神经系统功能活动的基本原理 第一节 突触传递 化学突触(神经递质) 电突触(局部电流) 2000年诺贝尔奖生理学与医学奖 A.Carlsson、 Greedgard、E.Kandel主要贡献:发现了“人类脑神经细胞间信号传递” 一、经典的突触传递 (一)突触结构 突触前膜:突触小泡 突触间隙: 突触后膜:受体 (二)突触的分类 (三)突触传递过程 Ca2+ 突触传递过程(续) 突触传递过程(续) 突触前神经元兴奋 突触前膜 去极化 Ca2+通道开放 突触小泡释 放神经递质 突触后膜受体 突触 后膜去极化(超级化) 突触后电位 (四)突触后电位 根据突触后膜发生电位变化,分为: 兴奋性和抑制性 根据电位时程长短分为: 快突触后电位 慢突触后电位 兴奋性突触后电位(EPSP)突触前膜释放: 兴奋性递质 突触后膜: 对Na+、K+通透性增大,且Na+内流 K+外流(可能还有Ca2+内流参与) 抑制性突触后电位(IPSP)突触前膜释放: 抑制性递质 突触后膜: Cl- 通透性增大 (可能还与K+通道开放,Na+和Ca2+通道 关闭有关) 突触后神经元动作电位 AP产生部位: 轴突始段 (五)突触后神经元的兴奋与抑制 神经末梢递质的释放量和递质的消除引起递质释放量 因素: 细胞外液Ca2+升高,Mg2+降低, 突触前膜动作电位的大小和频率 递质消除:被突触前膜重摄取或酶解代谢 2.突触后膜受体的因素 突触后膜受体数量: 上调/下调 受体与递质的亲和力: 受体的激动剂与阻断剂: (七)突触传递的可塑性 1)概念:突触的反复活动可引起突触 传递效率发生较长时程的增强或减弱。 2)形式: 强直后增强 习惯化 敏感化长时程增强和长时间压抑 1.强直后增强: 高频刺激 定义:突触前末梢在接受一短串强直性刺激 后,其突触后电位发生明显增强的现象。 电位幅度和时程 机制:大量内流Ca2+, 突触前末梢轴浆内 Ca2+升高,突触小泡持续大量释放神经递 质,导致突触后电位持续增强。 2.习惯化: 定义:重复给予较温和的刺激时,突触 对刺激的反应逐渐减弱甚至消失,这种 现象称之。 机制:重复刺激使突触前末梢Ca2+通道 逐渐失活,Ca2+内流减少,末梢递质释 放减少。 3.敏感化: 定义:重复给予伤害性刺激,突触对原 有刺激的反应性增强和延长,传递效率 增加,这种现象称之。 机制:重复刺激使突触前末梢动作电位时 程延长,Ca2+通道开放时间延长,Ca2+ 内流增加,末梢递质释放增多。 4.长时程增强 定义:短时间重复高频刺激突触前神经 元,在突触后神经元快速形成持续时间 较长的EPSP。 长达数天 机制:突触后神经元内Ca2+增加,导致 AMPA受体功能上调。 4.长时程压抑(LTD) 定义:突触传递效率的长时程降低。 LTD广泛存在于中枢神经系统, 机制:长时间低频刺激突触前神经元,导 致突触后膜AMPA受体密度降低。 二、非定向突触传递 交感神经末梢对平滑 肌的支配 非突触性化学传递 中枢神经系统也存 在非定向突触传递 非定向突触传递特点 突触前成分和突触后成分没有对应关系, 无特化的突触前膜及后膜的结构。 曲张体与突触后成分之间距离大于20nm. 曲张体所释放的递质可作用于较多的突 触后成分,无特定的靶点。 非定向突触传递特点 递质扩散距离和突触传递时间长短不一。 