神经系统基本原理和活动调节

1、神 经 系 统基本原理和活动调节神 经 系 统 (Nervous System) * 神经系统活动的基本原理 * 神经系统的感觉功能 * 神经系统对躯体运动的调节 * 神经系统对内脏活动的调节 * 脑电活动与睡眠 觉醒 * 脑的高级功能第一节 神经系统功能活动的基本原理神经元(neuron)的结构树突胞体轴突郎飞结神经元(neuron)功能部位神经元的4个功能部位：胞体或树突膜上的受体部位产生动作电位的起始部位传导神经冲动的纤维部位引起递质释放的末梢部位神经纤维的主要功能 1.神经纤维的兴奋传导作用 1) 神经纤维传导兴奋的特征 生理完整性 (Physiological integrality

2、 ) 绝缘性 (Insulation) 双向性 (Bidirection ) 相对不疲劳性 (Relatively indefatigability ) 2)影响神经纤维传导速度的因素： 直径 传导速度(m/s)=6*直径(um) 有无髓鞘 跳跃式传导 髓鞘厚度 轴索：神经纤维直径：1，传导最快 温度 神经纤维的轴浆运输顺向轴浆运输 快速轴浆运输 递质囊泡，分泌颗粒 慢速轴浆运输 微管与微丝逆向轴浆运输3. 神经纤维的营养性作用(trophic action ) 神经末梢经常地释放某些物质，持续地调整被支配组织的内在代谢活动，影响其持久性的结构、生化和生理的变化，称神经的营养性作用（二）神经胶

3、质细胞特征 无树突和轴突之分 细胞间缝隙连接 不产生动作电位 终身具有分裂增值能力功能 支持和引导神经元迁移 修复和再生 免疫应答 形成髓鞘和屏障 物质代谢和营养 稳定细胞外的钾离子浓度 参与某些活性物质的代谢（二）神经胶质细胞特征 无树突和轴突之分 细胞间缝隙连接 不产生动作电位 终身具有分裂增值能力功能 支持和引导神经元迁移 修复和再生 免疫应答 形成髓鞘和屏障 物质代谢和营养 稳定细胞外的钾离子浓度 参与某些活性物质的代谢二 突触传递（本章重点）传递方式：化学性突触传递定向突触非定向突触电突触传递一、经典的突触传递 （一）突触的分类 分类：轴-胞突触、轴-树突触、轴-轴突触、树-树突触。

4、 结构: 突触前膜： 递质、受体 突触间隙： 水解酶 突触后膜： 受体、离子通道 轴突轴突式突触轴突树突式突触轴突胞体式突触突触后膜突触间隙突触前膜突触前膜髓鞘（三）突触传递的过程：电-化学-电过程 突触前神经元的生物电变化 神经递质的释放突触后神经元的生物电变化（兴奋性或抑制性突触后电位） Ca2+内流突触传递过程突触囊泡释放递质的示意图 突触前轴突末梢的AP突触小泡中兴奋性递质释放递质与突触后膜受体结合突触后膜离子通道开放Na+、 K+通透性EPSPNa+内流、 K+外流1.兴奋性突触传递Ca2+内流：降低轴浆粘度和消除突触前膜内的负电位去极化突触前轴突末梢的AP突触小泡中抑制性递质释放递

5、质与突触后膜受体结合突触后膜离子通道开放Cl-(主) K+通透性IPSPCl-内流、 K+外流2.抑制性突触传递Ca2+内流：降低轴浆粘度和消除突触前膜内的负电位超极化2动作电位在突触后神经元的产生EPSP与IPSP的产生与比较神经轴突的兴奋冲动引起突触前膜释放递质与相应受体结合引起突触后膜 突触后膜去极化 突触后膜超极化 （EPSP） （IPSP） 兴奋性递质抑制性递质Na+、Ca2+通透性提高；尤其是Na+对Cl- 通透性 提高（六）突触传递的调制 对递质释放的调制：Ca2+、自身受体 影响已释放递质消除的因素 对后膜受体的调制（上调、下调）（七）突触的可塑性(plasticity) 强直

6、后增强 (posttetanic potentitation)：突触前胞浆钙积累 习惯化 (habituation)/敏感化(sensitization)：突触前钙通道失活/cAMP增加，钙内流增加 长时程增强 (long-term potentiation,LTP):突触后钙增加（大量）学习记忆 长时程抑制 (long-term depression,LTD）：突触后钙增加（少量）二、电突触传递 (Electrical synaptic transmission) 结构基础：缝隙连接 gap junction特点：前后膜对称；双向性电传递； 传递速度快，潜伏期极短功能：促进不同神经元产生同步

7、性放电 三、接头传递(Junction transmission ) （一）神经-骨骼肌接头传递（二）神经-平滑肌和神经-心肌接头传递 曲张体(varicosity) 非定向突触传递 特点： 1. 没有特异的突触结构； 2. 没有一对一的关系； 3. 曲张体与效应器间距离远； 4. 传递所费时间长； 5. 效应取决于接头后膜 上的受体 接头后膜电反应: -兴奋性接头电位 (EJP) -抑制性接头电位 (IJP) 四、神经递质和受体（一）神经递质-神经传递的基础 1.历史: Loewi, 蛙心灌流（1921），迷走素AC（1926）；von Euler 去甲肾上腺素（1949） 2. 递质(ne

