神经的兴奋与传导课件

神经的兴奋与传导神经的兴奋与传导1 1编辑版编辑版pptppt第一节第一节 生物电现象生物电现象1.1 生物电的发现生物电的发现电鳗伽伐尼 1786 动物电 图2-10、2-12伏特 双金属电流马泰乌奇 图2-13雷蒙 损伤电位2 2编辑版编辑版pptppt1.2 静息电位静息电位(resting potential)(1)(1)概念：概念：概念：概念：静息状态下细胞膜两侧所存在的电位差。静息状态下细胞膜两侧所存在的电位差。静息状态下细胞膜两侧所存在的电位差。静息状态下细胞膜两侧所存在的电位差。测量：微电极测量：微电极测量：微电极测量：微电极 大小：大小：大小：大小：-50 -100mv-50 -100mv3 3编辑版编辑版pptppt(2)极化：静息状态下，膜是有极性的，为内负外正的极化极化(polarization)状态。静 息 电 位 的 增 大 称 为 超超 极极 化化(hyperpolarization)。静息电位减小称为去极化去极化(depolarization)。细胞膜去极化后再向静息电位方向恢复称为复极化复极化(repolarization)。4 4编辑版编辑版pptppt带电离子的跨膜扩散KCL 0.1molKCL 0.01mol EK =59.5 lg(k+o/k+i)K+-+(3)静息电位产生的机制5 5编辑版编辑版pptppt膜学说膜学说膜学说膜学说(membrane theory)(membrane theory)：19021902年由德国年由德国生理学家生理学家BernsteinBernstein提出，主要解释提出，主要解释RPRP。膜两侧离子分布膜两侧离子分布膜两侧离子分布膜两侧离子分布:胞内高钾，具较多的由有机分子形成的负离子；胞内高钾，具较多的由有机分子形成的负离子；胞外高钠，负离子以胞外高钠，负离子以ClCl-为主。为主。静息电位的产生机制静息电位的产生机制静息电位的产生机制静息电位的产生机制：静息状态下，带电离子在膜两侧呈不均衡分布；静息状态下，带电离子在膜两侧呈不均衡分布；静息状态下，膜的通透性主要表现为钾的通透静息状态下，膜的通透性主要表现为钾的通透 性，总的表现为钾外流；性，总的表现为钾外流；RPRP的产生主要是由于钾离子的外流造成的，的产生主要是由于钾离子的外流造成的，RPRP 相当于相当于EK K。6 6编辑版编辑版pptppt1.3 动作电位动作电位(action potential)(1)(1)概念：细胞膜受到刺激后在原有概念：细胞膜受到刺激后在原有RPRP基础上基础上发生的一次膜两侧电位的快速而可逆的倒转与发生的一次膜两侧电位的快速而可逆的倒转与复原。复原。刺激刺激(stimulus)(stimulus)是指能引起细胞产生动作是指能引起细胞产生动作电位的内外环境条件的变化。电位的内外环境条件的变化。7 7编辑版编辑版pptppt 动作电位产生后并不局限于受刺激部位，而是迅速向周围扩播，直至整个细胞的细胞膜都依次产生动作电位。动作电位的扩播是不衰减的，其幅度和波形始终保持不变。产生与扩播:图2-168 8编辑版编辑版pptppt(2)动作电位产生的机制动作电位产生的机制证据：证据：证据：证据：钠对钠对钠对钠对APAP的影响的影响的影响的影响 图图图图2-292-29离子学说：离子学说：离子学说：离子学说：19491949年由年由年由年由HodgkinHodgkin和和和和HuxleyHuxley提提提提出，主要解释出，主要解释出，主要解释出，主要解释APAP。9 9编辑版编辑版pptpptAP产生机制产生机制(上升支上升支)：细细细细 胞胞胞胞 受受受受 刺刺刺刺 激激激激 时时时时，膜膜膜膜 缓缓缓缓 慢慢慢慢 去去去去 极极极极 化化化化(depolarization)(depolarization)，膜膜膜膜对对对对钠钠钠钠的的的的通通通通透透透透性性性性增增增增加加加加，钠钠钠钠内内内内流流流流，达达达达到到到到阈阈阈阈电电电电位位位位时时时时，钠钠钠钠内内内内流流流流 ，膜膜膜膜进进进进一一一一步步步步去去去去极极极极化化化化，膜膜膜膜电电电电位位位位与与与与钠钠钠钠电电电电导导导导间间间间形形形形成成成成Hodgkin Hodgkin cyclecycle，钠钠钠钠快快快快速速速速内内内内流流流流形形形形成成成成APAP的的的的上上上上升升升升支支支支，当当当当趋趋趋趋近近近近于于于于E ENaNa时时时时，钠钠钠钠通道失活通道失活通道失活通道失活。1010编辑版编辑版pptppt钠通道关闭，钾通道开放，钾外流引起钠通道关闭，钾通道开放，钾外流引起,膜膜复极化复极化(repolarization)。