1、Nervous system(1)Chapter 9HealthNervous RegulationHomeostasisDiseaseHumoral RegulationAutoregulationNeurological DiseaseIntroductionNervous System 3Contents General principles of NS activities Motor function Sensory function Autonomic nervous system Higher integration in brain Nervous system (1)Zhu

2、Shi Gong（祝世功）MD,PhDProfessor and Associate ChairmanDepartment of Physiology and PathophysiologyE-mail: Office: Room 322, Physiological BuildingPhone: 82801477General principles of NS activities5CerebrumBrachial plexusCervical plexusLumbar plexusSacral plexusLateral aspectPosterior aspectCerebellum8x

3、2 Cervical nerves12x2 Thoracic nerves5x5 Lumbar nerve1x2 Coccygeal nerveSpinalnervesBasic structure of nerve system6 Nervous system nerve trunk(fiber) ganglion/nerve cellPeripheral nervous system (PNS)Neuron 1 x 1012glia 5-10 x 1012 Central nerous system(CNS)Composition of NS： brain, spinal cord, ga

4、nglion cerebral nerve spinal nerve (plexus) autonomic nerve, Cell body (Soma) ( brain, spinal cord and ganglion) 生物合成中心：nutrition, protein and neurotransmitters. 信息整合中心：information integrition Processes Axon (single) : 產生和傳遞神經沖動 末稍釋放神經遞質 Dendrite (one or more): 接受刺激，送到胞體。1. Neuron （神經元）DendritesSoma

5、Collateral branchNucleusAxon hillockMyelin sheathAxonNodes of RanvierAxon terminalspyramidal cell in the cerebral cortex2. Neuroglia(神經膠質細胞) Astrocyte (星形膠質細胞) 9-10um, 膠質絲-(GFAP)Oligodendrocyte (少突膠質細胞), 6-8umMicroglia (小膠質細胞) 4um Ependymocyte (室管膜細胞)Schwann cell (施萬細胞) 神經膜細胞（髓鞘形成）（髓鞘形成）電生理特性: 膜電位 去

6、極化 約40mV 復極化 無動作電位 缺少Na通道 ?小膠質細胞少突膠質細胞原漿型星形膠質細胞 纖維型星形膠質細胞支持、分隔與絕緣提供支架: 如 Astrocyte形成髓鞘: 少突膠質細胞， 施萬細胞運輸營養物質Astrocyte， （周足，end foot）增生并修復缺損 Astrocyte吞噬潰變碎片 并填充形成膠質瘢痕（glial scar) glial scar 不利于再生軸突生長reactive glia釋放神經營養因子屏障 blood-brain barrier Astrocyte(end foot) brain-cerebrospinal barrier Ependymocyte

7、（室管膜細胞）吞噬和免疫應答 Oligodendrocyte， Astrocyte, microglia, 吞噬功能 Astrocyte 上的MHC II類蛋白可結合外來抗原, 并呈遞給T cell, 產生免疫應答。調節神經元功能保持突觸敏感性： 如astrocyte 及時攝取glu or GABA 合成和分泌活性物質： angiotensin, NGF, PGE, cytokines( IL-1, IL-3, IL-6)Function of neuroglia神經再生 施萬細胞 外周神經髓鞘，BDNF， NT-3等。 各種膠質細胞分泌細胞因子，神經營養因子等123. Nerve fiber

8、 神經纖維的功能： Conduction excitement （功能性作用） 靜息電位、動作電位、興奮傳導 Trophic effect （與沖動無關） 末梢釋放生物活性物質，調節被支配組織的代謝活動， 并影響其結構和功能。(神經損傷或被切斷時明顯)神經纖維分類 神經纖維- Axon (有些感覺神經元的具有長樹突也可構成神經纖維)。 神經纖維的軸漿運輸 .13神經纖維分類IV背根傳入纖維（痛覺）0.4-1.20.6-2.0drCAAAsCA梭外肌傳出纖維 III皮膚傳入纖維（痛、溫）1-412-30II皮膚傳入纖維（觸壓覺）8-1330-70梭內肌傳出纖維 4-815-30自主神經節后纖維

