神经系统研究

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递质释入突触间隙后,经扩散抵达突触后膜,作用于后膜上的特异 性受体或化学门控通道,引起后膜对某些离子通透性的改变,使某 些离子进出后膜。突触后即发生一定程度的去极化或超极化。从而 形成突触后电位。
递质随即被降解或重新摄回轴突末梢
二、突触后电位
(一)兴奋性突触后电位 EPSP
(Excitatory postsynaptic potential) 是一种局部去极化电位 Na+和K+的通透性增大 , Na+内流为主。
细胞外记录 2个记录电极均在细胞外,通常 使用金属电极,记录多个细胞电活动造成的综合 电信号。如心电图,脑电图,神经干的双相动作 电位等
细胞内记录 1个记录电极在细胞内,另1个 在细胞外,细胞电极通常是玻璃微电极,尖端直 径可达到1 m以下,内充导电溶液(KCl ),可 记录单个细胞的电活动。
细胞外记录 细胞内记录
突触前轴突末梢的AP
Ca2+内流:降低轴浆粘度和 消除突触前膜内的负电位
突触小泡中递质释放
兴奋性递质 抑制性递质 递质与突触后膜受体结合
突触后膜离子通道开放
Na+(主) K+ 通透性↑
EPSP
Cl-(主) K+ 通透性↑
IPSP
电突触传递
结构基础:是缝隙连接。 传递过程:电-电(AP以局部电流方式)。 传递特征:双向性,速度快,几乎无潜伏期。
丘脑底部和丘脑后部五个部分) 小脑 cerebellum 脑干 brain stem (包括中脑、脑桥和延髓)
脊髓 spinal cord
丘脑
下丘脑
中脑 脑干
脑桥
延髓
小脑
周围神经系统 Peripheral Nervous System(PNS)
按解剖分 脑神经(12对) 脊神经(31对)
按功能分 感觉(传入)神经 运动(传出)神经
双刺激: 强度1,波宽1 强度2,波宽2,波间隔 串刺激:强度,波宽,频率,串长 连续(复)刺激:强度,波宽,频率
连续刺激
兴奋:现代生理学上兴奋等于动作电位,动作电 位可以在细胞上传导,并且不衰减。
兴奋性:受到刺激后产生兴奋(动作电位)的能 力。
可兴奋细胞:受到刺激后能够产生兴奋(动作电 位)的细胞,主要有神经、肌肉和某些腺 体细胞
躯体运动神经
自主神经
交感神经
(植物性神经) 副交感神经
脑神经
记忆口诀:一嗅二视三动眼,四滑五叉六外展,七面八听九舌咽,迷副 舌下神经全。 I 嗅神经,主要负责鼻子的嗅觉.
II 视神经,主管眼睛的视物功能. III 动眼神经,主管眼球向上、向下向内等方向的运动及瞳孔的缩小. IV 滑车神经,主管眼球向外下方的运动. V 三叉神经, 分三支 VI 外展神经,主管眼球向外方向的运动。 VII 面神经,主管面部表情肌的运动, VIII 听神经,由两部分组成,一部分叫做听神经,另一部分叫做前庭神经 IX 舌咽神经,主管咽喉部粘膜的感觉, X 迷走神经,主管咽喉部肌肉的运动、心脏、血管、胃肠道平滑肌的运动 XI 副神经,主要负责转颈、耸肩等运动。 XII 舌下神经,主管舌肌运动。
(一)兴奋与兴奋性
1. 刺激与兴奋
刺激:广义的刺激指的是机体任何内外环境的变化 刺激的种类有很多,如机械的、温度的、光的、化
学的和电刺激等 在实验室研究神经和肌肉时应用的主要是电刺激
电刺激的参数有3 个,强度、时间、强度对于 时间的变化率。应用时一般采用方波。
电刺激(方波)
单刺激 双刺激
串刺激
(二)突触的分类
轴突-树突式 最为多见 轴突-胞体式 较常见 轴突-轴突式 是突触前抑制和突触前易化的结构基础
由于中枢存在大量的局部神经元构成的局部神经元回路,因而 还存在一些其它类型的突触
(三)突触的传递过程
当突触前神经元有冲动传到末梢时,突触前膜发生去极化,当去极 化达到一定水平时,前膜上电压门控钙通道开放,细胞外Ca2+进入 末梢轴浆内,导致轴浆内Ca2+浓度的瞬时升高,由此触发突触囊泡 的出胞,引起末梢的量子式释放。
在有髓纤维,动作电位只在郎飞氏节(node of Ranvier) 处再生,双由 于以上电学特性,动作电位可以以小的衰减和高的速度由一个郎飞氏 节传导至下一个郎飞氏节。这种传导称作跳跃式传导.
