《神经元和脑课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《神经元和脑课件.ppt（91页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第二章 神经元与脑,一、神经系统结构（一）基本的术语神经轴：神经系统的方向，一条从脊髓到脑前部的假想轴。,1,2,背侧面：头的顶部和背部。腹侧面：面对地面的一面。沟（sulcus）：大脑半球表面的小沟。裂（fissure）：大脑表面较大的沟。回（gyrus）:大脑半球皮层的卷曲，区别于沟和裂。,3,前（嘴）部,后（上）部,腹（下）部,腹（前）部,背（后）部,尾（下）部,后部,4,神经系统切片的三种方式：水平切面从前到后，平行于地面的切面。矢状切面（纵切面）从前到后，垂直于地面的切面。冠状切面（横切面，额状面）从左到右，垂直于地面的切面。,5,矢状面（纵切面）,冠状切面（横切面，额状面）,水平切
2、面,前部,后部,6,（二）神经解剖学知识,中枢神经系统(CNS):命令和控制神经系统 周围神经系统(PNS)：传递信息 脑：颅骨覆盖中枢神经系统 脊髓：脊柱内,7,脑和脊髓,8,脑的结构分类,分类一：前脑（大脑半球和间脑）、中脑（大脑脚和四叠体等）和后脑（小脑、脑桥和延髓）。,9,10,分类二：大脑（大脑半球、边缘系统、基底神经节、海马和间脑）、脑干（中脑、脑桥和延髓）和小脑。,11,分类二：大脑、脑干、小脑,12,13,早期解剖学家对脑结构的命名主要根据它们的物体相似性。如：皮层、杏仁核、海马、脑桥,14,15,大脑控制我们的思维,16,小脑协调我们的运动,17,脑干控制我们的呼吸与心率等。
3、,18,1、大脑,大脑左右两个脑半球组成。大脑半球主要包括大脑皮层（质）、边缘系统、基底神经节等重要结构。,19,（1）大脑皮层,人类的大脑皮层有很多的褶皱，使其所需空间缩小到展开时的1/3，皮层的总面积约为22002400平方厘米，平均厚度仅为3mm。大脑皮层主要由胶质细胞和神经元的胞体、树突和轴突组成。表层主要由大量的胞体组成，颜色较深，称为灰质；皮层下主要由轴突组成，其外表发白，称为白质。,20,大脑皮层的白质与灰质(P55),21,大脑皮层的解剖学分区,大脑半球可以分为四个叶：额叶、顶叶、颞叶和枕叶。额叶和顶叶由中央沟隔开；外侧裂将颞叶与额叶、顶叶分开；大脑背侧的顶枕沟和腹外侧的枕前切
4、将枕叶与顶叶、颞叶分隔开。,22,顶枕沟,23,大脑半球外侧面,24,Brodmann根据细胞形态和组织之间的差异将大脑皮层分为52个区。他的分区是非系统的，脑区的编号顺序并不是有意义的组织结构关系。但一些区域的编号系统与功能相关脑区之间存在粗略的对应关系。如BA17、18、19与视觉功能相关。,25,Brodmann大脑皮层52个分区,左半球外侧面,右半球内侧面,26,大脑皮层的功能分区,大脑皮层的各叶在神经加工过程中发挥多方面的作用，虽然主要的功能系统一般能够定位在某个脑叶中，但也有很多系统是跨脑叶的。,27,28,额叶中的运动区,额叶在运动的准备和执行方面起重要作用，主要包括两个部分：运
5、动皮层和前额叶皮层。初级运动皮层（M1区）对应于BA4区，包括中央沟的前部和中央前回的大部分（在BA6区）。额叶中更靠前的部分是前额叶皮层，它在计划和执行方面发挥重要作用，主经包括背外侧前额叶、眶额皮层及扣带前回和内侧额叶。,29,顶叶中的躯体感觉区,躯体感觉皮层位于中央沟的后部，围绕着中央后回及其临近区域（即BA1、2、3区）。这些区域接受来自丘脑躯体感觉的输入，包括触觉、痛觉、温度感觉及本体感觉。,30,躯体感觉皮层（图）,31,枕叶中的视觉加工区域,初级视觉皮层（V1或BA17区）接受来自丘脑外侧膝状体的视觉输入。它位于大脑半球的内侧面，包含六层细胞，负责对颜色、明度、空间频率、朝向及运
6、动信息进行编码。,32,颞叶中的听觉加工区域,听觉皮层位于颞叶上部，藏在外侧裂中。主要对应于A1和A2区（BA41和BA42区）。听觉皮层周围的BA22区能够促进对听觉输入的知觉加工，刺激这一区域，人类产生对声音的感觉。,33,联合皮层,传统上将新皮层中不能被单纯划分为感觉或运动的部分定义为联合皮层。这一区域接受来自许多皮层区域的输入，其中包含的细胞可能被不止一个感觉通道的刺激激活。如顶叶和颞叶中的视觉联合区在对外界的准确视知觉中起重要作用；视觉联合皮层在形成心理表象过程中也被激活（无视觉刺激的情况下提取视觉记忆）。,34,35,（2）边缘系统、基底神经节、海马,边缘系统（limbic sys
