神经轴突的神经传导的电学模型
赫胥黎 霍奇金 枪乌贼 巨大神经
神经传导的数学模型如果真的有时间机器, 今天的诗歌爱好者也许会期盼回到盛唐时代, 与李白杜甫一起畅游神州, 抑或重返苏东坡的北宋年间, 漫步黄州赤壁, 在明月下把酒问青天. 今天的生物科学家如果有这样的机会, 他们会选择重归历史上哪个时期和哪个大学呢?1952年的英国剑桥大学也许是令人神往的一个选择. 凯文笛许实验室是当时闻名于世的物理研究中心, 实验室主任小布喇格(Lawrence Bragg, 1890-1971)是历史上最年轻的诺贝尔奖获得者, 在1915年和他父亲老布喇格(William Bragg, 1862-1942)一起用X-射线对晶体结构的研究获得诺贝尔物理学奖; 已近退休的小布喇格醉心于用他心爱的X-射线衍射方法探究蛋白质分子结构, 在他推动下新成立不久的分子生物研究部里,佩鲁兹(Max Perutz, 1914-2002) 和肯德鲁(John Kendrew, 1917-1997)正继续用X-射线衍射方法发现血红蛋白和肌球蛋白的分子结构; 在研究部另一个角落里, 佩鲁兹和肯德鲁的两个年轻的博士生,博士后, 克里克(Francis Crick, 1916-2004)和年仅24岁的华生(James Watson, 1928-)正在一杯杯咖啡中酝酿着DNA分子的双螺旋结构. 这两项研究在十年后(1962)同时分别获得了诺贝尔化学和医学生理学奖, 写下了师生同年获不同学科诺贝尔奖的佳话. DNA双螺旋结构更被认为是分子生物学的奠基之作. 而在剑桥大学校园另一边, 生理学家霍奇金(Alan Hodgkin, 1914-1998)和赫胥黎(Andrew Huxley, 1917-)正在把他们从1939年以来的对大西洋枪乌贼(Loligo pealei)的巨大神经轴突中的电脉冲传导的研究总结成一系列五篇论文在《生理学杂志》(Journal of Physiology)上发表,他们从实验中摸索出的神经传导理论数学模型是实验与理论完美结合的杰作. 1963年他们在克里克和华生之后,为剑桥大学得到了诺贝尔医学生理学奖的两连冠.左图: 霍奇金, 右图: 赫胥黎在介绍霍奇金和赫胥黎这个主题之前,我们先谈谈什么是信息?为什么要研究信息的传递?蟑螂是许多家庭的不速之客,人们讨厌它,设法捕捉、诱杀和消灭它,但效果不佳。
神经元电气现象与信号传递
神经元电气现象与信号传递如果你正在阅读这篇文章,那么,你的大脑里面可能正在进行着神经元之间的信号传递。
人类的大脑是由约860亿个神经元组成的,神经元之间的通讯使得我们的身体能够做出各种各样的反应,从呼吸到思考,再到行动。
但是,这些神经元之间的通讯是如何实现的呢?首先,让我们来看看神经元的基本结构。
一个神经元由三个主要部分组成:树突、轴突和细胞体。
树突是神经元的分支,它们接收并传递信号到神经元的细胞体。
细胞体是神经元的核心,它合并树突传来的信息,并决定是否要向轴突发送信号。
轴突是神经元的主要传递通道,它将信号传递给其他神经元或肌肉。
当神经元接收到足够的刺激时,它会通过轴突发送电信号,这就是著名的“动作电位”。
神经元信号的传递从我们的感官器官开始。
例如,当我们看到一只猫时,它的图像会在我们的视网膜上形成。
这些图像会被转化成神经电信号,通过视神经传递到大脑的视觉区域。
接下来,神经元之间的信号传递开始了。
神经元之间的信号传递是通过神经递质实现的。
神经递质是一种化学物质,它从一个神经元传递到另一个神经元,并改变另一个神经元的膜电位。
这个过程称为“突触传递”。
突触是两个神经元之间的联系点,其中一个神经元的轴突末端会释放神经递质,另一个神经元的树突,则会接收这些神经递质。
神经递质通过舞动的分子进入神经元的树突膜,从而改变神经元的膜电位。
