1、第十章 神经系统的功能（上）,第一节 神经系统活动的基本原理第二节 神经系统的感觉分析功能第三节 神经系统对姿势和运动调节 第四节 神经系统对内脏活动、本能行为 和情绪的调节第五节 脑电活动及觉醒和睡眠第六节 脑的高级功能,神经系统（nervous system）是人体和动物体内最重要的机能调节系统，且与内分泌系统一道构成了机体的两大调节系统。 体内各系统和器官的功能活动主要都是在神经系统的直接或间接调控下完成的。通过神经调节，各系统和器官能对内、外环境的变化做出迅速而完善的适应性反应，调整其功能状态，满足当时生理活动的需要，维持整个机体的内稳态和正常生命活动。 神经系统具有三大功能：感觉功能
2、、运动功能和高级功能。 神经系统一般分为中枢神经系统（central nervous system）和周围神经系统（peripheral nervous system）两大部分。本章主要介绍中枢神经系统的生理功能。,中枢神经系统：包括脑（主要为大脑、小脑和脑干）和脊髓两个部分。周围（外周）神经系统：指脑和脊髓以外的神经细胞和神经，其中主要的神经为颅神经和脊神经。,神经系统：包括中枢神经系统和周围（外周）神经系统两个部分。,第一节 神经系统功能活动的基本原理,一、神经元和神经胶质细胞,神经细胞（neurocyte，nerve cell）：又称神经元（neuron），是一种高度分化的细胞，它们彼此
3、通过突触联系形成复杂的神经网络，完成神经系统的各种功能性活动，因而是构成神经系统的结构和功能的基本单位。神经胶质细胞（neuroglia）：简称胶质细胞（glia），主要具有支持、保护和营养神经元的功能。,神经系统内主要含神经细胞和神经胶质细胞两类细胞。,（一）神经元,一般结构：包括胞体和突起两个部分，后者分为树突（dendrite）和轴突（axon）。一个神经元可有多个树突，但只有一个轴突。,1. 神经元的一般结构和功能,一般而言： 胞体和树突的主要功能是接受信息传入，而轴突的主要功能是传出信息， 在体情况下，胞体是产生神经信号动作电位的部分，而始段是胞体爆发动作电位的部位；树突不能产生动作
4、电位。,轴丘和轴突始段：胞体发出轴突的部位称为轴丘（axon hillock），而轴突的起始部分称为始段（initial segment）。,轴突末梢和突触：轴突的末端也称为神经末梢（nerve terminal）。轴突通常有许多分支，每个分支末端膨大成为突触小体（synaptic knob），它与另一个神经元相接触而形成突触（synapse）。,轴索和神经纤维：轴突和感觉神经元的长树突两者统称为轴索或神经纤维（nerve fiber）。有些神经纤维的外面包有髓鞘，因此神经纤维可分为有髓鞘神经纤维（myelinated nerve fiber）和无髓鞘神经纤维（unmyelinated ner
5、ve fiber）。,神经元的主要功能： 接受和传递信息； 中枢神经元可通过传入神经接受体内、外环境变化的信息，并对这些信息进行处理，再经传出神经把调节信息传给相应的效应器，引起效应器的活动变化从而实现其的调节效应； 有些神经元还能分泌激素，将神经信号转变为体液信号，这一现象称为神经内分泌。,功能：传导兴奋（动作电位）。传导速度及其影响因素：不同的神经纤维对动作电位的传导速度不同，影响因素有： 纤维的直径：纤维越粗，传导速度越快； 是否髓鞘化：有髓鞘神经纤维因跳跃传导而速度远比无髓鞘神经纤维快； 温度：温度在一定范围内升高，传导速度加快。,2. 神经纤维的功能和分类,神经传导速度的测定有助于诊
6、断神经纤维的疾患和估计神经损伤的预后。,传导兴奋的特征：,完整性：神经纤维只有在结构和功能上都完整时才能传导兴奋；如果受损、被切断，或被局部麻醉，兴奋传导将受阻。绝缘性：一根神经干内含有许多神经纤维，但各纤维传导兴奋时基本上互不干扰，其主要原因是细胞外液对电流的短路作用，使局部电流主要在一条神经纤维上构成回路。双向性：人为刺激神经纤维上任何一点，只要刺激强度足够大，引起的兴奋可沿纤维向两端传播。但在整体活动中，神经冲动总是由胞体传向末梢，表现为传导的单向性，这是由突触传递的单向性所决定的。 相对不疲劳性：连续电刺激神经数小时至十几小时，神经纤维始终能保持其传导兴奋的能力，表现为不易发生疲劳（而