递质能否产生效应取决于突触后有无相应 受体 三、电突触传递 结构基础:缝隙连接 特点:双向性,速度 快,无潜伏期 2-4nm 意义:促进神经元活 动的同步化 第二节神经递质和受体 (一)神经递质 1、概念:由突触前神经元合成并在末 梢处释放的传递信息的化学物质。 2、神经递质的鉴定条件 突触前神经元具有合成递质的前体和酶 系统 递质贮存于突触小泡内,神经冲动到达 时递质能释放到突触间隙 递质与突触后特异受体结合能发挥其作 存在使递质失活的酶或其他失活方式有特异的受体激动剂或拮抗剂,能模拟 或阻断相应递质的作用。 (二)神经调质 神经元合成和释放的另一类化学物 质,对传递信息起调节作用。 (三)递质和调质的分类 分类 胆碱类 嘌呤类气体 乙酰胆碱多巴胺、NE、5—HT、组胺 谷氨酸、门冬氨酸、甘氨酸、GABA 下丘脑调节肽、ADH、催产素、 阿片肽、脑-肠肽、Ang、心钠素等 腺苷、ATP NO、CO PG类 (四)递质的共存: 概念:两种或两种以上递质共存于 一个神经元内,这种现象称之。 意义:协调某些生理过程。 例如:支配唾液腺副交感神经内含 Ach和血管活性肠肽两种递质,副交 感神经兴奋时,释放的Ach能引起唾 液分泌,血管活性肠肽引起血管舒 张,增加唾液腺的血供,两者共同 作用,引起唾液大量分泌。 (五)递质的代谢 合成,储存,释放,降解,重摄取,再合成 二、受体 1、受体:细胞膜上或细胞内能与某 些化学物质(如递质、调质、激素等)发 生特异性结合并产生生物效应的特殊生物 分子。 2、配体 受体激动剂:能与受体发生物异性结合 并产生生物学效应的化学物质。 受体阻断剂:能与受体发生物异性结 合,阻断递质的受体结合,不能产生相 应的生物学效应的化学物质。 受体与配体结合表现出的特性 相对特异性: 饱和性: 可逆性: 3、受体的分类 1)天然配体分类: 胆碱能受体:M型、N型(N1,N2) 肾上腺素能受体:α,β受体 2)受体激活机制分类: G-蛋白耦联受体4、突触前受体 分布:突触前膜 作用:以负反馈方 式调节突触前递质 释放。 5、受体的调节 上调:当递质分泌不足时,受体的数 量增加,与递质的亲和力增强。 下调:当递质分泌过多时,受体的数 量减少,与递质的亲和力降低。 三、主要的递质和受体系统 (一)胆碱能系统: 1、乙酰胆碱: 胆碱能神经元/胆碱能纤维 2、胆碱能纤维及分布: 支配骨骼肌的舒血管神经3、胆碱能受体 毒蕈碱受体(M受体) N1:自主神经节突触后膜N2:骨骼肌终板膜 4、生理效应 中枢胆碱能系统:参与神经系统所有功能 外周神经系统:取决于与M或N受体结合 作用于M受体---毒蕈碱样作用 阻断剂:阿托品 作用于N受体---烟碱样作用 阻断剂:筒箭毒/六烃季铵/十烃季铵 (二)单胺类递质 1、去甲肾上腺素及其受体 去甲肾上腺素能神经元 去甲肾上腺素能纤维 肾上腺素能纤维 肾上腺素能受体 1)α受体( 去甲肾上腺素的作用特点NE对α受体作用较强,对β受体作用较弱 NE与α受体结合,产生的平滑效效应主要是兴 奋性,包括血管,子宫,虹膜辐射状肌等收缩, 但也有抑制性的,如小肠平滑肌. NE与β受体结合,产生的平滑效效应主要是抑 制的,如血管,子宫,小肠,但心肌却是兴奋性 α受体:酚妥拉明—α1(主)、α2 β受体:普萘洛尔—β受体; 丁氧胺—β2受体; 心得宁—β1受体 (三)氨基酸类递质 兴奋性递质:谷氨酸、门冬氨酸。 