1、神经系统的功能,神经调节：生理功能调节中起主导作用 在神经系统的直接或间接地调控下 协调地完成生理功能 对体内外各种环境的变化做适应性功能活动 神经系统=中枢神经系统 + 周围神经系统central nervous system peripheral nervous system,第一节 神经元和神经胶质细胞的一般功能,一、神经元 (neuron)1. 一般结构与功能 (structure & function),神经系统含有神经细胞和神经胶质两类细胞 神经细胞=神经元（neuron） 神经系统的结构和功能的基本单位 中枢神经系统中1011个神经元 胞体+突起,树突 （dendrite）,轴突
2、 （axon）,始段 突触小体 突触小体与另一个神经元接触而形成突触 轴突和感觉神经元的长树突统称为轴索； 轴索外面包有髓鞘或神经膜，称为神经纤维 神经纤维末端称为神经末梢,2. 神经纤维 (nerve fiber) 传导兴奋的特征 (characteristics) 传导兴奋的速度 (velocity) 神经纤维分类 (types) 轴浆运输 (anxoplasmic transport), 神经冲动 (nerve impulse) 的概念神经纤维上传导的兴奋或动作电位 兴奋传导 (conduction) 的特征 完整性 (integrality) 绝缘性 (isolated propaga
3、tion) 双向性 (bidirectional propagation) 相对不疲劳性 (indefatigability) 数小时十几小时, 影响兴奋传导速度的因素 直径 (diameter) 有无髓鞘 (myelin sheath) 髓鞘厚度 (thickness) 温度 (temperature) 测量兴奋传导速度的意义 (significance) 有助于诊断神经纤维疾患 有助于估计神经损伤的预后, 神经纤维分类 (classification), 轴浆运输 (anxoplasmic transport) 顺向轴浆运输 (胞体轴突末梢)* 快速轴浆运输 ：有膜结构的细胞器机制：驱动蛋
4、白与微管结合蛋白结合、解离、再结合* 慢速轴浆运输 ：微丝微管 逆向轴浆运输 (轴突末梢胞体) 机制：动力蛋白某些病毒和毒素等,3. 神经的营养性作用 概念：释放的营养性因子调节所支配组织的代谢活动 现象：切断、损伤后出现神经变性 机制：轴浆运输 意义：脊髓灰质炎 (poliomyelitis) 等,二、神经胶质细胞 (neuroglia)1. 种类 (types)： 中枢： 星形胶质细胞 (astrocyte) 少突胶质细胞 (oligodendrocyte) 小胶质细胞 (microglia) 外周： 施万细胞 (Schwann cell) 卫星细胞 (satellite cell),毛细
5、 血管,毛细 血管,脚板,纤维性星形胶质细胞,原浆性星形胶质细胞,少突胶质细胞,小胶质细胞,2. 特征 (characteristics) 数量：多, 1050倍于神经元 突起：无树突和轴突之分不形成突触 缝隙连接 ：丰富 膜受体：有多种神经递质受体 膜电位：随K+o而改变, 但不产生AP,3. 功能 支持作用 修复和再生作用 免疫应答作用 物质代谢和营养作用 绝缘和屏障作用 稳定K+o, 维持神经元正常电活动 摄取和分泌神经递质,一、经典的突触传递 1. 突触的微细结构 突触前膜 (presynaptic membrane) 三类突触小泡(synaptic vesicle), 其他 突触间隙
6、 (synaptic cleft)宽2040 nm, 与细胞外液相通 突触后膜 (postsynaptic membrane)激活区(active zone)、受体 (receptor),第二节 神经元的信息传递,2. 突触的分类 主要： A-D、A-S、A-A 其他：D-D、D-S、D-A、S-D、S-S、S-A、串联性突触交互性突触 混合性突触,Dendrite,Spine synapse,Shaft synapse,Axon,Axosomatic synapses,Axodendritic synapses,Axo-axonic synapse,3. 突触传递的过程 (process)突
7、触前神经元兴奋突触前膜去极化前膜电压门控Ca2+通道开放Ca2+内流轴浆中形成4Ca2+-CaM复合物CaM kinase 突触蛋白磷酸化并从突触小泡表面解离突触蛋白对小泡与前膜融合和释放递质的阻碍作用解除递质释放递质在突触间隙扩散并结合于突触后膜受体后膜某些离子通道通透性突触后电位(postsynaptic potential),4. 突触后电位 (postsynaptic potential) 兴奋性突触后电位(excitatory , EPSP) 性质：后膜去极化, 局部电位 实例：肌梭传入-脊髓运动神经元突触 机制：某种兴奋性递质突触后膜受体Na+、Ca2+通道开放Na+、Ca2+内流