7、tem）:经典的边缘系统包括扣带回、下丘脑、丘脑前核以及海马。帕帕兹首先提出这些结构是涉及情绪行为的有组织系统，因此，它也被称为帕帕兹环路。现在，杏仁核、眶额皮层和基底神经节中的部分区域也被划入这一系统。,36,边缘系统,37,基底神经节是前脑中的一系列皮层下神经组织的集合。它在运动中起重要作用，其三个重要组成部分为苍白球、尾状核和壳核。,38,基底神经节主要包括尾状核、壳核和苍白球，这三个神经核位于丘脑周围。从功能上来看，丘脑底核和黑质也是基底神经节的一部分。小脑位于大脑皮层后下方。所有的小脑输出起自小脑深部核。（采自：Gazaaniga et al.，2002）,39,海马结构和内侧颞叶海
8、马在记忆中起重要作用。,40,（3）间脑,间脑主要包括丘脑和下丘脑。丘脑位于脑干的最前端，间脑的背侧。它被称为“皮层的关口”，来自所有感觉通道（除某些嗅觉输入）的信息在到达初级皮层感觉区域前都要经过丘脑。,41,下丘脑位于丘脑的下边，包括位于第三脑室底部的一些神经核轩及神经束。它对自主神经系统和内分泌系统十分重要，负责控制维持动态平衡状态所必须的部分功能。,42,2、脑干,脑干包括中脑、脑桥和延髓，这三个部分组成间脑和脊髓之间的中枢神经系统。,43,3、小脑,小脑具有两个半球，像微型大脑。表面被小脑皮层所覆盖，并包含有一些小脑深部核团。小脑的损伤将影响站立、行走或运动协调性。小脑接受视觉、听觉
9、、前庭和身体感觉的信息，同时接受有关个体骨骼肌运动的信息。,44,45,脑的结构与功能介绍（短片）,46,47,48,二、神经生理学知识,（一）神经系统的细胞（二）神经元内的信息传递（三）神经元之间的信息传递,49,（一）神经系统的细胞,1、神经元（1）基本结构神经元是神经系统中参与信息处理与信息传递的物质。大部分神经元具有以下四种结构：细胞体、树突、轴突、轴突终扣。根据树突和轴突与胞体的关系不同，神经元被分为三大类，即单极神经元、双极神经元和多极神经元。,50,多极神经元的主要结构,51,（a）双极神经元（主要存在于视觉、听觉系统中）（b）单极神经元（主要存在于触觉、疼觉等）,52,53,（
10、2）内部结构细胞膜（细胞的边界，由两层脂质分子构成）、细胞质（细胞内果冻般的物质）、细胞核（细胞中心区域的结构，包含染色体）,54,多极神经元内部的主要结构,55,2、支持细胞（1）神经胶质，它象胶水一样将中枢神经系统粘在一起。神经胶质细胞包裹着神经元，把它们固定在合适的位置，并为它们提供所需的营养物质和传递信息所需的化学物质。,56,分类：星形神经胶质细胞少突神经胶质细胞小神经胶质细胞,57,星形神经胶质细胞的结构和位置。其突触包绕着毛细血管和中枢神经系统的神经元。,58,3、血脑屏障,血脑屏障（blood-brain barrier）：在血液和大脑细胞周围的液体之间存在一个屏障，由血管的内
11、皮细胞生成。,59,(a)脑以外的毛细管上皮细胞间有空隙，允许物质进出细胞。(b)大脑内的毛细血管上皮细胞紧密连接。,血脑屏障,60,（二）神经元内的信息传递,1、神经信息的传递：总揽例子：由三个神经元和一块肌肉组成的撤回反射。感觉神经元的轴突终扣释放神经递质激发运动神经元，信息被传导至运动神经元的轴突终扣。运动神经元将神经与肌肉连接起来，肌细胞收缩，使得手臂从高温物体处缩回。,61,兴奋性的突触,62,抑制性的突触,63,2、测量轴突的电位,鱿鱼的巨大轴突（直径为0.5毫米），比一般的哺乳动物大好几百倍。,64,膜电位：相对于外面，轴突内部带有负电荷，电压差为70mv。（生活中，没有接到环路
12、的干电池两端的电位是1.5v）。如果将微电极插入轴突中，示波器显示一条数轴为70mv的直线，直到轴突发生变化。这个贯穿细胞膜的电压就是静息电位细胞膜休息时测量到的电位。,65,66,去极化：刺激器发出的电流沿着插入轴突的另一根电极传导。当施加一个正的电流时，会带走电极周围膜上的一些电荷，降低膜电位。这个过程叫去极化。当刺激进一步加强后，膜电位很突然翻转，胞膜内带正电荷，而胞外带负电荷。膜电位很快恢复到正常水平。但是还会继续变化，直到低于膜电位静息时的水平并保持一定时间。这个过程叫超极化。膜电位的这个非常短暂的逆转过程叫做动作电位。,67,刺激神经元并测量膜电位的方法,68,2、膜电位：二力平衡
