经纤维经纤维自主自主N N纤维纤维躯体运动纤维躯体运动纤维交感纤维交感纤维副交感纤维副交感纤维节前纤维节前纤维节后纤维节后纤维节前纤维节前纤维节后纤维节后纤维AChAChAChAChNE或或ACh胆碱能受体胆碱能受体（1）毒覃碱受体毒覃碱受体（M受体）受体） 分型：分型：M1-M5亚型亚型 分布：副交感分布：副交感N节后纤维所支配的效应细胞膜上节后纤维所支配的效应细胞膜上 交感交感N节后纤维支配汗腺、骨骼肌血管节后纤维支配汗腺、骨骼肌血管SM 效应：效应： M样作用样作用(毒蕈碱样作用毒蕈碱样作用) 拮抗剂拮抗剂 (阻断剂阻断剂)：阿托品：阿托品胆碱能受体胆碱能受体（2）烟碱受体烟碱受体（N受体）受体） 分型：分型：N1、N2亚型亚型 分布：分布： N1：自主神经节细胞膜：自主神经节细胞膜(神经元型烟碱受体神经元型烟碱受体) N2：神经：神经-骨骼肌接头的终板膜骨骼肌接头的终板膜(肌肉型烟碱受体肌肉型烟碱受体) 效应：效应： N样作用样作用(烟碱样作用烟碱样作用) 拮抗剂拮抗剂 (阻断剂阻断剂)：筒箭毒碱：筒箭毒碱2.单胺类递质及其受体单胺类递质及其受体(1) 去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体去甲肾上腺素（去甲肾上腺素（norepinephrine，NE）肾上腺素（肾上腺素（epinephrine，E） 肾上腺素能神经元、去甲肾上腺素能神经元：肾上腺素能神经元、去甲肾上腺素能神经元：中枢：延髓、低位脑干中枢：延髓、低位脑干 肾上腺素能纤维（以肾上腺素能纤维（以NE为递质）：为递质）：外周外周：多数交感节后纤维，除骨骼肌血管和汗腺外：多数交感节后纤维，除骨骼肌血管和汗腺外 尚未发现以尚未发现以E为递质的神经纤维。为递质的神经纤维。 2 2受体受体 1 1受体受体 2 2受体受体 受体受体 1 1受体：受体： 3 3受体：受体：受体受体(2)去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体肾上腺素能受体分型及分布肾上腺素能受体分型及分布分布于分布于平滑肌平滑肌分布于突触前膜分布于突触前膜分布于分布于心肌心肌分布于分布于脂肪组织脂肪组织 2 2受体受体 1 1受体受体 2 2受体受体 1 1受体受体 3 3受体受体受体受体(2)去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体肾上腺素能受体效应肾上腺素能受体效应抑制，平滑肌舒张抑制，平滑肌舒张抑制，抑制，NENE的重摄取的重摄取 影响因素：受体分布密度差异、影响因素：受体分布密度差异、受体亲和力受体亲和力、效、效 应器的功能状态。应器的功能状态。受体受体兴奋，强心作用兴奋，强心作用脂肪组织的分解脂肪组织的分解兴奋，平滑肌收缩兴奋，平滑肌收缩肾上腺素能受体的激动剂和拮抗剂肾上腺素能受体的激动剂和拮抗剂 受体受体 激动剂激动剂 拮抗剂拮抗剂 受体受体 NENE，E E 酚妥拉明酚妥拉明1 1受体受体 苯肾上腺素苯肾上腺素 哌唑嗪哌唑嗪2 2受体受体 可乐定可乐定 育宾亨育宾亨 受体受体 异丙肾上腺素异丙肾上腺素 普萘洛尔普萘洛尔1 1受体受体 多巴酚丁胺多巴酚丁胺 阿替洛尔阿替洛尔2 2受体受体 特布他林特布他林 丁氧胺丁氧胺3. 氨基酸类递质及其受体氨基酸类递质及其受体(1(1）兴奋性氨基酸：谷氨酸、门冬氨酸）兴奋性氨基酸：谷氨酸、门冬氨酸 代谢：代谢： 脑内自行合成，脑内自行合成，Ca2+依赖释放依赖释放 谷氨酸受体分型：谷氨酸受体分型： 促离子型：增强细胞膜对阳离子的通透性促离子型：增强细胞膜对阳离子的通透性 促代谢型：参与突触的可塑性促代谢型：参与突触的可塑性3. 