第三章 神经系统(一)

2000年。
第二节 兴奋和传导
• 一、神经细胞的生物电现象 • 二、神经冲动的传导
生物电是什么？
Luigi Galvani,1737～1798
《关于电对肌肉运动的作用》 （1791）
生物电是什么？
Alessandro Volta，1745～1827
一、神经细胞的生物电现象
• • • • • （一）兴奋与兴奋性 静息电位(resting potential) （二）静息电位 动作电位(action potential) （三）动作电位 （四）生物电现象的产生机制 （五）神经细胞兴奋性的变化
第三章 神经系统
第一节 概述
• 人体中把不同细胞，组织和器官的活动 统一协调起来的一整套调节机构叫神经 系统。 • 神经系统是人体结构和功能最复杂的系 统，由数以亿万计的相互联系的神经细 胞所组成，在体内起主导作用。
第一节 概述
• 神经系统的主要功能 主要功能 • ①控制和调节其他系统 的活动，使人体成为一 个有机的整体； • ②维持机体与外环境间 的统一。
灰质，白质
灰质，白质
一、神经系统的组成
• （二）常用术语 • 3. 神经束（nerve tract）： 神经束（ tract） 又称纤维束（fasiculus）或传导束（tract）， 功能相同、起止点基本相同的神经纤维的集合。 索（funiculus）、脚（eduncle）
一、神经系统的组成
（三）动作电位
• 是膜受刺激后在原有的静息电位基础上 发生的一次膜两侧电位的快速的倒转和 复原，亦即先出现膜的快速去极化而后 又出现复极化。
动作电位
（四）生物电现象的产生机制
• ⑴ 静息电位和K+平衡电位 • ⑵ 锋电位和Na+平衡电位 • ⑶ Na+通道的失活和膜电位的复极
生物电现象的产生机制
动作电位的时相
动作电位的时相
•Stimulation beyond a certain threshold of depolarization produces a sudden, massive depolarization of the membrane and followed by a rapid repolarization and hyperpolarization
III
梯形神经系统
涡虫
IV
链状神经系统
蚯蚓，昆虫 圆口类、鱼类、两 栖类、爬行类、鸟 类、哺乳类 灵长类：猩猩
V
管状神经系统
脊椎动物
VI
大脑发达
高等哺乳动物
神经系统的进化
• Nervous System organization tends to correlate with the body symmetry.
（一）兴奋与兴奋性
• 1. 什么是兴奋？ 什么是兴奋？ • （3）兴奋性 (excitability) (excitability)：可兴奋组 织在受刺激时产生生物电（动作电位）的 能力。 • （ 4 ） 兴奋 (excitation) 兴奋(excitation) (excitation)：就是指产生了 动作电位，或者说产生了动作电位才是兴 奋。
静息电位
Outside
Inside
Proteins in the neuron carry negative charges
（五）神经细胞兴奋性的变化
• 1. 动作电位的时相 • 2. 兴奋后兴奋性变化
1. 动作电位的时相
• 静息电位——锋电位——后电位（负后 电位、正后电位）——静息电位 • 锋电位（spike potential）：动作电位的 锋电位（ ） 主要成分，在刺激后立即出现，电位幅 度最大，为高幅尖波
（三）神经纤维的传导速度
• 1. 神经纤维传导的速度 • 2. 神经纤维的分类 • 3. 单相和双相动作电位
1. 神经纤维传导的速度
• 神经纤维的兴奋传导速度可因纤维粗细、 髓鞘厚度和温度而异。直径越大，传导 速度越快。有髓纤维传导速度快于无髓 纤维。
2. 神经纤维的分类
• ①根据电生理学特征分类，主要根据神 经纤维的传导速度和后电位将哺乳动物 的周围神经分为A、B、C三类。 • ②根据纤维的直径和来源分类 将传入纤 维分为Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ四类。Ⅰ类纤维 中包括Ⅰa和Ⅰb两类。 • 目前对传出纤维多采用第一种分类法， 对传入纤维采用第二种分类法。
• （二）常用术语 • 4. 神经核（nerve nucleus）： 神经核（ nucleus） 在中枢神经系统内，除皮层外的其他部位，功 能相同的神经元胞体集合在一起形成的核团。 • 5. 神经节（nerve ganlion）： 神经节（ ganlion） 在周围神经系统，形态和功能相似的神经元胞 体聚集成团。
（一）兴奋与兴奋性