(三)神经纤维的传导速度
神经纤 维的传 导速度
第三节 神经元间的功能联系及活动
神经系统是机体的主要功能调节系统,它直接或间 接地调节机体各器官、系统的功能,来适应机体内外环 境的变化,维持生命活动的正常进行。
神经元和神经胶质细胞
神经系统常用术语
灰质 神经元的胞体及其树突聚集的部位,色泽 灰暗,称为灰质
白质 神经纤维集中的地方,因多数轴突具有髓 鞘,颜色苍白,称为白质
神经纤维 神经元的轴突和长树突以及包在它们 外面的髓鞘和神经膜
神经束 神经纤维集合在一起形成的束状结构, 也称纤维束或传导束
神经节 在周围神经系统中神经元胞体集中的部位
中脑
后脑
脑桥 小脑
末脑
延髓
第二节 神经的兴奋与传导
一、神经细胞的生物电现象和记录方法
生物电 bioelectricity 是一种极普遍的生理现象, 是活组织的基本特征之一,广泛存在于各种动物甚至植 物的生理活动中。人们注意到生物电现象 最早是从电鱼 击人 开始的。
生物电现象的观察和记录方法
生物电可用灵敏电流计 、放大器和示波器以 及计算机控制的采集处理系统进行测量 。
静息电位和K+平衡电位 :
细胞膜在安静状态时,假定只对K+有通透性,由于浓度差, K+由
膜内向膜外扩散,使膜内变负而膜外变正。当外移的K+浓度势能差
等于膜两侧阻止外移的电势能差时,细胞膜上不再有K+的净移动,
而膜两侧由于已经外移的K+所造成的电位差,也稳定于某一数值不
变,此电位差称为K+平衡电位:用Nernst公式可以计算
Ek=
RT ZF
ln [K+]0
[K+]i
R:气体常数(8.31);T:绝对温度; Z:离子价;1 F:法拉第常数(96500)
计算结果为:-87 mV ,Hodgkin(1939)用精密仪器测出的静息电位 为:-77mV 。
(三)动作电位(Action potential)
当神经纤维在安静的情况下受到一次短促的刺激 时,细胞膜内的负电位迅速消失,并且进而转变成正 电位,但是膜两侧电位的倒转只是暂时的,它很快就 恢复到受刺激前静息时的状态。这个过程称作动作电 位。在神经纤维它一般只持续0.5~2ms,这使它在描记 图形上形成一次短促而尖锐的脉冲,构成了神经动作 电位的主要部分,特称之为锋电位(Spike Potential) (去极化、超射、复极化)
影响突触传递的因素 影响递质释放的因素
Ca2+的内流;突触前受体;某些毒素 影响已释放递质消除的因素
三环类抗抑郁药(如丙咪嗪);有机磷农药 影响受体的因素
亲和力;受体数量(上调、下调);拮抗剂(箭毒)
神经系统常用术语
胞体
纤维
灰质/皮质(脑表面) 白质/髓质(皮质下)
中枢
神经核
纤维束
网状结构
周围
神经节
神经
二、神经系统的进化
腔肠动物 扁形动物 环节动物 节肢动物 脊椎动物
网状 梯形,出现脑神经节 链状 链状,三部脑(前脑中脑后脑)
背神经管(五发部育脑成五部脑和脊髓)
端脑
间脑
中脑
大脑
丘脑、 下丘脑等
突触(synapse)是一个神经元的轴突末梢与另一个神 经元的Байду номын сангаас体或突起相接触的部位,。
神经元和突触
CNS中约有21014 个突触。 每个神经无的轴突 末梢约形成2000个 突触。
扫描电镜示在一个神经元表面形成的大量突触
(一)突触的结构
突触由3部分构成 突触前膜 突触后膜 突触间隙(10~50nm)
(四)神经细胞兴奋性的变化
1. 兴奋后兴奋性的变化 当细胞在接受一次有效刺激产生动作电位的当时和以后 一小段时间内兴奋性经历一系列有次序的变化,然后恢 复正常。依次是:绝对不应期、相对不应期、超常期和 低常期。
对于nerve and muscle cells, 绝对不应期: 0.5~2 ms, 相对不应期: a few ms 超常期和低常期30~50 ms
(二)抑制性突触后电位 IPSP
(Inhibitory postsynaptic potential)
局部超极化电位
(三)突触整合
突触后膜电位改变的总趋势决定于同时产生的EPSP和IPSP的代 数和,当突触后膜去极化并达到阈电位水平时即可爆发动作电位。 动作电位发生在轴突始段。
