1、第五章 生物的協調作用,神經系統 與 內分泌系統 動物行為 植物對環境的感應,前言,生物為了生存必需要能對環境中產生的刺激作出適當的反應感應 生物體內協調感應的兩大系統：神經系統、內分泌系統,神經系統的運作,刺激受器神經系統動器做出反應,刺激的種類,光線 溫度 聲音 味道 氣味 接觸,人體的受器：眼、耳,人體的受器：鼻、舌,人體的受器：皮膚,人體的動器,肌肉,腺體,神經系統的運作,刺激受器神經系統動器做出反應,動物的神經系統（I）,單細胞生物，如草履蟲，不具有神經系統。,動物的神經系統（II）,水螅具有神經網，各個神經細胞會互通訊息，但神經細胞並沒有集中的情形,動物的神經系統（III）,昆蟲的
2、神經系統已有向前集中形成腦的情形，而且在身體腹側還有神經節的形成。 神經細胞的集中有助於昆蟲處理更複雜的訊息，甚至具有學習能力！,動物的神經系統（VI）,人類的神經細胞高度集中形成腦與脊髓兩個中樞。 所以人類可以處理更複雜的訊息、以做出適切的反應。,人的神經系統,中樞神經腦脊髓 周圍神經腦神經脊髓神經,神經系統的基本單位是神經元 又稱神經細胞 分為細胞本體和神經纖維兩部份 細胞本體內有細胞核，負責神經元的生長與代謝 神經纖維可以傳遞訊息,神經元依照訊息傳導方向的不同可分為：感覺神經元：將受器接收到的訊息傳到腦或脊髓的神經元。運動神經元：將腦或脊髓發布的訊息傳達到動器的神經元。,中樞神經,包括腦
3、與脊髓 腦和脊髓質地都很柔軟，所以外面都有膜和骨骼（腦殼與脊柱）的保護。 在腦、脊髓與骨骼之間還有腦脊髓液，以防止中樞神經受到傷害。,頭骨,蜘蛛膜,軟腦脊膜,腦,腦膜,腦與脊髓是神經系統的指揮中心，負責將身體接收到的訊息分析整合，並下達最適切的命令。 腦分：大腦、小腦、腦幹,大腦,分左右兩個半球 右腦掌管身體左半側、左腦掌管身體右半側。 大腦主管有意識的活動，如感覺、運動、語言、記憶、思考和情感等。 大腦愈發達的動物，學習能力愈強！,小腦,位於大腦下方，也分左右半球。 負責協調全身肌肉活動、並維持身體平衡。 可透過訊練來增加身體的平衡感與協調性。 動作敏捷的動物，如貓、鳥等，都具有發達的小腦。
4、,腦幹,腦的其餘部份合稱（包括：間腦、延腦、橋腦與腦幹等部份）。 管理：心搏、呼吸、體溫恆定等功能所以被稱為生命中樞。如果受損，個體會死亡。 也控制：唾液分泌、眨眼、瞳孔大小、咳嗽、打噴嚏、吞嚥、嘔吐等反射動作。,腦部的運作會消耗大量的養份與氧氣，若養份與氧氣的供應量不足，容易造成注意力不集中。短時間內會使人昏倒、長時間如此會造成癱瘓或死亡。 中風：大腦中微血管阻塞，使得某一區域的腦細胞因為缺氧與缺養份而壞死，使得患者喪失某些特定功能。,脊髓,位於身體背側、腦幹下方 功能：將腦發出的指令傳達到肩膀以下的位置。將身體肩膀以下收到的訊息傳回腦部。所以是神經訊息傳導的中繼站。 負責身體肩膀以下的反射
5、動作是另一個反射中樞。,周圍神經,包括腦神經和脊神經。 由腦發出的稱為腦神經，共有12對，主管肩膀以上的區域。 由脊髓發出的稱脊神經，共有31對，主管肩膀以下的區域。 負責將全身接收到的感覺送回中樞、或將中樞傳達的訊息送到全身動器。,神經傳導路徑,刺激受器神經系統動器做出反應 刺激受器感覺神經元中樞神經運動神經元動器做出反應,神經傳導的種類,一般神經傳導：為有意識的行為，通常會經過大腦判斷再做出決定。 反射作用：為面對緊急狀況採取的措施，一般會由腦幹或是脊髓直接下達命令，以及時作出反應。,一般神經傳導,小綠看到桌上的蘋果，伸手把他拿起來。蘋果眼睛感覺神經元大腦脊髓運動神經元手部肌肉,刺激受器感
