生理学课件：11-1 神经系统

1、Nervous system(1)Chapter 9HealthNervous RegulationHomeostasisDiseaseHumoral RegulationAutoregulationNeurological DiseaseIntroductionNervous System 3Contents General principles of NS activities Motor function Sensory function Autonomic nervous system Higher integration in brain Nervous system (1)Zhu

2、Shi Gong（祝世功）MD,PhDProfessor and Associate ChairmanDepartment of Physiology and PathophysiologyE-mail: Office: Room 322, Physiological BuildingPhone: 82801477General principles of NS activities5CerebrumBrachial plexusCervical plexusLumbar plexusSacral plexusLateral aspectPosterior aspectCerebellum8x

3、2 Cervical nerves12x2 Thoracic nerves5x5 Lumbar nerve1x2 Coccygeal nerveSpinalnervesBasic structure of nerve system6 Nervous system nerve trunk(fiber) ganglion/nerve cellPeripheral nervous system (PNS)Neuron 1 x 1012glia 5-10 x 1012 Central nerous system(CNS)Composition of NS： brain, spinal cord, ga

4、nglion cerebral nerve spinal nerve (plexus) autonomic nerve, Cell body (Soma) ( brain, spinal cord and ganglion) 生物合成中心：nutrition, protein and neurotransmitters. 信息整合中心：information integrition Processes Axon (single) : 产生和传递神经冲动 末稍释放神经递质 Dendrite (one or more): 接受刺激，送到胞体。1. Neuron （神经元）DendritesSoma

5、Collateral branchNucleusAxon hillockMyelin sheathAxonNodes of RanvierAxon terminalspyramidal cell in the cerebral cortex2. Neuroglia(神经胶质细胞) Astrocyte (星形胶质细胞) 9-10um, 胶质丝-(GFAP)Oligodendrocyte (少突胶质细胞), 6-8umMicroglia (小胶质细胞) 4um Ependymocyte (室管膜细胞)Schwann cell (施万细胞) 神经膜细胞（髓鞘形成）（髓鞘形成）电生理特性: 膜电位 去

6、极化 约40mV 复极化 无动作电位 缺少Na通道 ?小胶质细胞少突胶质细胞原浆型星形胶质细胞 纤维型星形胶质细胞支持、分隔与绝缘提供支架: 如 Astrocyte形成髓鞘: 少突胶质细胞， 施万细胞运输营养物质Astrocyte， （周足，end foot）增生并修复缺损 Astrocyte吞噬溃变碎片 并填充形成胶质瘢痕（glial scar) glial scar 不利于再生轴突生长reactive glia释放神经营养因子屏障 blood-brain barrier Astrocyte(end foot) brain-cerebrospinal barrier Ependymocyte

7、（室管膜细胞）吞噬和免疫应答 Oligodendrocyte， Astrocyte, microglia, 吞噬功能 Astrocyte 上的MHC II类蛋白可结合外来抗原, 并呈递给T cell, 产生免疫应答。调节神经元功能保持突触敏感性： 如astrocyte 及时摄取glu or GABA 合成和分泌活性物质： angiotensin, NGF, PGE, cytokines( IL-1, IL-3, IL-6)Function of neuroglia神经再生 施万细胞 外周神经髓鞘，BDNF， NT-3等。 各种胶质细胞分泌细胞因子，神经营养因子等123. Nerve fiber

8、 神经纤维的功能： Conduction excitement （功能性作用） 静息电位、动作电位、兴奋传导 Trophic effect （与冲动无关） 末梢释放生物活性物质，调节被支配组织的代谢活动， 并影响其结构和功能。(神经损伤或被切断时明显)神经纤维分类 神经纤维- Axon (有些感觉神经元的具有长树突也可构成神经纤维)。 神经纤维的轴浆运输 .13神经纤维分类IV背根传入纤维（痛觉）0.4-1.20.6-2.0drCAAAsCA梭外肌传出纤维 III皮肤传入纤维（痛、温）1-412-30II皮肤传入纤维（触压觉）8-1330-70梭内肌传出纤维 4-815-30自主神经节后纤维

