復旦大學生理學課件12神經(jīng)系統(tǒng)的功能-1神經(jīng)元系統(tǒng)功能活動的基本原理

1、第十二章神經(jīng)系統(tǒng)的功能一、神經(jīng)元與神經(jīng)膠質(zhì)細胞第一節(jié)神經(jīng)元系統(tǒng)功能活動的基本原理(一) 神經(jīng)元神經(jīng)元：神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能單位，能接受傳入的信息，并將信息傳遞給其他神經(jīng)元或效應器細胞；人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)含1000億個；胞體集中存在于大腦和小腦的皮層、腦干和脊髓的灰質(zhì)，以及神經(jīng)節(jié)內(nèi)。一、 神經(jīng)元與神經(jīng)膠質(zhì)細胞1. 神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能:胞體（soma）: 集中在皮層、脊髓灰質(zhì)，以及神經(jīng)節(jié)內(nèi)樹突（dendrite）：受體部位軸突（axon）：興奮傳導軸丘：始段產(chǎn)生動作電位突觸小體：形成突觸軸索：形成神經(jīng)纖維神經(jīng)纖維：有髓鞘神經(jīng)纖維（myelinated nerve fiber）無髓鞘神經(jīng)纖維（unmy

2、elinated nerve fiber）A. 皮層錐體神經(jīng)元B. Purkinje細胞C. 節(jié)前運動神經(jīng)元D. -運動神經(jīng)元E. 感覺背根神經(jīng)元節(jié)2. 神經(jīng)纖維的功能與分類神經(jīng)纖維傳導的速度纖維的直徑：直徑越大，傳導越快； 傳導速度（m/sec）=6直徑（M）； 軸索與總直徑的最佳比例為 0.6。軸突是否有髓鞘：無髓鞘纖維直徑1M，傳導速度2.5m/sec； 有髓鞘纖維直徑1-20M, 傳導速度3-120m/sec； 溫度：溫度低，傳導速度慢。完整性絕緣性雙向性相對不疲勞性神經(jīng)纖維傳導興奮的特征3. 神經(jīng)元纖維的軸漿運輸（axonal transport）快速軸漿運輸：含有遞質(zhì)的囊泡、含膜結(jié)

3、構(gòu)的細胞器等的運輸。 410mm/d（猴、貓坐骨神經(jīng)）從脊髓到足的囊泡需2天, 可溶性蛋白接近3天。通過驅(qū)動蛋白實現(xiàn)。慢速軸漿運輸：胞體合成的可溶性蛋白等的向前延伸。1-2mm/d。 軸漿運輸?shù)臋C制：耗能的、驅(qū)動蛋白參與的、由微管提供引導線系統(tǒng) 。突觸轉(zhuǎn)運是雙向的: 順向軸漿運輸（anterograde-）補給突觸末梢釋放的神經(jīng)遞質(zhì)合成所需的囊泡和酶類。放射性氨基酸定位神經(jīng)元軸突的所在部位、帶狀皰疹病毒從胞體沿外周神經(jīng)到皮膚產(chǎn)生痛覺等。逆向軸漿流動（retrograde-） 由外周向中樞的轉(zhuǎn)運機制（神經(jīng)生長因子）。將突觸囊泡的膜送回到胞體以供溶酶體降解，由動力蛋白完成。狂犬病、破傷風毒素的發(fā)病

4、機制和辣根過氧化酶在神經(jīng)生物研究中的應用等。4. 神經(jīng)的營養(yǎng)性作用 功能性作用: 營養(yǎng)性作用: 神經(jīng)被切斷后明顯表現(xiàn)5. 支持神經(jīng)元的神經(jīng)營養(yǎng)因子 ( neurotrophin, NT) 神經(jīng)元具有生成營養(yǎng)性因子維持組織的功能， 神經(jīng)元支配的組織也會產(chǎn)生支持神經(jīng)元的營養(yǎng)因子： NGF（never growth factor） BDNF（brain-derived neurotrophic factor） 特點：蛋白質(zhì)通過受體被末梢攝取后，經(jīng)逆向運輸?shù)桨w （二） 神經(jīng)膠質(zhì)細胞 (Neuroglia)人類含101011501011膠質(zhì)細胞，是神經(jīng)元數(shù)量的 1050倍。 具有輔助功能，如保持神經(jīng)元