13、的结果,扩散压：分子在其介质中均匀分布的过程叫做扩散。如：把一勺白糖小心地放到一杯水的杯底，过一段时间，糖开始溶解，但是还会贴在杯底。经过更长的一段时间以后，即使没有人去搅动，糖分子还是会均匀地分布到水分子。,69,静电压,物质溶于水时会分解为两部分，带有相反的电荷。物质的这种属性叫做电离。电离产生的带有电荷的物质叫离子，它分为两种，即正离子和负离子。如NaCl溶于水时，其分子分解成Na+和Cl-。正离子排斥正离子，负离子排斥负离子，而正负离子之间则相互吸引。由于这种排斥或吸引而产生的力叫静电压。,70,细胞内液和细胞外液中离子,主要有四种：有机离子（A），氯离子（Cl-）,钠离子（Na+）和
14、钾离子（K+）。离子通道：由跨膜蛋白质构成，这些蛋白质造成一些孔，这些孔是跨膜通道，允许钠、氯、钾离子穿过。,71,离子通道。当离子通道开放时，离子通过它们进出细胞。,72,动作电位中的离子运动。到达兴奋阈值时，钠离子通道开放；动作电位的峰值；膜电位恢复时离子通道复位。,73,3、动作电位的传递,动作电位的传递，即信息沿着轴突传递的过程。轴突传导的一个规律：全或无法则（动作电位或者不产生，或者产生额定强度的动作电位，在传导过程中，其强度总是保持不变）。,74,动作电位的传递。动作电位激活并在轴突传递过程中强度不变。传递速度可以通过测量刺激和信号传递之间的延迟来获得。,75,频率法则：动作电位的
15、信息是通过轴突的激发频率（动作电位产生的频率）来表达的，高的激发频率引起高强度的肌肉收缩。,76,传导的方式是跳跃传导，即轴突把动作电位从一个朗飞氏结传导至另一个朗飞氏结，在每个新的朗飞氏结都有动作电位被重新激活。优点：节约能量；传导速度快。,77,跳跃式传导。动作电位沿有髓鞘包被的轴突传递的情况。,35m/s 鱿鱼的轴突,78,髓鞘和疾病,J.C在32岁时开始出现一种症状，走在平坦的车道上会出现踉跄，她对自己笨拙的表现感到十分尴尬，笑着对朋友说那条车道该修整了。在这种病症表现后的6个月，她又出现长达6个月之久的一些微小却令人讨厌的视觉问题，接下来的6个月，这些问题消失了。但在第二年，她又出现
16、了手的麻木和左腿的无力症状。经过一系列的检查，她被确诊患了一种多发性硬化（multiple sclerosis）的神经肌肉疾病。MS病因是中枢神经系统或外周神经系统（或二者同时）内轴突周围的髓鞘特异性损伤。临床症状决定了哪里的神经元轴突发生病变。如果是视觉通路，则出现视觉问题；如果是外周神经，则可能出现感觉、肌肉控制能力和力量的缺失。如果涉及到大脑皮质连接区的白质，则可能出现认知和人格的改变。,79,（三）神经元之间的信息传递,神经元之间的基本信息是通过突触从一个神经元传递到另一个神经元。突触是一个神经元轴突终扣与另一个神经元细胞膜直接相联。它有三种形式：与树突相连、与其它轴突相连、与胞体相连
17、。,80,81,1、突触的详细结构,突触的结构包括：突触前膜、突触后膜、突触小泡等。,82,2、神经递质的释放,神经元信息传递的一个重要元素是神经递质。它是20世纪初德国科学家Loewi通过一个巧妙的实验证实了化学传递（乙酰胆碱）的可能性。,83,摘取两只青蛙的心脏，尽量保持其完整性。电刺激其中一只的迷走神经，使心率减慢，并收集该心脏的灌流液。随后注入另一个未受刺激的心脏。第二个心脏也表现出心率减慢。,84,在动作电位沿着轴突或者轴突分支传导时，轴突终扣发生了一些变化。突触前膜的一些突触小泡与细胞膜融合并且解体，把原来包裹的物质（神经递质）释放到突触间隙中。,85,86,3、受体的激活,神经递质如何在突触后膜产生去极化或者超极化？它们首先扩散通过突触间隙，然后与分布在突触后膜的特殊蛋白质分子的结合位点突触后受体相结合。一旦结合成功，突触后受体开放神经递质控制的离子通道，从而使特定的离子进出细胞。,87,促离子型受体。神经递质分子与通道结合位点相结合，离子通道开放。,88,突触后电位的性质取决于开放的离子通道。钠离子进入细胞会产生兴奋性突触后电位。钾离子通道与氯离子通道的开放，能引起抑制性突触后电位。,89,突触后电位的离子运动,90,兴奋在神经元之间的传递（动画）,91,
