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信息传导与动作电位;神经元是高度特化的细胞,是神经系统的基本结构和功能单位,其主要功能是接受、整合和传递信息。
神经系统信号的传递都通过电或者化学信号,其中电信号对于信息的快速及长距离传播具有重要意义。
所有的电信号(受体电位、突触电位、动作电位)都是通过膜两侧的离子浓度变化来实现的,离子进入或者流出细胞导致细胞偏离其静息状态。;膜电位 (membrane potential) ;静息电位是指细胞在安静时,存在于膜内外的电位差。
形成机制: 1902年Bemstein提出了关于静息电位的学说,指出该电位差来自胞膜对K+的选择通透性和跨膜的K+浓度差。(早期假说)
神经元膜的两侧存在跨膜离子浓度差
神经元膜是离子扩散的障碍物
膜中的离子通道为离子跨膜流动提供孔道
离子跨膜浓度差与膜电位;
在胞膜中存在着被称为Na+ -K+泵 (Na+ -K+ pump) 的离子通道,由它们不断地逆着电化学梯度将Na +泵到胞外,再将K+带入胞内。;哺乳动物神经元细胞内外离子浓度和平衡电位;动作电位(action potential,AP);动作电位产生的机制;阈值(threshold): 足够多的钠通道的开放使钠离子通透性大于钾离子
上升相(rising phase):钠通道完全开放,钠离子迅速进入胞内
超射(Overshoot):趋向于钠平衡电位
下降相(falling phase):钠通道失活,钾通道开放增加
回射(后超级化,undershoot):接近于钾平衡电位
绝对不应期(absolute refractory period):钠通道失活,不能被激活
相对不应期(relative refractory period):超极化状态;对于神经元而言,多个局部电流经过空间和时间上的整合,超过阈值(阈电位),将引发动作电位。
动作电位发放频率、大小,是神经系统信息编码的基本形式。;全或无式脉冲反应
不减衰传导
绝对不应期和相对不应期
主要生理功能:
作为快速而长距离地传导的电信号
调控神经递质的释放、肌肉的收缩和腺体的分泌等;有髓纤维动作电位的传导;神经纤维传导的特征;有髓神经纤维兴奋传导呈跳跃式。髓鞘越厚,结间体越长,传导速度越快。而无髓纤维传导速度则慢得多。
轴突直径 v= κd1/2 v(m/s)=6d(um)
温度的高低,温度低则传导速度慢。
测定传导速度有助于诊断神经纤维的疾患和估计神经损伤的预后。;突触 Synapse;1897年,英国的生理学家Charles Sherrington 提出突触(synapse)的概念,将在突触处发生的信息传递过程称为突触传递(synaptic transmission)。
每个神经元有很多突触,如大脑皮质锥体细胞约有3万个突触,小脑中有的细胞多达20万个突触。
成千上万的神经元通过突触组构成不同水平的多级神经元环路,进行细胞间的信息传递。
; 广义的突触:不仅指两个神经元之间的功能性接触,亦包括神经元与效应器或感受细胞,以及与胶质细胞之间的功能性接触;是神经元回路的组成单位,是不同信息加工的关键环节;其功能是进行神经冲动的传递、情报的整合和信息的处理。
;现代的突触定义★:
两个神经元之间、神经元与感受细胞/效应细胞之间、同一个神经元的突起之间的结构上特化的机能联系部位。
突触标准:
解剖上的实体;
独特的生化组成;
有特殊的功能;
有多个控制位点。;电突触——通过缝隙连接,借离子流(局部电流)为媒介构成电信号的直接传递。主要见于无脊椎动物,在脊椎动物大脑内,心肌和平滑肌细胞间也存在这种突触。
化学性突触——借化学递质媒介进行信息传递。根据其递质又可分为乙酰胆碱能、多巴胺能、谷氨酸能、GABA能突触等。
混合性突触——在两个神经元之间的突触面上,可有化学传递和电传递两种结构并存,称为混合性突触(mixed synapse)。;轴—树突触:最常见,可以是轴突与树突干或树突棘相突触,多为不对称型,据认为是兴奋性突触。
轴—体突触:可为对称型或不对称型,但以对称型为多
轴—轴突触:多在轴丘处或轴突起始处或轴突末梢部,大多具有突触前抑制作用。
另外还有树—树突触、体—树突触、体—体突触、树—体突触、体—轴突触、树—轴突触,这些突触多为电传递,可能有修饰神经环路中的传入冲动,并起相当复杂的调制作用。;;;Gray氏1型(非对称型)往往是兴奋性的,如谷氨酸能突触。突触小泡以圆形为主,其突触前致密带(活性带)明显,突触间隙较宽,突触后膜致密。
Gray氏2型(对称型)
往往是抑制性的,如GABA能突触,其突触前致密带不明显,突触间隙较窄,突触后膜较薄,突触小泡以扁平形为主。;串联式突触——类似于电路中的串联一样
交互式突触——同一个突
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