• 2. 引起兴奋的条件 • ⑴ 刺激强度 • 阈强度(threshold intensity)：刚能引 起组织兴奋的临界刺激强度。 • 阈刺激（threshold stimulus）：达到 阈强度的刺激才是有效刺激。 • ⑵ 刺激作用时间 • ⑶ 强度变化率
细胞的跨膜电变化
动作电位的时相
动作电位的时相
1 Naƻ Channels Na+ Channels Open Close
4 K+ Channels Close
2. 兴奋后兴奋性变化
• 绝对不应期 绝对不应期：兴奋后0.3ms内，兴奋性由100％降 到零，这时无论给予多大刺激强度，都不能引起 它的再次兴奋。 • 相对不应期 相对不应期：绝对不应期后3ms内，需要用超过 正常阈值强度的刺激才能引起组织的兴奋。 • 超常期 超常期：用低于阈值的刺激能引起第二次兴奋， 相当于负后电位时期。 • 低常期 低常期：刺激阈值需高于正常阈值，相当于正后 电位。
常用术语
常用术语
二、神经系统的进化
• 神经分布经历： 分散——辐射对称——双侧对称 • （一）无脊椎动物 • （二）脊椎动物
神经系统的进化
I 无神经 原生动物（单细胞动物） 变形虫 腔肠动物（两胚层动 物），为分散的神经细 胞 扁形动物（最低等的三 胚层动物） 环节动物及节肢动物 II 网状神经 水螅
二、神经冲动的传导
• （一）神经纤维传导的基本特征 • （二）神经冲动在同一细胞中的传导 • （三）神经纤维的传导速度
（一）神经纤维传导的基本特征
• • • • • 1. 2. 3. 4. 5. 传导阻滞 生理完整性 绝缘性 非递减性 双向性 相对不疲劳性
绝缘性
•Myelin sheaths increase the speed of impulses
（二）静息电位
• 细胞在没有受到外来刺激时，细胞膜内外 静息电位。 侧所存在的电位差即静息电位 静息电位 • 通常把静息电位存在时膜两侧所保持的内 负外正状态称为膜的极化 膜的极化(polarization)； 膜的极化
（二）静息电位
• 当静息时膜内外电位差的数值向膜内负值大的 方 向 变 化 时 ， 称 为 膜 的 超 极 化 (hyperpolarization)； (hyperpolarization) • 相反，如果膜内电位向负值减小的方向变化， 称为去极化或除极化(depolarization) 去极化或 (depolarization)； 去极化 除极化(depolarization) • 细胞先发生去极化，然后再向正常安静时膜内 所 处 的 负 值 恢 复 ， 则 称 作 复 极 化 (repolarization)。 (repolarization)
第一节 概述
• 一、神经系统的组成 • 二、神经系统的进化
一、神经系统的组成
• （一）组成 • 神经系统分为中枢部和周围部，即中枢 中枢 神经系统和周围神经系统 周围神经系统。人类的神经 神经系统 周围神经系统 系统nervous system由脑、脊髓以及附 于脑和脊髓的周围神经组成。 • P.48 神经系统分布列表
–area under sheath does not have Na+ channels –sheath is interrupted at intervals of by unmyelinated sections called nodes of Ranvier that have Na+ channels –Na+ ions diffuse rapidly to node of Ranvier where action potential is regenerated
一、神经系统的组成
• （二）常用术语 • 1. 灰质（gray matter）： 灰质（ matter） 中枢神经系统内，神经元胞体及其树突聚集的部位， 大脑和小脑表面的灰质层称皮层（cortex）。 • 2. 白质（white matter）： 白质（ matter） 中枢神经系统内，神经纤维聚集的部位，大脑和小 脑的白质位于皮层深面称髓质（medulla）。
Radially symmetrical nervous system
Bilateral symmetry cephalization centralization
神经系统的进化
脑的进化
• 各种不同进化阶梯上的哺乳动物大脑皮层的发达 程度的差异主要表现为： • 1、大脑表面皱褶程度：脑在进化中形成沟回，扩 大了表面积。低等哺乳动物（如鼠、兔等）大脑 表面平滑，而人的大脑表面有许多皱褶，形成脑 沟和脑回。 • 2、大脑皮层的感觉区、运动区和联合区三者所占 比例的大小：低等哺乳动物大脑皮层绝大部分是 感觉区和运动区，随着动物的进化，联合区的比 例逐渐增大。人脑皮层的联合区占95%。 • 吴馥梅，脑活动的内幕，江苏科学技术出版社，
兴奋在无髓神经纤维上的传导
2. 兴奋在同一细胞上的传导机制