AP机制机制(下降支下降支)：图2-421111编辑版编辑版pptppt(3)(3)下面我们把动作电位形成的全过程归纳一下：下面我们把动作电位形成的全过程归纳一下：刺刺激激使使细细胞胞的的静静息息电电位位值值降降低低，引引起起受受刺刺激激部部位的细胞膜首先去极化。少数位的细胞膜首先去极化。少数NaNa+内流。内流。当当去去极极化化使使膜膜电电位位降降低低到到一一定定程程度度，膜膜上上的的钠钠通通道道大大量量开开放放，NaNa+内内流流并并很很快快超超过过K K+外外流流，引引起细胞内电压升高。起细胞内电压升高。1212编辑版编辑版pptppt净净内内向向电电流流引引起起膜膜的的进进一一步步去去极极化化，使使新新的的钠钠通通道道开开放放，进进一一步步加加速速NaNa+内内流流，使使膜膜内内电电位位进进一步升高。形成动作电位上升相。一步升高。形成动作电位上升相。当当膜膜电电位位趋趋于于E ENaNa，NaNa+内内流流变变慢慢，钠钠通通道道失失活活，而而钾钾通通道道开开放放，K K+在在强强大大的的电电动动势势作作用用下下迅迅速速外外流流，从从细细胞胞内内移移去去了了正正电电荷荷，使使膜膜复复极极化化，回到静息水平。回到静息水平。1313编辑版编辑版pptppt 生物电产生的基本原理生物电产生的基本原理：细胞生物电现象的各种表现，主要是由于某些带电离子在细胞膜两侧不均衡分布，以及膜在不同情况下对这些离子的通透性发生改变所造成的。1414编辑版编辑版pptppt1.4 钠钾泵的主动转运钠钾泵的主动转运Na-KNa-K泵泵ATPATP酶酶主动转运：主动转运：消耗一个消耗一个ATPATP，运进，运进2 2个个K K，运出运出3 3个个NaNa1515编辑版编辑版pptppt1616编辑版编辑版pptppt1.5 膜片钳膜片钳(patch clamp)实验和实验和单通道离子电流单通道离子电流图2-36、2-371717编辑版编辑版pptppt 膜膜片片钳钳实实验验1818编辑版编辑版pptppt通道的特性：通道的特性：通道的开或关是突然的；通道的开或关是突然的；通道开放时具有恒定的电导；通道开放时具有恒定的电导；开放时间长短不一；开放时间长短不一；特定信号使开放的机率增大，而特定信号使开放的机率增大，而“失活失活”信号使开放机率减小。信号使开放机率减小。1919编辑版编辑版pptppt第二节第二节 组织的兴奋和兴奋组织的兴奋和兴奋性性2.1 应激性应激性应激性应激性应激性应激性(irritability)(irritability)是活的机体、组织、细是活的机体、组织、细胞胞 对刺激发生反应的能对刺激发生反应的能力。力。例子：变形虫，合欢，含羞草，植物的向性等。例子：变形虫，合欢，含羞草，植物的向性等。一切生命物质都具有对刺激发生反应的能力。一切生命物质都具有对刺激发生反应的能力。2020编辑版编辑版pptppt生物体要对刺激发生反应必须具备三个条件：条件：1 对刺激的感受能力 2 刺激信号的传导能力 3 效应器的反应 可兴奋细胞：感受器细胞、神经细胞、肌肉细胞可兴奋性细胞的应激性称为兴奋性感受器细胞神经细胞肌肉细胞2121编辑版编辑版pptppt例子：坐骨N-腓肠肌标本2222编辑版编辑版pptppt2.2 刺激刺激2.2.1 2.2.1 刺激的定义刺激的定义刺激刺激刺激刺激(stimulus)(stimulus)是指能引起细胞兴奋的内外环境是指能引起细胞兴奋的内外环境条件的变化。条件的变化。性质与种类性质与种类性质：机械刺激、化学刺激、温度刺激、电刺激等。性质：机械刺激、化学刺激、温度刺激、电刺激等。电刺激：矩形波电刺激，强度时间可控，损伤小电刺激：矩形波电刺激，强度时间可控，损伤小2323编辑版编辑版pptppt2.2.2 刺激的三要素强度阈阈强强度度(threshold intensity)：引起组织兴奋所需的最小刺激强度。阈 刺 激：强度等于阈强度的刺激。阈下刺激：强度小于阈强度的刺激。阈上刺激：强度大于阈强度的刺激。顶顶强强度度(maximal intensity):引起组织做最大收缩反应的最小刺激强度。全全或或无无(all or none):对单个细胞来说，一旦刺激强度达到阈值，就会引起这个细胞作最大反应。2424编辑版编辑版pptppt时间可兴奋组织的强度-时间曲线(strength-duration curve)图2-6 基强度基强度(rheobase)：最小的阈强度效用时间：用基强度刺激，引起兴奋所需要的最短刺激时间，又叫利用时(utilization time)。