8、局部后膜去极化, 抑制性突触后电位(inhibitory , IPSP) 性质：后膜超极化, 局部电位 实例：肌梭传入侧支-脊髓运动神经元联系 机制：某种抑制性递质突触后膜受体 Cl通道开放(也可有K+通道开放、Na+、Ca2+通道关闭)Cl内流(也可能有K+外流) 局部后膜超极化,5. 突触后神经元的兴奋与抑制 nEPSP+mIPSP(总和)膜电位去极化(70 mV52 mV)阈电位AP 首先产生AP的部位轴突始段始段较细小, 跨膜电流密度较大始段膜上电压门控Na+通道密度较大 然后传遍整个细胞膜沿轴突末梢; 逆向胞体,6. 突触的调制 (modulation) 对递质释放的调节 末梢Ca2
9、+内流 突触前受体(presynaptic receptor) 递质的重摄取(reuptake)和代谢 对后膜受体的调节 上调(up regulation) 下调(down regulation),7. 突触传递的可塑性 (plasticity) 强直后增强(posttetanic potentiation) 习惯化(habituation) 敏感化(sensitization) 长时程增强(long-term potentiation, LTP) 长时程抑制(long-term depression, LTD),二、非定向突触传递(non-directed synaptic transmis
10、sion) 结构基础：曲张体(varicosity) 特点：无前膜与后膜之分, 支配为1 : n距效应器远(20 nm), 费时(1 s)不一定产生效应 分布：神经-平滑肌和心肌接头中枢单胺类纤维,三、电突触传递(electrical synaptic transmission) 结构基础：缝隙连接(gap junction) 结构特点：间隙小、膜不增厚、两侧无囊泡, 有原生质相连, 有水相孔道 功能特点：允许带电小分子、局部电流通过低电阻、快速、双向传导 分布：广泛, 主要在同类神经元之间 意义：有利于神经元的同步化活动,四、神经递质和受体1. 神经递质(neurotransmitter)
11、概念：神经元合成的某种化学物质末梢释放, 作用于受体, 产生效应 鉴定：须符合5个基本条件 调质的概念：增强或削弱递质的信息传递效应 调制作用的概念, 分类(classification)：以化学性质分：胆碱类、胺类、氨基酸类、肽类、嘌呤类、气体类、脂类等 递质共存(coexistence)：Dale原则须修正; 两种或以上的递质共存于同一神经元内 代谢(metabolism)：合成、贮存、释放、降解、再摄取,2. 受体(receptor) 概念：分布于细胞膜或细胞内与某些物质特异结合, 生产效应化学本质：带糖链的跨膜蛋白质 激动剂、拮抗剂和配体的概念 亚型: 使效应多样化 突触前受体(pre
12、synaptic receptor), 分类与激活机制 以递质化学性质分类 以受体激活机制分类化学门控通道(chemically gated channel)G-蛋白耦联受体(G protein-coupled ) 受体的调节(regulation)对数量(quantity)和亲和力(affinity)的调节上调(up regulation)下调(down regulation),3. 主要的神经递质和受体系统 乙酰胆碱(acetylcholine, ACh)及其受体 胆碱能纤维躯体运动神经纤维所有自主神经节前纤维多数副交感节后纤维少数交感节后纤维：骨骼肌血管和汗腺, 胆碱能受体M受体(mus
13、carinic )：G-蛋白耦联受体N受体(nicotinic )：化学门控通道 外周神经系统胆碱能受体的分布与拮抗剂 胆碱能神经元和胆碱能敏感神经元, 去甲肾上腺素及其受体(noradrenaline, NA or norepinephrine, NE) 肾上腺素能纤维多数交感节后纤维：除骨骼肌血管、汗腺外 肾上腺素能受体：都是G-蛋白耦联受体受体：1、2受体受体：1、2、3受体,外周神经系统肾上腺素能受体的分布与拮抗剂 肾上腺素能神经元及其敏感神经元, 肾上腺素及其受体(adrenaline, Adr or epinephrine, E) 肾上腺素能神经元仅分布于中枢, 主要位于延髓C1：
14、延髓头端腹外侧C2：延髓背侧, 第脑室底迷走背核处C3：延髓中缝背侧, 舌下神经起始部内侧 肾上腺素能受体：同去甲肾上腺素受体, 多巴胺(dopamine, DA)及其受体 多巴胺能神经元主要分布于中枢：黑质-纹状体通路参与运动调节中脑边缘系统参与精神活动结节-漏斗通路参与神经内分泌调节 受体：都是G-蛋白耦联受体D1、D2、D3、D4、D5, 5-羟色胺及其受体(5-hydroxytryptamine, 5-HT) 5-羟色胺能神经元主要集中于低位脑干中缝核内 受体亚型：14种, 5-HT1-7, 多G-蛋白耦联受体5-HT1A(部分是突触前受体)、1B、1D、1E、1F、5-HT2A、2B
15、、2C、 5-HT3(离子通道)、5-HT4、5-HT5A、5B、5-HT6、5-HT7, 组胺(histamine)及其受体 组胺能神经元主要分布于下丘脑后部结节乳头核纤维投射至中枢几乎所有部位 受体：H1、H2、H3受体均G-蛋白耦联受体, 多数H3为突触前受体参与觉醒、性行为、腺垂体分泌、血压、饮水、痛觉等, 氨基酸类递质及其受体 兴奋性氨基酸谷氨酸(glutamate)、门冬氨酸(aspartate)谷氨酸能神经元：分布广泛, 大脑皮层和脊髓背侧相对为多受体：促代谢型受体(metabotropic )：11种促离子型受体(ionotropic )：KA、AMPA、NMDA, 抑制性氨基
