神经系统生理学

第十章神经系统的功能（本科第六版）主讲人：程秀臻人体是一个复杂的有机体，各器官、各系统之间的功能相互联系、相互协调、相互制约；同时，人体生活在经常变化的环境中，环境的变化随时影响着体内的各种功能。这就需要对体内各种生理功能不断作出迅速而完善的调节，使机体适应内外环境的变化。实现这一调节功能的就是神经系统。第一节神经元与神经胶质细胞的一般功能1.一般结构:⑴胞体:接受、整合信息部位⑵树突:接受、传导信息部位⑶轴突始段:产生可传导信息(AP)部位⑷N纤维：传导信息(AP)部位⑸末稍：递质释放部位2.基本功能：⑴感受刺激→兴奋或抑制⑵整合、分析、贮存信息⑶传导信息或神经元分泌激素(一)神经元的一般结构与功能一、神经元神经纤维的传导速度：1.直径越大传导速度越快；2.有髓神经纤维传导速度快于无髓神经纤维；3在一定范围内温度高，传导速度越快（低温麻醉）；4同类神经纤维在恒温动物上传导速度要快于变温动物；（二）神经纤维的功能与分类神经纤维传导兴奋的特征⑴完整性：⑵绝缘性：⑶双向性：⑷相对不疲劳性：⑸不衰减性：神经纤维的分类⑴根据神经纤维兴奋传导速度的差异，分为A（α、β、γ、δ），B，C三类（多用于传出神经）。⑵根据纤维的直径和来源，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。（Ⅰa、Ⅰb）（多用于传入神经）（三）神经纤维的轴浆运输轴浆运输（axoplasmictransport）：轴突内的轴浆是经常流动的，轴浆流动具有运输物质的作用，故称为轴浆运输。快速轴浆运输(410mm/d)顺向轴浆运输（胞体末梢）（驱动蛋白）慢速轴浆运输(1~12mm/d)神经生长因子(NGF)逆向轴浆运输（末梢胞体）狂犬病病毒（动力蛋白）(205mm/d)破伤风毒素（四）神经的营养性作用①功能性作用：N元通过传导AP→递质释放→调控所支配组织的功能活动；②营养性作用：N元合成营养物质、轴浆运输、末梢经常性释放某些营养性因子，持续地调整所支配组织的内在代谢活动.（五）神经营养因子目前已从神经所支配的组织和星形胶质细胞，发现并分离到多种支持N元的生长、发育和功能完整性的神经营养性因子：神经生长因子(NGF)、脑源性神经营养性因子(BD-NF)、神经营养性因子3(NT-3)、神经营养性因子4/5(NT-4/5)等。作用机制：神经营养性因子→N末梢的特异受体(TrKA、TrKB、TrKC受体)→N末梢摄入→轴浆运输(逆流方式)→胞体→促进N元生长发育。（一）神经胶质细胞的特征:⑴周围神经系统:施万细胞、卫星细胞。⑵中枢神经系统：星形胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞（二）神经胶质细胞的功能：⑴支持作用⑵修复和再生作用⑶免疫应答作用⑷物质代谢和营养性作用⑸绝缘和屏障作用⑹稳定细胞外K+浓度⑺参与某些递质及生物活性物质的代谢二、神经胶质细胞第二节神经元的信息传递(一)化学突触传递(二)非定向突触传递(三)电突触传递一、突触传递1.突触的细微结构①突触前膜：厚7.5nm突触小泡（递质）、受体②突触间隙：20～40nm水解酶③突触后膜：受体、化学门控通道R(一)经典突触传递2.突触的分类经典的突触分三类(1)轴突-树突式突触最为多见(2)轴突-胞体式突触较常见(3)轴突-轴突式突触突触前抑制和突触前易化此外，串联性突触、交互性突触、混合性突触等（见P280图10-3）R3.突触传递过程突触前轴突末梢的AP(去极化）突触小泡中递质释放（出胞）递质与突触后膜受体或化学门控通道结合突触后膜离子通道开放Na+(主)K+通透性↑Cl-(主)K+通透性↑Ca2+内流：降低轴浆粘度和消除突触前膜内的负电位IPSPEPSP兴奋性递质抑制性递质R（1）兴奋性突触后电位：（2）抑制性突触后电位：（3）慢突触后电位：4.