当神经元的膜电位达到足够高的水平时,它会触发动作电位。
动作电位是一种快速的、短暂的电信号,它沿着神经元的轴突传递到突触处,再传递到下一个神经元。
在神经元的突触中,神经递质被释放后会经历再摄取、代谢或回收的过程。
这个过程类似于一个“开关”的操作,通过调节突触中神经递质的浓度,神经元之间的信号传递被调节和控制。
总的来说,神经元之间的信号传递是通过神经元的电气现象和神经递质的化学作用相结合实现的。
神经元的动作电位和神经递质在神经元之间传递信息,从而使我们的身体做出各种反应。
神经元之间的通讯不仅与我们的动作有关,它还负责了各种各样的感觉、思考和情感。
神经传导通路
感觉传导路一、本体觉传导通路模型:1.意识性本体觉(1)躯干和四肢的本体觉:由3级神经元组成。
第1级神经元位于脊神经节内,其周围突分布至本体觉感受器和精细触觉感受器;中枢突入脊髓后索上升,其中,来自躯干下部和下肢的纤维在后索的内侧部排列形成薄束,来自躯干上部和上肢的纤维在后索的外侧部排列形成楔束。
(在第五胸节以下的后索中,薄束占据了全部位置而无楔束)。
上行至延髓终止于薄束核和楔束核。
由薄束核和楔束核发起第2级神经元,其轴突向前绕过中央灰质的腹侧,左右交叉,形成内侧丘系交叉。
交叉后的纤维形成内侧丘系。
止于背侧丘脑的腹后外侧核。
由腹后外侧核起始为第3级神经元,其轴突经内囊后肢投射到大脑皮质中央后回的中、上部,中央旁小叶后部(3、2、1区)和中央前回。
(2)头面部的本体觉:传导路径尚不十分清楚。
2.非意识性本体觉:为传至小脑皮质的本体感觉。
由两级神经元组成。
第1级神经元为脊神经节细胞,其周围突分布本体觉感受器,中枢突进入脊髓,止于胸核和腰、骶膨大第V-VII层外侧部(第2级神经元)。
由胸核发出的第2级纤维在同侧外侧索组成脊髓小脑后束,向上经小脑下脚进入旧小脑皮质;由腰骶膨大第V-VII层外侧部发出的第2级纤维组成对侧和同侧的脊髓小脑前束,上经小脑上脚进入旧小脑皮质。
二、痛、温度和粗略触觉传导通路模型1.躯干、四肢的痛、温度和粗略触觉传导路:由3级神经元组成。
第1级神经元为脊神经节细胞,其周围突分布感受器;中枢突经后根进入脊髓,终止于第2级神经元;第2级神经元胞体主要位于第I、IV、V层,它们发出纤维经白质前连合上行1-2个节段,然后交叉在对侧的外侧索和前索内上行,组成脊髓丘脑侧束和脊髓丘脑前束,终止于丘脑腹后外侧核。
由丘脑腹后外侧核起始为第3级神经元,其轴突组成丘脑上辐射,投射到中央后回的中、上部和中央旁小叶后部(3、2、1区)。
2.头面部的痛、温度和触觉传导路:由3级神经元组成。
第1级神经元位于三叉神经节内,其周围突分布至头面部感受器,中枢突组成三叉神经感觉根,入脑桥,止于三叉神经脑桥核和三叉神经脊束核。
神经生物学中的信息处理与传递
神经生物学中的信息处理与传递神经生物学是研究神经系统的结构、功能和发展的科学。
神经生物学的研究对象是神经元、突触和神经回路等,而信息的处理和传递则是神经系统的核心问题。
神经元是神经系统的基本单位,每个神经元都有一个细胞体、一根轴突和多个树突。
树突是接受信号的主要部位,而轴突负责将信号传递给其他神经元或器官。
当一个神经元受到兴奋时,会产生一种化学和电学信号,这个信号被传递给轴突,然后在轴突末端释放出神经递质,通过突触传递给后续的神经元,从而形成了神经回路。
神经递质是神经信号传递的关键分子。
当神经元受到刺激时,会导致神经递质的释放,从而引起受体细胞的反应。
神经递质既可以是兴奋性的,也可以是抑制性的。
神经信号的传递不是简单的电信号传递,而是通过神经递质在突触间完成的。
神经递质在突触间释放后,它会与目标细胞表面的受体结合,从而改变目标细胞的电学或化学状态。
这种信号的传递被称为突触传递。