7、突触传递则容易疲劳，这与递质的耗竭有关）。,分类：有电生理学和解剖学两种分类方法。,电生理学分类：根据神经纤维兴奋传导速度的差异，对哺乳动物的整个周围神经系统的神经纤维（包括传入和传出神经纤维）进行的分类；可分为A、B、C三类，其中A类纤维再分为、四个亚类。解剖学分类：根据的直径和来源，对感觉神经纤维进行的分类，可分为I、II、III、IV四类，其中I类纤维再分为Ia和Ib两个亚类。,两种分类方法之间的关系和使用习惯：,两种方法分类的神经纤维有一定的重叠，但又不完全等同。目前，对传出纤维一般使用电生理学分类的命名，而对传入纤维多使用解剖学分类的命名。,表10-1 哺乳动物周围神经纤维的类型,注
8、：Ia类纤维直径为12 22 m，Ib类纤维直径约12 m。,3. 神经纤维的轴浆运输（axoplasmic transport）,轴浆在轴突内流动并实现对物质的运输作用称为轴浆运输。轴浆运输对维持神经元的结构和功能的完整性具有重要意义。 自胞体向轴突末梢方向的轴浆运输为顺向运输，反之为逆向运输；其中以顺向运输为主。 根据运输的速度，顺向的轴浆运输可分为快速轴浆运输和慢速轴浆运输两类。,快速轴浆运输：主要运输具有膜结构的细胞器（如线粒体、突触囊泡和分泌颗粒等）。在猴、猫等动物坐骨神经内的运输速度约为410 mm/d。慢速轴浆运输：指轴浆内可溶性成分随微管、微丝等结构不断向前延伸而发生的移动，速
9、度为1 12 mm/d。, 驱动蛋白的结构：具有一个杆部和两个呈球状的头部。杆部尾端的轻链可连接被运输的细胞器；头部形成横桥，具有ATP酶活性，能与微管上的微管结合蛋白结合。,顺向快速运输的机制：通过一种类似于肌球蛋白的驱动蛋白（kinesin）实现的。, 微管的移动：与此同时，微管也不断由胞体向轴突末梢方向移动。这是因为微管朝向神经末梢的一端不断形成新的管，而朝着胞体的一端不则断分解，从而实现了微管的不断向末梢移动。, 运输机制：当一个头部结合于微管时，ATP酶被激活 横桥分解ATP而获能，使驱动蛋白的颈部发生扭动 另一个头部即与微管上的下一个位点结合、激活ATP和扭动；如此不停地交替进行，
10、细胞器便沿着微管被输送到轴突末梢。,逆向轴浆运输可运输一些能被轴突末梢摄取的物质：,有些物质（如神经营养因子、狂犬病病毒、破伤风毒素等）入胞后可沿轴突被逆向运输到胞体，对神经元的活动和存活产生影响。逆向轴浆运输由动力蛋白（dynein）完成，运输速度约为205 mm/d。动力蛋白的结构和作用方式与驱动蛋白极为相似。辣根过氧化物酶（horseradish peroxidase, HRP）可被逆向运输，因而在神经科学研究中可用作示踪剂。,神经对所支配的组织除具有功能性作用之外，还有营养性作用。,4. 神经的营养性作用,功能性作用（functional action）：指神经冲动引起突触后神经元的兴
11、奋、肌肉的收缩和腺体的分泌等。营养性作用（trophic action）：指神经末梢通过经常性地释放一些营养性因子，持续地调节所支配组织的代谢活动，从而影响这些组织持久性的结构，或生化和生理等活动。,用局部麻醉药阻断神经冲动的传导，一般不能使所支配的肌肉发生代谢改变，表明神经的营养性作用与神经冲动关系不大。 神经的营养性作用在正常情况下不易被觉察，但当神经被切断后即可明显地表现出来：受支配肌肉内糖原合成减慢、蛋白质分解加速、肌肉逐渐萎缩（如脊髓灰质炎使前角运动神经元变性死亡，受支配的肌肉随之发生萎缩）。,神经胶质细胞广泛分布于中枢和周围神经系统中。,（二）神经胶质细胞,中枢胶质细胞：主要有星形
12、胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞三种；数量为神经元的10 50倍。外周胶质细胞：主要有形成髓鞘的施万细胞和位于神经节内的卫星细胞。,左图：星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞；右图：施万细胞,1. 胶质细胞的基本特征,也有突起，但无树突和轴突之分。细胞之间不形成化学性突触，但普遍存在缝隙连接。也有以K+平衡电位为机制的静息电位，但不能产生动作电位。,支持作用和引导神经元的迁移： 星形胶质细胞以它们的长突起在脑和脊髓内交织成网，成为支持神经元胞体和纤维的支架； 在大脑和小脑皮层的发育过程中，神经元可沿胶质细胞突起的方向迁移到它们最终的定居部位。修复和再生作用：当脑和脊髓受损时，小胶质细胞能转