5、合適的微環(huán)境（星形膠質(zhì)細胞，它們的足突與軟腦膜，毛細血管接觸），形成髓鞘（外周神經(jīng)系統(tǒng)的施萬細胞和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的少突膠質(zhì)細胞）以增加神經(jīng)纖維的傳導速度等。膠質(zhì)細胞特征：有突起，但無樹突和軸突之分；不產(chǎn)生動作電位；細胞間以縫隙連接接觸。（1） 支持和引導神經(jīng)細胞遷移（2） 修復和再生：細胞具有增值能力，能填充；外周軸 索可沿施萬細胞構(gòu)成的索道生長。（3） 免疫應答作用（4） 形成髓鞘絕緣和屏障作用（6） 穩(wěn)定細胞外K+濃度（5） 參與遞質(zhì)和生物活性代謝（7） 物質(zhì)代謝和營養(yǎng)作用：星形膠質(zhì)細胞突起貼附于神經(jīng)元胞體和樹突， 具有運輸營養(yǎng)物質(zhì)和排除代謝產(chǎn)物功能，還能產(chǎn)生神經(jīng)營養(yǎng)因子。二、突觸傳遞二、突

6、觸傳遞（一）幾類重要的的突觸傳遞（2）突觸的分類：突觸前膜突觸間隙突觸后膜（1）突觸的微細結(jié)構(gòu)1. 經(jīng)典的突觸傳遞（3）突觸傳遞過程 基本同神經(jīng)-肌接頭的傳遞過程。突觸后膜上產(chǎn)生的電位稱為突觸后電位（postsynaptic potential）。（4）突觸后電位1）興奮性突觸后電位（excitatory postsynaptic potential, EPSP）特點電位大小取決于傳入神經(jīng)刺激強度的大小產(chǎn)生過程傳入神經(jīng)沖動到達末梢突觸前膜釋放興奮性遞質(zhì)遞質(zhì)與后膜特異受體結(jié)合膜對Na+、K+，尤其Na+的通透性增加膜電位降低，出現(xiàn)局部去極化（EPSP）EPSP達一定程度，在軸突始段產(chǎn)生動作電位動

7、作電位沿神經(jīng)傳導 2）抑制性突觸后電位 （inhibitory postsynaptic potential, IPSP）屈肌運動神經(jīng)元伸肌運動神經(jīng)元抑制性神經(jīng)元興奮神經(jīng)末梢釋放抑制性遞質(zhì)遞質(zhì)與后膜特異受體結(jié)合膜對 K+、Cl- 或Cl- 的通透性增加膜電位超極化，即IPSP 突觸后膜興奮性降低效應IPSP的產(chǎn)生過程:產(chǎn)生抑制效應興奮性突觸后電位（EPSP）和抑制性突觸后電位（IPSP）（5）突觸后神經(jīng)元的興奮和抑制（6）影響突觸傳遞的因素后神經(jīng)元的興奮和抑制 影響遞質(zhì)釋放的因素 影響已經(jīng)釋放遞質(zhì)消除的因素 影響受體的因素（7） 突觸傳遞的可塑性 （plasticity）可塑性：突觸傳遞功能可