在突触传递中,神经递质的种类、数量、释放速度和接受神经元上的受体密度等,都会影响神经信号的强度与持续时间。
此外,突触接收到的信号受到许多调节因素的影响,如其他神经元、血液中激素、神经元活动的节律性变化等。
神经元的电学性质也是神经信号处理和传递的重要因素之一。
神经元膜上的离子通道可以被激活和关闭,从而改变神经元的电势。
这种电势变化被称为动作电位,在神经元的轴突上传播。
动作电位的形成和传播都受到许多因素的影响,如离子通道、神经元形态和电流等。
除了神经元和突触,神经系统中还有许多神经胶质细胞。
神经胶质细胞不仅保护和支持神经元,还参与了神经信号的处理和传递。
例如,星形胶质细胞可以释放神经递质,并与神经元相互作用,从而在大脑中发挥非常重要的调节功能。
总之,神经系统的信息处理和传递是一个非常复杂和多变的过程。
它涉及到许多神经元、突触和神经回路之间的相互作用,以及多种化学和电学事件的相互影响。
深入理解神经系统的信息处理和传递机制,对于治疗神经系统疾病和设计人工智能等领域都具有非常重要的意义。
神经冲动的传导ppt
γ-氨基丁酸
一种抑制性神经递质,作用于GABA受体。
02
神经冲动的产生与传导
静息电位与动作电位
静息电位
神经元在静息状态下的膜电位,表现为外正内负的电位差。
动作电位
神经元受到刺激时发生的膜电位变化,表现为快速而可逆的 电位波动。
神经冲动的产生
阈刺激
引起神经冲动产生所需的最小刺激强度。
神经网络的传递
多个神经元之间的连接构成神经 网络,神经冲动在神经网络中的 传递表现为复杂的空间和时间模 式。
03
神经冲动的传递
电信号与化学信号的转换
动作电位
神经元兴奋时,膜电位由内负外正变 为内正外负,形成动作电位,这是神 经冲动传递的基础。
化学信号
神经元之间通过突触传递信息,突触 前膜释放神经递质,神经递质与突触 后膜上的受体结合,引起突触后膜电 位变化,实现化学信号到电信号的转 换。
突触的结构与功能
1 2
突触前膜
神经元轴突末端的细胞膜,与突触后膜之间的间 隙为突触间隙。
ห้องสมุดไป่ตู้突触后膜
与突触前膜相对应的神经元胞体或树突膜。
3
神经递质
在突触间隙中释放的化学物质,能够传递信息。
神经递质与受体
乙酰胆碱
一种兴奋性神经递质,作用于胆碱能受体。
谷氨酸
一种兴奋性神经递质,作用于谷氨酸受体。
多巴胺
神经传导速度加快
在某些情况下,如神经纤维的过度兴奋或某些药物的副作用,神经传导速度可能会加快, 可能导致肌肉痉挛、抽搐等症状。
神经传导方向的异常
逆向传导
正常情况下,神经冲动沿着轴突向末端 传递,但在某些病理情况下,冲动可能 会逆向传导至神经元胞体,导致异常的 兴奋或抑制。
神经传导的电学原理
神经传导的电学原理全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:神经传导是生物体内部信息传递的重要过程,它涉及到电学原理的作用。
神经系统是人体内部信息传输的控制中心,通过神经元之间的电信号传递,实现了身体各部位的协调运动和各种生理功能的调节。
本文将深入探讨神经传导的电学原理,从电压、电阻、电流以及离子通道等方面进行详细介绍。
要理解神经传导的电学原理,需要了解电压的概念。
电压是电荷在两点之间的势能差,也即是电力的来源。
在神经传导中,电压的变化是由神经元内部和外部的电荷差异而产生的。
当受到刺激时,神经元内部的电压会发生变化,形成动作电位,从而传递信息。
电阻也是神经传导中重要的概念。
电阻指阻碍电流流动的特性,神经元膜上的离子通道和细胞质等都会对电流的传导产生影响。
在神经传导过程中,电阻的变化也会影响动作电位的传导速度和强度。
离子通道也是神经传导中至关重要的组成部分。
神经元膜上存在多种离子通道,如钠离子通道、钾离子通道等。