13、变成巨噬细胞，与血液中的单核细胞和血管壁上的巨噬细胞一道清除变性的神经组织碎片；清除后留下的缺损，可由星形胶质细胞的增生来充填（但过度增生会形成脑瘤）。在周围神经的再生过程中，轴突沿施万细胞所构成的索道生长。,2. 胶质细胞的功能,免疫应答作用：星形胶质细胞是中枢内的抗原呈递细胞，其质膜上存在特异性的主要组织相容性复合分子II，后者能与经处理过的外来抗原结合，将其呈递给T淋巴细胞。形成髓鞘的作用：少突胶质细胞和施万细胞可分别在中枢和外周形成神经纤维髓鞘。绝缘和屏障的作用：少突胶质细胞形成的髓鞘对神经元的兴奋传导起绝缘作用；星形胶质细胞的血管周足是构成血-脑屏障的重要成分。物质代谢和营养作用：星
14、形胶质细胞通过血管周足和突起连接毛细血管与神经元，对神经元起运输营养物质和排除代谢产物的作用；同时，还能分泌神经营养因子，维持神经元的生长、发育和功能的完整性。参与神经递质和生物活性物质的代谢：星形胶质细胞能摄取神经元释放的谷氨酸和-氨基丁酸，再转变为谷氨酰胺而转运到神经元内，从而消除这些递质对神经元的持续作用，同时也为递质的合成提供前体物质。此外，星形胶质细胞还能合成和分泌多种生物活性物质，如血管紧张素原、前列腺素、白细胞介素，以及多种神经营养因子等。,稳定细胞外的K+浓度：星形胶质细胞膜上的钠泵活动可将细胞外过多的K+泵入胞内，并通过缝隙连接将其分散到其他胶质细胞，以维持细胞外合适的K+浓
15、度，有助于神经元电活动的正常进行。当胶质细胞增生而发生疤痕变化时，其泵K+的能力减弱，可导致细胞外高K+，使神经元的兴奋性增高，从而形成局部癫痫病灶。,二、突触传递,突触传递是神经系统中信息交流的一种重要方式。反射弧中神经元与神经元之间、神经元与效应器细胞之间都通过突触传递信息。,（一）突触和突触传递的类型,化学突触信息传递的媒介物是神经递质；可分为定向突触（directed synapse）和非定向突触（non-directed synapse）两种类型。定向突触：突触前神经末梢释放的递质仅作用于范围极为局限的突触后成分（如经典的突触和神经-骨骼肌接头）。,根据突触传递媒介物的不同性质，可将
16、突触可分为化学性突触（chemical synapse）和电突触（electrical synapse）两大类。,非定向突触：突触前神经末梢释放的递质可扩散至距离较远和范围较广的突触后成分（如神经-心肌接头和神经-平滑肌接头）。电突触：即缝隙连接（gap junction）；信息传递媒介物为局部电流。,（二） 经典的化学突触（定向突触）及其信息传递,构成,1. 突触的微细结构,由突触前膜、突触后膜和突触间隙三部分组成。,亚显微结构,突触前膜和突触后膜比神经元其他部位的膜厚，约7.5 nm，突触间隙宽20 40 nm。在突触前神经末梢内含有大量的突触囊泡或突触小泡（synaptic vesicl
17、e），其直径为20 80 nm，内含高浓度的神经递质。,神经递质仅在突触前膜特化的膜结构活化区（active zone）处释放；在与活化区相对的突触后膜上则存在对应于特定递质的特异性受体或化学门控通道。,突触囊泡的类型,小而清亮透明的囊泡：内含乙酰胆碱或氨基酸类递质。小而具有致密中心的囊泡：内含儿茶酚胺类递质。大而具有致密中心的囊泡：内含神经肽类递质。,小而清亮的囊泡,大而致密的囊泡,2. 突触的分类,根据神经元互相接触的部位，通常将经典的突触分为三类：,轴突-树突式突触：为前一神经元的轴突与后一神经元的树突相接触而形成的突触。这类突触最为多见。,轴突-轴突式突触：为前一神经元的轴突与另一神经
18、元的轴突相接触而形成的突触。这类突触是突触前抑制和突触前易化的结构基础。,轴突-胞体式突触：为前一神经元的轴突与后一神经元的胞体相接触而形成的突触。这类突触也较常见。,轴-树式,轴-体式,轴-轴式,脑内局部神经元环路中的突触连接形式：中枢存在由大量局部神经元构成的局部神经元回路，因而还存在更多形式的突触连接形式，如：,树突-树突式突触树突-胞体式突触树突-轴突式突触胞体-树突式突触胞体-胞体式突触胞体-轴突式突触,在两个化学性突触或化学性突触与电突触之间还可组合成串联性突触（serial synapses）、交互性突触（reciprocal synapses）和混合性突触（mixed syna
