《神經(jīng)元信息傳遞》課件

神經(jīng)元信息傳遞神經(jīng)元是構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)基本單元，信息通過神經(jīng)元之間傳遞。神經(jīng)元信息傳遞涉及電信號和化學信號，確保神經(jīng)系統(tǒng)正常運作。神經(jīng)元簡介神經(jīng)元神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)最基本的功能單位，負責接收、整合和傳遞信息。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元通過突觸連接形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)功能。腦部神經(jīng)元大腦中包含數(shù)千億個神經(jīng)元，構(gòu)成大腦復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能。神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)神經(jīng)元是一種高度特化的細胞，是神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。神經(jīng)元通過細胞體、軸突和樹突進行信息的接收、整合和傳遞。細胞體包含細胞核和細胞質(zhì)，負責神經(jīng)元的生命活動。樹突是神經(jīng)元的輸入部分，接收來自其他神經(jīng)元的信號。軸突是神經(jīng)元的輸出部分，將神經(jīng)信號傳遞到其他神經(jīng)元、肌肉或腺體。神經(jīng)元細胞膜神經(jīng)元細胞膜是神經(jīng)元最重要的結(jié)構(gòu)之一，它包裹著整個神經(jīng)元，就像一個保護膜，控制著神經(jīng)元內(nèi)部與外部環(huán)境之間的物質(zhì)交換。神經(jīng)元細胞膜具有選擇性通透性，這意味著它允許某些物質(zhì)通過，而阻止其他物質(zhì)通過。這種選擇性通透性對于神經(jīng)元的正常功能至關(guān)重要。膜電位的產(chǎn)生神經(jīng)元細胞膜上存在著各種離子通道，這些通道的選擇性允許某些離子跨膜移動。1離子濃度梯度神經(jīng)元內(nèi)部的鉀離子濃度高于外部，而鈉離子濃度低于外部。2膜電位由于離子濃度梯度和膜的通透性差異，神經(jīng)元內(nèi)部相對于外部帶負電荷，形成靜息膜電位。3電化學梯度離子跨膜運動受濃度梯度和電化學梯度驅(qū)動。當神經(jīng)元受到刺激時，離子通道開放，離子跨膜移動，導(dǎo)致膜電位發(fā)生變化，進而產(chǎn)生動作電位。靜息電位靜息電位是神經(jīng)元處于靜止狀態(tài)時細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差，約為-70mV。原因鈉鉀泵的作用特點穩(wěn)定、可維持意義為神經(jīng)元傳遞信息做準備動作電位的產(chǎn)生1膜電位去極化鈉離子通道打開2閾值電位鈉離子大量涌入3動作電位峰值鈉離子通道關(guān)閉4復(fù)極化鉀離子通道打開動作電位是神經(jīng)元傳遞信息的關(guān)鍵。當神經(jīng)元受到刺激時，膜電位發(fā)生去極化。當去極化達到閾值電位時，鈉離子通道打開，鈉離子大量涌入，導(dǎo)致膜電位迅速上升，達到峰值。隨后，鈉離子通道關(guān)閉，鉀離子通道打開，鉀離子流出，使膜電位恢復(fù)到靜息電位，這個過程稱為復(fù)極化。動作電位傳播1局部電流動作電位在神經(jīng)元軸突上以跳躍式傳導(dǎo)，從一個節(jié)點到下一個節(jié)點。這種傳導(dǎo)方式被稱為跳躍傳導(dǎo)。2跳躍傳導(dǎo)動作電位在髓鞘包裹的軸突上以跳躍式傳導(dǎo)，速度更快、更有效率。3傳導(dǎo)速度軸突的直徑越大，傳導(dǎo)速度越快；髓鞘的厚度越厚，傳導(dǎo)速度越快。興奮性突觸傳遞11.興奮性突觸后電位神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體結(jié)合，導(dǎo)致突觸后膜去極化。22.鈉離子內(nèi)流去極化引起鈉離子通道開放，鈉離子大量流入突觸后神經(jīng)元。