这些离子通道在神经元受到刺激时会打开或关闭,从而控制离子的流动,影响电压的变化和动作电位的传导。
神经传导的电学原理是基于电压、电阻、电流和离子通道等要素相互作用的结果。
通过这些要素之间的相互关系,神经元能够实现信息的传递和处理,从而完成各种生理功能。
深入了解神经传导的电学原理,有助于我们更好地理解神经系统的工作原理,为神经系统相关疾病的治疗提供新的思路和方法。
神经传导的电学原理,正是生物学和物理学相结合的典范,值得我们继续深入研究和探索。
【字数:495】第二篇示例:神经传导的电学原理是生物学领域中一个备受关注的话题,它解释了神经元之间信息传递的基本原理。
神经元是神经系统中的基本单位,它们通过电信号传递信息,从而实现人体各种功能的协调和控制。
神经传导的电学原理包括静息电位、兴奋传导和突触传递三个主要方面。
首先来说静息电位。
在神经元内外存在电学梯度,也就是静息电位。
在静息状态下,神经元内部电位较负,外部电位较正,这种差异称为静息电位。
人类的神经系统如何传递信号
人类的神经系统如何传递信号人类的神经系统是一个复杂而精密的网络,它负责向身体的各个部分传递信号和信息。
神经系统的传递信号的过程涉及到神经元之间的电化学信号传导和神经递质的释放与接受。
下面将详细介绍人类神经系统如何传递信号。
一、神经元的结构和功能神经元是神经系统的基本单位,它由细胞体、轴突和树突组成。
细胞体包含了神经元的细胞核和细胞质,树突是负责接收信号的分支,而轴突则是负责传递信号的长突触。
神经元细胞膜上存在许多离子通道,这些通道能够控制离子在神经元内外的运动,从而产生电位差,形成静息膜电位。
二、动作电位的发生和传导当神经元受到刺激时,细胞膜上的离子通道会打开,使得细胞内外的离子浓度发生变化。
当细胞内外存在电位差时,细胞膜就处于一个极化状态。
如果刺激足够强,细胞膜内外的电位差就会发生瞬时反转,形成一个脉冲,即动作电位。
动作电位的传导是通过轴突完成的。
当动作电位在轴突中传播时,它会引起相邻神经元的兴奋,从而在其上产生新的动作电位。
这种传导是单向的,因为动作电位只能从细胞体沿着轴突传递到轴突末梢,并不能反向传播。
三、神经递质的释放和接受当动作电位传到轴突末梢时,它会刺激神经终末分泌突触前小囊泡中存储的神经递质。
神经递质是一种化学物质,可以传递信号到相邻的神经元或其他靶细胞。
神经递质通过囊泡融合和释放,进入突触间隙,并与接受器结合。
神经递质的接受是通过神经元或靶细胞上的受体完成的。
当神经递质与受体结合时,它会引起细胞内某些离子通道的打开或关闭,从而改变细胞的电位差。
这种改变可以是兴奋性的,即导致神经元兴奋,也可以是抑制性的,即导致神经元抑制。
四、传递信号的路径在整个神经系统中,信号的传递是通过多个神经元相继连接而成的神经回路来完成的。
当一个神经元的轴突释放神经递质到下一个神经元时,信号传递就发生了。
这种逐级传递的过程使得信号可以从感觉器官传递到大脑进行处理,最后再通过运动神经元传递到肌肉,完成身体的运动。
大脑神经元的运作原理
大脑神经元的运作原理大脑神经元是构成人类大脑的基本单位,其运作原理涉及到神经元内外的电化学过程。
大脑神经元作为神经系统的基本组成单位,具有高度特化的电活动和信息传递能力。
下面将从大脑神经元的结构和功能、神经电信号传递的过程和神经网络的形成等方面介绍大脑神经元的运作原理。
首先,大脑神经元的结构与功能密切相关。
一个典型的神经元由细胞体(包括细胞核)、树突、轴突等部分组成。
细胞体是神经元的主要部分,包含有细胞核和细胞质。
树突是细胞体周围的分支状突起,用于接收其他神经元传递过来的输入信号。
轴突是细胞体延伸出来的一条纤细的长突起,用于将神经元的信号传递给其他神经元。
另外,神经元之间的连接点称为突触。
神经元通过树突和轴突之间的突触传递信号,实现信息的处理和传递。