19、pses）等。,3. 突触传递的过程,4. 突触后电位,根据突触后电位去极化和超极化的方向，突触后电位可分为： 1. 兴奋性突触后电位（excitatory postsynapic potential, EPSP） 2. 抑制性突触后电位（inhibitory postsynaptic potential, IPSP）根据电位发生的快慢和持续时间的短长，突触后电位可分为： 1. 快突触后电位 2. 慢突触后电位,指由神经递质作用于后膜上的特异性受体或化学门控离子通道，引起后膜对某些离子通透性的改变，使某些带电离子进出后膜而导致的突触后膜去极化或超极化的电位变化。,突触后膜在兴奋性神经递质作用下
20、产生的局部去极化电位变化。,兴奋性突触后电位（excitatory postsynaptic potential, EPSP）,A：脊髓Ia传入纤维的反射环路和实验设置。B：脊髓运动神经元的EPSP和中间神经元的IPSP。,A,B,发生机制：突触前神经元释放的兴奋性递质作用于突触后膜上的相应受体，使递质门控离子通道开放 突触后膜对Na+和K+的通透性增大（Na+内流 K+外流），产生流经突触后膜的净内向电流 发生局部去极化电位，即EPSP。,EPSP的产生机制,慢兴奋性突触后电位（sEPSP）最早在牛蛙交感神经节中被记录到，后来发现广泛存在于中枢神经系统。可持续数秒至数十秒钟（如交感神经节的s
21、EPSP可持续30 s）。通常由膜的K+电导降低而引起（在交感神经节，K+电导的降低由ACh激活M型胆碱受体而引发）。,慢兴奋性突触后电位和迟慢兴奋性突触后电位,迟慢兴奋性突触后电位（LsEPSP）持续时间可达10 30 min；可能与促性腺激素释放激素或肽类物质引起的K+电导降低有关。,牛蛙交感神经节后B细胞的sEPSP和LsEPSP,抑制性突触后电位（inhibitory postsynaptic potential, IPSP）,突触后膜在抑制性神经递质作用下产生的局部超极化电位变化。,发生机制：突触前神经元释放的抑制性递质作用于突触后膜上的递质门控氯离子通道，通道开放 突触后膜对Cl-
22、的通透性增大，产生外向电流 发生局部超极化电位，即IPSP。,其他的IPSP发生机制：突触后膜钾通道的开放，或钠通道和钙通道的关闭。慢IPSP（sIPSP）：持续时间达数秒，通常由膜K+电导的增高而引起，递质可能是多巴胺；在自主神经节和大脑皮层神经元上可见到。,IPSP的产生机制,突触后电位的总和：由于一个突触后神经元常与众多的突触前神经末梢构成突触，而这些突触传入既可引起突触后神经元的EPSP，也可引起IPSP，因而突触后膜上电位改变的总趋势取决于同时产生的EPSPs和IPSPs的代数和当总趋势为超极化时，突触后神经元表现为抑制；而总趋势为去极化并达到阈电位水平时，则可爆发动作电位。,5.
23、突触后神经元的兴奋与抑制,突触后电位的总和,动作电位的起始部位：动作电位并不首先发生在胞体，而是发生在突触数量较少和/或电压门控钠通道密度较大的地方，例如：在脊髓运动神经元和中间神经元，发生在轴突始段；在轴突为有髓鞘神经的感觉神经元上，发生在轴突的第一个郎飞结。,逆向动作电位的作用：动作电位除可沿轴突传向末梢而完成兴奋传导，也可逆向传到胞体。动作电位逆行传导的意义，可能在于消除一次兴奋前神经元膜不同程度的去极化或超极化，使神经元的状态得到刷新。,动作电位的起始通常在轴突的始段,影响神经递质释放的因素影响突触前神经末梢Ca2+内流的因素（如到达突触前末梢动作电位的频率或幅度）和进入突触前神经末梢
24、的Ca2+量。某些神经调质或递质对突触前受体功能的调节作用。某些影响突触囊泡着位的外源性毒物蛋白的作用。例如，破伤风毒素（阻碍中枢递质释放）引起痉挛性麻痹；肉毒梭菌毒素（阻滞神经-骨骼肌接头递质释放）引起柔软性麻痹。,6. 影响突触传递的因素,某些影响递质重摄取和酶解代谢的因素。例如，新斯的明（neostigmine）和有机磷农药可抑制AChE，使ACh持续发挥作用，从而影响神经-肌肉接头的传递。,影响已释放递质消除的因素,影响受体的因素受体与递质结合亲和力的变化和受体数量的改变（受体的上调或下调）。进入细胞外液的药物、毒素和某些化学物质的因素。例如，筒箭毒碱和-银环蛇毒可特异地阻断骨骼肌终板
25、膜上的N2型ACh受体通道，从而使神经-肌接头的传递受阻，肌肉松弛。,指突触在形态上和/或功能上发生的较为持久的改变。普遍存在于中枢神经系统，尤其是一些与学习和记忆有关的部位，因而被认为是学习和记忆的发生机制。有强直后增强、习惯化和敏感化、长时程增强和长时程压抑等表现形式。,7. 突触的可塑性（synaptic plasticity）,定义：指突触前末梢接受一短串高频刺激后，突触后电位幅度持续增大的现象。持续时间：数分钟，乃至1 h或以上。发生机制：高频刺激使Ca2+大量进入突触前末梢，而末梢内Ca2+缓冲系统（内质网和线粒体）出现Ca2+饱和 轴浆内游离Ca2+暂时过剩，使Ca2+依赖蛋白激
