第三章神经元的结构和功能9-18.ppt

1、第三章 神经系统组成与神经元的基本活动 一、神经系统的组成和大体关系一、神经系统的组成和大体关系脑干背面观脑干背面观人脑有相当大的重量，但是人脑的绝对重量并不是最大的，海豚的脑重大于人脑有相当大的重量，但是人脑的绝对重量并不是最大的，海豚的脑重大于人脑人脑。象脑比人脑大。象脑比人脑大5倍，质量达倍，质量达8千克。人脑占身体质量千克。人脑占身体质量2.33，象脑仅，象脑仅占其身体质量的占其身体质量的02。但鼩。但鼩(qu)鼠的脑占其身体质量的鼠的脑占其身体质量的333。人体的大脑皮层展开，抚平皱褶，可得到一张厚人体的大脑皮层展开，抚平皱褶，可得到一张厚3毫米，面积为毫米，面积为9060平方厘米的

2、平方厘米的“发面饼发面饼”。成年男子的大脑平均重成年男子的大脑平均重1424克，老年萎缩到克，老年萎缩到1395克。男子大脑的重量纪录是克。男子大脑的重量纪录是2049克。正克。正常的、未萎缩的大脑最轻为常的、未萎缩的大脑最轻为1096克。克。二、神经元和神经胶质细胞 1、神经元、神经元 神经细胞数量神经细胞数量:人人 1011个，海兔个，海兔2000多个多个.神经元形态和大小的多样性：神经元形态和大小的多样性：3-155um,神经元的结构：胞体神经元的结构：胞体(soma)和突起和突起(neurites)。神经元的突起：树突（神经元的突起：树突（dendrite）和轴突和轴突 （axon）。

3、）。神经元分类：据突起数目据突起数目:单极、双极、多极单极、双极、多极 据轴突长短：据轴突长短：高尔基高尔基I型型(轴突长轴突长)、高尔基、高尔基II型型 据功能：感觉、运动、中间据功能：感觉、运动、中间 据作用的性质：兴奋性、抑制性据作用的性质：兴奋性、抑制性 据据神神经经元元释释放放的的递递质质：胆胆碱碱能能、肾肾上上腺腺素素 能能2.突触突触1)、概述、概述1897年英国生理学家谢灵顿提出突触的概念；年英国生理学家谢灵顿提出突触的概念；西西班班牙牙神神经经解解剖剖学学家家Cajal从从形形态态结结构构的的角角度度详详细细研研究究了了神神经经元元之之间间的的联联系系，记记载载描描述述了了神

4、神经经终终末末大大量量分分支支形形成的蓝状终末，奠定了突触形态学概念的基础；成的蓝状终末，奠定了突触形态学概念的基础；突触结构的确定是突触结构的确定是20世纪世纪50年代。年代。突突触触（synapase）的的概概念念：一一个个神神经经元元和和另另一一个个神神经经元元之间的机能连接点。之间的机能连接点。组成：突触前、突出间隙和突触后组成：突触前、突出间隙和突触后Number of synapses for a typical neuron=1,000 to 10,000突触的分类：按按不不同同接接触触部部位位：轴轴-树树、轴轴-胞胞、轴轴-轴轴、胞胞-胞胞、树树-树等树等按按结结构构和和机机制

5、制：化化学学突突触触和电突触和电突触 按传递的性质按传递的性质：兴奋性突兴奋性突触和抑制性突触触和抑制性突触 2)、化学突触、化学突触 化学突触通过化学物质在细胞之间传递神经信息。化学突触通过化学物质在细胞之间传递神经信息。分为突触前、突触后和突触间隙。分为突触前、突触后和突触间隙。特点：单向传递，神经信号通过这类突触时有明特点：单向传递，神经信号通过这类突触时有明显的突触延搁存在。显的突触延搁存在。突触前成分常根据不同细胞类型的连接而有不同突触前成分常根据不同细胞类型的连接而有不同的术语，如在神经元之间、神经元和肌肉之间等，有的术语，如在神经元之间、神经元和肌肉之间等，有突触前终末、终扣、终