其次,在神经元内部,神经细胞膜是关键的结构之一。
神经细胞膜是由磷脂双分子层构成的,具有选择性通透性,能够控制离子(如钠离子、钾离子等)的流动。
在静息状态下,神经细胞膜内外的正负电荷数目大致相等,形成了静息电位。
当神经元受到足够强度的刺激时,细胞膜上的离子通道会发生打开或关闭的变化,导致离子的流动和电位的改变。
例如,神经元的兴奋性刺激会导致细胞膜上的钠离子通道打开,使钠离子从细胞外流入,内外电位差逐渐变大,形成一个电位冲动,即动作电位。
动作电位沿着轴突快速传导,到达轴突的末梢触发神经递质的释放,从而实现神经信号的传递和交流。
接下来,神经电信号在神经元之间通过突触传递。
当动作电位到达轴突的末梢时,会导致突触前细胞释放出神经递质物质。
神经递质物质跨越突触间隙,结合到突触后细胞上的受体上。
这个过程引起突触后细胞内部离子通道的打开或关闭,从而改变其电位。
如果突触后细胞内部电位达到或超过其阈值,就会引发新的动作电位形成,从而继续神经信号的传递。
这种神经电信号的传递过程称为突触传递,是大脑功能运作的基础。
最后,大脑神经元的运作形成了复杂的神经网络。
大脑是由大量互相连接的神经元组成的,神经元之间的连接关系非常复杂,形成了复杂的神经回路和网络。
动作电位在神经纤维上传导的新模型
动作电位在有髓鞘神经纤维上传导的一种新模型建立及讨论PB14203227 辛琦物理学院论文正文请见下一页,本页为非学术方面的对于小论文的几点解释,您可以阅读完我的论文全文再看这一页内容高中学生物时我就对神经纤维上动作电位传导这个过程从物理角度出发的电磁学机制很感兴趣,因为我一直都认为物理是相对生物和化学来讲更根本的学科,一切事物都无条件在物理规律下存在、运动、变化、相互发生关系着。
然而动作电位在神经纤维上的传导这部分知识不是高考的考点,高中生物教材上的这部分内容太过简略,对这个过程的讲解仅是一句话带过,让我们记住结论而已;高中时我查阅大学普通生物学教材也同样没有得到尽如人意的解释。
这个问题拖到现在已经两三年了,于是我打算借着这次电磁学小论文的机会搞清楚这个困扰我已久的问题。
我的研究目的就是尽可能保留轴突的空间特征的动作电位传导模型,并计算传导速度来检查模型的合理性。
这个新模型是我独立提出的,受知识与能力所限,且时间仓促,提出的模型仍然简化得比我预想中多很多,没有达到我开始做课题时的预期。
不过我确实在这个过程中花了很多时间查阅相关资料,建立这个看似简单甚至有些简陋的模型的每一步,都是我尝试了很多种其他方式之后才确定的。
有些我设想的模型需要的数学、电磁学甚至热学知识太过复杂,我的能力还远远达不到;有些我设想的模型看似有一些道理但简单推导后便发现与事实相违背。
同时,我保证这篇小论文中除非特殊声明的地方,每一句话都是我理解了知识后自己表述出来的,没有直接从书上或者网上抄。
总而言之,做出一个新东西所花费的时间、精力远远多于这个新东西表面看起来需要花费的时间、精力。
虽然我提出的模型没有达到我的预期,但这次的小论文的确让我的能力得到了以前从未有过的锻炼。
正文动作电位在有髓鞘神经纤维上传导的一种新模型建立及讨论PB14203227 辛琦物理学院一、研究背景神经纤维是多细胞生物体内用于细胞内传递信息的通路,由轴突与髓鞘构成。
组织学与胚胎学神经
胞体
神经原纤维(特征性结构)
线粒体、高尔基复合体、溶酶体等细胞器。 脂褐素 圆型,一个,居中,大、染色浅、核仁明显,染 色质呈空泡状。
细胞核
特点:大、圆、淡、核仁HE染色 银染
神经元胞体光镜观,示尼氏体
核仁 尼氏体
神经元胞体—尼氏体
光镜下: 细胞质内嗜碱性的颗粒或团块。 电镜下: 粗面内质网、游离核糖体。 功能: 合成合成更新细胞器所需要的结构蛋白, 合成神经递质所需要的酶,以及肽类神经 调质。
分类:
