第四章 神经元间的信息传递讲述
神经元传递信息的方式
神经元传递信息的方式神经元是构建神经系统的基本单元，负责传递和处理神经信号。
神经元之间的信息传递是通过电化学过程完成的，具体可以分为电信号传递和化学信号传递两种方式。
一、电信号传递电信号传递是指神经元通过电势的变化来传递信息。
神经元细胞膜内外存在着不同的电荷分布，形成了膜电位差。
当膜电位超过一定阈值时，就会触发神经元的动作电位。
动作电位是一种电流脉冲，以固定幅度和持续时间传播。
在神经元的轴突上，动作电位沿着神经纤维传递，快速传播到神经元的下一部分。
这种电信号传递速度快，适用于迅速响应和传导信息的需求。
二、化学信号传递化学信号传递是指神经元通过化学物质传递信息。
神经元之间的连接点被称为突触。
当动作电位到达神经元的突触末端时，会释放出一种称为神经递质的化学物质。
神经递质会通过突触间隙传播到另一个神经元。
在接受神经递质的神经元上，神经递质会与受体结合，引发电位的变化，从而传递信号。
这种化学信号传递方式通常在神经元之间的距离较远时使用，也适用于对信号进行调节和改变的需求。
总结起来，神经元传递信息的方式可以分为电信号传递和化学信号传递两种。
电信号传递速度快，适合迅速响应和传导信息的需求；而化学信号传递可以进行跨神经元的信息传递，并且具有调节和改变信号的能力。
这两种方式的结合使得神经系统能够高效、准确地传递和处理信息，完成人体的各种功能。
需要注意的是，神经元的信息传递方式不仅仅局限于电信号和化学信号，还可能涉及其他复杂的机制和分子。
随着神经科学的不断发展，对神经元信息传递方式的研究也在不断深入，为我们揭示大脑运作的奥秘提供了更多的线索。
神经元之间的化学信号传递
神经元之间的化学信号传递是神经系统正常运转的关键过程。
神经元之间的信息传递通过两种方式实现：电信号和化学信号。
电信号是通过神经元之间的突触传递的，而化学信号则是通过神经递质来实现的。
神经递质是一种化学物质，它被称为神经元之间的信使，用于在神经元之间传递信息。
神经递质以化学方式穿过突触，然后在下一个神经元的细胞膜表面附近与受体结合，从而触发下一个神经元的动作电位。
神经递质的种类很多，不同的神经递质对神经元之间的信息传递起到不同的作用。
神经递质的释放是由神经元的触发动作电位引起的。
当神经元接收到足够的刺激时，它会产生一个动作电位，这个电位会沿着神经元的轴突传输。
当动作电位到达终端的时候，它会引起细胞内钙离子的流入，这个过程会触发神经递质的释放。
神经递质进入突触后，与受体结合，从而传递信息。
受体是位于神经元膜表面的蛋白质，它们能够结合神经递质并转换成细胞内信号。
受体的结构决定了它们对特定神经递质的选择性。
当神经递质与受体结合时，形成的化合物会改变受体的构象，从而改变受体的活性。
这个过程会引起细胞内信号的产生，最终导致下一个神经元的动作电位的产生。
神经递质的作用时间很短，它们通常只在突触附近停留几毫秒或几十毫秒，然后被迅速分解或重新回收。
这个过程是通过神经元周围的细胞提供的吞噬和分解机制来实现的。
这些细胞称为星形胶质细胞和微胶质细胞，它们能够迅速清除游离的神经递质，从而保证神经元之间的信息传递的准确性和速度。
总之，是神经系统正常运转的关键过程。
神经递质在神经元之间穿过突触被释放，然后在下一个神经元的细胞膜表面附近与受体结合，从而触发下一个神经元的动作电位。
神经递质的作用时间很短，它们通常只在突触附近停留几毫秒或几十毫秒，然后被迅速分解或重新回收。
这个过程是通过星形胶质细胞和微胶质细胞提供的吞噬和分解机制来实现的。
这个过程非常复杂，但它是神经系统正常运转的重要组成部分，对于解决各种神经系统疾病也具有重要意义。
神经元的信息传递
神经元的信息传递神经元的信息传递的研究摘要：介绍神经元的结构及功能，阐述神经元的分类以及在⼈体的信息传递路径，有助于了解神经元类疾病及治疗前景。
关键词：神经元胞体突起病变简介：有长突起的细胞，它由细胞体和细胞突起构成。
细胞体位于脑、脊髓和神经节中，细胞突起可延伸神经元，⼜称神经细胞，是构成神经系统结构和功能的基本单位。
神经元是具⾄全⾝各器官和组织中。
细胞体是细胞含核的部分，其形状⼤⼩有很⼤差别，直径约4～120微⽶。
核⼤⽽圆，位于细胞中央，染⾊质少，核仁明显。
细胞质内有斑块状的核外染⾊质（旧称尼尔⼩体），还有许多神经元纤维。
细胞突起是由细胞体延伸出来的细长部分，⼜可分为树突和轴突。
每个神经元可以有⼀或多个树突，可以接受刺激并将兴奋传⼊细胞体。
每个神经元只有⼀个轴突，可以把兴奋从胞体传送到另⼀个神经元或其他组织，如肌⾁或腺体。
胞体：神经元的胞体（soma）在于脑和脊髓的灰质及神经节内，其形态各异，常见的形态为星形、锥体形、梨形和圆球形状等。
