神经系统pp课件_5

第十章 神经系统,第一节 神经元与神经胶质细胞的功能 第二节 神经元间的功能联系及反射 第三节 神经系统的感觉分析功能 第四节 脑的电活动与觉醒、睡眠机制 第五节 神经系统对姿势和运动的调节 第六节 神经系统对内脏活动、 本能行为和情绪反应的调节 第七节 脑的高级功能,神 经 系 统,周围神经系统 (Peripheral Nervous System, PNS) (神经节、神经干),中枢神经系统 (Central nervous System,CNS),躯体神经,内脏神经,脑,脊髓,神 神经细胞:神经系统的结构和功能单位 经 （neuron,N） 组 织 胶质细胞 （glial cell）,1 神经元与神经胶质细胞的功能,一 神经元, 神经元的一般结构与功能 神经元数量繁多 各种神经元大小不一，形态各异 各种神经元内传递信使物质不同 但神经元的基本结构和活动形式是相同的,1、基本结构,胞体（Soma） （物质合成部位，代谢中心） 突起（Cytoplasic process） 树突（ Dendrite) 轴突 (Axon) ： 轴丘（Axon hillock） 始段（Initial segment ） 突触小体（Synaptic knob）,2基本功能：,A.功能部位 受体部位; 产生AP的起始部位 传导神经冲动部位 释放神经递质部位,B神经元基本功能 感受内外环境变化的刺激 传导兴奋 整合、分析、贮存信息 神经-内分泌功能,附：神经元的分类,按突起数目：假单极、双极、多极 按功能：感觉、运动、联络 按所含递质：DA、ACh、NE、5-HT等 按对下一级神经元所产生的效应：兴奋性、抑制性,（二）神经纤维的功能和分类,神经纤维（Nerve fiber，Nf）,Nf,(neurite),轴突,长树突,髓鞘（myelin sheath）,神经膜（neurilemma）,轴 索,轴 膜,神经纤维的主要功能：传导兴奋 神经冲动：在神经纤维上传导的兴奋或动作电位 1N f 兴奋传导的特征： 完整性:结构、功能完整 绝缘性 双向性 相对不疲劳性,2、影响神经纤维传导速度的因素, 纤维直径：与直径成正比; V(m/s)=6D(总直径,m)， 轴索与总直径的比值： 比值 = 0.6,为最适比例 有髓纤维 无髓纤维； 温度： 恒温动物 变温动物； 在一定范围内: 温度，速度； 温度，速度；,3、神经纤维的分类, 按有无髓鞘分： 有髓神经纤维 无髓神经纤维, 根据电生理特性分,A A类 A 有髓躯体传入 A 和传出纤维 A B类(有髓)： 自主神经的节前纤维 C类(无髓)： 自主神经的节后纤维 后根中的痛觉传入纤维,常用于传出纤维, 根据直径分：,类：又分为a和b类。相当于A 类：相当于A、A 类：相当于A、B类 类：相当于C类,常用于传入纤维,神经纤维的轴浆运输,借助于轴浆流动运输物质的现象称轴浆运输。 快速：具有膜结构的细胞器 1.顺向轴浆运输 由驱动蛋白运输 （图） 慢速：轴浆的可溶性成分 与微丝、微管有关 2.逆向轴浆运输 ：神经营养因子、外源性物质 由动力蛋白运输,胞体轴突末梢,轴突末梢胞体,神经对所支配组织发挥的作用,功能性作用：神经元通过传导AP递质释放调控所支配组织的功能活动 营养性作用：神经元合成轴浆运输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,（五）支持神经的神经营养因子,本质：蛋白质 产生：所支配的组织、星形胶质细胞 已分离出的NT: 神经生长因子 （NGF） 神经营养因子3 （NT-3） 神经营养因子4/5 (NT-4/5) 脑源性神经营养因子(BDNF),作用机制： 神经营养性因子N末梢的特异受体(TrKA、TrKB、TrKC受体)N末梢摄入轴浆运输(逆流方式)胞体促进神经元生长发育,二 神经胶质细胞（自学）,1. 