抑制性递质:r-氨基丁酸、甘氨酸。 谷氨酸受体 促离子型受体:KA, AMPA,NMDA 促代谢型受体 抑制性氨基酸受体 GABA 甘氨酸受体 (四)肽类:神经肽、阿片肽、脑-肠 (五)嘌呤类:腺苷、ATP。(六)其他递质:NO、CO 第三节 反射活动的基本规律 一、反射是神经调节的基本方式 (一)反射基本过程 二、中枢神经元的联系方式 单线式联系 辐散和聚合式联系 连锁式与环式联系 三、中枢内兴奋传播的特征 1、单向传播 2、中枢延搁 3、总和和阻塞:空间、时间总 和,易化 4、兴奋节律的改变 5、后发放效应 6、兴奋可局限化和扩散 7、对内环境变化敏感和易疲劳 五、中枢抑制和易化 中枢抑制 中枢易化 1、突触后抑制 2、突触前抑制 1、突触后易化 2、突触前易化 1、突触后抑制 传入侧支性抑制生理意义:协调不同中枢的活动 1、突触后抑制 回返性抑制 生理意义: 及时终止运动神经元 的活动, 或使同一中枢内许多 神经元的活动同步化 2、突触前抑制 1)结构基础:轴突-轴突式突触 2、突触前抑制 概念:突触后神经元的抑制是由于改变 了突触前膜的活动而引起的,这种方式称 2、突触前抑制3)产生机制:轴突2 兴奋时,释放 GABA,作用于轴突1上GABA 受体,引起轴突 1Cl-电导增加,膜去极化,使传到轴突1的 动作电位幅度减小,时程缩短,轴突1末梢 释放递质减少,最终导致运动神经元产生的 EPSP减小。 六、中枢易化 中枢易化:突触后易化、突触前易化。 突触后易化:表现为EPSP 总和。 突触前易化:突触前膜动作电位时程延 长,使突触后膜上EPSP增大。 思考题 1.试述兴奋通过突触传递的过程。 2.兴奋性突触后电位产生机制。 3.试述中枢内兴奋传播的特征。 4.比较突触前抑制与突触后抑制的异同点。 中枢神经系统的功能 感觉分析 运动/姿势 内脏活动 睡眠/觉醒 脑的高级功能 第三十一章 神经系统的感觉功能 感觉的形成:感受器或感觉器官:接受刺激 传入神经:传导兴奋 大脑皮层:整合,特定脑区,特定感觉 第一节 躯体感觉和内脏感觉 躯体感觉:触压觉,温度觉,痛觉,本体感觉 (位置觉和运动觉) 内脏感觉:内脏痛,牵涉痛 特殊感觉:视觉,听觉,平衡觉等 一、躯体感觉 (一)触-压觉感受器 触点:用纤细的毛轻触皮肤表面,只有 某些特殊点被触及才引起触觉,这些点 皮肤上触-压觉感受器呈点状分布, 分布的密度与感觉的敏感性成正比。 触觉阈: 引起触觉的最小压陷深度。 两点辨别阈: 将两个点状刺激同时或相继触及 皮肤,人体能够分辨出这两个刺激 点之间的最小距离。 触压觉感受器: 游离神经末梢、毛囊感受器、环层小体等 传入神经:有髓鞘轴突 适宜刺激:机械刺激 感受器产生兴奋的机制: 机械刺激,机械门控Na+通道开放,感受 器电位,动作电位。 (二)温度感受器 冷点:冷觉 热点:热觉 冷点> 热点 (二)温度感受器 冷感受器:15 热感受器:40 当皮肤温度 45,热痛觉皮肤温度在32-34,不产生温度感觉 热感受器:游离神经末梢,点状分布 传入神经:无髓鞘C类纤维传导 冷感受器:游离神经末梢,点状分布 传入神经:有髓Aδ纤维 (三)痛觉 1.