胞体⼤⼩不⼀，直径在5～150µm之间。
胞体是神经元的代谢和营养中⼼。
胞体胞体的结构与⼀般细胞相似，有细胞膜、细胞质（尼⽒体及神经原纤维，脂褐素）和细胞核。
某些神经元，如下丘脑，具有内分泌功能的分泌神经元（secretory neuron），脑体内含直径I00～30Onm的分泌颗粒，颗粒内含肽类激素（如加压素、催产素等）。
突起：神经元的突起是神经元胞体的延伸部分，由于形态结构和功能的不同，可分为树突和轴突。
树突：是从胞体发出的⼀⾄多个突起，呈放射状。
胞体起始部分较粗，经反复分⽀⽽变细，形如树枝状。
树突的结构与脑体相似，胞质内含有尼⽒体，线粒体和平⾏排列的神经原纤维等，但⽆⾼尔基复合体。
在特殊银染标本上，树突表⾯可见许多棘状突起，长约0.5～1.0µm，粗约0.5～2.0µm，称树突棘（dendritic spine），是形成突触的部位。
神经生物学4神经元的信息传递
Ca2+在突触传递中的作用
Ca2+来源：细胞外Ca2+ 通过 前膜电压门控 性Ca2+通道（VDCC）进入突触前的轴浆内。 Ca2+内流量，与膜的去极化程度成比例。
Ca2+触发递质释放：突触囊泡的动员、摆渡、 着位、融合和出胞等步骤
动员(mobilization) ：Ca2+与轴浆中
calmodulin（CaM）结合形成Ca2+-CaM复合物， 激活依赖Ca2+-CaM的蛋白激酶Ⅱ，使突触蛋白发 生磷酸化，与细胞骨架丝的结合力减弱，突触囊 泡便从骨架丝上游离出来。
Presynaptic vesicles and active zones; postsynaptic receptors
Chemical transmitter Significant:at least 0.3 ms, usually 1- 5 ms or longer
One way
三、非定向突触传递
超极化抑制
1.2 分类：
A、传入侧枝性抑制（Afferent Collateral Inhibition）或称交互抑制，Reciprocal Inhibition
B、回返性抑制 （Recurrent Inhibition）
1.3 机制： 兴奋抑制性中间神经元→突触后膜超极化 （IPSP）
1.4 传入侧支性抑制 (afferent collateral inhibition)
Synapse的分类
• 化学性突触：信息传递的媒介物是神经
递质（90%）
– 定向突触：经典突触 – 非定向突触：
• 电突触：信息传递的媒介物是局部电流 。
（﹤10%）
定向突触
什么是神经元？它是如何传递和处理信息的？
神经元是一种高度复杂的生物细胞，是神经系统的基础单元。
在神经元中，信息通过电信号的传导、突触的化学传递等方式进行传递和处理。
神经元的主要功能是接收、处理和传递信息，以实现大脑、脊髓和神经系统的基本功能。
一个神经元通常包含三个主要部分：细胞体、树突、以及轴突。
细胞体是神经元的主体部分，负责大部分的细胞功能。
树突是神经元的输入部分，负责接收其他神经元传来的信息。
而轴突则是神经元的输出部分，它从细胞体延伸出来，终止于其他神经元的细胞体或与组织、器官的细胞形成突触。
在神经元之间，信息的传递是通过突触进行的。
当一个神经元的轴突释放出神经递质时，它与另一个神经元的突触前膜发生作用，与那里的特异性受体结合。
这种结合会导致下一个神经元产生动作电位，从而传递了第一个神经元的信息。
除了突触，神经元还通过电信号进行信息传递。
在静息状态下，神经元的细胞膜对钾离子的通透性较高，钾离子大量外流，使膜电位趋于正电位。
当受到刺激时，钠离子大量内流，使膜电位变为负电位。
这种电位的改变通过突触传递给下一个神经元，从而实现了信息的传导。
神经元的高度复杂性和信息处理能力使得它们成为理解大脑和神经系统工作原理的关键。
了解神经元的结构和功能有助于我们更好地理解神经系统如何处理信息、学习、记忆和感知。
虽然我们已经对神经元有了基本的了解，但它们是如何在高度复杂的环境中协同工作的仍然是一个未解之谜。
神经科学领域仍在持续研究神经元和神经系统的复杂行为，以期揭示更多关于人类大脑和行为的秘密。
神经元间信号传递与神经递质分泌
神经元间信号传递与神经递质分泌一、神经元间信号传递的基本原理神经元是神经系统的基本单元，它们通过电信号和化学信号进行信息传递。
神经元间的信号传递是大脑功能实现的基础，涉及到复杂的生物电活动和化学过程。
神经元间的信号传递主要通过突触进行，突触是神经元之间相互连接的结构，分为兴奋性突触和抑制性突触。
1.1 神经元的电信号传递神经元的电信号传递开始于动作电位的产生。
动作电位是神经元膜电位的快速变化，通常从静息电位的-70mV左右突然上升到+40mV左右，然后迅速回落。