33.興奮性突觸后電位突觸后膜電位上升，接近或超過閾值，觸發(fā)動作電位。44.興奮傳遞突觸后神經(jīng)元被激活，信號得以傳遞到下一個神經(jīng)元。抑制性突觸傳遞神經(jīng)元抑制抑制性突觸傳遞使神經(jīng)元活動減弱，使下一個神經(jīng)元更難以產(chǎn)生動作電位。這在控制和調(diào)節(jié)神經(jīng)活動中起著至關(guān)重要的作用。抑制性神經(jīng)遞質(zhì)常見的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)包括GABA和甘氨酸。這些神經(jīng)遞質(zhì)與神經(jīng)元上的受體結(jié)合，增加膜的通透性，使氯離子流入，導(dǎo)致膜電位變得更負，從而抑制神經(jīng)元的興奮性。突觸小體及神經(jīng)遞質(zhì)突觸小體是神經(jīng)元軸突末梢膨大的部分，負責將神經(jīng)信號傳遞給另一個神經(jīng)元或其他靶細胞。神經(jīng)遞質(zhì)是突觸小體內(nèi)儲存和釋放的化學物質(zhì)，通過與靶細胞膜上的受體結(jié)合，傳遞神經(jīng)信號。神經(jīng)遞質(zhì)種類繁多，包括乙酰膽堿、多巴胺、去甲腎上腺素、5-羥色胺等，每種神經(jīng)遞質(zhì)都具有獨特的功能。神經(jīng)遞質(zhì)的作用過程釋放當動作電位到達突觸末梢時，神經(jīng)遞質(zhì)從突觸小泡釋放到突觸間隙。結(jié)合釋放的神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體結(jié)合，觸發(fā)突觸后神經(jīng)元的信號傳導(dǎo)。清除神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間隙被清除，以終止信號傳導(dǎo)，包括被酶分解、被突觸前神經(jīng)元重新攝取或擴散到周圍組織。影響神經(jīng)遞質(zhì)與受體結(jié)合后，會引起突觸后神經(jīng)元的興奮或抑制，調(diào)節(jié)神經(jīng)活動。神經(jīng)遞質(zhì)的種類乙酰膽堿乙酰膽堿(Ach)是第一個被發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)遞質(zhì)，廣泛存在于神經(jīng)系統(tǒng)中。它參與肌肉收縮、記憶和學習等重要功能。單胺類神經(jīng)遞質(zhì)單胺類神經(jīng)遞質(zhì)包括多巴胺(DA)、去甲腎上腺素(NE)和5-羥色胺(5-HT)，它們在情緒、動機、睡眠、覺醒和食欲中發(fā)揮作用。氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)是神經(jīng)系統(tǒng)中最常見的一類，包括谷氨酸(Glu)、γ-氨基丁酸(GABA)和甘氨酸(Gly)，它們在興奮性和抑制性突觸傳遞中發(fā)揮重要作用。肽類神經(jīng)遞質(zhì)肽類神經(jīng)遞質(zhì)是一類由多個氨基酸組成的神經(jīng)遞質(zhì)，例如腦啡肽、內(nèi)啡肽和生長激素釋放激素，它們參與疼痛感知、情緒調(diào)節(jié)和生長發(fā)育等過程。神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)控機制再攝取神經(jīng)遞質(zhì)釋放后，一部分被神經(jīng)元再攝取，重新包裝并儲存在突觸囊泡中，以備再次釋放。酶降解突觸間隙中存在多種酶，可以將神經(jīng)遞質(zhì)降解成無活性的物質(zhì)，從而終止其作用。自身受體調(diào)節(jié)神經(jīng)元本身也存在一些受體，可以感知突觸間隙中神經(jīng)遞質(zhì)的濃度，并反饋調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。G蛋白偶聯(lián)受體一些神經(jīng)遞質(zhì)通過與G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合，激活第二信使系統(tǒng)，從而調(diào)節(jié)神經(jīng)元活性。