周围神经系统： 1）施万细胞(Schwanns cell） 2）卫星细胞(Satellite cell） 2中枢神经系统： 1)星形胶质细胞(Astroglia) 2)少突胶质细胞(Oligodendrocyte) 3)小胶质细胞(Microglia) 4)其它:室管膜细胞,Millers细胞等,基本功能,支持作用 修复和再生作用 免疫应答作用 物质代谢和营养性作用 绝缘和屏障作用 稳定细胞外的浓度 参与某些递质及生物活性物质的代谢,2 神经元的信息传递,突触 (Synapse) 神经元间相互接触并传递信息的部位 接头 (Junction) 神经元与效应器间接触并传递信息的部位,一、突触传递,兴奋通过突触从一个神经元传递给另一个神经元的过程 按传递信息的介质（性质）： 化学性突触 （神经递质） 电突触 （局部电流）,定向突触：有紧密 的解剖对应关系 非定向突触,突触的分类,按传递信息物质（性质）：化学性突触；电突触；混合性突触 按突触排列方式： 交互突触；并联突触；串联突触 (见图) 按接触的部位：轴-树突触；轴-体突触；轴-轴突触；体-体突触等(见图) 按对下一级神经元活动的影响：兴奋性突触；抑制性突触 按突触前、后成分之间有无紧密的解剖学关系:定向突触;非定向突触,按突触排列方式,按接触的部位,(一)经典的突触传递,1. 突触的微细结构,突触前膜：突触小泡、递质 小而清亮透明的小泡 小而具有致密中心的小泡； 大而具有致密中心的小泡 突触间隙：水解酶 突触后膜：受体、离子通道,Ach、氨基酸类,儿茶酚胺类,神经肽类,2.突触传递的过程,AP抵达轴突末梢,突触前膜去极化,电压门控性 Ca2+通道开放,Ca2+内流入 突触前膜,突触小泡前移 与前膜融合、破裂,递质释放入间隙,弥散与突触后 膜特异性受体结合,化学门控性 通道开放,突触后膜对某些 离子通透性增加,突触后膜电位变化 （突触后电位） （去极化或超极化）,总和效应,突触后神经元 兴奋或抑制,递质失活 机制,动员、摆渡、着位、融合和出胞,突触传递过程突触囊泡释放递质的示意图,突触囊泡蛋白,3.突触后电位,快突触后电位,慢突触后电位,（快）兴奋性突触后电位（EPSP),（快）抑制性突触后电位（IPSP）,慢兴奋性突触后电位,慢抑制性突触后电位,（主要）,突触后膜在递质作用下发生 极化，使该突触后神经元的 兴奋性 ，这种电位变化称为 性突触后电位。,去 超,升高 下降,兴奋 抑制,概念：,AP抵达轴突末梢,递质释放入间隙,与突触后膜 特异性受体结合,化学门控性 通道开放,突触后膜对某些 离子通透性增加,突触后电位,兴奋性递质,Na+、K+ 通道开放,后膜对Na+、K+ 通透性增加 （ Na+内流K+外流 ）,后膜对Cl-通透性 增加， Cl-内流,突触后膜超极化,突触后膜去极化,抑制性递质,与突触后膜 特异性受体结合,与突触后膜 特异性受体结合,Cl-通道开放,兴奋性突触后电位,抑制性突触后电位,Mechanism of EPSP,Mechanism of IPSP,慢突触后电位 （Slow postsynaptic potential）,在自主神经节和大脑皮层的神经元中可记录到慢EPSP和慢IPSP，其潜伏期通常为100500ms，并可持续数秒钟。 Mechanism: Slow EPSP: k+电导 Slow IPSP: k+电导 交感神经节的神经元中还发现一种迟慢EPSP，其潜伏期为15s，持续时间可达1030min。,4. 突触后神经元的兴奋与抑制,突触后电位属局部电位：与阈下刺激强度成正比；衰减性传导；总和现象；无不应期 后一级神经元是兴奋还是抑制，取决于与之相接触的各神经元兴奋和抑制效应的总代数和（突触后电位总和） AP在后一级神经元轴突始段产生，是全或无式的,5 突触传递的特征,单向传递：突触前N元突触后N元 中枢延搁：需时0.30.5ms/个突触 总和:时间总和和空间总和 兴奋节律的改变:在同一反射弧中的突触前N元 与突触后N元上记录的放电频率不同。