6、球、曲张体。突触前终末、终扣、终球、曲张体。突触前的主要结构：突触突触前的主要结构：突触 前栅栏结构和突触小泡前栅栏结构和突触小泡突触前膜：突触前和下一个神经元接触的部分。从形态突触前膜：突触前和下一个神经元接触的部分。从形态上看是指突触前的细胞质膜特别增厚的部分。上看是指突触前的细胞质膜特别增厚的部分。20世纪初，有人提出神经连接处可能有一种化学物质作世纪初，有人提出神经连接处可能有一种化学物质作为神经细胞之间的信使；为神经细胞之间的信使；1950年，年，Fatt和和Katz对神经肌肉接头终板电位的基础上对神经肌肉接头终板电位的基础上提出了提出了“量子释放量子释放”的概念；的概念；1954和

7、和1955年，又有人发现突触小泡。年，又有人发现突触小泡。突触小泡：一般是球状，直径约突触小泡：一般是球状，直径约40200nm。按内含物的电子密度不同分两类：*清亮小泡或电子透亮小泡（清亮小泡或电子透亮小泡（30-60nm，乙酰，乙酰胆碱、谷氨酸、胆碱、谷氨酸、-氨基丁酸、甘氨酸等）氨基丁酸、甘氨酸等）*颗粒小泡或致密核心小泡（颗粒小泡或致密核心小泡（60-150nm、NE、5-HT、DA等）。等）。突突触触间间隙隙：中中枢枢10-30um，神神经经-肌肌肉肉接接头头：50-60um。电电镜镜下下：间间隙隙内内有有电电子子致致密密物物质质，是是一一种种含含糖糖基基的的物物质质，作作用使前膜和

8、后膜产生物理性的连接。用使前膜和后膜产生物理性的连接。突触后膜：电镜下：一层致密层。有突触后膜：电镜下：一层致密层。有多种特异蛋白质（受体、通道、酶）。多种特异蛋白质（受体、通道、酶）。3)、缝隙连接（、缝隙连接（gap junction）：）：电突触。电突触。特征：间隙小，特征：间隙小，2nm，每一侧的每一侧的膜上都由膜上都由6个蛋白质亚基组成个蛋白质亚基组成的颗粒，颗粒的中心是一个的颗粒，颗粒的中心是一个亲水性的通道。亲水性的通道。电突触的信息传递依赖电信号的电突触的信息传递依赖电信号的离子流，突触一侧的电位变离子流，突触一侧的电位变化，直接通过动作电流的作化，直接通过动作电流的作用到达下

9、一级神经元或靶细用到达下一级神经元或靶细胞。胞。功能：可能使一群神经元产生同功能：可能使一群神经元产生同步性放电。步性放电。存在部位：胶质细胞、脑干中一存在部位：胶质细胞、脑干中一些神经核。些神经核。3、经胶质细胞（经胶质细胞（neuroglia）:为神经细胞的为神经细胞的10-50倍倍.1）神经胶质细胞的类型神经胶质细胞的类型 a.星星形形胶胶质质细细胞胞:包包裹裹在在脑脑毛毛细细血血管管的的表表面面,是是血血-脑脊液屏障的基础脑脊液屏障的基础 b.少突胶质细胞少突胶质细胞:形成髓鞘形成髓鞘 c.小胶质细胞小胶质细胞:构成神经元和血管的卫星细胞构成神经元和血管的卫星细胞 d.室管膜细胞室管膜

10、细胞:衬在脑室系统及脊髓中央管上衬在脑室系统及脊髓中央管上 2）功能）功能 支持、绝缘、保护和修复作用支持、绝缘、保护和修复作用 营养和物质代谢作用营养和物质代谢作用 对离子、递质的调节和免疫功能对离子、递质的调节和免疫功能 三、神经细胞的膜电位和记录 1、静息电位（、静息电位（Resting potential,RP）1）概概念念：指指神神经经元元未未受受刺刺激激时时存存在在于于细细胞胞内内外外两侧的电位差。两侧的电位差。2）记录方法：细胞内记录）记录方法：细胞内记录,-30-90mV.3）静息膜电位的形成）静息膜电位的形成 Bernstein 的膜假说（先存学说）：的膜假说（先存学说）：k

11、+的平的平衡电位（衡电位（equilibrium potential）膜假说的实验证明:1939年年，Hodgkin利利用用枪枪乌乌贼贼的的巨巨大大神神经经纤纤维维测测定定了了静静息息细细胞胞两两侧侧的的电电位位差差，测测定定值值与与根根据据Nernst方方程程计计算算所所得得的的K+平平衡衡电位接近，后来又做了改变外液电位接近，后来又做了改变外液K+浓度的实验。浓度的实验。静息膜电位产生的三个基本因素：静息膜电位产生的三个基本因素：细胞内外离子分布不平衡；细胞内外离子分布不平衡；不同离子的通透性差异；不同离子的通透性差异；生电性钠泵生电性钠泵(Na+-K+-ATP 酶）的作用：泵出酶）的作用