氨基酸类递质及其受体氨基酸类递质及其受体(2）抑制性氨基酸：甘氨酸、）抑制性氨基酸：甘氨酸、 -氨基丁酸氨基丁酸 代谢：代谢： GABA不能透过血脑屏障不能透过血脑屏障, 脑内自行合成脑内自行合成 受体受体: A 、C （促离子型）（促离子型） 、 B（促代谢型）（促代谢型） 效应：效应：GABA与受体结合后，能引起与受体结合后，能引起Cl-内流或内流或 k+外流外流- -突触后膜超极化突触后膜超极化- -IPSP 临床上的抗癫痫药、抗焦虑药临床上的抗癫痫药、抗焦虑药4. 4. 其他类型的神经递质其他类型的神经递质 多巴胺多巴胺DA；5-羟色胺；组胺；羟色胺；组胺； 神经肽及其受体：神经肽及其受体： 阿片肽（阿片肽（-内啡肽、脑啡肽、强啡肽）内啡肽、脑啡肽、强啡肽） 阿片受体（阿片受体（受体、受体、受体、受体、受体）受体） 脑脑-肠肽（概念）肠肽（概念） 嘌呤类：腺苷和嘌呤类：腺苷和ATP 气体类：气体类：NO和和CO四、反射活动的基本规律四、反射活动的基本规律 反射：反射： 是指在中枢神经系统的参与下，机体是指在中枢神经系统的参与下，机体对刺激产生的规律性应答。对刺激产生的规律性应答。（一）反射的分类（一）反射的分类（二）反射的中枢整合（二）反射的中枢整合 单突触反射、多突触反射单突触反射、多突触反射非条件反射非条件反射先天先天数量少数量少较低级较低级条件反射条件反射后天学习后天学习数量无限数量无限更复杂更复杂（三）中枢神经元的联系方式（三）中枢神经元的联系方式 1.1.单线式单线式联系联系 2.2.辐散和聚合式联系辐散和聚合式联系 传入神经多表现为辐散式传入神经多表现为辐散式 传出神经多表现出聚合式传出神经多表现出聚合式 3.3.锁链式和环式联系锁链式和环式联系（五）中枢兴奋传播的特征（五）中枢兴奋传播的特征 1. 单向传播单向传播 2. 中枢延搁中枢延搁 3. 兴奋的总和兴奋的总和 4. 兴奋节律的改变兴奋节律的改变 5. 后发放与反馈后发放与反馈 6. 对内环境变化敏感和易疲劳对内环境变化敏感和易疲劳（六）中枢抑制和中枢易化（六）中枢抑制和中枢易化1. 突触后抑制突触后抑制突触前神经元兴奋突触前神经元兴奋 抑制性中间神经元兴奋抑制性中间神经元兴奋抑制性递质抑制性递质 突触后神经元突触后神经元IPSP（超极化）（超极化） 突触后神经元兴奋性突触后神经元兴奋性（抑制）（抑制）1. 突触后抑制突触后抑制（1）传入侧支性）传入侧支性抑制抑制 意义：使不同中枢之间的活动协调。意义：使不同中枢之间的活动协调。 举例：屈肌反射举例：屈肌反射（2）回返性）回返性抑制抑制 意义：使活动及时终止；使同一中枢内神经元意义：使活动及时终止；使同一中枢内神经元的活动同步化。的活动同步化。 举例：破伤风毒素破坏闰绍细胞举例：破伤风毒素破坏闰绍细胞2. 突触前抑制突触前抑制 结构基础结构基础：神经末梢神经末梢A、神经末梢、神经末梢B；神经元；神经元C 过程：过程：突触前膜突触前膜在兴奋前有一定程度的去极化在兴奋前有一定程度的去极化兴兴奋时进入胞内的奋时进入胞内的Ca2+减少减少释放的兴奋性递质释放的兴奋性递质使使突触后膜突触后膜 产生的产生的EPSP 幅度幅度 导致突触后导致突触后N元元 兴奋性下降（抑制）兴奋性下降（抑制） 2. 突触前抑制突触前抑制 机制机制： 末梢末梢B兴奋兴奋末梢末梢A上上GABA受体效应受体效应 Ca2+内流内流减少减少A兴奋性递质释放兴奋性递质释放 运动神经元运动神经元C产生产生的的EPSP （抑制）（抑制）。 意义：调节意义：调节感觉感觉传入传入 举例：火中取栗举例：火中取栗（六）中枢抑制和（六）中枢抑制和中枢易化中枢易化 3. 突触后易化（突触后易化（postsynaptic ficilitation） EPSP的总和。的总和。 4. 