2525编辑版编辑版pptppt强度的变化率(rate of change)图2-7恒定的直流电在持续作用过程中不会引起肌肉收缩2626编辑版编辑版pptppt第三节第三节 兴奋性的指标和兴兴奋性的指标和兴奋性的变化奋性的变化3.1 兴奋性的指标兴奋性的指标3.1.1基强度(rheobase)兴奋性兴奋性1/基强度基强度 指指 标标 A肌肉肌肉 B肌肉肌肉 基强度基强度 0.7V 1.2V 兴奋性兴奋性 较大较大 较小较小 例：例：2727编辑版编辑版pptppt3.1.2 时值(chronaxie)概念：当刺激强度为基强度的二倍时，引起兴奋所需的最短刺激作用时间。兴奋性兴奋性1/时值时值2828编辑版编辑版pptppt3.2 组织兴奋及其恢复过程中兴奋性组织兴奋及其恢复过程中兴奋性的变化的变化 分分 期期 兴奋性兴奋性 反反 应应绝对不应期绝对不应期 零零 对任何刺激不起反应对任何刺激不起反应相对不应期相对不应期 低于正常低于正常 对较强的阈上刺激起反应对较强的阈上刺激起反应 超超 常常 期期 稍高于正常稍高于正常 对阈下刺激可起反应对阈下刺激可起反应低低 常常 期期 稍低于正常稍低于正常 对阈上刺激起反应对阈上刺激起反应2929编辑版编辑版pptppt3.3阈下总和阈下总和 如果给神经一个阈下刺激，神经就不会如果给神经一个阈下刺激，神经就不会兴奋，但如果连续给两个阈下刺激，却可能引兴奋，但如果连续给两个阈下刺激，却可能引起神经兴奋，这种现象叫起神经兴奋，这种现象叫阈下刺激总和阈下刺激总和阈下刺激总和阈下刺激总和或或阈下阈下阈下阈下总和总和总和总和。这种现象产生的原因是因为第一个刺激。这种现象产生的原因是因为第一个刺激提高了神经的兴奋性，所以相继的第二个阈下提高了神经的兴奋性，所以相继的第二个阈下刺激成了有效刺激，引起了神经兴奋。刺激成了有效刺激，引起了神经兴奋。3030编辑版编辑版pptppt4.1 神经元神经元 神经细胞神经细胞(neuron)(neuron)又叫神经元又叫神经元神经组织神经组织 作用：功能细胞作用：功能细胞 神经胶质细胞神经胶质细胞(neuroglia)(neuroglia)作用：支持作用：支持 、营养、保护、营养、保护、绝缘绝缘 第四节第四节 神经的兴奋与传导神经的兴奋与传导3131编辑版编辑版pptppt神经元(neuron)神经元 胞体 位于脑，脊髓和内脏神经节等 突起 位于中枢，外周 分为 树突(dendrite)短，1N个 轴突(axon)长，一个 图2-33232编辑版编辑版pptpptNF(nerve fiber)：长的突起，主要是轴突神经元又叫神经纤维(NF)。3333编辑版编辑版pptppt 有髓鞘有髓鞘NF(myelinated NF)NF(myelinated NF)许旺氏细胞许旺氏细胞(Schwan cell)(Schwan cell)NFNF分为分为 朗飞氏结朗飞氏结(node of Ranvier)(node of Ranvier)无髓鞘无髓鞘NF(unmyelinated NF)NF(unmyelinated NF)图图2-3 2-4 2-52-3 2-4 2-53434编辑版编辑版pptppt4.2 神经冲动的产生神经冲动的产生(兴奋的引起兴奋的引起)4.2.1阈电位和AP阈电位(threshold potential)：膜内负电位去极化到能引起动作电位产生的临界膜电位数值。阈强度就是刚好使细胞的静息电位降低到阈电位，因而引起动作电位出现的最小刺激强度。3535编辑版编辑版pptppt4.3 神经冲动在轴突上的传导神经冲动在轴突上的传导 (兴奋在同一细胞上的传导)实质：已兴奋处和未兴奋处因电位差而引起的实质：已兴奋处和未兴奋处因电位差而引起的 电荷移动。电荷移动。无髓鞘无髓鞘NF:+-+胞外胞外 -+-胞内胞内 3636编辑版编辑版pptppt有髓鞘有髓鞘NFNF：跳跃传导：跳跃传导(saltatory conduction)(saltatory conduction)已兴奋的与未兴奋的朗飞氏结间的局部电流。已兴奋的与未兴奋的朗飞氏结间的局部电流。图图2-502-50高高等等动动物物：跳跳跃跃传传导导的的方方式式解解决决了了神神经经冲冲动动的的高高速传导问题，使信号的传导远比无髓鞘要快。速传导问题，使信号的传导远比无髓鞘要快。低等动物：增大神经直径以解决此问题。低等动物：增大神经直径以解决此问题。3737编辑版编辑版pptppt4.4 N冲动的传导速度冲动的传导速度 传导速度NF的直径 图2-22 A：最粗，有髓鞘NF的分类：B：较粗，有髓鞘 C：最细，无髓鞘3838编辑版编辑版pptppt4.5 NF上神经冲动传导的特上神经冲动传导的特点点1.绝缘性2.双向传导3.非衰减性4.相对不疲劳性5.生理完整性3939编辑版编辑版pptppt