9、0.3-1.30.7-2.3C类（无髓）自主神经节前纤维 1-33-15B类I肌梭、腱器官传入纤维 12-2270-120A类来源和直径 来源直径(m)传导速度（m/s）电生理特性14 轴浆(axoplasm)-轴突内的细胞液。 轴浆双向流动、进行物质运输和交换，这种现象称为轴浆运输。 缺少粗面内质网和高尔基体, 核糖体少, 缺乏合成蛋白能力 anterograde transport ( soma-end ) ATP kinesin(驱动蛋白) 快速： 滑面内质网，分泌颗粒，囊泡等 250-500 mm/d 中速： 线粒体， 15-70 mm/d 慢速： 微丝，微管 1-8 mm/d ret

10、rograde transport (end-soma) ATP dynein(动力蛋白) 末稍的蛋白，复合小泡，溶酶体等 （反馈作用） 破伤风毒素、狂犬病毒、辣根过氧化酶（示踪剂）神经纤维的轴浆运输（Axoplasmic transport of nerve fiber）15AxonExocytosisMitochondriaEndocytosisAxon terminalNucleolusDispersed chromatinSomaNucleusMitochondriaRough endoplasmic reticulumGolgi apparatusKinesinDyneinNeuro

11、filamentsRetrogradeAnterograde 轴浆运输与传导无关。阻断神经传导不影响轴浆运输,肌肉不发生萎缩(麻醉药)。但缺氧可使运输减慢（ATP ）。16HRPHorseradish Peroxidase辣根过氧化物酶逆行示踪技术荧光金G hrelin FG Ghrelin/FG174.神经元之间的相互联系(信息传递)方式(1) Synaptic transmission (突触传递)(3) Nonsynaptic chemical transmission(非突触性化学传递)(2) Gap junction (缝隙连接)（电突触）18four class ：Axon-som

12、a (Axosomatic)Axon-dentrite (Axodendritic)Axon-axon (Axoaxonal)Dentrite-dentrite (dendrodendritic) (1) Synaptic transmission神经元之间相互接触的部位称为突触（synapse)。19 突触传递的基本模式： electricity chemistry electricity 突触的传递过程20Structure of synapse经典突触结构包括： Presynaptic membrane Postsynaptic membrane Synaptic vesicles(突触

13、小泡) chemical substance (neurotransmitter) 217.5nm7.5nm（20nm）20-80nm22突触传递的基本机制快速清除Ca2+: 轴浆中的Na+-Ca2+交换体, 或被线粒体摄取1.Never impulse（动作电位） 轴突末梢 突触前膜去极化2.电压门控Ca2+通道开放(Na+通道也开放),膜外Ca2+进入,Ca2+浓度增高小泡膜上的突触结合蛋白(synaptotagmin) 在高Ca2+ 条件下发生变构, 解除对融合的钳制,小泡与前膜融合,形成融合孔, 递质释放（出胞）3.形成4Ca2+-CaM复合物 激活蛋白激酶II(CaM K II)小泡

14、表面突触蛋白I (synapsin I) 磷酸化, 与细胞骨架丝结合力 , 小泡游离G蛋白Rab3协助下,突触小泡移动到前膜,小泡膜上的囊泡蛋白(v-SNARE)与前膜靶蛋白结合, 已知两种靶蛋白:突触融合蛋白(syntaxin)和突触小体相关蛋白（SNAP-25）小泡移动、 融合、释放23神经递质被酶降解或被星形胶质细胞摄取 或被突触前神经末梢摄取递质与突触后膜受体结合突触后膜离子通道开放 离子跨膜运动后膜电位变化 去极化(EPSP) 突触后神经元兴奋 超极化(IPSP ) 突触后神经元抑制经典的突触后电位。快突触后电位。慢突触后电位。如 DA 第二信使24突触后膜的电位变化Changes