主要原因 与中间神经元的环式联系和突触后N元常接受多 个突触的信息，最后整合所致 后发放：环状联系 对内环境变化的敏感性和易疲劳性： 对缺氧、PCO2、药物敏感(如pHN元兴奋性;士的宁递质释放; 咖啡因递质释放) 易疲劳性与递质的耗竭有关,6 突触的可塑性,1.概念： 是指突触的形态和功能可发生较长时程的增强或减弱的特性 2.表现： 强直后增强（posttetanic potentiation）:突触前末梢在接受一短串强直性刺激后，突触后电位发生明显增强的现象 强直刺激突触前膜内Ca2+积累持续释放递质突触后电位增强,高频刺激,习惯化(habituation):重复给予较温和的刺激时，突触对刺激的反应逐渐减弱或消失 机制：重复刺激突触前末梢的Ca2+通道逐渐失活 Ca2+ 内流末梢递质释放 敏感化(sensitization):重复性刺激（尤其是伤害性刺激）可使突触对原有刺激的反应性增强，传递效能增强 机制：伤害性刺激激活后膜上的腺苷酸环化酶cAMP产生 Ca2+ 内流 末梢递质释放,长时程增强(long-term potentiation,LTP): 突触前神经元受到短时间的快速重复刺激后，突触后神经元产生一种快速形成的持续时间较强的突触后电位增强(持续时间大于强直后增强)。 机制：突触后神经元胞质内Ca2+增加 长时程抑制(long-term depression,LTD):与LTP相反，指突触传递效率的长时程降低,（二）非定向突触传递 （non-synaptic chemical transmission）,结构基础：曲张体 轴突末梢分支上形成串珠状的膨大结构，内含有递质小泡 传递过程： 递质释放后，经组织液扩散到临近的效应器上，与相应受体结合发挥生理作用,单胺类神经纤维,（二）非定向突触传递 （non-synaptic chemical transmission）,传递特征： 不存在前后膜特化结构 曲张体与效应细胞间距大于20nm 无一对一支配关系 无特定靶部位，作用分散 递质扩散较远，传递时间长短不一 效应取决于受体分布,（三）电突触(Electrical synapse)传递,1.结构基础：缝隙连接,2. 结构特点 （1）膜间距2-4nm （2）膜不增厚，无突触小泡（两膜间靠水相通道蛋白联系）； （3）无突触前后膜之分,为双向传递 （4） 电阻低，传递速度快，几乎不存在潜伏期 3.功能意义 使许多神经元产生同步性放电或同步性活动,二,例外：CO、NO,神经元合成和释放的一类对递质信息传递起调节作用的化学物质。 调制作用(modulation)： 调节神经信息传递的效率，增强或削弱递质的效应 特点： A、与受体亲和力较低，结合受体后主要通过第二信使物质中介其作用； B、分子量大（多肽），脑内含量低，发挥效应慢、持久； C、同一神经元所释放的化学信息物质，既可作为递质， 又可作为调质起作用（对不同的神经元）。,3、神经调质（neuromodulator）,4、递质和调质的分类,按分泌部位,按化学性质,中枢神经递质 外周神经递质,胆碱类 胺类 氨基酸类 肽类 嘌呤类 脂类、气体类等,胆碱类: ACh 胺类: Dopamine (DA), Noradrenaline(NA，NE), Adrenaline(Adr,E), 5-HT, histamine (HA) 氨基酸类: 兴奋性：谷氨酸(Glu), 门冬氨酸 (Asp) 抑制性：甘氨酸(Gly), 氨基丁酸 (GABA) 肽类: VP, OXT, 阿片肽，脑-肠肽，AngII 等 嘌呤类: 腺苷，ATP 气体: NO，CO 脂类: 花生四烯酸及其衍生物,5、递质的共存,戴尔原则 Dale