26、酶（如Ca2+-CaM依赖的蛋白激酶II）被过度激活 突触囊泡动员被加强，递质持续大量地释放 突触后电位持续增强。,强直后增强（posttetanic potentiation）,连续刺激运动神经元轴突，可使得：1（蓝框）、骨骼肌细胞的EPP首先出现易化和压抑；2（红框）、刺激中断之后，单脉冲刺激引起的EPP幅度加大（强直后增强）。,习惯化和敏感化,习惯化和敏感化测试的实验模型：由诺贝尔生理学和医学奖获得者Eric R. Kandel用海兔及其缩腮反射所创立。,A,B,C,海兔。海兔的缩腮反射。海兔的头神经节、腹腔神经节和喷水管神经。,习惯化（habituation）,定义：重复给予较温和的刺
27、激，突触对刺激的反应逐渐减弱甚至消失的现象。发生机制：是由突触前末梢钙通道逐渐失活，Ca2+内流和递质释放减少导致突触后膜EPSP逐渐减小所致。,(b),(c),习惯化曲线。发生习惯化的神经连接。突触后膜EPSP逐渐减小，习惯化发生。,发生机制：突触前末梢Ca2+内流增加，递质释放增多，导致了突触前易化的发生。,敏感化（sensitization）,定义：是指一次刺激（伤害性刺激）使突触对原有刺激（非伤害性刺激）的反应增强和延长，传递效率提高的现象。,(b),(a),(c),敏感化曲线。发生敏感化的神经连接。敏感化的机制：电击海兔头部引起感觉神经元L29释放5-HT，后者激活喷水管感觉神经元末
28、梢上G蛋白耦联的AC，使末梢内cAMP合成增多并激活PKA 末梢膜的钾通道关闭，复极化减慢，动作电位延长 末梢Ca2+内流增多，递质释放增加 突触后EPSP加大，敏感化发生 。,L7,长时程增强和长时程压抑,长时程增强（long-term potentiation, LTP）定义：突触前神经元受到高频重复刺激后导致的突触传递效率长时程增强（表现为突触后神经元的EPSP潜伏期缩短、幅度增大和斜率加大）。可见于神经系统的许多部位，但研究最多、最深入的是海马。,A,B,此海马非彼海马：A. 海洋动物海马；B. 脑内的海马结构。,海马LTP的两种形式： 由CA3区锥体细胞-Schaffer侧支的兴奋性
29、输入引起的CA1区锥体细胞LTP； 由齿状回颗粒细胞-苔藓纤维兴奋性输入引起的CA3区锥体细胞LTP（略）。,实验设置。左图（实验组）：单刺激通路1引起CA1区锥体细胞的EPSP（下线）；高频重复刺激通路1后，单刺激通路1引起该细胞EPSP潜伏期缩短和幅度加大（上线）。 右图（对照组）：高频重复刺激通路1前后，由单刺激通路2引起的EPSP没有变化 。实验结果（实验组和对照组EPSP的幅度）的统计图，通路1出现LTP现象。,海马神经环路示意图,高频重复刺激海马CA3区Schaffer侧枝引起的CA1区锥体细胞LTP,Schaffer侧支LTP的发生机制：,突触前神经元释放的谷氨酸与突触后神经元A
30、MPA受体和NMDA受体结合,AMPA受体激活导致的突触后膜去极化使阻塞于NMDA受体通道中的Mg2+移出，使Ca2+和Na+进入突触后神经元,进入突触后神经元的Ca2+激活Ca2+-CaM依赖的蛋白激酶 磷酸化其底物酶,使AMPA受体通道磷酸化，Na+电导增大,使胞质中的AMPA受体上膜,突触后化学信号（花生四烯酸或NO）反馈作用于突触前神经元，谷氨酸长时程释放,突触传递效率增强，突触后神经元出现LTP,Feedbacksignals,海马Schaffer侧枝LTP的发生机制,低频重复刺激海马CA3区Schaffer侧枝引起的CA1区锥体细胞LTD,长时程压抑（long-term depre
31、ssion, LTD）定义：突触前神经元受到低频重复刺激后引起的突触传递效率长时程降低。,与强直后增强的差别： 持续时间要长得多（最长可达数天）； 由突触后神经元胞质内Ca2+增加，而非突触前末梢轴浆内Ca2+增加而引起。,实验设置。低频重复刺激（1 Hz）Schaffer通路后，单刺激该通路引起锥体细胞EPSP的幅度减小并长时程地维持（LTD） 。,海马Schaffer侧枝LTD的发生机制,突触前神经元释放的谷氨酸与突触后神经元NMDA受体和AMPA受体结合,NMDA受体激活使突触后神经元胞质中Ca2+少量增加,Ca2+-CaM依赖的蛋白激酶脱磷酸化,触发AMPA受体内吞，使受体功能下调,突