15、of potential in postsynaptic membraneInhibitory postsynaptic potential(IPSP)(抑制性突触后电位)Excitatory postsynaptic potential ( EPSP)(兴奋性突触后电位)共同特点： 局部电位：可电紧张性扩布 等级性：其大小与神经递质释放量相关。 可叠加（总和）：时间总和及空间总和25EPSPEPSP产生机制： 兴奋性递质（如Ach)后膜受体后膜对Na+的通透性 Na+扩散入胞内局部去极化（局部兴奋），即(EPSP) 。 如EPSP没有达到阈电位，也会使局部膜电位和阈电位距离变小，使神经元兴奋

16、性增高。EPSP的特征： 突触后膜出现局部去极化（31） EPSP总和起来，可产生更大的EPSP，当达阈电位时，则产生动作电位并传导（时间总和和空间总和）1226IPSPIPSP产生机制： 抑制性递质(如GABA)后膜受体后膜Cl-通道开放 引起Cl-内流后膜发生超极化突触后神经元的兴奋性下降。即抑制性突触后电位(IPSP)。 IPSP产生也可能与K+通道开放，K+外流增多及Na+、Ca2+通道关闭有关。IPSP的特征： 突触后膜出现局部超极化（31）327突触传递的特点1.单向传递： 有方向性，只能从突触前膜到后膜.（but NO等）2.突触延搁 （synaptic delay）：兴奋通过一

17、个突触约需0.3-0.5ms 通过的突触数越多，反射时程越长。3.易疲劳（Synaptic fatigue）： 由于神经递质消耗，使信息通过synapse 效率下降。4.对内环境变化敏感（Sensitive to internal environment change）： CO2,hypoxia, acidosis, 麻药，etc。5.兴奋节律改变：传入和传出神经元的放电频率往往不同。后者是综合效应。6.兴奋总和：反射活动中，多根神经纤维兴奋，多个EPSP总和， 才能达到突触后神经元的阈电位。 也可发生阻塞现象。由于其它神经元的兴奋预先或同时到达。 7.后发放（after discharge）

18、: 刺激停止后，传出神经元仍可发放神经冲动。 此种现象称为后放。中间神经元形成的环状联系所致。28 两个神经元膜紧密连接部位。间隙2-5nm。接触部位电阻较低。无突触小泡，其传递方式是电传递，也称为电突触。 传递快，几乎无潜伏期。如小脑篮状细胞。(2) Gap junction(缝隙连接)（电突触） 轴突末梢的分支上有许多曲张体（varicosity） 。varicosity内含装有递质的小泡。递质释放后，弥散到附近的效应细胞发挥作用。 如单胺类神经纤维末梢（fig)。(3) Nonsynaptic chemical transmission(非突触性化学传递) 29fig 07-28b, p

19、g 237 VaricositiesDiffuse terminals304. 局部神经元回路1、局部回路神经元和回路 短轴突和无轴突神经元，不远距离投射，只在局部与邻近的神经元接触。这类神经元称为局部回部神经元。 由局部回路神经元组成的独立环路称为局部神经元回路。2.联系方式复杂多样 电突触 混合性突触串联性突触 交互性突触 （化学性突触）3.功能上是整合局部信息31ReferenceTextbook32SummaryNeuronNervous fiber conduction, trophism, axoplamic transport, classificationGlia functi

20、onSynapse synaptic transmission mechanism conductive featureExercise & ReviewTerm 1-4Choice 1-203. Answer 1-333名解（可以选择题形式出现）1.轴浆运输2.局部神经元回路3.后放问答题（可以选择题形式出现）1.突触传递的特点。2.突触传递的过程。3. EPSP特点及产生机制。4. IPSP特点及产生机制。5. 胶质细胞的电生理特点。6. 胶质细胞的功能。复习参考题34See you next time3513Relationship between AP and EPSP(or IPSP) 离子离子3637K+