principle,一个神经元的全部神经末梢均释放同一种神经递质,递质共存（coexistence）：,一个神经元内可以存在两种或两种以上的神经递质或调质，末梢可同时释放两种或两种以上的递质 如：支配唾液腺的副交感：ACh/VIP；支配输精管的交感： NA/NPY 意义：协调某些生理功能活动,交感神经内含NE和NPY， NE可促进唾液分泌和减少血供， NPY则主要收缩血管，减少血供， 结果使唾液腺分泌少量粘稠的唾液,5、递质的代谢,合成：主要在胞体 (ACh、 胺类：酶催化合成，肽类：基因指导翻译） 贮存：囊泡 释放： Ca2+ 依赖性释放 失活： 重摄取：主要为单胺类 酶降解：ACh-E，MAO等 稀释扩散,（二） 受体(receptor),1.受体（receptor): 细胞膜或细胞内能与某些化学物质发生特异结合并诱发生物学效应的特殊生物分子 配体（ligand）：能与受体结合的化学物质（内、外源性） 激动剂(agonist)：能与受体发生特异性结合并产生生物效应的化学物质。 拮抗剂(antagonist)：能与受体发生特异性结合不产生生物效应的化学物质。,膜受体：带有糖链的跨膜蛋白质,2.受体与配体结合的特性*,特异性 饱和性 可逆性,3.受体的分类,分布部位 突触前受体 突触后受体 生物效应 离子通道型受体（促离子型受体，ionotropic receptor） G蛋白耦联受体（促代谢型受体，metabotropic receptor） 结合递质 胆碱能受体(N、M) 肾上腺素能受体(、) 5-HT受体、氨基酸类受体等,注：各类受体有亚型,4. 突触前受体(presynaptic receptor)或自身受体：分布于突触前膜的受体 作用：调制（抑制或易化）突触前膜对递质的释放,抑制：突触前2受体 易化：交感神经末梢的突触前血管紧张素受体被Ang激动后，可易化突触前膜释放NE,突触前受体调节递质释放的示意图,5. 受体的调节 上调(up regulation) ：递质分泌不足时，受体数量逐渐增加，亲和力也逐渐升高 通过膜的流动性将暂时储存于胞内膜结构上的受体蛋白表达于膜上 下调(down regulation) ：递质释放过多时，受体数量逐渐减少，亲和力也逐渐降低 受体的内化（internalization）:受体蛋白被内吞入胞 受体蛋白发生磷酸化：使其反应性,(三)主要的递质和受体系统,1、乙酰胆碱及其受体 2、去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体,1、乙酰胆碱及其受体,Acetylcholine is the first discovery neurotransmitter,Loewi, 1921,1926. Dale, 1929,乙酰胆碱的合成与分解,胆碱 + 乙酰CoA,胆碱乙酰转移酶,ACh + CoA,胆碱酯酶,胆碱 + 乙酸,进入肝脏代谢,可被重摄取，再合成Ach,受 体 第二信使 拮抗剂 通道效应 递质主要分布,外周：胆碱能Nf 所有自主N节前纤维、大多数副交感N节后纤维、少数交感N节后纤维（骨骼肌血管；汗腺） 中枢：胆碱能N元 脊髓前角运动N元、丘脑后腹核的特异感觉投射N元、脑干网状结构上行激动系统、纹状体、边缘系统等,筒箭毒 十烃季铵,Na+ 和其他小离子,阿托品,筒箭毒 六烃季铵,M2 (心),Ca2+,IP3/DG,cAMP,IP3/DG,cAMP,K+,N2 （肌肉型烟碱受体）,N1 （N元型烟碱受体）,M1 （脑）,M4 (腺体),M3,N,M,化学门控通道,M5,乙酰胆碱（ACh）,IP3/DG,海马,隔核,黑质,纹状体,基底神经节,丘脑,胆碱能受体,毒蕈碱受体（阿托品） muscarinic receptor （M-受体，G-蛋白耦联受体，M1M5),烟碱受体（筒箭毒） nicotinic receptor （N-受体，化学门控通道）,N1，神经元型烟碱受体（自主神经节突触后膜，六烃季胺）,N2，肌肉型烟碱受体（神经-肌接头终板膜，十烃季胺）,心脏抑制 平滑肌收缩 消化腺分泌 汗腺分泌 骨骼肌血管舒张,小剂量ACh:兴奋自主神经节后神经元，收缩骨骼肌 大剂量ACh:阻断自主神经节的突触传递,The neurophamacology of cholinergic synaptic transmission,筒箭毒,2、去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体 （Norepinephrine and Adrenergic Receptor）,儿茶酚胺（Catecholamine） ：含有邻苯二酚基本结构的胺类 多巴胺（ Dopamine DA） 去甲肾上腺素（ Noradrenaline NA, norepinephrine NE） 肾上腺素 ( Adrenaline Adr, epinephrine E）,儿茶酚胺类递质合成与消除,酪氨酸,酪氨酸羟化酶,多巴,多巴脱羧酶,多巴胺,（被摄入囊泡）,NE,多巴胺-羟化酶,被突触前膜重摄取,水解失活,MAO,COMT,（胞浆）,蓝斑,网状结构,孤束核,杏仁核,丘脑,下丘脑,NE的分布,外周：肾上腺素能Nf 多数交感N节后纤维,中枢：肾上腺素能N元 低位脑干，尤其是中脑网状结构、脑桥的蓝斑及延髓网状结构的腹外侧部,低位 脑干,大脑皮层 边缘前脑 下丘脑,脊髓后角、 侧角、 前角,低位脑干内部,前脑内侧束,上行部,下行部,肾上腺素能受体 （Adrenergic Receptor） 能与Adr和NA结合的受体（G蛋白耦联受体）,肾上腺素能受体, NE,1 兴奋 皮肤、肾、胃肠血管平滑肌 2 突触前膜， 减少递质释放,1兴奋 心脏 2 抑制 骨骼肌、肝脏血管平滑肌舒张 3 脂肪分解,肾上腺素能受体特征,肾上腺素能受体与M受体具有高度同源性，结构十分相似，作用机制也通过G蛋白介导 受体（主要是1受体）产生的平滑肌效应主要是兴奋性的，受体（主要是2受体）产生的平滑肌效应主要是抑制性的 NE对受体的作用较受体强； E对和受体的作用都强；异丙肾上腺素主要对受体有强烈作用,递质 受 体 第二信使 拮抗剂 通道效应 递质主要分布,外周：肾上腺素能Nf 多数交感N节后纤维 中枢：肾上腺素能N元 低位脑干，上行投射到 皮层、边缘前脑、下丘脑以及下行到达脊髓后角、侧角、 前角的纤维,1 (心) 2 平滑肌,IP3/DG,cAMP,cAMP,K+,酚妥拉明 哌唑嗪,酚妥拉明,育亨宾,心得安 心得宁 阿替洛尔,心得安 心得乐（丁氧胺）,K+ Ca2+,儿茶酚胺：去甲肾上腺素(NE、NA ) 和肾上腺素(E、Adr),1,2 （突触前膜小肠）,3 脂肪组织,3. 多巴胺及其受体,主要存在中枢，黑质内合成,黑质-纹状体,中脑边缘系统,结节-漏斗,受体：D1D5，G蛋白耦联受体 D1、D5cAMP D2、D3、D4 cAMP 躯体运动、精神情绪、垂体内分泌、心血管活动调节,4. 5-羟色胺及其受体,主要存在中枢，集中于中缝核内,纹状体、丘脑、下丘脑、边缘前脑、大脑皮层,低位脑干,脊髓后角、侧角、前角,中缝核,受体：5-HT15-HT7，有多种亚型。5-HT3是离子通道型受体，其余为G蛋白耦联受体，5-HT1A是突触前受体 调节痛觉、精神情绪、睡眠、体温、性行为、垂体内分泌,上行部,下行部,5. 