《神经元的构造与功能》课件 - 深入理解人脑的基本单位

神经元的构造与功能深入理解人脑的基本单位课程概述1神经元基本结构2神经元类型3神经元功能4神经系统中的作用什么是神经元？神经系统基本单位信息处理传递细胞人脑约860亿个神经元的发现历史11873年CamilloGolgi发明"银染法"21888年SantiagoRamónyCajal改进技术31906年Golgi和Cajal共获诺贝尔奖神经元的基本结构细胞体指挥中心树突接收信号轴突传导信号突触信息传递细胞体（胞体）神经元的"指挥中心"包含细胞核和细胞器负责细胞代谢活动树突分支结构从胞体延伸出主要功能接收信号增加表面积提高信号接收能力轴突细长突起从胞体延伸1传导信号主要功能2长度惊人可达1米以上3突触1突触前膜含神经递质囊泡2突触间隙神经递质传递区域3突触后膜含受体蛋白神经元的特殊结构：髓鞘1包裹轴突的脂肪层2由少突胶质细胞形成3加快信号传导速度神经元的特殊结构：轴丘1轴突起始部位2动作电位发生区域3信号传导起点神经元的特殊结构：尼氏体细胞体内的粗面内质网负责蛋白质合成染色后呈现蓝紫色神经元的类型：按形态分类单极神经元只有一个突起1双极神经元有两个突起2多极神经元多个树突和一个轴突3单极神经元只有一个突起主要存在于胚胎期例：背根神经节细胞双极神经元树突接收信号端细胞体中央处理单元轴突发送信号端多极神经元多个树突一个轴突最常见类型例：大脑皮层锥体细胞神经元的类型：按功能分类1感觉神经元传递感觉信息到中枢2中间神经元中枢内信息处理3运动神经元传递信号到效应器感觉神经元视觉感受器听觉感受器触觉感受器运动神经元信号传递中枢到效应器1肌肉控制精确运动控制2腺体调节控制腺体分泌3中间神经元1高级功能复杂信息处理2神经网络构成神经网络主要成分3连接功能连接其他神经元神经元的基本功能接受刺激感知外界信号产生动作电位电信号编码传导冲动沿轴突传播突触传递信息传至下一神经元接受刺激树突和细胞体接收信号局部电位产生空间和时间整合产生动作电位轴丘处产生局部电位积累触发"全或无"原则传导冲动跳跃式传导有髓神经纤维连续传导无髓神经纤维突触传递1电突触直接电流传递2化学突触通过神经递质传递突触的类型轴-树突突触最常见类型1轴-胞体突触直接作用于细胞体2轴-轴突触调节信息传递3化学突触的结构1突触前膜含神经递质囊泡2突触间隙约20-40nm宽3突触后膜含受体蛋白化学突触的工作原理动作电位到达钙离子内流神经递质释放与受体结合常见神经递质谷氨酸（兴奋性）γ-氨基丁酸（抑制性）多巴胺五羟色胺神经元的电生理特性1静息电位静息状态下的膜电位2局部电位局部刺激产生的变化3动作电位快速的膜电位变化静息电位-70典型膜电位值(mV)3主要离子泵4关键离子通道局部电位EPSP兴奋性突触后电位IPSP抑制性突触后电位信号整合大小与刺激强度成正比动作电位去极化膜电位上升复极化膜电位恢复超极化短暂过冲离子通道与动作电位离子通道的开闭精确控制动作电位产生过程神经元的代谢特点高耗能ATP消耗大氧气依赖性强缺氧损伤快葡萄糖主要能源持续供能需求神经元的再生能力周围神经系统再生能力远强于中枢神经系统神经元的可塑性结构可塑性形态变化适应新功能功能可塑性信号传递效率调整学习记忆基础终生存在的可变性突触可塑性长期增强(LTP)突触传递效能增强1长期抑制(LTD)突触传递效能减弱2学习记忆可塑性是基础机制3神经元在神经网络中的作用1复杂行为思维、意识、情感2神经环路功能性连接网络3信息处理单元接收、处理、传递神经元与脑功能1感知感觉信息处理2运动控制精确肌肉动作3学习记忆信息存储提取4情感认知高级思维功能神经元与大脑皮层1六层结构不同类型神经元分布2功能柱垂直功能单元3皮层网络复杂信息处理神经元与脑干生命体征调节核团分布重要传导通路神经元与小脑浦肯野细胞树突极度发达颗粒细胞数量极其丰富精细结构高度规则排列神经元与海马海马结构C形弯曲特征锥体细胞主要神经元类型记忆形成短期记忆向长期记忆转化神经元与神经胶质细胞的关系1234星形胶质细胞营养支持、突触调节少突胶质细胞形成髓鞘小胶质细胞免疫防御室管膜细胞脑脊液生成神经元的发育神经干细胞分化轴突树突生长突触形成突触修剪神经元的衰老结构变化树突减少，突触减少功能改变神经递质水平下降退行性疾病风险神经元损伤积累神经元与常见神经系统疾病阿尔茨海默病淀粉样蛋白沉积帕金森病多巴胺神经元退化多发性硬化髓鞘损伤癫痫神经元异常放电神经元研究方法1电生理学技术记录电活动2显微镜技术观察结构形态3分子生物学方法基因和蛋白质研究4神经影像学技术整体功能观察电生理学技术电生理技术直接记录神经元电活动，解析信号传递机制显微镜技术不同显微技术适用于观察神经元不同结构特征分子生物学方法基因敲除和编辑病毒示踪单细胞测序神经影像学技术fMRI功能磁共振成像PET正电子发射断层扫描EEG脑电图NIRS近红外光谱成像神经科学研究前沿：人工神经网络生物神经元提供灵感模型深度学习多层结构处理信息人工智能广泛应用领域神经科学研究前沿：脑机接口直接连接大脑与外部设备神经假体替代损伤功能康复医学功能重建训练神经科学研究前沿：神经调控技术经颅磁刺激(TMS)无创调节皮层活动1深部脑刺激(DBS)植入电极刺激深部结构2光遗传学光控制特定神经元活动3神经科学研究前沿：类脑计算生物神经网络模拟神经形态学芯片类脑智能系统神经科学的伦理问题神经增强技术认知能力提升界限脑数据隐私思维活动监测风险神经科技社会影响潜在不平等问题总结：神