6、覺神經元中樞神經 運動神經元動器做出反應,例題,小華的手碰到腳踏車輪子上黏膩的油漬而將手縮回油漬手的皮膚感覺神經元脊髓大腦脊髓運動神經元手部肌肉將手縮回,刺激受器感覺神經元中樞神經 運動神經元動器做出反應,例題,眼睛看見羽毛球在前方落下，立即伸手將球打回對面。羽毛球眼睛感覺神經元大腦脊髓運動神經元手的肌肉將球擊出,刺激受器感覺神經元中樞神經 運動神經元動器做出反應,反射作用,阿汶在煮蝦子時不小心被熱湯燙到，他的手馬上縮回熱湯手感覺神經元脊髓運動神經元手的肌肉把手縮回,刺激受器感覺神經元中樞神經 運動神經元動器做出反應,例題,小花在公園裏被釘子刺到腳，她的腳馬上縮起來。釘子皮膚感覺神經元脊髓運動
7、神經元腳的肌肉把腳抬起來,刺激受器感覺神經元中樞神經 運動神經元動器做出反應,例題,小花在公園裏被釘子刺到腳，她的腳馬上縮起來；接著她伸手去撫摸刺痛的腳。,釘子皮膚感覺神經元脊髓,運動神經元腳的肌肉抬腳,大腦脊髓運動神經元手部 肌肉撫摸傷口,活動 5-11 反應時間的測定,利用接尺實驗來測定人的反應時間。 反應時間：只從受器接收到刺激，到動器作出反應所需要的時間。 人的接尺動作是一般神經傳導、而非反射作用，所以可以經由訓練縮短反應時間。,活動 5-12 人體的反射動作,膝跳反射：以小鎚子輕敲膝蓋下方的韌帶，小腿會自動抬起,瞳孔反射：刺激由一隻眼睛接收後，腦幹所傳達的訊息會同時到達兩眼！,活動
8、5-13 人體的感覺作用：視覺暫留,正片後像,負片後像,正片後像的運用,正片後像的運用,電影與動畫片都是 正片後像的運用！,視覺的遊戲（一）,視覺的遊戲（二）,內分泌系統,內分泌系也扮演著協調身體各部位的功能。 內分泌系統包含多種內分泌腺，所分泌的物質稱為激素或荷爾蒙。 激素由血液運送。 激素的分泌量必需適中，太多或太少都會對個體產生危害。,松果體,腦下垂體,甲狀腺,副甲狀腺,胰島,睪丸,卵巢,腎上腺,胸腺,人體的內分泌腺體,腦垂腺,腦垂腺可分泌多種激素 其中生長素可以控制生長發育。 腦垂腺分泌的其它激素可以調控其它內分泌腺體的作用，所以又被稱為內分泌系統的總指揮。,腦垂腺異常所造成的疾病 生
9、長激素分泌異常,幼年時期生長激素分泌過多會造成巨人症、分泌太少則會成為侏儒。,甲狀腺,呈蝶狀，分布於氣管兩側。 分泌的甲狀腺素主要控制細胞代謝，以調節個體生長。,甲狀腺異常所造成的疾病（I） 成年人甲狀腺素分泌過多,甲狀腺機能亢進：甲狀腺分泌過多所造成的疾病。患者代謝速度過快，常出現體重快速減輕、神經緊張、煩躁、眼球凸出等症狀。,甲狀腺異常所造成的疾病（II） 成年人甲狀腺素分泌不足,成年人甲狀腺分泌不足，病人會有體重上升、怕冷、呆滯、臉部浮腫等症狀。,甲狀腺異常所造成的疾病（III） 幼年時期甲狀腺素分泌不足,幼年時期甲狀腺素分泌太少會造成呆小症。 呆小症病童的特徵：身材矮小、面容粗糙、伸舌
10、、鼻寬而扁、眼距加大而固定、毛髮稀少、皮乾燥、腹膨隆常伴有臍疝及智力發育障礙。,副甲狀腺,包埋在甲狀腺中，左右各兩顆。 副甲狀腺素可幫助身體維持鈣和磷質在體內的平衡。（正常成年人體內約有1公斤鈣，99%是存在於骨骼中，另外的1%分佈在細胞外液體和軟組織中。） 副甲狀腺素可促使骨骼釋放出鈣、增加小腸對鈣的吸收或調節尿鈣的排泄，來維持血鈣的平衡。,副甲狀腺異常所造成的疾病,副甲狀腺機能亢進：分泌過多的副甲狀腺素 過多的副甲狀腺素會使大量鈣質從骨骼中釋出，引致血鈣上升，稱為高血鈣症。而且骨骼會因為鈣質流失而造成骨質疏鬆。 由於小腸對鈣的吸收增加，使得尿中鈣質排泄增加，容易引起尿路結石。 增加尿中磷的
11、排出，而導致血磷降低。對於維持骨骼及牙齒的強度和體內許多生化作用都有不利影響。,胰島,位於胰臟中的內分泌細胞團 可分泌胰島素與升糖激素 胰島素：降低血糖。可促使血中的葡萄糖進入細胞中讓細胞利用，或變成肝糖儲存。 升糖素：使血糖升高。可促使肝糖分解為葡萄糖並進入血液中。,人體血糖的調節,吃飽飯後血糖升高,饑餓狀態血糖下降,胰島異常所造成的疾病糖尿病,在尿液當中可以驗出葡萄糖成份 患者胰島素分泌不足，使得血液中的血糖值維持在很高的狀態。當血液流經腎臟時，過多的血糖會被過濾成為尿液的一部份，而被排出。,腎上腺,在發怒、緊張或情況緊急時會分泌的激素 會使心跳與呼吸加速、血管擴張、血壓升高，使氧氣與養份