有髓神经纤维 无髓神经纤维两类
(一)周围神经系统的有髓神经纤维
结构特点
髓鞘形成细胞为施万细胞,髓鞘分为许多节段。 朗飞结(Ranvier node):髓鞘节段间较细的部分,又称 神经纤维结。 结间体( internode) :两个相邻朗飞结之间的一段髓鞘。 神经膜外有基膜。
组织学与胚胎学
( Histology and Embryology )
第七章 神经组织 (nervous tissue)
内容提要
神经元的结构与分类 突触 神经胶质细胞 神经纤维和神经 神经末梢
神经组织概述
概述: 细胞:神经细胞,又称神经元(neuron), 能接受和整合信息、传导冲动。 细胞间质: (1)神经胶质细胞,具有支持、营养、 绝缘、保护等作用。 (2)结缔组织
大脑皮质6层结构
分子层 外颗粒层 外锥体细胞层 内颗粒层 内锥体细胞层
多形细胞层
三、小脑皮质的组织结构
分子层:主要有两种神经元,星形细胞和 篮状细胞。 蒲肯野细胞层:由一层蒲肯野细胞胞体规 则排列而成。蒲肯野细胞是小脑皮质中最 大的神经元,胞体呈梨形,从顶端发出23条粗的主树突伸向分子层; 颗粒层:由颗粒细胞和高尔基细胞组成。
神经元、树突、轴突和突触-14页精选文档
神经元、树突、轴突和突触神经元、树突、轴突和突触细胞突起是由细胞体延伸出来的细长部分,又可分为树突和轴突。
细胞体的伸延部分产生的分枝称为树突,树突是接受从其它神经元传人的信息的入口。
每个神经元可以有一或多个树突,呈放射状,可以接受刺激并将兴奋传入细胞体。
胞体起始部分较粗,经反复分支而变细,形如树枝状。
树突的结构与脑体相似,胞质内含有尼氏体,线粒体和平行排列的神经原纤维等,但无高尔基复合体。
在特殊银染标本上,树突表面可见许多棘状突起,长约0.5~1.0μm,粗约0.5~2.0μm,称树突棘,是形成突触的部位。
一般电镜下,树突棘内含有数个扁平的囊泡称棘器。
树突的分支和树突棘可扩大神经元接受刺激的表面积。
树突具有接受刺激并将冲动传入细胞体的功能。
轴突是动物神经原传导神经冲动离开细胞体的细而长的突起。
轴突通常较树突细。
每个神经原只有一个轴突,一般自细胞体发出,发出部分常呈圆锥形,称"轴丘"。
轴突自胞体伸出后,开始的一段,称为起始段,长约15~25μm,通常较树突细,粗细均一,表面光滑,分支较少,无髓鞘包卷。
离开胞体一定距离后,有髓鞘包卷,即为有髓神经纤维。
轴突末端多呈纤细分支称轴突终未,与其他神经元或效应细胞接触。
轴突表面的细胞膜,称轴膜,轴突内的胞质称轴质或轴浆。
轴质内有许多与轴突长袖平行的神经原纤维和细长的线粒体,但无尼氏体和高尔基复合体,因此,轴突内不能合成蛋白质。
轴突成分代谢更新以及突触小泡内神经递质,均在胞体内合成,通过轴突内微管、神经丝流向轴突末端。
轴突的作用是将胞体发出的冲动传递给另一个神经原或分布在肌肉或腺体的效应器。
突触synapse是两个神经元之间或神经元与效应器细胞之间相互接触、并借以传递信息的部位。
突触一词首先由英国神经生理学家C.S.谢灵顿于1897年研究脊髓反射时引入生理学,用以表示中枢神经系统神经元之间相互接触并实现功能联系的部位。
而后,又被推广用来表示神经与效应器细胞间的功能关系部位。
神经传导1 PPT课件
复习: 1、内环境的构成? 由组织液、血浆、淋巴液。 2、什么是稳态? 内环境理化性质维持相对稳定的状态称为稳态。 3、稳态的维持主要依靠那些调节? 血糖调节、水盐调节、体温调节。 4、这些调节主要依赖于那种调节方式? 神经和体液调节。
科学没有止境
英国剑桥大学的霍奇 金和他的同事们,利 用枪乌贼巨大神经纤 维为材料,成功的测 量了单个细胞膜内外 的电位差及变化情况, 证明了生物电存在的 事实。 这种存在于细胞膜内 外的电位差,称为膜 电位。