8、urotransmitter)和调质(neuromodulator) 3. 递质的共存 Dale原则: 一个神经元一种递质; 递质共存:一个神经元可有二个或以上递质/调质 4. 递质的代谢：合成、储存、分泌、降解、再摄取和再合成 神经递质的鉴定标准突触前神经元存在合成该物质的前体和酶能从末梢释放并引起突触后神经元发生效应人工拟似物作用于突触后膜能引起相同的反应存在对该物质的灭活机制有特异的受体激动剂和拮抗剂(二)神经递质受体 1.概念：胆碱能受体(N、M)肾上腺素能受体(、)5-HT受体、氨基酸类受体等与离子通道偶联受体激活G蛋白和蛋白激酶途径受体激动剂：能与受体发生特异性结合并产生生物效应的

9、化学物质。拮抗剂：能与受体发生特异性结合不产生生物效应的化学物质。配体2.受体与配体结合的特性：特异性；饱和性；可逆性。3.分类：分布部位：突触前受体、突触后受体生物效应：结合递质：受体亚型：受体的调节：上调、下调、内化（三）主要的递质与受体 1乙酰胆碱及其受体： 外周神经系统 (胆碱能纤维，Cholinergic fiber )副交感神经的节后纤维支配汗腺的交感神经纤维支配骨骼肌的交感舒血管纤维交感神经和副交感神经的节前纤维躯体运动神经纤维 中枢神经系统（胆碱能神经元）Muscarinic action毒蕈碱样作用（M1-5受体，GPCR，可被阿托品阻断）Nicotinic action烟碱

10、样作用（N型受体，离子通道，可被箭毒阻断）（） Cholinergic receptor (胆碱能受体) 毒蕈碱受体（ muscarinic M受体） 副交感节后纤维支配的效应器膜上 交感神经支配的汗腺,骨骼肌血管膜上毒蕈碱作用 ( M 样作用) 心脏活动抑制 支气管、胃肠平滑肌、逼尿肌、虹膜环形肌收缩 消化腺、汗腺分泌增加 骨骼肌血管舒张受体阻断剂: 阿托品(atropine) 烟碱受体（ nicotinic ， N受体） 神经元型烟碱受体:神经节细胞的突触后膜上和中枢神经系统（neuronal-type nicotinic receptor, N1受体） 受体阻断剂:筒箭毒碱(tubocu

11、rarine), 六烃季胺 肌肉型烟碱受体 :运动终板膜上 (muscle-type nicotinic receptor N2受体 ) 受体阻断剂:筒箭毒碱(tubocurarine), 十烃季胺 烟碱样作用 小剂量Ach作用于N：兴奋自主神经节后神经元，收缩骨骼肌 大剂量Ach作用于N受体：阻断自主神经节的突触传递 ACh 的失活(inactivation) - 胆碱酯酶acetylcholinesterase的水解 2去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体： （）儿茶酚胺类递质 去甲肾上腺素（NA）、肾上腺素（E）、多巴胺（DA） 在外周神经: 以去甲肾上腺素（NA）作为递质的神经纤维，称为肾上

12、腺素能纤维(adrenergic fiber) 在中枢神经系统： 肾上腺素能神经元（延髓） 功能：参与心血管活动的调节 去甲肾上腺素能神经元（低位脑干） 功能：心血管活动、情绪、体温、摄食、觉醒等方面的调节（）肾上腺素能受体(GPCR) 受体 : 主要为兴奋平滑肌(1受体) 血管、子宫、虹膜辐射肌 但胃肠道运动抑制（舒张） 阻断剂: 1受体-酚妥拉明,哌唑嗪 2受体-酚妥拉明,育亨宾（多为突触前受体） 受体 : 主要为抑制平滑肌效应(2受体) 2受体:血管,支气管, 消化道等平滑肌上 1受体:心肌（+） 3受体:脂肪组织，与脂肪分解有关 阻断剂: 1受体普萘洛尔，阿替洛尔，美托洛尔 2受体-普

13、萘洛尔，丁氧胺 心绞痛伴有肺通气不畅时，选用1受体拮抗剂，而不选非选择性拮抗剂NA的失活： 末梢重摄取（主要） 酶解失活 进入血液循环交感神经、副交感神经和运动神经神经递质分布：交感神经副交感神经运动神经AchAchAchAchNEAch（3）多巴胺及其受体（CNS） 存在部位：黑质纹状体、中脑边缘系统、结节漏斗部 受体：D1-D5，属GPCR 功能：参与对躯体运动、精神情绪活动、垂体内分泌调节（4）5-羟色胺及其受体（CNS） 存在部位：胞体集中于低位脑干的中缝核 受体：5-HT15-HT7 ，5-HT3：离子通道型，其他属GPCR 功能：调节痛觉与镇痛、精神情绪、睡眠、体温、性行为 和垂体