动作电位的产生依赖于离子通道的开启和关闭，特别是钠离子和钾离子通道。
当神经元受到足够强度的刺激时，钠离子通道打开，钠离子流入细胞内，导致细胞内电位上升，形成去极化。
当去极化达到阈值时，动作电位产生，并沿着神经元的轴突传播。
1.2 突触的结构与功能突触是神经元之间传递信号的关键结构，包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。
突触前膜含有大量的突触小泡，这些小泡内含有神经递质。
当动作电位到达突触前膜时，会引起突触小泡与突触前膜融合，释放神经递质到突触间隙中。
神经递质随后与突触后膜上的受体结合，引起突触后膜的电位变化，从而传递信号。
1.3 神经递质的分类与作用神经递质是神经元间传递信号的化学信使，根据其作用可以分为兴奋性神经递质和抑制性神经递质。
兴奋性神经递质如谷氨酸，能够引起突触后膜去极化，增加神经元的兴奋性；抑制性神经递质如γ-氨基丁酸（GABA），则能够引起突触后膜超极化，降低神经元的兴奋性。
神经递质的释放和作用是神经元间信号传递的关键环节。
二、神经递质的分泌与调控机制神经递质的分泌是神经元间信号传递的重要环节，其分泌过程受到严格的调控，以确保神经系统的正常功能。
2.1 神经递质的合成与储存神经递质的合成发生在神经元的胞体内，通过一系列生化反应生成。
合成后的神经递质被包装进突触小泡中，并储存在突触前膜。
当动作电位到达突触前膜时，这些小泡会与膜融合，释放神经递质。
信息在神经元之间的传递
麻醉剂： 改变细胞膜通透性 或与突触的神经递 质作用。
电信号
信息在神经元之间的传递
信息在神经元间如何传递
兴奋在神经元之间的传递——突触传递
突触
突触前膜 突触后膜
经元间的传递方向
突触前膜
突触后膜
受体
轴突 末端时，_________ 突触小体 中的一些 当神经冲动传导到_____ 突触小泡 与 _________ 突触前膜 融 合 ， _________ 神经递质 被 排 入 _________
催化降解而失去活性，作用终止。
突触传递特点
化学物质 传递的。 信息在神经元之间是通过___________ 单向的 ，即由 信息在不同神经元之间的传递是_______ 轴突 传 向 下 一 个 神 经 元 的 上 一 个 神 经 元 的 _____ 细胞体或树突 。 ______________
电信号
突触间隙 ，与_________ 突触后膜 上的特殊_____ 受体 结合后，引 _________ 突触后膜 的_______ 膜电位 发生变化，兴奋由此传递到下 起_________ 一个神经元。 神经递质 很快就被 _________ 突触间隙 的 ____ 酶 受体 结合的 _________ 与 _____
脑神经元的功能与信息传递机制
脑神经元的功能与信息传递机制作为人类智慧的源泉，神经系统在智能生命体中扮演着举足轻重的角色。
而神经系统最基本的结构单元就是神经元。
神经元的结构多种多样，但是基本上都由细胞体、轴突和树突三部分组成。
它们之间的联系通过神经元的电生理活动、化学信息的传递和突触传递实现。
本文将对神经元的功能和信息传递机制做一些探讨。
神经元的功能神经元是神经系统的基本结构单元，是负责感知、处理和传递信息的基本单位。
神经元通过树突和轴突等细胞结构，将外界感知到的信息传达给神经系统，进而由神经系统作出反应。
在神经元的细胞体内，有一个大核，其中含有许多染色体。
细胞体还包括许多细胞质小器官如高尔基体、内质网、线粒体等。
细胞体是神经元的主要生化合成和能量转换中心。
神经元的信息传递机制神经元是信息传递的基本单元，它通过化学和电信号传递信息。
神经元膜的内外存在不同的离子浓度，当神经元受到外部的刺激时，会改变神经元膜电位，引起特定离子通道的开放，一定量的离子流入神经元，从而改变其电位。
如果神经元膜电位达到一定程度（即阈值），就会触发动作电位的产生。
神经元信息传递主要通过轴突释放神经递质来完成。
轴突末端的突触小泡内含有神经递质，当电信号到达轴突末端后，突触小泡与突触膜融合，将神经递质释放到突触间隙，神经递质通过化学反应作用于神经元的树突或细胞体，从而改变神经元的膜电位，以便进一步传递信息。
神经元突触传递神经元突触是神经元之间传递神经信息的重要结构。
突触根据突触传递方式的不同可以分为电突触和化学突触。
电突触是通过胞间的离子通道，将动作电位快速地传递到邻近的神经元中。
化学突触则依赖于神经递质的释放，通过神经递质与受体的结合，将神经信息在神经元间传递。
神经元突触传递的机制十分复杂，但从一个简单的例子可以对其有一定的了解。