12、：泵出3个个Na+，泵入，泵入2个个K+。Ion Concentration(mM)-SQUID NEURONIntracellularExtracellularPotassium40020Sodium50440Chloride40-150560Calcium0.000110Ion Concentration(mM)-MAMMALIAN NEURONIntracellularExtracellularPotassium1405Sodium5-15145Chloride4-30110Calcium0.00011-2Data from Purves et al.,Neuroscience,Sund

13、erland:Sinauer Associates,1997.2、动作电位动作电位1）、概念：）、概念：当直流电刺激强度达到某个阈值时，神经当直流电刺激强度达到某个阈值时，神经细胞就会产生一个不衰减的细胞就会产生一个不衰减的“全和无全和无”式的沿式的沿神经纤维传导的神经冲动。这就叫动作电位神经纤维传导的神经冲动。这就叫动作电位（Action potiential）。）。2）离子学说及其实验依据）离子学说及其实验依据Hodgkin 等等人人的的实实验验发发现现动动作作电电位位大大于于静静息息电电位位，出出现现了超射。了超射。Bernstein膜膜学学说说的的局局限限：不不能能解解释释动动作作电电

14、位位的的超超射射现现象象.RP:-90mV,AP:+50mV1949年年，Hodgkin和和Katz“钠钠离离子子对对动动作作电电位位影影响响”的的实验。实验。3）动作电位产生的离子机制 19501952年，年，Hodgkin,Huxley和和Katz提出了著提出了著名的钠学说，即离子学说。认为：名的钠学说，即离子学说。认为：膜静息时，膜对膜静息时，膜对K+的通透性大，即的通透性大，即 PkPNa,PkPCl;膜兴奋时，膜对膜兴奋时，膜对Na+通透性（通透性（PNa）急剧增加，急剧增加，Na+大量内流，大量内流，PNa Pk,PNaPCl;这时的膜电位这时的膜电位由静息时的由静息时的EK变成为

15、兴奋时的变成为兴奋时的ENa,，形成，形成Ap的上升相的上升相.紧接着紧接着Na+通道失活，使内向通道失活，使内向INa下降。下降。Na+通道失活的同时，通道失活的同时，K+通道活化，钾电导大大通道活化，钾电导大大增加，增加，PkPNa,PkPCl;钾外流形成很大的外向钾外流形成很大的外向Ik,构成动作电位的下降相构成动作电位的下降相.3、离子电流的分离方法离子电流的分离方法1）电压钳原理）电压钳原理 固固定定膜膜电电位位不不变变，使使膜膜电电容容电电流流为为零零，则则膜电流等于离子电流。膜电流等于离子电流。2）离子电流的分离方法）离子电流的分离方法 离离子子置置换换法法:用用别别的的不不可可

16、通通透透的的离离子子在在细细胞胞外或细胞内来代替钠离子和钾离子。外或细胞内来代替钠离子和钾离子。逆向电位法逆向电位法离离子子电电流流Iion是是指指单单位位时时间间内内通通过过膜膜的的净净电电荷荷，通通透透性性P是指膜对某种物质（包括离子）的通透能力。是指膜对某种物质（包括离子）的通透能力。驱驱动动力力是是指指决决定定离离子子跨跨膜膜移移动动方方向向的的力力，用用膜膜电电位位与与离离子子平平衡衡电电位位之之差差（Vm-Eion)来来表表示示.离离子子电电导导gion用用离离子移动时电阻得到数来表示，即子移动时电阻得到数来表示，即gion=1/Rion Iion=gion(Vm-Eion)离离子子电电流流的的大大小小和和方方向向取取决决于于驱驱动动力力。在在电电压压钳钳位位实实验验中中，不不断断改改变变Vm，Na 电电流流的的方方向向有有以以下三种情况：下三种情况：VmENa 外向外向INa药理学方法药理学方法 阻断钠通道活化的药物：阻断钠通道活化的药物：TTX、STX 阻阻 遏遏 钠钠 通通 道道 失失 活活 化化 的的 药药 物物：海海 葵葵 毒毒 素素（Sea anemone ve