控制系统/神经系统
神经系统通过几乎瞬时的电化学信号传递来运作。高度特化的细胞,称为神经元,控制着传递的方式。它们也是神经系统的功能单位。神经元是一种细长的细胞,具有三个部分:树突、细胞体和轴突。
典型的神经元包含许多树突,这些树突看起来像从细胞体长分支延伸出来的细分支。轴突是从细胞体延伸出来的单个长突起。它通常以几个称为轴突末梢的小分支结束。这些神经元通常以链和网络的形式连接在一起。它们在物理上彼此靠近,但实际上从未真正接触过。轴突末梢与另一个神经元树突之间的间隙称为突触。
当电脉冲通过神经元时,它从树突开始。从那里,它通过细胞体沿着轴突传递。脉冲总是遵循从树突到细胞体,然后到轴突的相同路径。当电脉冲到达轴突末端的突触时,会释放出称为神经递质的特殊化学物质。神经递质将携带信号穿过突触到达下一个神经元的树突,以在下一个细胞中重新启动该过程。
当没有脉冲通过神经元时,该细胞被称为处于静息电位。细胞内部相对于外部带有负电荷。细胞需要能量来维持这种负电荷。神经元的细胞膜包含一种称为Na+/K+ ATPase的蛋白质,它利用一个ATP分子提供的能量将 3 个带正电荷的钠分子泵出细胞。它同时将 2 个带正电荷的钾离子带入细胞。因此,细胞外存在高浓度的钠离子,细胞内存在过量的钾离子。钠泄漏通道允许一些钾离子从细胞中流出。尽管如此,浓度差异在细胞膜上形成了一个净电位差,约为 -70mV,这就是静息电位的数值。动作电位 动作电位是可以通过神经元传递的电化学脉冲。神经元膜还包含电压门控蛋白。这些蛋白质会对膜电位的变化做出反应,打开并允许某些离子穿过,这些离子通常不允许这样做。神经元既有电压门控钠通道也有电压门控钾通道。每个通道将在不同的情况下打开。动作电位将从另一个神经元向细胞膜的一个局部区域(通常在树突中)发送化学信号以去极化或使其变得不那么负面开始。当神经元受到刺激,使细胞膜电位达到 -50mV 时,该区域的电压门控钠通道将打开。这些通道打开的电压称为阈电位。(在本例中,阈电位为 -50)。当电压门控通道打开时,细胞外的钠离子将遵循浓度梯度并涌入细胞。钠离子的涌入将导致细胞去极化,最终膜电位将增加到 +35mV。此时,电压门控钠通道将关闭,电压门控钾通道将达到其阈值并打开。细胞中浓缩的正钾离子现在将涌出神经元,使细胞膜恢复到其负的静息电位。膜电位现在将降至 -90mV,电压门控钾通道将关闭。此后,钾泄漏通道将使膜恢复到其原始状态,电位为 -70mV。整个过程将在大约 1 毫秒内完成。
脊椎动物神经系统可以分为两个主要部分:中枢神经系统 (CNS) 和周围神经系统 (PNS)。中枢神经系统充当中央指令,接收来自身体所有区域的感觉输入,并整合信息以产生反应。它控制着生存所需的许多基本功能,例如呼吸、消化和意识。另一方面,周围神经系统指的是中枢神经系统与机体其他部分进行沟通的途径。在高度进化的系统中,例如人类神经系统,存在三种神经绑定块:感觉神经元、运动神经元和中间神经元。感觉神经元在器官的感觉器官从环境中接收到刺激后,将信息发送到中枢神经系统。这些神经元的另一个名称是传入神经元。运动神经元将信息从中枢神经系统传送到器官或肌肉,作为对刺激或自愿行为的反应。这些神经元的另一个名称是传出神经元。中间神经元在感觉神经元和运动神经元之间提供连接。中枢神经系统 它由脑和脊髓组成。脊髓是一根沿着椎骨从头部延伸到下背部的长圆柱形索。大脑几乎完全由中间神经元组成。大脑是最大的脑部分,控制着意识。它控制着所有自主运动、知觉、感觉知觉、言语、记忆和创造性思维。小脑有助于微调自主运动,但不发起运动。它确保运动协调和平衡。脑干负责控制非自主功能,例如呼吸、心血管调节和吞咽。它是延髓的一部分,对生命至关重要,并处理大量信息。延髓还有助于保持警觉。下丘脑负责维持体内平衡。它调节温度,控制饥饿,管理水分平衡,并有助于产生情绪。脊髓包含三种类型的神经元:轴突、中间神经元和神经胶质细胞。运动神经元的轴突从脊髓延伸到周围神经系统。中间神经元连接运动神经元和感觉神经元。神经胶质细胞为神经元提供物理和代谢支持。它作为身体和大脑之间的桥梁,使其能够调节简单的反射 周围神经系统 它是一个感觉系统,将信息从感觉器官传送到中枢神经系统,从身体和运动系统传送到中枢神经系统到器官或肌肉。运动系统可以分为两个部分:躯体系统和自主神经系统 躯体神经系统负责自主或有意识的运动。神经元只针对身体运动所需的骨骼肌。躯体系统中的所有神经元都释放乙酰胆碱,这是一种兴奋性神经递质,会导致骨骼肌收缩。自主神经系统控制骨骼肌以外的组织。它控制着动物无法自主控制的过程,例如心跳、消化道运动和膀胱收缩。它可以细分为交感神经和副交感神经。交感神经在身体准备应急情况时起作用。它会加速心跳,扩大瞳孔,加快呼吸频率。它还会刺激肾上腺髓质将肾上腺素和去甲肾上腺素释放到血液中。总之,它会产生“战或逃”反应。副交感神经在身体休息时最活跃。它会减慢心跳,促进消化,减缓呼吸。它会产生“休息和消化”反应。