突触后电位(1)兴奋性突触后电位(EPSP)突触前轴突末梢的AP(去极化）突触小泡中递质释放（出胞）递质与突触后膜受体或化学门控通道结合突触后膜离子通道开放Na+(主)K+通透性↑Ca2+内流：降低轴浆粘度和消除突触前膜内的负电位EPSP兴奋性递质(2)抑制性突触后电位(IPSP)突触前轴突末梢的AP(去极化）突触小泡中递质释放（出胞）递质与突触后膜受体或化学门控通道结合突触后膜离子通道开放Cl-(主)K+通透性↑Ca2+内流：降低轴浆粘度和消除突触前膜内的负电位IPSP抑制性递质(3)慢突触后电位部位自主神经节、大脑皮层交感神经节类型慢EPSP、慢IPSP迟慢EPSP特点潜伏期100~500ms潜伏期1~5s持续数秒。持续可达10~30min机理K+电导降低、K+电导增高K+电导降低递质促性腺激素释放激素5.突触后神经元的兴奋与抑制突触后神经元胞体就象是整合器，突触后膜上电位改变的总趋势取决于同时产生的EPSP和IPSP的代数和。当总趋势为超极化时，突触后神经元表现为抑制；当突触后膜去极化时，神经元的兴奋性升高，去极化达阈电位，即可爆发动作电位。动作电位并不是首先发生在胞体，而是发生在轴突始段。可能是由于此膜上电压门控Na+通道的密度较大，而神经元胞体和树突膜上Na+分布很少。（1）对突触前末稍递质释放的调节（2）对突触后膜受体的调节6.突触传递的调节7.突触传递的可塑性(plasticity)(1)强直后增强(posttetanicpotentiation)(2)习惯化和敏感化(3)长时程增强和长时程抑制可塑性：突触传递的功能可发生较长时程的增强或减弱突触前膜末梢在接受一短串强直性刺激后，突触后电位明显增强的现象。突触前神经元内Ca2+积聚习惯化(habituation):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。Ca2+内流↓--递质↓.敏感化(sensitization):重复出现的较强刺激（伤害性刺激）使突触对刺激的反应性增强，传递效能增强.Ca2+内流↑-递质↑.长时程增强(LTP)：突触前神经元受到短而快速的重复刺激后，在突触后神经元快速形成的持续时间长的突触后电位。突触后神经元内Ca2+增加，学习与记忆的基础。长时程抑制(LTD)：突触传递效应长时程降低。(二)非定向突触传递结构基础：曲张体，递质小泡传递过程：经组织液扩散到临近的效应器上传递特征：不存在突触前膜与后膜的特化结构；不存在一对一的支配关系；(三)电突触传递结构基础：是缝隙连接传递过程：电-电(AP以局部电流方式)传递特征：双向性，速度快，几乎无潜伏期定义：是由突触前神经元合成并在末梢释放，并能与受体特异性结合发生效应的信息传递物质。1.递质的鉴定：⑴突触前神经元内具有合成神经递质的物质及酶系统，能够合成该递质。⑵递质贮存于突触小泡，冲动到达时能释放入突触间隙。⑶能与突触后膜受体结合发挥特定的生理作用。⑷存在能使该递质失活的酶或其它环节（如重摄取）。⑸用递质拟似剂或受体阻断剂能加强或阻断递质的作用。2.调质的概念：作用于受体，不传递信息，调节信息传递，增强或减弱递质的信息传递效应的物质为神经调质（neuromodulator）(一)神经递质二、神经递质和受体3.递质和调质的分类分类家族成员胆碱类乙酰胆碱胺类多巴胺、NE、AD、5—HT、组胺氨基酸类谷氨酸、门冬氨酸、甘氨酸、GABA肽类下丘脑调节肽、ADH、催产素、阿片肽、脑-肠肽、AⅡ、心房钠尿肽等嘌呤类腺苷、ATP气体NO、CO脂类PG类4.递质的共存以往：一N元只能释放一种递质=Dale’s原则。近来：一N元内可存在二种或二种以上的递质=共存。5.递质的代谢包括递质的合成、储存、释放、降解、再摄取和再合成等步骤。（二）受体1.受体(receptor)的概念配体激动剂：能与受体发生特异性结合并产生生物效应的化学物质拮抗剂：能与受体发生特异性结合不产生生物效应的化学物质受体是指细胞膜或细胞内能与某些化学物质（如递质、调质、激素等）发生特异性结合并诱发生物效应的特殊生物分子。2.受体的分类胆碱能受体M受体N受体-N1、N2肾上腺素能受体α受体β受体-β1β2β3①离子通道型（促离子型）②G-蛋白耦联受体（促代谢型）3.