14、内分泌、心血管调节和躯体运动（5）组胺及其受体 存在部位：局限，集中在下丘脑后部的结节乳头核内 受体：H1-H3，属GPCR 组胺与H1结合能激活磷脂酶C 组胺与H2结合提高细胞内cAMP浓度 功能：觉醒、性行为、腺垂体激素分泌、血压、饮水、痛觉黑质纹状体DA通路运动调节Parkinsons disease中脑边缘叶和中脑皮层通路Memory Motivation/emotional response .Reward and desire .AddictionCan cause hallucinations and schizophrenia if not functioning proper

15、ly 下丘脑垂体通路 Hormonal regulation Maternal behavior (nurturing) Pregnancy Sensory processes中枢多巴胺神经通路Raphe nucleiBody temperatureSleepPainMood抑郁症appetite中枢5-HT神经通路6氨基酸类递质及其受体： 兴奋性氨基酸： 谷氨酸（Glu）脑和脊髓内主要的兴奋性递质 门冬氨酸(Asp) 视皮层的锥体细胞、多棘星状细胞 抑制性氨基酸： -氨基丁酸(GABA) 脑内主要的抑制性递质 甘氨酸(Gly) 促离子型受体（氯通道）谷氨酸受体K+K+Glutamate an

16、d LTPestablishment (induction)maintenance (expression)抑制性氨基酸-氨基丁酸(-aminobutyric acid,GABA)受体GABAA 、GABAC ：促离子型受体 激活时增加Cl-内流GABAB ：促代谢型受体 通过G蛋白抑制腺苷酸环化酶，增加K+外流 GABA与受体结合，使突触后膜超极化产生IPSP甘氨酸 (glycine Gly)受体：促离子型受体 激活时增加Cl-及其他单价阴离子内流,IPSP Gly是Glu兴奋NMDA受体所必需的Alcohol decreases glutamate activityCaffeine inh

17、ibits GABA releasePCPangel dust increases glutamate activityCaffeine increases glutamate activityAlcohol increases GABA activityTranquilizers increase GABA activityBalance between glutamate/GABA7. 肽类递质及其受体 P物质和其它速激肽 阿片肽(opioid peptides)镇痛、成瘾 下丘脑调节肽和神经垂体肽 脑-肠肽(brain-gut peptide) 降钙素基因相关肽(calcitonin g

18、ene-related peptide) 神经肽Y(neuropeptide Y,NPY)8. 嘌呤类递质及其受体 腺苷抑制性中枢调质 腺苷受体（P1），分布于中枢和外周神经系统 ATP受体：嘌呤核苷酸受体（P2）分布于外周神经系统 P2Y P2U P2X P2Z G蛋白耦联受体 化学门控通道9. 气体类递质:一氧化氮 一氧化碳Hou S, Heinemann SH, Hoshi T. Physiology (Bethesda). 2009 Feb;24:26-35. H2SH2SDrug actions on synaptic transmissionStop the chemical re

19、actions that create neurotransmitters. Empty neurotransmitters from the vesicles where theyre normally stored and protected from breakdown by enzymes. Block neurotransmitters from entering or leaving vesicles. Bind to receptors in place of neurotransmitters. Prevent neurotransmitters from returning

20、to their sending neuron (the reuptake system). Interfere with second messengers, the chemical and electrical changes that take place in a receiving neuron.三 神 经 反 射(reflex)一. Reflex and Reflex arc 1反射的概念和分类：在中枢神经系统参与下，机体对内外环境变化所作出的规律性应答。 非条件反射：生来就有 无需大脑皮层的参与 条件反射：学习训练获得 中枢部位：大脑皮层2反射弧的组成 反射的结构基础和基本单位

21、：反射弧 组成：感受器-传入神经-神经中枢 -传出神经-效应器3反射的基本过程单突触反射和多突触反射单突触反射单细胞线路多突触反射二. 中枢神经元的联系方式1.Single line connection单线式联系2. Divergence-辐散式联系 Convergence-聚合式联系3. Chain circuit-链锁状联系（扩大作用空间 Recurrent circuit-环状联系单线式联系；B. 辐散式联系； C. 聚合式联系；D. 链锁式联系； E. 环式联系 正反馈负反馈后发放：最初的刺激已经停止，传出通路上冲动发放仍能继续一段时间五、中枢兴奋传布的特征（化学性突触 ）1单向传布

22、one way conduction -限定了信息只能沿指定线路运行2中枢延搁central delay （也称突触延搁） 兴奋通过一个突触所需的时间为0.30.5 ms3总和与易化 单根纤维传入冲动只引起EPSP，不引起 外传性动作电位4兴奋节律的改变： 传入神经与传出神经放电频率可不同 总和效应、神经元自身状态、中间神经元的接替5. 后发放(after discharge) 环状联系反射通路6对内环境变化敏感和易疲劳（五）中枢的抑制和易化 1中枢抑制 (inhibition)突触后抑制 由抑制性中间神经元兴奋并释放抑制性神经递质，使突触后神经元产生IPSP。 突触前抑制 通过改变突触前膜电位使突触后神经元兴奋性降低的抑制称为突触前抑制disfacilitation （EPSP减少、幅度降低） （1）突触后抑