12、的運送速度加快。 存在肝中的肝糖會分解為葡萄糖進入血液中，使血糖升高。人體會產生比平常更大的力量，可以做出平常做不到的事。,性腺（生殖腺）,男女不同的內分泌腺體。 腺體成熟後，個體會具有生殖能力。 使個體展現第二性徵：女性：月經、胸部隆起、聲音尖細、細腰豐臀男性：長鬍子、喉結明顯、聲音低沈、肌肉發達 分泌太少可能導致性徵不明顯，或是生育功能失常。,動物行為,Konrad Lorenz (Austria), Karl von Frisch (German), Nikolaas Tinbergen (UK)1973年諾貝爾獎得主,求偶,Royal Tern feeding mate/courtsh
13、ip, St. Petersburg, FL Image copyright 2004 Arthur Morris/BIRDS AS ART,帝王蝶的遷徙,鷸鴴科鳥類的遷徙,鮭魚迴游,螞蟻利用觸角的接觸來達到溝通的目的,蛾類利用費洛蒙溝通,雌性個體釋放費洛蒙，雄性個體則利用觸角來接收。,蜜蜂利用搖擺舞來告訴同伴蜜源的方向與距離,利用氣味來標定領域,獵豹利用尿液來標示領域。,山羌利用眼下腺分泌物來標定領域，以嚇阻其他山羌。,動物行為,本能行為：與生俱來，不需學習就會的行為。 學習行為：需經驗累積、或曾經看別的個體做過才會的行為。,本能行為,反射：眨眼、打噴涕、流口水。 趨性：動物對於環境刺激（光
14、線、溫度、地心引力）產生趨向或背離的行為。如趨光性。 其他：動物的遷徙、鳥類築巢育幼、蜘蛛結網、新生兒吸吮乳汁。,學習行為,比如動物園的動物表演。 人類會說話、寫字、走路等等行為也都是學習而來。,印痕,是一種特殊的學習行為，經過一次學習之後就一輩子不會改變。 以鴨、鵝為例，他們會把孵化後看到的第一個會移動的物體當成自己的母親，即使這個動物不是自己的同類。 第一位研究印痕的學者是勞倫茲。,學習行為與大腦之間的關係 會使用手語的黑猩猩華秀,學習行為通常與大腦的發達程度有關，大腦愈發達的動物學習行為愈強。,植物的感應,植物也會感受到環境因子的變化而做出適當的反應。 植物可以靠體內的激素或是水份的變化
15、（膨壓）來協調全身的作用。 植物的感應分兩大類與生長激素相關的感應與植物膨壓有關的感應,與生長激素相關的感應 植物的向性,植物可以接受環境中的陽光、水份、地心引力、物體接觸等刺激而朝向或背離刺激的產生的方向生長的現象稱為向性。 植物的根或莖可以展現的向性包括：向光性（負向光性）、向濕性（負向濕性）、向地性（背地性）、向觸性等。 向性的產生與生長激素分佈不均勻有關。,植物莖的向光性,生長激素會促進植物的莖生長。 生長激素會因陽光照射而破壞。 有較多陽光照射的一側，莖內的生長激素含量較少、生長速度比較慢；而另一側因為生長激素較多、生長快速。 因為莖的兩側生長不均勻，使得植物的莖會向有陽光的一方彎過
16、去。,植物其他的向性,植物的向觸性,植物向性的特性,因環境刺激，使體內生長激素分佈不均所造成。 會引起生長點（莖頂或根尖）兩側細胞生長速度不同。 向性的形成通常需要一段時間才能被觀察到。,由膨壓控制的植物感應,捕蟲運動 觸發運動 睡眠運動,http:/www.hhmi.org/biointeractive/museum/exhibit00/02_1.html,含羞草的葉片閉合原理 膨壓的改變,手指接觸到含羞草的葉尖（1、2)，刺激就由葉尖傳至葉 片和葉柄細胞，葉柄下方細胞內水分易於排出，膨壓隨之下降，葉柄自然下垂(3)。,植物的睡眠運動,植物的葉片到了夜晚會因為膨壓消失而下垂。,捕蠅草的捕蟲運動,捕蟲器中的感覺毛被觸動之後，捕蟲器會快速合起來。,膨壓控制的感應之特性,刺激產生後，不需太長的時間就能做出反應。例如捕蠅草的抓蟲動作只需1/20秒就可以完成。 刺激消失後一段時間，植物可以恢復原狀。,其他的植物感應,