9、0.3-1.30.7-2.3C類（無髓）自主神經節前纖維 1-33-15B類I肌梭、腱器官傳入纖維 12-2270-120A類來源和直徑 來源直徑(m)傳導速度（m/s）電生理特性14 軸漿(axoplasm)-軸突內的細胞液。 軸漿雙向流動、進行物質運輸和交換，這種現象稱為軸漿運輸。 缺少粗面內質網和高爾基體, 核糖體少, 缺乏合成蛋白能力 anterograde transport ( soma-end ) ATP kinesin(驅動蛋白) 快速： 滑面內質網，分泌顆粒，囊泡等 250-500 mm/d 中速： 線粒體， 15-70 mm/d 慢速： 微絲，微管 1-8 mm/d ret

10、rograde transport (end-soma) ATP dynein(動力蛋白) 末稍的蛋白，復合小泡，溶酶體等 （反饋作用） 破傷風毒素、狂犬病毒、辣根過氧化酶（示蹤劑）神經纖維的軸漿運輸（Axoplasmic transport of nerve fiber）15AxonExocytosisMitochondriaEndocytosisAxon terminalNucleolusDispersed chromatinSomaNucleusMitochondriaRough endoplasmic reticulumGolgi apparatusKinesinDyneinNeuro

11、filamentsRetrogradeAnterograde 軸漿運輸與傳導無關。阻斷神經傳導不影響軸漿運輸,肌肉不發生萎縮(麻醉藥)。但缺氧可使運輸減慢（ATP ）。16HRPHorseradish Peroxidase辣根過氧化物酶逆行示蹤技術熒光金G hrelin FG Ghrelin/FG174.神經元之間的相互聯系(信息傳遞)方式(1) Synaptic transmission (突觸傳遞)(3) Nonsynaptic chemical transmission(非突觸性化學傳遞)(2) Gap junction (縫隙連接)（電突觸）18four class ：Axon-som

12、a (Axosomatic)Axon-dentrite (Axodendritic)Axon-axon (Axoaxonal)Dentrite-dentrite (dendrodendritic) (1) Synaptic transmission神經元之間相互接觸的部位稱為突觸（synapse)。19 突觸傳遞的基本模式： electricity chemistry electricity 突觸的傳遞過程20Structure of synapse經典突觸結構包括： Presynaptic membrane Postsynaptic membrane Synaptic vesicles(突觸

13、小泡) chemical substance (neurotransmitter) 217.5nm7.5nm（20nm）20-80nm22突觸傳遞的基本機制快速清除Ca2+: 軸漿中的Na+-Ca2+交換體, 或被線粒體攝取1.Never impulse（動作電位） 軸突末梢 突觸前膜去極化2.電壓門控Ca2+通道開放(Na+通道也開放),膜外Ca2+進入,Ca2+濃度增高小泡膜上的突觸結合蛋白(synaptotagmin) 在高Ca2+ 條件下發生變構, 解除對融合的鉗制,小泡與前膜融合,形成融合孔, 遞質釋放（出胞）3.形成4Ca2+-CaM復合物 激活蛋白激酶II(CaM K II)小泡

14、表面突觸蛋白I (synapsin I) 磷酸化, 與細胞骨架絲結合力 , 小泡游離G蛋白Rab3協助下,突觸小泡移動到前膜,小泡膜上的囊泡蛋白(v-SNARE)與前膜靶蛋白結合, 已知兩種靶蛋白:突觸融合蛋白(syntaxin)和突觸小體相關蛋白（SNAP-25）小泡移動、 融合、釋放23神經遞質被酶降解或被星形膠質細胞攝取 或被突觸前神經末梢攝取遞質與突觸后膜受體結合突觸后膜離子通道開放 離子跨膜運動后膜電位變化 去極化(EPSP) 突觸后神經元興奮 超極化(IPSP ) 突觸后神經元抑制經典的突觸后電位。快突觸后電位。慢突觸后電位。如 DA 第二信使24突觸后膜的電位變化Changes