化学突触传递过程
脊神经
脊神经共31对,包括颈神 经8对,胸神经12对,腰 神经5对,骶神经5对,尾 神经1对。 脊神经由与脊髓相连的前 根t和后根在椎间孔合并而 成。 前根属运动性,由位于运 动神经元轴突组成。后根 属感觉性,由脊神经节内 假单极神经元的中枢突组 成。
人类的中枢神经系统中约有1011个神经元和1~51012 个神经胶质细胞
神经元是神经系统中最基本结构和功能单位,在人 的中枢神经系统中有1011个神经元,神经元之间的信息 流动是神经系统实惠功能的最基本形式。
这种信息流动涉及许多复杂的生理生化过程,本节 重点讨论突触传递及有关的机制。
一、突触的结构及传递
动作电位可以从一个神经元传到另一个神经元,然而 神经元之间在结构上并无直接联系,传递是通过一种 特殊的结构--“突触”来完成的。
神经系统 Nervous System
第一节 概述
一、神经系统的组成
中枢神经系统 神经系统
周围神经系统
脑 脊髓 脑神经(12对) 脊神经(31对)
中枢神经系统 Central Nervous System CNS
脑 brain
大脑 cerebrum 间脑 diencephalon(包括:丘脑、丘脑上部、丘脑下部、
有髓神经纤维上动作电位的频率最多500~1000次/s
2. 总和
local response(局部反应) threshold potential (阈电位) 局部反应仍具有电紧张电位的特征:
①不表现“全或无”特征; ②在局部形成电紧张传播,范围不超过几个毫米 ③可以叠加(总和),包括空间总和和时间总和
2. 电压门控离子通道
电压门控Na+通道
浅青紫链霉菌K+离子通道结构示意图
Voltage gated K+ channel
河豚毒素(tetrodotoxin, TTX),已知毒性最大的毒素 之一,是Na+通道的一种特异性阻断剂,它结合在该 通道的细胞外侧。
四乙胺(TEA)阻断K+通道,它从胞质侧进入K+通 道并将其阻断。
空间总和 时间总和
二、神经冲动的传导
可传导的动作电位也称神经冲动,神经冲动具有 “全或无”的特征
(一)神经纤维传导的基本特征
1. 生理完整性 2. 双向传导 3. 非递减性 4. 绝缘性 5. 相对不疲劳性
(二)神经冲动在同一细胞上的传导
局部电流是传 导的基础
有髓纤维上的跳跃式传导
郎飞氏节
2.引起兴奋的条件
(1)刺激的强度I,通常以电压(伏特 V)表示 (2)刺激的作用时间 t,通常以毫秒(ms)表示 (3)强度对于时间变化率 dI/dt,使用方波时不考
虑此因素 (4)细胞的兴奋性
(二)静息电位(Resting potential)
在细胞水平上生物电表现为静息电位和动作电位
静息电位:是指细胞未受到刺激时存在于细胞膜内外两 侧的电位差,表现为内负外正。 如:枪乌贼巨大神经 轴突、蛙骨骼肌细胞(-50 -70mV)、哺乳动物肌肉 和神经细胞(-70 -90mV);人的红细胞(-10mV); 内负外正状态称为极化。
动作电位 膜受到刺激后在原有RP的基础上发生的一 次膜两侧电位的快速而可逆的倒转和复原。
+30 0
-30 -60 -90
阈电位
动作电位的全或无现象 同一细胞上的动作电位的大小不随着刺激强度和
传导距离而改变的现象,称为“全或无”现象。
1. 动作电位形成的离子机制
细胞膜受刺激时,首先引起受刺激部分的膜去极化,当 去极化达到阈电位(它大约比静息电位的绝对值减少 10~20mV ,它是一切可兴奋细胞的重要特征参数,它 表示引起细胞产生动作电位或兴奋,刺激所引起的膜电 位变化,至少必须达到这个程度)时,膜上的Na+通道 开放,引起Na+电导增加, Na+流入膜内,当PNa 大于 PK时, Na+迅速内流,使膜内的正电荷增加,因而进一 步去极化,于是达到一个新的平衡点,相当于Na+平衡 电位 ,用Nernst公式也可以计算。
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