A-level 生物学/哺乳动物生理学和行为/神经系统
哺乳动物的神经系统有两个主要的细胞 - 神经元和神经胶质细胞。神经元传递动作电位,而神经胶质细胞则帮助营养物质从血液进入神经元,并维持其周围组织液中离子的正确平衡。雪旺细胞是神经胶质细胞。神经系统有两个主要组成部分 - 中枢神经系统和周围神经系统。
中枢神经系统包括大脑和脊髓 - 它主要包含中间神经元(树突短)和许多突触,以及其他邻近的神经元。这些神经元接收并整合通过突触到达的信息,然后通过动作电位将信息传递给其他神经元。
脊髓从脑底部延伸到第一腰椎。它包括中心的一个包含脑脊液的管,在脊髓的中心有无髓鞘的神经元,看起来呈灰色,其余部分呈白色。大脑仅仅是脊髓的延伸。
周围神经系统包括所有位于大脑和脊髓外部的神经元 - 感觉神经元和运动神经元。感觉神经元位于脊髓外侧,在背根处,在感受器处拾取信息并将动作电位从感受器传递到它们的细胞体。然后动作电位传递到中枢神经系统。运动神经元将动作电位从中枢神经系统传递到效应器,它们的细胞体通常位于脊髓中 - 它们的长的轴突从脊髓传递到效应器。
感觉神经元的细胞体位于脊髓外的背根神经节中。神经节是神经细胞体的一组。
运动神经元的细胞体位于脊髓中,它们的轴突从脊髓发出并通向效应器。
轴突和树突排列成束,称为神经。它们通过脊神经进出脊髓,每个脊神经都有一个背根,背根将冲动传递到脊髓,以及一个腹根,腹根将冲动传递到效应器。
周围神经系统还有两个进一步的子部分 - 体神经系统和自主神经系统 - 体神经系统包括所有感觉神经元,以及将信息传递到骨骼肌的运动神经元,例如典型的反射弧参与仅限于体神经系统。自主神经系统将在下一节中讨论。
自主神经系统是所有供应内脏器官的运动神经元 - 自主意味着自我调节,这是因为我们通常不会自愿控制它。它控制着体内所有平滑肌的活动,例如小动脉和消化道的壁,心脏中心肌的搏动频率以及外分泌腺(例如唾液腺)的活动。它进一步分为交感神经系统和副交感神经系统。
交感神经系统可以概括为战或逃反应系统。运动神经元的细胞体位于脊髓外的神经节中 - 它们的轴突通过腹根发出,与这些神经节中的运动神经元细胞体形成突触,然后传递到体内的所有器官。形成了与心肌、平滑肌的突触,并且这些物质中大多数的递质是去甲肾上腺素,刺激它们。
它的作用是:
- 心脏 - 提高心率和收缩力。
- 消化系统 - 收缩括约肌,释放葡萄糖进入血液。
- 眼睛 - 瞳孔放大,睫状肌放松,远视。
- 皮肤 - 增加出汗,血管收缩。
副交感神经系统的传导通路都始于大脑,并且传递大脑冲动的神经元会一直延伸到它将刺激效应器神经元的器官内部。副交感神经系统通常利用乙酰胆碱,乙酰胆碱对器官通常具有抑制作用。
它的作用是:
- 心脏 - 降低心率和收缩力。
- 消化系统 - 刺激腺体分泌,放松括约肌,糖原生成增加。
- 眼睛 - 瞳孔缩小,睫状肌收缩,近视。
- 皮肤 - 手掌出汗略微增加。
大脑的学习方法多种多样 - CT、PET、MRI 扫描,以及研究脑损伤患者。例如,皮埃尔·布罗卡研究了无法流利说话或书写的人,解剖了他们的脑部,他发现左侧前部附近的一个小区域受到了损伤 - 现在称为布罗卡区,即负责语言产生的脑部区域。