当神经元受到输入，轴突释放神经递质，神经递质通过突触间隙（synaptic cleft）作用于与其相连的树突或细胞体。
这个过程中需要有一系列的中介物，包括钙离子、蛋白激酶、神经元蛋白和膜的各种离子通道等。
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③胞液中的蛋白质
N 乙基马来酰亚胺敏感因子-可溶性NSF 附着蛋白
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GAP-43 (green)
（6）神经递质突触前释放的调制 内在过程: 由静息膜电位或动作电位发 放的变化所引起 外部过程: 其它神经元的突触输入 改变启闭钙通道 改变钙通道门控 4种调制靶点 改变K+或Na+内流 作用于Ca2+内流的下游机制
化学性突触 按结构和机制
电突触 按照传递性质
兴奋性突触 抑制性突触
4
2. 电突触
（1）缝隙连接（gap junction）
• 细胞间惟一能直接进行信息和物质交换的通道。 • 由相邻细胞膜上的两个连接子（connexon）相互锚定而成。 •六个连接蛋白（connexin）排列成六角形，中央有一直径约1.5 nm 的孔形成了连接两细胞的亲水性孔道。
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特征：大量突触囊泡
（3）突触间隙 (synaptic cleft)
约 20 nm
含电子致密物质
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（4）突触后膜（postsynaptic membrane） 含多种特异的蛋白质，主要是受体蛋白、通道 蛋白，还有一些能分解神经递质使之失活的酶类。
特征：颗粒和细丝
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4. 突触传递
synaptic transmission
④融合、卸货
⑤胞饮、再填充
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Hale Waihona Puke 量子释放的基础：一个囊泡，“最小包装”
融合方式
吻了就跑 （kiss-and-run） 全融合
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（5）参与胞吐作用的相关蛋白 ①突触囊泡膜蛋白
突触蛋白、突触小泡蛋白、突触结合 蛋白、囊泡整合蛋白家族等
Synapsin
②突触前膜蛋白质
突触融合蛋白、突触小体相关蛋白-25、 生长相关蛋白-43等
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2种过程
（7）慢传递与快传递 快信息传导 ：直接产生突触后电位，<1 mS
是突触传递的基本形式
慢信息传导 : 产生一系列生化反应，以秒计
是一种调制机制
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二、突触整合（synaptic integration）
突触整合: 神经元将各种传入冲动引 起的突触后反应进行空间 和时间的总和，最终决定 是否输出动作电位的过程。 兴奋性突触后电位 (EPSP) 抑制性突触后电位 (IPSP)
兴奋-分泌耦合（excitation-secretion coupling） 神经递质在突触前细胞发生冲动（动作电位） 时，钙离子通道负责将去极化转化成神经递质的释 放。
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（4）量子释放与胞吐作用
量子释放（quantal release）
胞吐（exocytosis）
①去极化 ②Ca2＋内流 ③泊靠
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特点
(1)单向传递
(2)突触延搁（0.5 ms）
(3)总和
(4)对内环境变化的敏感性
(5)对某些药物敏感
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（2）突触前膜去极化和Ca2＋的内流
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（3）突触前递质释放 以胞吐（exocytosis）的形式释放神经递质 以胞吞（endocytosis）的方式进行再生
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Endocytosis and exocytosis