8、發(fā)生較長時程的增強或減弱； 在腦的高級功能中具有重要意義。長時程增強（LTP）和長時程壓抑（LTD）LTP：突觸前神經(jīng)元受到短時間的快速、重復刺激后，突觸后神經(jīng)元形成的持續(xù)時間較長的突觸后電位增強。LTD：突觸前神經(jīng)元受到短時間的快速、重復刺激后，突觸傳遞的效率長時程降低。海馬、小腦部位可見。（二）非定向突觸傳遞非突觸性化學傳遞 （non-synaptic chemical transmission）曲張體小泡內(nèi)遞質(zhì)與效應細胞間的特殊聯(lián)系。沒有經(jīng)典的突觸結(jié)構(gòu)；不存在一對一的支配關(guān)系；遞質(zhì)彌散距離大，傳遞時間長；作用部位發(fā)散，無特定的靶點；效應器能否發(fā)生作用取決與有無相應的受體。特點：（三）電突

9、觸：神經(jīng)元膜緊密接觸部位，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是縫隙連接（gap junction）；膜不增厚、無小泡；信息通過電傳遞，無潛伏期； 傳遞具有雙向性。 （二）神經(jīng)遞質(zhì)和受體 （一）神經(jīng)遞質(zhì) （neurotransmitter）： 最早證明化學傳遞存在的實驗是“迷走物質(zhì)”的發(fā)現(xiàn)。1905年，劍橋大學生理學家Elliott提出有化學物質(zhì)參與交感的興奮傳遞，未被接受。1921年奧地利生理學家Loewi用實驗證明“迷走物質(zhì)”的存在。在Dale的建議下用膽堿酯酶抑制劑延長“迷走物質(zhì)”作用，證實為乙酰膽堿。二人獲1936年諾貝爾獎。1. 遞質(zhì)的鑒定：一個化學物質(zhì)被定為神經(jīng)遞質(zhì)，必須具備五個條件：(1) 突觸前神經(jīng)元內(nèi)具

10、有合成遞質(zhì)的前體和酶系。(2) 它儲存于小泡內(nèi)不被酶降解，神經(jīng)沖動到達能釋放。(3) 其作用在后膜上，人為引入可引起相同的生理效應。(4) 存在有使此物質(zhì)失活的酶或其他環(huán)節(jié)。(5) 有受體激動劑或受體的阻斷劑能模擬劑或阻斷作用。2. 調(diào)質(zhì)的概念：3. 遞質(zhì)的共存：戴爾原則（Dales principle）遞質(zhì)共存（二）受體（1） 受體概念和亞型激動劑（agonist）拮抗劑（antagonist）配體（ligand）（2） 受體的分類以不同的天然配體進行命名和分類按被激活機制分類：離子通道偶聯(lián)、G蛋白偶聯(lián)突觸前受體突觸后受體（3）突觸前受體（presynaptic receptor） 負反饋調(diào)

11、節(jié)突觸前遞質(zhì)的釋放（4）受體本身的調(diào)節(jié)受體的上調(diào)（up regulation）受體的下調(diào)（down regulation）受體的內(nèi)化（internalization）膽堿能神經(jīng)元：在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，以ACh為遞質(zhì)的稱為膽堿能神經(jīng)元，分布極為廣泛：脊髓前角運動神經(jīng)元，丘腦后部特異性感覺投射神經(jīng)元，腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上行激動系統(tǒng)神經(jīng)元，紋狀體等。3. 主要的遞質(zhì)和受體系統(tǒng)（1） 乙酰膽堿（acetylcholine）及其受體膽堿能纖維：副交感、交感的節(jié)前纖維；副交感的節(jié)后纖維；軀體的運動纖維；支配汗腺、骨骼肌的交感舒血管纖維。心臟抑制、胃腸道氣管平滑肌收縮、消化腺分泌等副交感末梢興奮效應阻斷劑：阿托品1）

12、M受體 （毒覃堿樣受體，muscarinic receptor）分布：副交感神經(jīng)纖維支配的效應器細胞膜興奮效應：膽堿能受體（cholinergic receptor）汗腺、骨骼肌舒血管纖維效應器細胞膜M受體亞型：M1-M52）N受體 （煙堿受體，nicotinic receptor）亞型分類：N1受體和N2受體N1受體：分布于神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)元突觸后膜（神經(jīng)型）阻斷劑：六烴季銨 筒箭毒堿N2受體：分布于骨骼肌終板膜上（肌肉型）阻斷劑：十烴季銨筒箭毒堿（2） 去甲腎上腺素、腎上腺素及其受體兒茶酚胺類遞質(zhì)包括：去甲腎上腺素、腎上腺素和多巴胺。腎上腺素能神經(jīng)元： 在中樞，以腎上腺素為遞質(zhì)的神經(jīng)元為腎上腺