突触前易化（突触前易化（presynaptic ficilitation） 发生在轴突发生在轴突-轴突型突触轴突型突触 末梢末梢B释放释放5-羟色胺羟色胺(5-HT)作用于末梢作用于末梢A的的5-HT 受体受体细胞内细胞内cAMPK+通道关闭通道关闭AP复极慢，复极慢， 时程长时程长 Ca2+内流内流释放递质释放递质EPSP幅度幅度summary神经元结构特点神经元结构特点经典突触的结构和过程经典突触的结构和过程突触后膜电位（突触后膜电位（EPSP ，IPSP）外周两大递质受体系统（胆碱能、肾上腺素能）外周两大递质受体系统（胆碱能、肾上腺素能）中枢传播兴奋的特征中枢传播兴奋的特征突触后抑制（传入侧支，回返性抑制）突触后抑制（传入侧支，回返性抑制）图图1：神经元的：神经元的结构结构图图2：神经元突触的传递：神经元突触的传递过程过程图图A：兴奋性突触后电位：兴奋性突触后电位机制示意图机制示意图图图B：抑制性抑制性突触后电位突触后电位机制示意图机制示意图图：图：缝隙连接缝隙连接示意图示意图相邻细胞膜相邻细胞膜 缝隙连接通道缝隙连接通道图：唾液腺图：唾液腺递质共存递质共存模式图模式图图：图：突触前受体突触前受体调节递质释放模式图调节递质释放模式图图：图：传出神经传出神经系统系统示意示意图图分型分型分分 布布效效 应应阻断剂阻断剂MNN1 1N2 2副交感神经节后纤副交感神经节后纤维支配的效应器细维支配的效应器细胞膜上胞膜上汗腺细胞膜上汗腺细胞膜上骨骼肌血管平滑肌骨骼肌血管平滑肌心脏活动抑制心脏活动抑制支气管平滑肌支气管平滑肌收缩收缩胃肠平滑肌胃肠平滑肌收缩收缩膀胱逼尿肌膀胱逼尿肌收缩收缩虹膜环行肌虹膜环行肌收缩收缩消化腺消化腺分泌分泌汗腺分泌汗腺分泌骨骼肌的血管舒张骨骼肌的血管舒张阿阿托托品品自主自主N节突触后膜节突触后膜骨骼肌终板膜骨骼肌终板膜节后神经元兴奋节后神经元兴奋骨骼肌收缩骨骼肌收缩筒箭毒碱筒箭毒碱胆碱能受体的分型、分布、效应、阻断剂胆碱能受体的分型、分布、效应、阻断剂AChN-RM-R心脏活动的抑制心脏活动的抑制 支气管平滑肌收缩支气管平滑肌收缩 腺体分泌增加腺体分泌增加 胃肠道、膀胱肌收缩胃肠道、膀胱肌收缩 汗腺分泌增加汗腺分泌增加 虹膜括约肌的收缩虹膜括约肌的收缩 骨骼肌收缩骨骼肌收缩CNS先兴奋不安，继之惊厥、先兴奋不安，继之惊厥、后而转为抑制，出现意识后而转为抑制，出现意识模糊昏迷等模糊昏迷等有有机机磷磷AChE磷酰化磷酰化AChEAChE呼呼 吸吸 困困 难难口口 吐吐 白白 沫沫皮皮 肤肤 湿湿 冷冷大大 小小 便便 失失 禁禁针针 尖尖 样样 瞳瞳 孔孔骨骼肌纤维震颤骨骼肌纤维震颤心率减慢、血压下降心率减慢、血压下降水 解胆碱+乙酸水水 解解胆碱胆碱+ +乙酸乙酸解药解药阿托品阿托品图：中枢神经元联系方式图：中枢神经元联系方式模式图模式图图：传入侧支性图：传入侧支性抑制抑制图：回返性图：回返性抑制抑制图：图：突触前抑制突触前抑制的机制的机制示意图示意图突触前抑制的产生机制突触前抑制的产生机制 1） 在脊髓前角运动神经元：在脊髓前角运动神经元： 末梢末梢B兴奋，释放兴奋，释放-氨基丁酸氨基丁酸(GABA)作用于末作用于末梢梢A上的上的GABAA受体受体末梢末梢A对对Cl-的通透性的通透性Cl-外流外流(该处细胞内该处细胞内Cl-高于细胞外高于细胞外)末梢末梢A去极化去极化产生的动作电位的幅度产生的动作电位的幅度Ca2+内流内流末梢末梢A释释放的兴奋性递质放的兴奋性递质运动运动N元产生的元产生的EPSP的幅度的幅度兴奋性兴奋性(抑制抑制) 2）在脊髓后角的感觉传入）在脊髓后角的感觉传入N元：元： 末梢末梢B释放的释放的GABA作用于作用于A的的GABAB受体受体 A的的K+通道开放通道开放K+外流外流 A复极加快复极加快 Ca2+内流内流释放兴奋性递质释放兴奋性递质突触后突触后 神经元的神经元的EPSP幅度幅度兴奋性兴奋性（抑制抑制） 3）与与Ca2+内流无关，直接抑制递质释放。内流无关，直接抑制递质释放。突触前抑制的产生机制突触前抑制的产生机制动员动员摆渡摆渡着位着位融合融合出胞出胞体液因素体液因素受体受体效应效应 心心 脏脏 1 - 强心强心作用作用肾上腺素肾上腺素（E） 血血 管管 2受体受体- 舒张舒张 1受体受体- 收缩收缩去甲肾上腺素去甲肾上腺素（NE） 心心 脏脏 1 受体结合能力弱受体结合能力弱 血血 管管 1受体受体- 收缩收缩,血压升高血压升高肾上腺素和去甲肾上腺素的肾上腺素和去甲肾上腺素的效应效应