神經(jīng)信號的整合神經(jīng)元間相互作用多個神經(jīng)元之間通過突觸連接，相互傳遞信息，形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。興奮性突觸一個神經(jīng)元釋放興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，使另一個神經(jīng)元更容易興奮。抑制性突觸一個神經(jīng)元釋放抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，使另一個神經(jīng)元更難興奮。整合效應(yīng)神經(jīng)元接收來自多個神經(jīng)元的興奮性或抑制性信號，通過整合這些信號決定是否產(chǎn)生動作電位。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的信號傳遞1高級認知功能思考，學習，記憶2運動控制肌肉收縮，協(xié)調(diào)運動3感覺整合視覺，聽覺，觸覺4神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元間的信息傳遞中樞神經(jīng)系統(tǒng)是身體的控制中心，負責處理信息并發(fā)出指令，以協(xié)調(diào)身體的各種活動。中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要包括大腦和脊髓，它們通過復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)連接在一起。感覺神經(jīng)傳遞感覺神經(jīng)負責將來自外界環(huán)境的刺激信息傳遞到中樞神經(jīng)系統(tǒng)。1感受器感受器將物理或化學刺激轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號。2感覺神經(jīng)元將感受器產(chǎn)生的神經(jīng)信號傳遞到中樞神經(jīng)系統(tǒng)。3脊髓感覺神經(jīng)元在脊髓中傳遞信號到大腦。4大腦大腦皮層接收并處理感覺信息。感受器、感覺神經(jīng)元、脊髓和大腦共同完成感覺信息的傳遞過程，最終實現(xiàn)對外部環(huán)境的感知。運動神經(jīng)傳遞1神經(jīng)沖動傳導(dǎo)運動神經(jīng)元接受來自大腦或脊髓的信號，該信號以動作電位的形式傳遞至神經(jīng)末梢。2神經(jīng)遞質(zhì)釋放當動作電位到達神經(jīng)末梢時，神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿（ACh）被釋放到突觸間隙。3肌肉收縮ACh與肌肉細胞膜上的受體結(jié)合，引發(fā)肌肉纖維的收縮，從而產(chǎn)生運動。大腦皮層的感覺和運動功能感覺功能感覺信息由感覺器官傳遞到大腦皮層，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺信息。運動功能大腦皮層控制著身體的運動，包括隨意運動和不隨意運動。感覺和運動整合感覺和運動功能之間相互作用，協(xié)調(diào)身體對外部環(huán)境的反應(yīng)。大腦皮層功能的局部化1感覺區(qū)感覺區(qū)位于大腦皮層的后部，負責處理來自身體各部位的感覺信息。2運動區(qū)運動區(qū)位于大腦皮層的前面，負責控制身體的隨意運動。3聯(lián)想?yún)^(qū)聯(lián)想?yún)^(qū)位于感覺區(qū)和運動區(qū)之間，負責將感覺信息與運動指令整合在一起。4語言區(qū)語言區(qū)位于大腦皮層的左側(cè)，負責語言的理解和表達。大腦皮層的可塑性神經(jīng)元連接變化大腦皮層的神經(jīng)元連接會隨著經(jīng)驗和學習而改變。新的連接建立，舊的連接加強或減弱，導(dǎo)致大腦結(jié)構(gòu)和功能的重塑。環(huán)境的影響環(huán)境因素，例如學習、鍛煉、文化和社會互動，都會影響大腦皮層的可塑性。這些因素可以通過改變神經(jīng)元連接和突觸可塑性來塑造大腦。年齡的影響大腦皮層可塑性在兒童和青少年時期最為顯著，但即使在成年后，大腦仍然具有可塑性，只是程度降低。神經(jīng)元再生的可能性雖然神經(jīng)元再生能力有限，但一些研究表明，在某些情況下，大腦可以產(chǎn)生新的神經(jīng)元，特別是在海馬體和嗅球等區(qū)域。