13、素能神經(jīng)元；以去甲腎上腺素為遞質(zhì)的神經(jīng)元稱為去甲腎上腺素能神經(jīng)元。腎上腺素能纖維：末梢釋放去甲腎上腺素的神經(jīng)纖維稱為腎上腺素能纖維。腎上腺素能纖維：大部分交感神經(jīng)節(jié)后纖維。腎上腺素能受體：（1） 受體（ 1和 2）- G蛋白偶聯(lián)受體 分布：交感節(jié)后纖維支配的效應器膜上效應：以興奮為主-子宮、血管、瞳孔括約肌收縮 小腸平滑肌抑制-舒張。阻斷劑：酚妥拉明阻斷1和 2； 派唑嗪特異阻斷1；育亨賓阻斷2； 2是突觸前受體，可樂定興奮2受體治療高血壓（2） 受體（ 1- 3） G 蛋白偶聯(lián)受體 分布：交感節(jié)后纖維的效應器膜上效應：主要為抑制效應-子宮、小腸、支氣管、部分血管平滑肌 （骨骼肌的血管）- 舒

14、張。 心肌為興奮效應，收縮加強（有也有，作用明顯）。 受體阻斷劑在臨床上的應用：心臟以 1受體為主，可用心得寧阻斷；氣管平滑肌，冠狀血管以 2 受體為主，被心得樂阻斷。3) 多巴胺遞質(zhì)、受體系統(tǒng)位于中樞三個部分：黑質(zhì)紋狀體；中腦邊緣系統(tǒng)； 結(jié)節(jié)漏斗部；受體亞型：D1 樣 (D1 D5)， 受體激活后升高cAMP水平； D2 樣 (D2, D3, D4)，受體激活后降低cAMP水平；（4） 氨基酸類遞質(zhì)及其受體 1）興奮性氨基酸類：谷氨酸門冬氨酸 谷氨酸受體：促代謝型谷氨酸受體；11種亞型 促離子型谷氨酸受體：NMDA NON- NMDA：AMPA 和海人藻酸受體抑制性氨基酸類：甘氨酸（閏紹氏細

15、胞等的抑制性遞質(zhì)）-氨基丁酸（部分大腦、小腦抑制性遞質(zhì)，突觸前抑制性遞質(zhì)）-氨基丁酸受體： GABAA （促離子型受體）：Cl-通道； GABAB （促代謝型受體）：通過IP3、DG增加鉀電導；GABAc （促離子型受體）：Cl-通道，分布視覺通路；三者都引起突觸后膜超極化而產(chǎn)生抑制效應。甘氨酸氨酸受體：Cl- 通道受體，也可與NMDA受體結(jié)合，產(chǎn)生興奮效應。三、反射活動的基本規(guī)律（一）反射活動的中樞控制反射活動傳入信號在中樞進行整合。整合既有初級水平，也有較高水平。(二) 中樞神經(jīng)元的聯(lián)系方式省略(三) 中樞興奮傳播的特征 1.單向傳播 2.中樞延擱 3.興奮的總和4.興奮節(jié)律的改變5.后發(fā)放6.對內(nèi)環(huán)境變化的敏感性和易疲勞性(六) 中樞抑制和中樞易化突觸后抑制 所有的突觸后抑制都是由抑制性中間神經(jīng)原的活動引起的。突觸后抑制的分類:(1) 傳入側(cè)支性抑制 (afferent collateral inhibition )屈肌運動神經(jīng)元伸肌運動神經(jīng)元閏紹細胞(2) 回返性抑制