伤害性感受器分类与特征 特征:没有特定的适宜刺激 不易出现适应 伤害性感受器的分类 (1)机械伤害性感受器: 感受阈高,Aδ和C纤维 (2)机械温度伤害性感受器: 中等机械和高温(40-51)刺激, Aδ传入纤维 (3)多觉型伤害性感受器: 机械,化学,热的伤害性刺激 伤害性感受器是游离神经末梢 传导痛觉的传入神经纤维有两类: Aδ有髓纤维 C类无髓纤维 快痛与慢痛 快痛:由Aδ类纤维传导的伤害性信息到达 大脑皮层后引起的痛觉。 特点:感觉敏锐,定位明确,发生快,消失也 快,不伴有情绪变化 快痛与慢痛 C类纤维传导的伤害性信息到达大脑皮层后引起的痛觉。 特点:感觉模糊,定位不精确,发生慢,消 失也慢,伴有明显的情绪变化 致痛物质(1)K+:从损伤组织细胞释放出来,直接 激活伤害性感受器,引起去极化. (2)5-HT:从血小板和肥大细胞释放 通过5-HT1和5-HT2受体,使伤害性感受 器敏感化;通过5-HT3激活感觉神经元 致痛物质(3)缓激肽: 由损伤和炎症部位释放 很强的致痛物质。 (4)组胺:由肥大细胞释放, 低浓度时引起痒的感觉, 高浓度时引起疼痛感觉. (四)本体感觉 来自躯体深部的肌肉、肌腱和关节等处的 传入信息,对躯体的空间位置,姿势、运动 状态和运动方向产生感觉。 本体感觉的传入对躯体运动的控制有 重要作用. 本体感受器: 位于肌肉、肌腱和关节 高尔基腱器官鲁菲尼终末 环层小体 游离神经末梢 二、躯体感觉传入通路 (三级神经元接替) 躯体感觉传入三级神经元接替 初级:后根神经节或脑干神经核 二级:脊髓后角或延髓薄束核,楔束核 三级:丘脑特异性感觉接替核 1、躯体痛觉、温度觉和粗触觉的 传导通路 (先交叉,后上行) 温度觉、痛觉(脊髓丘脑侧束)丘脑腹后外侧核 1、头面部痛觉、温度觉和触压觉 的传导通路 三叉神经节细胞 三叉神经脊束核(痛、温觉) 三叉神经脑桥核(触觉) 丘脑腹后内侧核 2.本体感觉和精细触压觉传导通路: (先上行,后交叉) 脊神经节细胞 丘脑腹后外侧核三、大脑皮层感觉代表区 1、体表感觉代表区 1)第一感觉区:位于中央后回(3-2-1区) 大脑皮层感觉区 第一感觉区(SI)投射特点 投射区越大,感觉分辨精细程度越高 2)第二感觉区(SII) 部位:中央前回与岛叶之间 特点: 双侧投射2、本体感觉代表区 部位:中央前回(4区) 功能:产生本体 觉,并发出传出 运动指令 四、内脏感觉—内脏痛 (一)内脏痛: 引起内脏痛的刺激: 脏器突然扩张 机械性牵拉 脏器缺血 内脏平滑肌痉挛 病理损伤:炎症、肿瘤、溃疡等 1、内脏痛特点: 定位不准确:是最主要特点。 缓慢、持久。 对牵拉、缺血、炎症敏感, 对切割、烧灼、电刺激不敏感 常伴随不愉快的情绪变化。 2.内脏痛的感受器和传入通路 伤害性感受器: 数量少 传入纤维:交感神经干和副 交感神经干 第7、9、10对脑神经节内躯体感觉相同的通路上行,到达大脑 皮层。 皮层代表区: 第一感觉区,第二感觉区及运 动辅助区,边缘系统的皮层 (二)体腔壁痛: 胸膜或腹膜受到炎症刺激而产生的疼痛 (三)牵涉痛: 某些内脏疾病引起一些特定的体表部 位感觉疼痛或痛觉过敏。 牵涉痛发生的部位 牵涉痛产生机制 会聚学说 易化学说 思考题 1.简述躯干和四肢痛温觉的三级传入通路。 .伤害性感受器的分类与传入神经。4.何谓牵涉痛,简述产生牵涉痛的会聚学说。