细胞生理学原理 第11章 神经系统的高级功能.ppt

第11章 神经系统的高级功能 中枢神经系统负责行使能够表现人类特征的高级功能，包括意识、思维、知觉、学习、记忆和语言等。人们通常利用脑电图和诱发电位等神经生理学技术来研究包括睡-醒周期在内的意识状态。 学习和记忆依赖于神经系统功能的改变，甚至也依赖于神经系统结构的改变。人脑实际上由两个半球组成。左半球主要负责惯用手和语言等功能，右半球主要负责空向关系、音乐等其他功能。 11.1　脑电图记录大脑神经元的电活动 人脑的高级功能是以持续的丘脑－皮质的相互作用为基础的。几乎所有丘脑核团中的神经元都投射到大脑皮质，同时大脑皮质也投射回丘脑。 大脑皮质表面记录即皮质脑电图(electrocorticogram)，或头皮记录即脑电图(electroencephalogram，EEG)，显示了由大量皮质神经元膜电位的振荡所引起的胞外电位的不断振荡。 这种振荡随着丘脑皮质回路中活动的节律性变化而产生。在单个神经元水平，对应于脑电图的活动包括交替的兴奋性突触后电位(excitatory postsynaptic potential)和抑制性突触后电位(inhibitory postsynaptic potential)。兴奋性突触后电位常常引发皮质神经元放电。 脑电图的波形 ? 波 频率14-30，波幅 5-20 ?V ? 波 频率8-13，波幅20-10?V ? 波 频率4-7，波幅100-150?V ? 波 频率0.5-3，波幅200-200 ?V 11.2　诱发电位是脑神经通路激活后产生的电活动改变 脑电图显示的是一种不与特定活动相联系的自发活动。 刺激丘脑神经通路或者刺激大脑皮质回路可以产生相似的活动。这种与刺激相关的活动称为皮质诱发电位(cortical evoked potential)。 在人体中，对外周神经进行电刺激、对视网膜进行光刺激或者对耳朵进行声音刺激(比如滴答声)都可以产生诱发电位。在脑的最适区域可以记录到最大的波形 家兔大脑皮层感觉运动区诱发电位 11.3　意识状态随脑不同区域的活动而变化 心理过程发生在意识主体的大脑中。意识是通过知觉、思维和语言的运用等方式被人们所理解。 意识状态依赖于脑干网状结构(brainstem reticular formation)与丘脑一皮质环路(thalamocortical circuit)的相互作用。当意识不活动时，脑电图变得更加同步化且频率降低。 当行为觉醒时，比如当对疼痛刺激有反应时，脑电图则转入低电压、高频率模式(脑电图觉醒)。 睡眠是一个存在脑活动的主动过程 睡眠是意识的改变而不是缺失。睡眠可以被有意义的环境事件(例如小孩的哭声)中断就证明了这一点。 睡眠是有昼夜节律的，且振荡相对较快。昼夜节律(circadian rhythm)大约每天重复一次。睡眠节律和其他生物节律一样是由昼夜周期(light-dark cycle)来诱导的。 如果一个人在短时间内改变自己所处的时区，那么他需要花几天时间来重新诱导其昼夜节律。这就导致了人的睡眠障碍和其他身体不适，统称为飞行时差反应(jet lag)。 觉醒与睡眠 觉醒与睡眠是一种昼夜节律性生理活动。 脑电活动　　 　　 　　睡眠时许多生理功能发生了变化，一般表现为：①嗅、视、听、触等感觉功能暂时减退；②骨骼肌反射运动和肌紧张减弱；③伴有一系列自主神经功能的改变。例如，血压下降、心率减慢、瞳孔缩小、尿量减少、体温下降、代谢率减低、呼吸变慢、胃液分泌可增多而唾液分泌减少、发汗增强等。 觉醒状态的维持 网状结构上行激动系统 　　动物实验中观察到，单纯在中脑网状结构的头端加以破坏，而保留各种感觉上传的特异传导途径，动物即进入持久的昏睡状态；各种感觉刺激都不能唤醒动物，脑电波不能由同步化慢波转化成去同步化快波，虽然这时感觉传入冲动完全可以沿特异传导途径抵达大脑皮层。因此认为，觉醒状态的维持是脑干网状结构上行激动系统的作用。 相关链接： 脑干网状结构：在脑干中，除了脑神经核、境界明确的一些非脑神经核团和长的上、下行纤维束以外，还能看到有分布相当宽广、胞体和纤维交错排列成“网状”的区域，称为网状结构reticular formation。网状结构内神经元的特点是其树突分支多而且很长，说明这些神经元可以接收和加工从很多方面来的传入信息可 以说，网状结构接受来自几乎所有感觉系统的信息，而网状结构的传出联系则直接或间接地可达到中枢神经系统各个地方。网状结构的功能也是多方面的，它涉及觉醒睡眠的周期、脑和脊髓的运动控制以及各种内脏活动的调节。必须指出，网状结构内的纤维和细胞排列并不是杂乱无章的，它们也是根据形态、纤维联系和生理功能组合成核团或纤维束的，只不过其境界很不易区分而已。 睡眠的时相和产生机制 睡眠具有两种不同的时相 　慢波