學習和記憶的神經(jīng)機制1突觸可塑性突觸可塑性是指突觸連接強度和效率發(fā)生變化的能力，是學習和記憶的關(guān)鍵機制。2長時程增強長時程增強是指神經(jīng)元之間的突觸連接強度增加，使神經(jīng)元更容易激活，這是學習和記憶的關(guān)鍵機制。3長時程抑制長時程抑制是指神經(jīng)元之間的突觸連接強度減弱，使神經(jīng)元更難激活，這是學習和記憶的關(guān)鍵機制。神經(jīng)元突觸可塑性突觸強度變化神經(jīng)元之間的連接強度并非固定，可以根據(jù)神經(jīng)元活動的變化而改變。學習和記憶突觸可塑性是學習和記憶的基礎(chǔ)，通過改變突觸連接強度來存儲信息。長時程增強突觸可塑性的主要機制，指重復(fù)刺激后突觸傳遞效率增強。神經(jīng)回路重塑突觸可塑性可以通過改變神經(jīng)回路結(jié)構(gòu)來影響神經(jīng)系統(tǒng)功能。長時程增強1高頻刺激突觸前神經(jīng)元2鈣離子流入突觸后神經(jīng)元3蛋白激酶激活A(yù)MPA受體磷酸化4突觸后神經(jīng)元對神經(jīng)遞質(zhì)更加敏感長時程增強是一種突觸可塑性形式，可增強突觸傳遞效率。這種現(xiàn)象在學習和記憶中起著關(guān)鍵作用。長時程抑制突觸強度降低長時程抑制（LTD）是指突觸傳遞效率長期降低的現(xiàn)象，通常持續(xù)數(shù)小時甚至更長時間。突觸可塑性LTD是突觸可塑性的一種形式，它與學習和記憶的形成密切相關(guān)。神經(jīng)元活動LTD的產(chǎn)生通常需要低頻刺激或其他形式的弱化神經(jīng)元活動。突觸結(jié)構(gòu)改變LTD可能涉及突觸結(jié)構(gòu)的改變，例如突觸前末梢的尺寸減小或突觸后棘狀突起的密度降低。神經(jīng)遞質(zhì)釋放減少LTD也可以導(dǎo)致突觸前神經(jīng)遞質(zhì)釋放減少，從而降低突觸傳遞效率。神經(jīng)遞質(zhì)失衡與神經(jīng)系統(tǒng)疾病失衡導(dǎo)致疾病神經(jīng)遞質(zhì)失衡會導(dǎo)致多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如阿爾茨海默病、帕金森病和癲癇等。多巴胺減少帕金森病患者的多巴胺分泌減少，導(dǎo)致運動障礙和震顫。乙酰膽堿減少阿爾茨海默病患者的乙酰膽堿分泌減少，導(dǎo)致記憶力下降和認知功能障礙。興奮性神經(jīng)遞質(zhì)增加癲癇患者的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)如谷氨酸分泌增加，導(dǎo)致腦部過度興奮和癲癇發(fā)作。阿爾茨海默病記憶力下降患者表現(xiàn)出明顯的記憶力下降，尤其是在學習新信息方面，早期癥狀常被忽視。認知障礙包括判斷力、語言能力和空間能力下降，難以完成日常工作，如穿衣、烹飪等。行為改變患者可能會變得易怒、焦慮、抑郁，甚至出現(xiàn)幻覺和妄想，影響生活質(zhì)量。帕金森病癥狀運動遲緩，震顫，姿勢不穩(wěn)，僵直等。主要影響運動功能。病因黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的變性死亡導(dǎo)致多巴胺水平下降，影響神經(jīng)信號的傳遞。治療藥物治療，例如左旋多巴，抑制多巴胺分解等。手術(shù)治療，例如腦深部電刺激。癲癇11.神經(jīng)元過度放電癲癇發(fā)作是由于腦部神經(jīng)元過度放電引起的，導(dǎo)致短暫的意識、運動、感覺或自主神經(jīng)功能障礙。22.遺傳與環(huán)境因素癲癇的病因復(fù)雜，既有遺傳因素，也有環(huán)境因素，如腦外傷、腦炎等。33.藥物治療為主癲癇的治療以藥物治療為主，并輔以手術(shù)治療和生活方式管理。44.積極的生活方式患者應(yīng)避免過度勞累、熬夜、飲酒、吸煙，保持規(guī)律的生活作息，積極進行康復(fù)訓(xùn)練。神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷與治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷與治療是一個復(fù)雜的過程，需要結(jié)合患者的病史、體檢、影像學檢查、實驗室檢查等進行綜合評估。