第四章 神经元间的信息传递_PPT幻灯片

大脑皮层各种功能的正常发挥依赖于皮层中兴奋和抑制的动
态平衡。在皮层神经网络中，兴奋性的锥体神经元和抑制性的中
间神经元通过突触结构形成局部神经环路，这些环路是皮层中兴
奋-抑制平衡的结构基础。一般认为，兴奋性神经元发放的动作电
位（数码信号）沿轴突传导至突触前膜，通过突触传递在抑制性
神经元上产生兴奋性突触后电位（EPSP），如果达到特定的发放
(3)总和
(4)对内环境变化的敏感性
(5)对某些药物敏感
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（2）突触前膜去极化和Ca2＋的内流
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（3）突触前递质释放 以胞吐（exocytosis）的形式释放神经递质 以胞吞（endocytosis）的方式进行再生
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Endocytosis and exocytosis
兴奋-分泌耦合（excitation-secretion coupling） 神经递质在突触前细胞发生冲动（动作电位）
第一节 神经元信息传递的生理学
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一、 突触结构与传递
1. 概述
突触：一个神经元与另一个神经元、肌细胞、腺 细胞以及其他效应器细胞或感受器细胞等紧密接 触并形成特殊结构的功能接触部位。
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分类
按接触部位
轴突-树突型 轴突-胞体型 轴突-轴突型 胞体 胞体型 树突 树突型
化学性突触 按结构和机制
电突触
全融合
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（5）参与胞吐作用的相关蛋白
①突触囊泡膜蛋白
突触蛋白、突触小泡蛋白、突触结合 蛋白、囊泡整合蛋白家族等
②突触前膜蛋白质
突触融合蛋白、突触小体相关蛋白-25、 生长相关蛋白-43等
③胞液中的蛋白质
N 乙基马来酰亚胺敏感因子-可溶性NSF 附着蛋白
Synapsin
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GAP-43 (green)
（6）神经递质突触前释放的调制 内在过程: 由静息膜电位或动作电位发 放的变化所引起
2种过程
外部过程: 其它神经元的突触输入
改变启闭钙通道
改变钙通道门控
4种调制靶点
改变K+或Na+内流
作用于Ca2+内流的下游机制
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（7）慢传递与快传递 快信息传导 ：直接产生突触后电位，<1 mS
是突触传递的基本形式
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100-1000 other neurons
中科院上海生命科学研究院神经研究所的研究人员发现了大
脑皮层维持兴奋和抑制动态平衡的新机制，并画出了一幅大脑皮 层“太极图”，这项研究有助于分析癫痫、精神分裂症等神经系 统疾病。这一研究成果公布在《公共科学图书馆—生物学》 （PLoS Biology）杂志上。
慢信息传导 : 产生一系列生化反应，以秒计
是一种调制机制
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二、突触整合（synaptic integration）
突触整合:
神经元将各种传入冲动引 起的突触后反应进行空间 和时间的总和，最终决定 是否输出动作电位的过程。
兴奋性突触后电位 (EPSP)
抑制性突触后电位 (IPSP)
A typical mammalian neuron in the cortex may be in synaptic contact with
时，钙离子通道负责将去极化转化成神经递质的释 放。
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（4）量子释放与胞吐作用 量子释放（quantal release） 胞吐（exocytosis）
①去极化 ②Ca2＋内流 ③泊靠 ④融合、卸货 ⑤胞饮、再填充
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量子释放的基础：一个囊泡，“最小包装”
吻了就跑 （kiss-and-run） 融合方式
阈值，抑制性神经元会产生动作电位并在其支配的兴奋性神经元
上产生抑制性突触后电位（IPSP），从而反馈抑制兴奋性神经元。
大脑皮层的电活动状态与行为息息相关，那么皮层又是如何在不
同的电活动状态下（即当神经元处于不同的膜电位水平时）维持
兴奋-抑制的动态平衡呢？
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研究人员在离体脑薄片上应用膜片钳技术同时记录多个皮 层神经元，发现反馈性抑制受到突触前锥体神经元膜电位的调控： 锥体神经元的阈下膜电位去极化（兴奋性提高）可增强其动作电 位在突触后锥体神经元上引起的双突触IPSP（抑制性增强）。 进一步实验证明，双突触IPSP的增强是由抑制性中间神经元所 介导：突触前去极化增大动作电位在抑制性中间神经元上诱发 EPSP（膜电位依赖的模拟信号），并使其发放动作电位的概率 和数目增加，从而介导IPSP的增强。这种膜电位依赖的EPSP和 IPSP的变化由轴突D-电流（一种快激活但缓慢失活的钾电流） 所介导。
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（1）化学突触的传递过程和特点
过程
①Ca2+内流进入突触前膜 ②囊泡释放递质到突触间隙
③递质作用于突触后膜受体， 打开钠通道
④递质激活突触后膜G蛋白 偶联受体
⑤⑥⑦递质作用于突触前膜 受体或被突触前膜重摄入
⑧递质被胶质细胞摄入
⑨突触囊泡的形成
⑩其它囊泡释放
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特点
(1)单向传递
(2)突触延搁（0.5 ms）
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以轴突末梢释放特殊的化学物质 来完成突触传递的方式
（1）化学突触的解剖结构
① 突触前膜 7.5 nm，递质、受体 ② 突触间隙
20～30 nm，粘多糖、糖蛋白、 水解酶
③ 突触后膜
受体、离子通道 8
（2）突触前膜（presynaptic membrane） 信号整合区
突触终扣（synaptic button） 致密突起（dense projection） 网格（grid） 突触囊泡，突触小泡（synaptic vesicle）
的，化学物质（神经递质）作为通讯的媒介。
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3. 化学突触
• 经典突触传递，即突出前神经元产生的兴奋性电信号 （动作电位）诱发突触前膜释放神经递质，跨过突触 间隙而作用于突触后膜，进而改变突触后神经元的电 活动。
• 突触前神经元首先通过释放神经递质，将神经元电信 号转变为化学信号，然后携带信息的神经递质作用于 突触后膜，并将化学信号再转换为电信号，所以又称 为电——化学——电传递。
按照传递性质 兴奋性ຫໍສະໝຸດ Baidu触
抑制性突触
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电突触
结构基础：缝隙连接（gap junction）
电突触的突触间隙很窄，在突触小体内无突触小泡，
间隙两侧的膜是对称的，形成通道，带电离子可通过
通道传递电信号。
特点：
电突触多数是双向传导的，即缝隙连接，是以电流
（电讯号）传递信息。作为化学突触,其传递是单向性
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特征：大量突触囊泡
（3）突触间隙 (synaptic cleft) 约 20 nm
含电子致密物质
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（4）突触后膜（postsynaptic membrane） 含多种特异的蛋白质，主要是受体蛋白、通道 蛋白，还有一些能分解神经递质使之失活的酶类。
特征：颗粒和细丝
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4. 突触传递
synaptic transmission ①突触前神经元：电信号－→化学信号 ②突触间隙：化学物质－→突触后神经元 ③突触后神经元：化学信号－→电信号