32、触传递效率减弱，突触后神经元出现LTD,海马Schaffer侧枝LTD的发生机制：,非经典的化学突触最初在交感神经对平滑肌细胞的支配中发现，后来证明在脑内单胺类神经纤维与其支配的神经元之间也存在。,（三） 非经典的化学突触（非定向突触）及其信息传递,非经典化学突触的结构特点：突触前神经元的轴突末梢分支上有许多串珠状、膨大的曲张体（varicosity）结构；曲张体内有大量突触囊泡，内含神经递质。曲张体并不与突触后效应器细胞形成经典的突触联系，而穿行于效应器细胞之间。突触前曲张体与突触后效应器细胞上无特化的突触前膜和突触后膜结构。,交感神经与平滑肌细胞之间的非经典化学突触,非经典化学突触的信号传
33、递特点：当神经冲动到达曲张体时，递质从中释出并扩散到效应器细胞，与膜上的相应受体结合后，可产生一定的效应。这种传递模式称为非突触性化学传递（non-synaptic chemical transmission）。曲张体与突触后成分之间的间距比经典化学突触间隙大（20 nm 400 nm以上），故突触传递时间较长，且长短不一。,一个曲张体释放的递质可作用于多个突触后成分，无特定靶点（非定向性突触传递）；而递质能否引起效应，取决于突触后成分上有无相应的受体。,曲张体虽无特化的突触前膜，但具备含神经递质的突触囊泡和触发递质释放的电压门控性Ca2+通道,结构基础是缝隙连接（gap junction）；
34、连接处相邻两细胞膜间隔2 4 nm，突触前膜和后膜不增厚，突触前成分的胞质中无突触囊泡。两侧膜上连接体蛋白形成的水相孔道沟通相邻两细胞的胞质，允许带电小离子和分子量小于1.0 1.5 kD或直径小于1.0 nm的小分子通过。,（四）电突触及其信息传递,局部电流能以电紧张形式从一个细胞传向另一个细胞，引起突触后细胞的兴奋。信号可双向传递，没有突触前和突触后之分；而且，由于缝隙连接电阻低，故传递速度快，几乎不存在潜伏期。,电突触传递广泛存在于中枢神经系统和视网膜中，主要发生在同类神经元之间，具有促进神经元群同步化活动的功能。,电突触及其信号传递,三、神经递质和受体,化学性突触传递（包括定向和非定向
35、突触传递）均以神经递质为信息传递的媒介物。 神经递质须作用于相应的受体才能完成信息传递。因此，神经递质和受体都是化学性突触传递的物质基础。,（一） 神经递质（neurotransmitter）,是神经元合成，突触前末梢释放，能特异性作用于突触后膜受体，并产生突触后电位的信息传递物质。 哺乳动物的神经递质种类很多，已知的达100多种，根据其化学结构，可将它们分成若干大类（表10-2）。,表10-2 哺乳动物神经递质的分类,* 为一类物质的总称,一般认为，经典的神经递质应符合或基本符合以下5个条件：,1、神经递质的鉴定,突触前神经元具有合成递质的前体和酶系统，并能合成该递质。递质储存于突触囊泡内，
36、当神经冲动抵达末梢时，囊泡内的递质释放入突触间隙。递质释出后经突触间隙作用于突触后膜上的特异受体而发挥生理作用，人为施加递质至突触后神经元或效应器细胞旁，应能引起相同的生理效应。存在使该递质失活的酶或其他失活方式（如重摄取）。受体的特异性激动剂和阻断剂，分别能模拟和阻断递质的突触传递作用。,随着科学的发展，已发现有些物质（如一氧化氮、一氧化碳等）虽不完全符合上述5个条件，但所起的作用与递质完全相同，故也将它们视为神经递质。,神经元合成和释放的某些化学物质在与突触后相应的受体结合之后，可能发挥两种作用： 以神经递质的作用方式在神经元之间起信息传递作用； 可增强或削弱其他递质的信息传递效应。因此：
37、 当一种神经元释放的化学物质对其他递质的信息传递起调节作用时，这种物质被称为神经调质，而调质所发挥增强或削弱其他递质信息传递效应的作用称为调制作用（modulation）。 由于递质在有的情况下也可起调质的作用，而在另一种情况下也可发挥递质的作用，因此，两者之间并无十分明显的界限。,2、神经调质（neuromodulator）的概念,神经递质：当神经元释放的化学物质作用于突触后膜上促离子受体而发挥作用时，该物质被称为递质。神经调质：当神经元释放的化学物质作用于突触后膜上促代谢受体而发挥作用时，该物质被称为调质。,戴尔原则（Dale principle）：过去认为，一个神经元内只存在一种递质，其