8
以轴突末梢释放特殊的化学物质 来完成突触传递的方式
（1）化学突触的解剖结构
① 突触前膜 7.5 nm，递质、受体 ② 突触间隙
20～30 nm，粘多糖、糖蛋白、 水解酶
③ 突触后膜
受体、离子通道
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（2）突触前膜（presynaptic membrane）
信号整合区
突触终扣（synaptic button） 致密突起（dense projection） 网格（grid） 突触囊泡，突触小泡（synaptic vesicle）
电突触的突触间隙很窄，在突触小体内无突触小泡， 间隙两侧的膜是对称的，形成通道，带电离子可通过 通道传递电信号。 特点： 电突触多数是双向传导的，即缝隙连接，是以电流 （电讯号）传递信息。作为化学突触,其传递是单向性 的，化学物质（神经递质）作为通讯的媒介。
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3. 化学突触
• 经典突触传递，即突出前神经元产生的兴奋性电信号 （动作电位）诱发突触前膜释放神经递质，跨过突触 间隙而作用于突触后膜，进而改变突触后神经元的电 活动。 • 突触前神经元首先通过释放神经递质，将神经元电信 号转变为化学信号，然后携带信息的神经递质作用于 突触后膜，并将化学信号再转换为电信号，所以又称 为电——化学——电传递。
第四章 神经元间的信息传递
1
第一节 神经元信息传递的生理学
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一、 突触结构与传递
1. 概述
突触：一个神经元与另一个神经元、肌细胞、腺 细胞以及其他效应器细胞或感受器细胞等紧密接 触并形成特殊结构的功能接触部位。
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分类
轴突-树突型 轴突-胞体型 轴突-轴突型 胞体 胞体型 树突 树突型
按接触部位
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• 在体内有较广泛的分布，发育期超过发育成熟后
• 神经系统中主要存在于胶质细胞之间 • 分子量低于1 KD或直径小于1.5 nm的物质可通过缝隙连接
（2）电突触的作用
功能意义：使神经元形成同步化活动
•不存在突触延搁
•传递信号可靠，不易受各种因素的影响 •传递速度快，易于形成同步化
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电突触
结构基础：缝隙连接（gap junction）
①突触前神经元：电信号－→化学信号 ②突触间隙：化学物质－→突触后神经元
③突触后神经元：化学信号－→电信号
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（1）化学突触的传递过程和特点
过程
①Ca2+内流进入突触前膜 ②囊泡释放递质到突触间隙 ③递质作用于突触后膜受体， 打开钠通道 ④递质激活突触后膜G蛋白 偶联受体 ⑤⑥⑦递质作用于突触前膜 受体或被突触前膜重摄入 ⑧递质被胶质细胞摄入 ⑨突触囊泡的形成 ⑩其它囊泡释放
大脑皮层各种功能的正常发挥依赖于皮层中兴奋和抑制的动 态平衡。在皮层神经网络中，兴奋性的锥体神经元和抑制性的中 间神经元通过突触结构形成局部神经环路，这些环路是皮层中兴 奋-抑制平衡的结构基础。一般认为，兴奋性神经元发放的动作电 位（数码信号）沿轴突传导至突触前膜，通过突触传递在抑制性 神经元上产生兴奋性突触后电位（EPSP），如果达到特定的发放 阈值，抑制性神经元会产生动作电位并在其支配的兴奋性神经元 上产生抑制性突触后电位（IPSP），从而反馈抑制兴奋性神经元。 大脑皮层的电活动状态与行为息息相关，那么皮层又是如何在不 同的电活动状态下（即当神经元处于不同的膜电位水平时）维持 25 兴奋-抑制的动态平衡呢？
A typical mammalian neuron in the cortex may be in synaptic contact with24 100-1000 other neurons
中科院上海生命科学研究院神经研究所的研究人员发现了大 脑皮层维持兴奋和抑制动态平衡的新机制，并画出了一幅大脑皮 层“太极图”，这项研究有助于分析癫痫、精神分裂症等神经系 统 疾 病 。 这 一 研究成 果 公布在 《 公共科 学 图书馆 — 生物学 》 （PLoS Biology）杂志上。