突触前受体受体分布于突触前膜，多数起负反馈调节突触前膜递质释放4.受体的调节上调：递质分泌不足时，受体数量增加，亲和力升高下调：递质释放过多时，受体数量减少，亲和力降低内化：有些膜受体下调时可通过受体蛋白的内吞入胞（三）主要的递质和受体系统1.乙酰胆碱及其受体2.去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体3.多巴胺及其受体4.5-羟色胺及其受体5.组胺及其受体6.氨基酸类递质及其受体7.神经肽及其受体8.嘌呤类递质及其受体9.其他可能的递质1.乙酰胆碱及其受体胆碱能纤维：支配骨骼肌的运动纤维；所有自主神经节前纤维；大多数副交感节后纤维；少数交感节后纤维：小汗腺和支配骨骼肌的舒血管纤维。胆碱能受体：毒蕈碱受体（M受体）：烟碱受体（N受体）：N1、N2受体。毒蕈碱样作用（M样作用）烟碱样作用（N样作用）毒蕈碱样作用（M样作用）心脏抑制；支气管，胃肠道，膀胱逼尿肌，虹膜环形肌收缩消化腺、汗腺分泌增加骨骼肌血管舒张M受体拮抗剂---阿托品烟碱样作用（N样作用）N受体主要分布于自主神经节突触后膜和终板膜上。N1受体拮抗剂---六羟季铵N2受体拮抗剂---十羟季铵递质受体拮抗剂递质主要分布ACh外周：所有自主N节前纤维、大多数副交感N节后纤维、少数交感N节后纤维、骨骼肌N纤维；中枢：脊髓前角运动N元、丘脑后部腹侧的特异感觉投射N元、脑干网状结构上行激动系统、纹状体、边缘系统等。筒箭毒六烃季铵阿托品筒箭毒十烃季铵M2(心)N1（N元型烟碱受体）N2（肌肉型烟碱受体）M1M4(腺体)M32.去甲肾上腺素和肾上腺素及其受体去甲肾上腺素能神经元：NE作为递质的神经元。肾上腺素能神经元：E作为递质的神经元。主要在延髓。递质受体拮抗剂递质主要分布α1α2（突触前膜小肠）β1(心)β2NE酚妥拉明酚妥拉明育亨宾心得宁普萘洛尔丁氧胺外周：多数交感N节后纤维；中枢：低位脑干及上行投射到皮层、边缘前脑、下丘脑以及下行到达脊髓后角、侧角、前角的纤维。递质受体拮抗剂递质主要分布多巴胺D1，D5D2，D3，D4黑质-纹状体、结节-漏斗、中脑边缘系统。5-HT中缝核内及上行投射到纹状体、下丘脑等以及下行到脊髓背角、侧角、前角。5-HT15-HT2组胺H1H2H3下丘脑后部、大脑皮层、脊髓6.氨基酸类递质及其受体递质受体递质主要分布兴奋性氨基酸谷氨酸门冬氨酸抑制性氨基酸γ-氨基丁酸甘氨酸大脑皮层脊髓背侧促离子型受体促代谢型受体海人藻酸（KA）AMPANMDA促离子型受体(GABAA)促代谢型受体(GABAB)大脑皮层小脑皮层纹状体-黑质纤维士的宁(阻断剂)脊髓、脑干7.神经肽及其受体递质成分分布及功能（1）速激肽P物质、神经激肽A、神经肽K、神经肽α、神经激肽A（3~10）和神经激肽B。P物质于脊髓参与慢痛传入;外周肠平滑肌收缩，血管舒张和血压下降。（2）阿片肽β-内啡肽、脑啡肽、强啡肽β-内啡肽分布于下丘脑、丘脑、脑干、视网膜和腺垂体—抑制性调制。脑啡肽脊髓后脚—痛觉传入。强啡肽中脑中央灰质、延髓头端和脊髓后脚。其受体为μ受体、κ受体和δ受体（3）下丘脑调节肽和神经垂体肽（4）脑-肠肽：CCK、血管活性肠肽、神经降压素和胃泌素。（5）其他：血管紧张素Ⅱ、心房钠尿肽、降钙素基因相关肽、神经肽Y等。8.嘌呤类递质及其受体：腺苷和ATP。9.其他可能的递质：一氧化氮（NO）,一氧化碳（CO）,PG及神经类固醇。三、反射弧中枢部分的活动规律（一）反射活动的中枢控制1.反射(reflex):在CNS参与下，机体对内外环刺激的规律性应答反应2.反射过程：神经反射特点:快、短、准适宜刺激感受器传入神经反射中枢传出神经效应器内分泌腺效应器神经-体液反射特点：慢、广、久激素血液+APAPR（二）中枢神经元的联系方式1.单线式联系2.辐散和聚合式联系链锁式环式R3.链锁式和环式联系（四）中枢兴奋传播的特征⑴单向传递：突触前N元→突触后N元。⑵突触延搁：需时0.3～0.5ms/个突触。⑶总和:时间总和和空间总和。⑷兴奋节律的改变:⑹对内环境变化敏感和易疲劳性：⑸后发放：在同一反射弧中的突触前