组胺及其受体,下丘脑后部的结节乳头核内组胺能神经元, 发出纤维投射到脑和脊髓 组胺有三种受体： H1 ： PLCIP3，DGPKC H2 ：G蛋白cAMPPKA H3 ：突触前受体，抑制递质释放 调节：觉醒、性行为、腺垂体激素分泌、血压、饮水、痛觉,5、氨基酸递质及受体,兴奋性氨基酸： 谷氨酸 （glutamate) 门冬氨酸 (aspartate) 抑制性氨基酸： GABA （- aminobutyric acid) 甘氨酸 (glycine),两类受体 A、促代谢型（metabotropic）受体： 与G蛋白耦联 B、促离子型（ionotropic）受体： 化学门控离子通道, 谷氨酸（Glutamate, Glu）及其受体,Kainate receptor,海人藻酸（KA）受体 AMPA受体 NMDA受体,促离子型（ionotropic）受体：,非NMDA型受体,海人藻酸,亚型,4种,6种,5种,两类促离子型谷氨酸受体示意图,NMDA,Non-NMDA,Mg2+从通道移出,NMDA receptors are blocked by Mg2+ ions in a voltage-dependent manner,NMDA受体双重特性 化学门控性和电压门控性, 抑制性氨基酸： 甘氨酸和氨基丁酸 glycine (Gly), aminobutyric (GABA),甘氨酸（gly）主要分布在脊髓和脑干中。 脊髓闰绍细胞释放的递质，其受体为离子通道型（Cl-）， 可为士的宁阻断。 甘氨酸也能与NMDA受体结合，产生兴奋效应。 GABA：主要存在于大脑皮层浅层、小脑皮层浦肯野纤维及纹状体-黑质纤维中。 GABA受体分为三型： GABAA GABAC ： Cl-通道 GABAB：促代谢型受体（IP3，DG），激活后可增加K+外流,6、肽类递质及受体,发现的最多一类递质或调质 包括：下丘脑神经元调节肽，阿片样肽，脑肠肽，速激肽等等 阿片样肽及受体： -内啡肽、脑啡肽和强啡肽; 三种受体： （ -内啡肽） （强啡肽）,7、其它递质、受体系统,嘌呤类及其受体 嘌呤递质： ATP、ADP(CNS、PNS均发现） 嘌呤受体： A受体（A1 A2A A2B A3）-嘌呤介导咖啡因和茶碱受体 P受体（P2U、P2X、P2Y、P2Z） 其它递质： NO、CO等气体分子直接进入细胞，激活鸟苷酸环化酶,递质 受 体 第二信使 通道效应 递质主要分布,-氨基 丁酸,多巴胺,IP3/DG,cAMP,D1，D5,D2，D3，D4,cAMP,K+ Ca2+,黑质-纹状体、 结节-漏斗、 中脑边缘系统,5-HT,中缝核内及上行投射到纹状体、下丘脑等以及下行到 脊髓背角、侧角、前角,5-HT1（A B D）,5-HT2(A C),cAMP,K+,K+,其他的递质,5-HT3,5-HT4,Na+,cAMP,GABAA,GABAB,-,IP3/DG,K+ Ca2+,Cl-,大脑皮层的浅层和小脑皮层浦肯野细 胞层。 黑质-纹状体,消化道,GABAC,-,Cl-,视网膜和视觉通路,三、反射,(一)反射与反射弧 1.反射(reflex):在CNS参与下，机体对内外环境刺激的规律性应答反应。 2.分类： 条件反射 非条件反射,3.反射弧: 反射弧(reflex arc)是反射的结构基础和基本单位. 感受器传入N中枢传出N效应器,4.反射过程,适宜刺激,感受器,传入神经,反射中枢,传出神经,效应器,内分泌腺,效应器,激素,高级中枢,整合,(二)中枢神经元的联系方式,1. 单线式联系 辐散式联系 聚合式联系 环式联系 链锁式联系,1.单线式联系,多见于视锥系统 结构形式：一个突触前神经元仅与一个突触后神经元发生突触联系 意义： 分辨能力较高,多见于感觉传入通路 结构形式： 一个神经元的轴突分支与多个神经元发生突触联系 意义： 一个神经元的兴奋可引起许多神经元同时兴奋或抑制,2. 辐散式联系（ Divergent connection ）,3.聚合式联系（Convergent connection ）,多见于运动传出通路 结构形式：多个神经元与少数或一个神经元发生联系 意义： a、使CNS内神经元活动能够集中 b、使兴奋或抑制能在后一个神经元上发生整合而及时加强或减弱,4. 环式