(1)动作电位恢复为静息电位时, K+外流;Na+通过钠——钾泵出细胞
(2)兴奋在神经纤维上的传导形式: 电信号(局部电流)
(3)兴奋的传导特点:
双向传导
神经冲动传导的一般特征
• • • • • 生理完整性 双向传导 非递减性传导 绝缘性 相对不疲劳性
知识回顾
兴奋在神经纤维上的传导实验
蛙坐骨神经上放两个电极,静息时,无电位差。
反射弧结构和功能的基本单位是神经元
细胞体 树突 轴 突 末 梢
突 起
轴突
神经纤维
神经元
细胞体
树 突 突 神经纤维 神经
突 起
轴
髓 鞘
膜(结缔组织)
树
突
细胞体
细胞核 轴 突 末 梢
轴
髓
突
神经纤维
鞘
功能: 接受刺激、产生兴奋、传导兴奋
二、 膜 电 位 的 产 生
解
三、静息电位和动作电位
1、静息电位: 当神经细胞处于静息状态时,k+通道开放(Na+ 通道关闭),这时k+会从浓度高的膜内像浓度低 的膜外运动,使膜外带正电,膜内带负电。膜外 正电的产生阻止了膜外k+的继续外流,使膜电位 不再发生变化,此时膜电位称为静息电位。 2、动作电位: 当神经细胞受到刺激后,Na+通道会开放,这样, Na+在很短的时间内会大量涌入细胞内,从而使 细胞处于膜内带正电,膜外相对带负电的兴奋状 况。此时的膜电位称为动作电位,是细胞兴奋的 主要表现。
神经系统运动传导路PPT课件(模板)
硬软分上下, 左右看交叉
锥 体 系
-17-
运动传导路
皮 质 核 束
-18-
锥体系统损害表现及定位
本侧的脊瘫髓痪前角:运指动外肌侧力核的减弱或丧失。瘫痪是由运动神经元损害 引起(上、下)。
按 舌照下瘫神痪 经分性 核类质 下瘫::上时运按,动患照神侧经瘫舌元肌痪瘫瘫痪程痪(、度中伸枢:舌性时完、舌硬全偏瘫向性)患和瘫侧下,痪运核下不瘫时完动间神全长经久性元时瘫瘫,痪就痪(会周出围现性舌、肌软萎瘫缩)。
4)周围神经:该神经支配区迟缓性瘫痪,同时伴有感觉及自主神经障碍
或者疼痛
-19-
锥体系统损害表现及定位
上运动神经元瘫痪:肌张力 腱反射 无肌肉萎缩 病理征 在急性病变 时,由于突 然失去上运动神经元支配,反而出现下运动神经元 瘫痪的特点—脊髓休克。 休克期时间长短决定预后。
上运动神经元各部位损害时瘫痪特点: 1)皮质型:皮质运动区呈一条长带,面积较大,局限性病变可出现一个肢 体的中枢性瘫痪(单瘫)。 2)内囊型:內囊是感觉、运动、视觉传导集中地,损伤出现“三偏”。 3)脑干型:交叉瘫即病变侧颅神经周围性瘫痪及对侧肢体中枢性瘫痪。 4)脊髓型:脊髓横贯性损害时出现双侧肢体瘫痪(截瘫或四肢瘫)。
展神经核 面神经核上部 面神经核下部
疑核 舌下神经核
副神经核
中央前回下部
内囊膝
皮质脑干束
皮
中脑
质
核
脑桥
束
延髓
脊髓
运动传导路
皮
质
核
束
核
面神经核下部
上
舌下神经核
瘫
皮质核束
面神经瘫(核下瘫)
• 面神经核上瘫的特点: 对侧眼裂以下的表情 肌瘫痪,表现为对侧 鼻唇沟消失,口角下 垂,不能鼓颊。
各类突触的结构、功能以及传递过程【范本模板】
各类突触的结构、功能以及传递过程:电突触(electrical synapse)是普遍存在于无脊椎动物和脊椎动物的神经系统中的一种直接通过电信号进行细胞间信息传递的突触,在动物的逃避反射中发挥重要作用。
在哺乳动物的神经系统中,也存在着电突触,例如大鼠中脑核团中的感觉神经元间、海马锥体神经元间等需要高度同步化的神经元群之间.其结构基础为缝隙连接(gap junction),如图2—47所示,(a)为电突触的结构模式图,而(b)为缝隙连接示意图。
可以看到两个相邻细胞间的距离特别小,只有3.5nm,并且两侧的神经元膜上都存在一些规则排列贯穿质膜的蛋白,称为连接子,每个连接子都由6个相同的亚基构成,中间形成一个通道可允许小的水溶性分子通过(分子量小于1。