38、全部末梢也只释放同一种递质，这一观点称为戴尔原则。递质共存（neurotransmitter co-existence）：现在知道，在一个神经元中可同时存在两种或两种以上的递质（包括调质），这种现象称为递质共存。递质共存的意义：使神经元可以通过两种递质的释放来协调某种生理活动。,3、递质共存现象,猫唾液腺的神经支配和递质共存现象及其作用： 交感神经所含的NE有促进唾液分泌和减少血供的作用，而神经肽Y（NPY）主要减少血供，两者共同作用可使唾液腺分泌少量而黏稠的唾液。 副交感神经所含的ACh能引起唾液分泌，而血管活性肠肽（VIP）可舒张血管，增加唾液腺的血供，两者共同作用可引起唾液腺分泌大量而稀
39、薄的唾液。,包括递质的合成、储存、释放、降解、重摄取和再合成等步骤。,4、递质的代谢,由有关合成酶的催化在胞质中合成，然后储存于突触囊泡内（如ACh和胺类递质）。在基因调控下，通过核糖体的翻译和翻译后的酶切加工等过程而形成（如肽类递质）。,递质的合成,酶促降解（如ACh、肽类递质）。被膜转运体重摄取回突触前末梢或突触囊泡（如NE）。,递质的消除,（二） 受体（receptor）,受体是指位于细胞膜上或细胞内能与某些化学物质（递质、调质、激素等）特异结合并诱发特定生物学效应的特殊生物分子。,膜受体：指位于细胞膜上的受体，是带有糖链的跨膜蛋白质分子。与递质结合的受体一般为膜受体，主要分布于突触后膜
40、上。激动剂（agonist）：指能与受体特异结合，且产生特定生物学效应的化学物质。颉颃剂（antagonist，拮抗剂）或阻断剂（blocker）：能与受体特异结合，但结合后本身不产生效应，反因占据受体而产生对抗激动剂效应的化学物质。配体（ligand）：激动剂和拮抗剂二者的统称，但在多数情况下配体主要是指激动剂（受体则称为配基）。,受体的亚型：每一种受体都有若干种亚型。例如：胆碱受体可分为M受体N受体；两种受体可再分为若干种亚型。功能意义：使得一种递质可以选择性地作用于多种效应器细胞而产生多种多样的生物学效应。,1、受体的亚型（subtype）,受体一般分布于突触后膜，但也可位于突触前膜，后
41、者即为突触前受体，亦称自身受体（autoteceptor）。功能意义：激活后可抑制或易化突触前膜的递质释放，实现神经递质释放的负反馈或正反馈控制。,2、突触前受体（presynaptic receptor）,受体的作用机制：在与递质发生特异性结合后被激活，通过一定的跨膜信号转导途径，使突触后神经元活动改变或使效应器细胞产生效应。受体的分类：根据跨膜信号转导的不同途径，递质受体大致可分为离子通道型受体（促离子受体）和G蛋白耦联受体（促代谢受体）两大家族，以后者居多。,3、受体的作用机制和分类,离子通道型受体和G蛋白耦联型受体,表10-3 部分非肽类递质受体的作用机制,4、受体的调节,膜受体的数量
42、和对递质的亲和力在不同的生理或病理情况下均可发生改变，称为受体的调节，包括上调和下调。,受体的上调（up regulation）：当递质释放不足时，受体的数量和对递质的亲和力均逐渐升高，称为上调。受体的下调（down regulation ）：当递质分泌过多时，受体的数量和对递质的亲和力均逐渐下降，称为下调。受体上调和下调的机制：上调：通过膜的流动性将暂时储存于胞内膜结构上的受体蛋白表达于细胞膜上而实现。下调： 通过受体蛋白被内吞入胞（内化，internalization），减少膜上受体的数量而实现； 由于受体蛋白发生磷酸化而对递质的反应性降低。,四、主要的递质和受体系统,（一）乙酰胆碱（ac
43、etylcholine, ACh）及其受体,胆碱能神经元（cholinergic neuron）和胆碱能纤维（cholinergic fiber）：以ACh为递质的神经元和纤维分别被称为胆碱能神经元和胆碱能纤维。,周围神经系统中的胆碱能神经元和纤维：脊髓前角中支配骨骼肌的运动神经元及其纤维引起骨骼肌收缩和躯体运动。,1、胆碱能神经元和胆碱能纤维，它们的分布和功能,所有自主神经节前神经元及其纤维、大多数副交感节后神经元及其纤维、少数交感节后神经元及其纤维（支配温热性汗腺的纤维和支配骨骼肌血管的交感舒血管纤维）参与机体多种自主或内脏功能的调节。,中枢神经系统中的胆碱能神经元和纤维：特异性感觉投射系