16、酸* -氨基丁酸(-aminobutyric acid, GABA)GABA能神经元：分布广泛, 大脑皮层和小脑皮层浦氏细胞多受体：促代谢型受体：GABAB受体促离子型受体：GABAA受体(Cl通道)* 甘氨酸(glycine)：神经元主要位于脊髓受体：Cl通道, 可为士的宁阻断, 肽类递质及其受体 P物质和其他速激肽：哺乳动物有6个成员受体均为G-蛋白耦联受体, 阿片肽(opioid peptides)包括：-内啡肽(-endophin)脑啡肽(enkephalin)甲硫氨酸脑啡肽(met- enkephalin)亮氨酸脑啡肽(leu- enkephalin)强啡肽(dynorphin) 受
17、体：、受体, 都是G-蛋白耦联受体, 下丘脑调节肽(HRP)和神经垂体肽如TRH、CRH、SST、OXT、VP等生长抑素受体：SSTR1 SSTR5 都是G-蛋白耦联受体 脑-肠肽(brain-gut peptides)如CCK-4、 CCK-8、VIP、胃泌素、神经降压素、甘丙肽、胃泌素释放肽等CCK受体：CCK-A、CCK-B受体, 降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptides, CGRP)包括：CGRP、CGRP 神经肽Y(neuropeptide Y, NPY)存在于脑内和自主神经系统常与NA共存, 能增强NA的缩血管作用在下丘脑增进食欲, 促进摄
18、食行为, 嘌呤类递质及其受体 分布：中枢和外周 包括：腺苷(adenosine)、ATP、ADP 腺苷受体：均G-蛋白耦联受体A1、A2A、A2B、A3受体 ATP受体：P2Y、P2U受体, G-蛋白耦联受体P2X1-3、P2Z受体, 离子通道 ADP受体：P2T受体, 可能离子通道, 其他可能的递质 一氧化氮(nitric oxide, NO)分布于外周和中枢与一氧化氮合酶(NOS)伴行直接结合并激活鸟苷酸环化酶(GC) 一氧化碳(carbon monoxide, CO)与NO相似, 也通过激活GC而起作用, 前列腺素(prostaglandin, PG)脑匀浆神经末梢碎片中分离到神经细胞膜
19、上可能存在PG转运体 神经活性类固醇(neuroactive steroid)脑内能产生有活性的神经类固醇脑内有类固醇激素受体,五、反射活动的一般规律 反射(reflex)反射的概念神经系统活动的基本方式 反射的分类：非条件反射和条件反射(unconditioned & conditioned reflex),1. 反射活动的中枢控制感受器传入神经元中枢传出神经元 效应器 反射活动依赖于结构和功能的完整性 反射中枢的概念, 范围可以相差很大 整体情况下, 多级水平整合, 更具适应性 某些情况下, 传出效应由内分泌腺参与,2. 中枢神经元的联系(connection)方式 单线式(single-
20、line) 联系 辐散式(divergence) 联系可扩大作用空间范围, 多见于传入通路 聚合式(convergence) 联系可引起突触后电位整合, 多见于传出通路 链锁状(chain circuit)联系可扩大空间范围 环状(recurrent circuit)联系可构成正、负反馈, 及时终止或产生后放,4. 中枢兴奋传播的特征 单向传布 (one-way conduction) 中枢延搁 (central delay) 总和 (summation) 兴奋节律的改变 (change of excitatory rhythm) 后发放 (afterdischarge) 对内环境变化敏感和易
21、疲劳(susceptibility & fatigue),神经纤维传导和突触传递特征的比较,5. 中枢抑制 突触后抑制(postsynaptic inhibition) 传入侧支性抑制(afferent collateral )传入冲动中枢某一神经元EPSP, 通过侧支兴奋一抑制性中间神经元另一神经元IPSP意义：使不同中枢间活动协调, 回返性抑制(recorrent )某一中枢神经元兴奋发出传出冲动, 通过侧支兴奋一抑制性中间神经元抑制原先发出传出冲动的神经元及同一中枢的其他神经元使其产生IPSP意义：使神经元活动及时终止; 同一中枢许多神经元同步活动, 突触前抑制 (presynaptic inhibition) 结构基础：A-S和A-A式突触联合 性质：EPSP, 非IPSP, 传入通路中多见 机制：末梢B兴奋末梢A去极化传到末梢A的AP 幅度进入末梢A的Ca2+ 数量末梢A递质释放运动神经元EPSP, 突触的易化(synaptic facilitation) 突触后易化：EPSP, 若达阈电位AP 突触前易化：结构与突触前抑制相同机制：末梢B兴奋末梢A内cAMPK+通道磷酸化而关闭传到末梢A AP复极化延缓末梢A Ca2+内流末梢A递质释放运动神经元EPSP,