大脑是脊髓的延伸,并且高度特化。它包含充满脑脊液的脑室,并由神经元组成。大脑最大的一部分是大脑皮层,分为左右半球,由胼胝体连接。每个半球的表面都覆盖着一层高度折叠的组织,称为大脑皮层。大脑皮层的各个部分被赋予了不同的名称(参见右侧的图片)。在大脑皮层内,有几个区域有自己的名称,例如海马体和杏仁核。
大脑内部是间脑,包含丘脑和下丘脑(与垂体密切相关)。丘脑后方是中脑,中脑上方是小脑,与大脑皮层一样,小脑也有一个折叠的表面,并分为几个叶。小脑下方是延髓,延髓与脊髓相连。
强烈推荐此图:[1]
大脑负责所有高级过程,例如思考、语言和情感。它在人类中比其他动物大得多。两个半球的大脑皮层接收来自许多不同来源的感觉冲动。首先接收这些信息的大脑皮层部分被称为初级感觉区。联合区整合来自初级感觉区的信息,或接收来自它们的信息。
小脑是运动和姿势的控制中心,它接收来自中枢神经系统所有其他部位的输入以实现这一点,以及一些直接来自感觉神经元的输入。然后冲动被发送到大脑的其他部位,例如运动中枢。
延髓是大脑底部的一小部分。它控制呼吸、心率和血压。延髓的神经元群产生有节奏的冲动模式,这些模式传递到隔肌和肋间肌的肌肉,并且这种模式可以被血液中CO2浓度改变,呼吸频率会增加。
另一个部分通过接收来自压力感受器(压力)的信息来控制心率和血压——连接到通往心脏窦房结的自主神经系统,并可以增加或降低心跳速度。高CO2浓度或低血压会增加速率,反之亦然。
下丘脑以神经冲动的形式接收来自大脑许多部位的信息。这些信息与身体有关,下丘脑整合这些信息并通过自主神经系统或垂体腺分泌产生反应。例如在稳态中——下丘脑从感觉神经元接收有关皮肤温度的信息,以及下丘脑本身内部测量血液温度的感受器。然后它可以发送冲动,从而产生适当的反应。
下丘脑有助于控制内分泌腺激素的分泌,并直接连接到垂体。
神经垂体受直接来自下丘脑的神经元控制,其作用是分泌激素(对神经元来说非常不寻常)。这些激素被运送到它们的末端并像神经递质一样释放。抗利尿激素和催产素就是这样产生的。
腺垂体利用下丘脑中的神经元产生几种激素,并将这些激素分泌到周围的血管中。然后激素通过这些血管进入腺垂体,在那里它们影响其他各种激素的产生(刺激:释放激素,抑制:抑制激素)和释放。
阿尔茨海默病是一种痴呆症,是精神能力普遍丧失和下降。
大脑的生理症状包括神经元中有成束的纤维,称为缠结,以及神经元之间称为斑块的深色染色沉积物,但这些只有在死后才能看到。CAT 或 MRI 扫描显示脑容量减小。
然而,一般症状是记忆力逐渐丧失、焦虑、幻觉、性格改变。
神经元中的缠结是由一种称为 tau 的蛋白质构成的,斑块包含一种称为 β-淀粉样蛋白的肽。该肽由一个称为 β-淀粉样蛋白前体蛋白 (APP) 的大蛋白质分子制成,其酶的功能尚不清楚。斑块的形成是因为分泌了过多的 β-淀粉样蛋白,这种异常代谢可能是阿尔茨海默病的原因。遗传性阿尔茨海默病通常表现出编码 APP 的基因的不同等位基因。然而,遗传学无法完全解释它,但还有另一个编码可疑蛋白质的基因。超过一半的阿尔茨海默病患者具有编码 APOe 的基因的特定等位基因,并且有证据表明这可能会增加 β-淀粉样蛋白沉积成斑块的速度。
衰老也是一个危险因素,头部严重撞击也是一个危险因素,尤其是在老年人中。
目前还没有治愈阿尔茨海默病的方法或有效的治疗方法。