0~1.5kD或直径小于1 nm).通过连接子,许多带电离子可以从一个细胞直接流入另一个细胞,形成局部电流和突触后电位,这种传递的特点是可以双向进行,并且迅速,耗时耗能少.但是电突触的连接子通道并非持续开放的,它受胞质中的pH值或Ca2+浓度的调节,因为这些因素会对细胞造成伤害。
图2-47电突触及缝隙连接模式图2.2。
2。
2化学性突触传递在中枢神经系统中,大多数的突触传递都是化学性的,是历来被研究的最多、最详细和最重要的突触。
图2-48所示为化学性突触的电镜图,可以明显的观察到突触部位的膜厚度增厚。
我们将发出信号的神经元称为突触前神经元,而接受信号的神经元叫做突触后神经元,两者之间的狭窄区间称为突触间隙。
图2-48电镜下的突触结构1、定向突触传递根据突触前、后的神经元之间是否存在紧密的解剖学关系,又可以将化学性突触分为定向突触(directed synapse)和非定向突触(non—directed synapse).其中定向突触被认为是经典的化学性突触。
定向突触的结构成分包括,突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分。
(1)分类除了上述介绍的几种分类,还有一种常用分类是根据神经元相互接触的部图2—49突触类型模式图位,可以分为轴突—树突式突触、轴突-胞体式突触、轴突-轴突式突触以及树突—树突式突触,其中最常见的是前两种(图2—49)。
赫胥黎 霍奇金 枪乌贼 巨大神经
神经传导的数学模型如果真的有时间机器, 今天的诗歌爱好者也许会期盼回到盛唐时代, 与李白杜甫一起畅游神州, 抑或重返苏东坡的北宋年间, 漫步黄州赤壁, 在明月下把酒问青天. 今天的生物科学家如果有这样的机会, 他们会选择重归历史上哪个时期和哪个大学呢?1952年的英国剑桥大学也许是令人神往的一个选择. 凯文笛许实验室是当时闻名于世的物理研究中心, 实验室主任小布喇格(Lawrence Bragg, 1890-1971)是历史上最年轻的诺贝尔奖获得者, 在1915年和他父亲老布喇格(William Bragg, 1862-1942)一起用X-射线对晶体结构的研究获得诺贝尔物理学奖; 已近退休的小布喇格醉心于用他心爱的X-射线衍射方法探究蛋白质分子结构, 在他推动下新成立不久的分子生物研究部里,佩鲁兹(Max Perutz, 1914-2002) 和肯德鲁(John Kendrew, 1917-1997)正继续用X-射线衍射方法发现血红蛋白和肌球蛋白的分子结构; 在研究部另一个角落里, 佩鲁兹和肯德鲁的两个年轻的博士生,博士后, 克里克(Francis Crick, 1916-2004)和年仅24岁的华生(James Watson, 1928-)正在一杯杯咖啡中酝酿着DNA分子的双螺旋结构. 这两项研究在十年后(1962)同时分别获得了诺贝尔化学和医学生理学奖, 写下了师生同年获不同学科诺贝尔奖的佳话. DNA双螺旋结构更被认为是分子生物学的奠基之作. 而在剑桥大学校园另一边, 生理学家霍奇金(Alan Hodgkin, 1914-1998)和赫胥黎(Andrew Huxley, 1917-)正在把他们从1939年以来的对大西洋枪乌贼(Loligo pealei)的巨大神经轴突中的电脉冲传导的研究总结成一系列五篇论文在《生理学杂志》(Journal of Physiology)上发表,他们从实验中摸索出的神经传导理论数学模型是实验与理论完美结合的杰作. 1963年他们在克里克和华生之后,为剑桥大学得到了诺贝尔医学生理学奖的两连冠.左图: 霍奇金, 右图: 赫胥黎在介绍霍奇金和赫胥黎这个主题之前,我们先谈谈什么是信息?为什么要研究信息的传递?蟑螂是许多家庭的不速之客,人们讨厌它,设法捕捉、诱杀和消灭它,但效果不佳。