15、of potential in postsynaptic membraneInhibitory postsynaptic potential(IPSP)(抑制性突觸后電位)Excitatory postsynaptic potential ( EPSP)(興奮性突觸后電位)共同特點： 局部電位：可電緊張性擴布 等級性：其大小與神經遞質釋放量相關。 可疊加（總和）：時間總和及空間總和25EPSPEPSP產生機制： 興奮性遞質（如Ach)后膜受體后膜對Na+的通透性 Na+擴散入胞內局部去極化（局部興奮），即(EPSP) 。 如EPSP沒有達到閾電位，也會使局部膜電位和閾電位距離變小，使神經元興奮

16、性增高。EPSP的特征： 突觸后膜出現局部去極化（31） EPSP總和起來，可產生更大的EPSP，當達閾電位時，則產生動作電位并傳導（時間總和和空間總和）1226IPSPIPSP產生機制： 抑制性遞質(如GABA)后膜受體后膜Cl-通道開放 引起Cl-內流后膜發生超極化突觸后神經元的興奮性下降。即抑制性突觸后電位(IPSP)。 IPSP產生也可能與K+通道開放，K+外流增多及Na+、Ca2+通道關閉有關。IPSP的特征： 突觸后膜出現局部超極化（31）327突觸傳遞的特點1.單向傳遞： 有方向性，只能從突觸前膜到后膜.（but NO等）2.突觸延擱 （synaptic delay）：興奮通過一

17、個突觸約需0.3-0.5ms 通過的突觸數越多，反射時程越長。3.易疲勞（Synaptic fatigue）： 由于神經遞質消耗，使信息通過synapse 效率下降。4.對內環境變化敏感（Sensitive to internal environment change）： CO2,hypoxia, acidosis, 麻藥，etc。5.興奮節律改變：傳入和傳出神經元的放電頻率往往不同。后者是綜合效應。6.興奮總和：反射活動中，多根神經纖維興奮，多個EPSP總和， 才能達到突觸后神經元的閾電位。 也可發生阻塞現象。由于其它神經元的興奮預先或同時到達。 7.后發放（after discharge）

18、: 刺激停止后，傳出神經元仍可發放神經沖動。 此種現象稱為后放。中間神經元形成的環狀聯系所致。28 兩個神經元膜緊密連接部位。間隙2-5nm。接觸部位電阻較低。無突觸小泡，其傳遞方式是電傳遞，也稱為電突觸。 傳遞快，幾乎無潛伏期。如小腦籃狀細胞。(2) Gap junction(縫隙連接)（電突觸） 軸突末梢的分支上有許多曲張體（varicosity） 。varicosity內含裝有遞質的小泡。遞質釋放后，彌散到附近的效應細胞發揮作用。 如單胺類神經纖維末梢（fig)。(3) Nonsynaptic chemical transmission(非突觸性化學傳遞) 29fig 07-28b, p

19、g 237 VaricositiesDiffuse terminals304. 局部神經元回路1、局部回路神經元和回路 短軸突和無軸突神經元，不遠距離投射，只在局部與鄰近的神經元接觸。這類神經元稱為局部回部神經元。 由局部回路神經元組成的獨立環路稱為局部神經元回路。2.聯系方式復雜多樣 電突觸 混合性突觸串聯性突觸 交互性突觸 （化學性突觸）3.功能上是整合局部信息31ReferenceTextbook32SummaryNeuronNervous fiber conduction, trophism, axoplamic transport, classificationGlia functi

20、onSynapse synaptic transmission mechanism conductive featureExercise & ReviewTerm 1-4Choice 1-203. Answer 1-333名解（可以選擇題形式出現）1.軸漿運輸2.局部神經元回路3.后放問答題（可以選擇題形式出現）1.突觸傳遞的特點。2.突觸傳遞的過程。3. EPSP特點及產生機制。4. IPSP特點及產生機制。5. 膠質細胞的電生理特點。6. 膠質細胞的功能。復習參考題34See you next time3513Relationship between AP and EPSP(or IPSP) 離子離子3637K+