44、统（脊丘系）中的丘脑后腹核到大脑皮层的投射神经元及其纤维传递特异性感觉传入信息，引起特异性躯体感觉。,脑干网状结构非特异性上行激动系统的神经元及其纤维传递非特异性感觉信息，参与大脑皮层激醒状态的维持。,起源于基底前脑和脑干的胆碱能弥散性调节系统：1）内侧隔核和迈内特基底核的纤维投射到大脑皮层和海马；2）中脑被盖复合体的纤维投射到丘脑和部分前脑。,纹状体中的某些神经元参与运动的调控。边缘系统某些结构（梨状区、杏仁核、隔核、海马等）和中脑被盖中的某些神经元参与意识、情绪、觉醒与睡眠、学习和记忆等功能的调节。,胆碱受体：能与ACh特异结合的受体称为胆碱受体。胆碱受体的分类：,2、胆碱（能）受体（ch
45、olinergic receptor）的分布和功能,毒蕈碱受体（muscarinic receptor，M受体）：有M1M5五种亚型，均为G蛋白耦联受体。,烟碱受体（nicotinic receptor, N受体）：有N1 型（神经元型，分布于自主神经节突触后膜和中枢神经系统）和N2型（肌肉型，分布于终板后膜）两种亚型，均为离子通道型受体。,M受体，N受体及其它们的阻断剂,胆碱受体的功能：中枢作用：参与神经系统许多功能，包括对学习记忆、觉醒-睡眠、感觉与运动、内脏活动、情绪等活动的调节。外周作用：毒蕈碱样作用（muscarine-like action，M样作用）M受体激活后引起的自主神经效应
46、，如心脏活动的抑制，支气管和胃肠平滑肌、膀胱逼尿肌、虹膜环行肌的收缩，消化腺、汗腺分泌的增加，骨骼肌血管的舒张等，这些作用可被M受体阻断剂阿托品（atropine）阻断。烟碱样作用（nicotiine-like action，N样作用）N受体激活后引起的效应，如自主神经节后神经元的兴奋（小剂量）和自主神经节突触传递的阻断（大剂量），骨骼肌的收缩，这些作用可被筒箭毒碱（tubocurarine）阻断。,（二）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（noradrenergic neuron）和肾上腺素能神经元（adrenergic neuron）：分别指以去甲肾上腺素（norepin
47、ephrine, NE或noradrenaline, NA）和肾上腺素（epinephrine, E或adrenaline）为递质的神经元。肾上腺素能纤维（adrenergic fiber）：指以NE为递质的神经纤维。在中枢，去甲肾上腺素能和肾上腺素能神经元都有分布；而在外周，只存在去甲肾上腺素能神经元（多数交感节后神经元），但没有肾上腺素能神经元。,1、去甲肾上腺素能神经元、肾上腺素能神经元和肾上腺素能纤维，它们的分布和功能,中枢去甲肾上腺素能神经元的分布：绝大多数分布低位脑干（主要位于脑桥的蓝斑核），其纤维投射分上行、下行和支配低位脑干的三个部分。,中枢去甲肾上腺素能投射系统的功能：主要参
48、与心血管活动、情绪、摄食、体温、睡眠-觉醒、学习记忆等的调节。,上行部分：投射到大脑皮层、边缘前脑和下丘脑。下行部分：投射至脊髓后角的胶质区、侧角和前角。支配低位脑干部分：投射纤维较短，分布于低位脑干内部。,中枢肾上腺素能神经元的分布：分布在延髓，其纤维投射也有上行和下行部分。上行部分：投射到丘脑和下丘脑。下行部分：投射至脊髓。,中枢肾上腺素能投射系统的功能：主要参与心血管活动的调节。,外周去甲肾上腺素神经元的分布和功能：交感神经节后纤维（除支配汗腺和骨骼肌血管的交感胆碱能纤维外）递质是NE。参与机体多种自主或内脏功能的调节。,肾上腺素受体：能与NE或E结合的受体称为肾上腺素受体。肾上腺素受体
49、的分类：主要分为型和型两种，均为G蛋白耦联受体，且都具有不同的亚型。其中，受体分为1和2两种亚型；受体分为1、2和3三种亚型。,2、肾上腺素（能）受体（adrenergic receptor）的分布和功能,交感神经和外周肾上腺素受体的功能：多数交感神经效应器细胞膜上都有肾上腺素受体，但有的仅有受体，有的仅有受体，也有的兼有两种受体，使得交感神经对效应器细胞的作用取决于细胞膜上的受体亚型，且比较复杂。NE对受体的作用较强，对受体的作用较弱。NE与受体（主要是1受体）结合所产生的平滑肌效应主要是兴奋性的，如血管、子宫、虹膜辐射状肌等的收缩；但也有抑制的，如小肠的舒张。NE与受体（主要是2受体）结合所产生的平滑肌效应是抑制性的，包括血管、子宫、小肠、支气管等的舒张；但与心肌1受体结合产生的效应是兴奋性的。,
