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第2章 神经调节
第3节 神经冲动的产生和传导
问题探讨
短跑赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界短跑比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。
讨论：
1.从运动员听到枪响到作出起跑的反应，信号的传导经过了哪些结构？
经过了耳（感受器）、传入神经（听觉神经）、神经中枢（大脑皮层－脊髓）、传出神经、效应器（肌肉）等结构
2.短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？
人类从听到声音到作出反应起跑需要经过反射弧的各个结构，完成这一反射活动所需的时间至少需要0.1s
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经元之间（或神经元和其他细胞）的传递
运动员听到信号后神经产生兴奋，兴奋的传导经过了一系列的结构。那么，兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？它是怎样传导的呢？
一、兴奋在神经纤维上的传导
（一）、蛙坐骨神经表面电位差实验
科学家做过如下实验：在蛙的坐骨神经上放置两个微电极，并将它们连接到一个电表上。
a
b
+
+
①静息时,电表没有测出电位变化,说明神经表面各处电位 。
相等
刺激
-
②在图示神经的左侧一端给予刺激时，a处先变为
电位，接着 。
恢复正电位
负
-
③然后，另一电极（b处）变为 电位。
负
④接着又 。
恢复为正电位
一、兴奋在神经纤维上的传导
——蛙坐骨神经表面电位差实验
共发生了两次方向相反的偏转
问1：共发生了几次偏转？方向如何？
问2：兴奋在神经纤维上以什么形式传导？
思考：神经冲动在神经纤维上是怎么产生和传导？
在神经系统中，兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫神经冲动（neural impulse）。
兴奋在神经纤维上以电信号传导
静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度
在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态
细胞类型 细胞内浓度（mmol/L） 细胞外浓度（mmol/L） Na+ K+ Na+ K+
枪乌贼神经元轴突 50 400 460 10
蛙神经元 15 120 120 1.5
哺乳动物肌肉细胞 10 140 150 4
神经细胞外的Na+浓度比膜内要高，K+浓度比膜内低。
神经细胞Na+、K+分布特点
生物膜具有选择透过性，细胞膜对K+或者Na+的透过性不同。
兴奋在神经纤维上以电信号传导
在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态，细胞膜主要对K+有通透性，即K+通道开放，K +外流，膜电位表现为外正内负，称为静息电位。
K+
Na+
K通道
Na通道
膜外
膜内
外正内负
K+外流
一、兴奋在神经纤维上的传导
1.静息电位产生机制
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
当神经纤维某一部位受到刺激时，细胞膜对离子的通透性是怎样的呢？
+
+
+
K+
Na+
K通道
Na通道
膜外
膜内
一、兴奋在神经纤维上的传导
2.动作电位产生机制
外负内正
Na+内流
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
兴奋部位的电位表现为内正外负,邻近的未兴奋部位仍然是内负外正，在兴奋部位和未兴奋部位之间会发生什么现象呢？
兴奋部位
末兴奋部位
局部电流
兴奋部位的电位表现为________，而邻近的未兴奋部位仍然是________，在兴奋部位和未兴奋部位之间由于_______的存在而发生__________，这样就形成了_________
内正外负
内负外正
电位差
电荷移动
局部电流
膜外:
未兴奋部位→兴奋部位
膜内:
兴奋部位→未兴奋部位
3.局部电流的形成
局部电流方向：
刺激
-
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
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+
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+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺激
双向传导
二、兴奋在神经纤维上的传导
兴奋的传导
局部电流方向：
①膜外与兴奋传导方向
②膜内与兴奋传导方向 .
相反
相同
Na＋
Na＋
- - - -
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
++++
++++
- - - -
- - - -
++++
++++
- - - -
- - - -
Na＋
Na＋
++++
++++
- - - -
- - - -
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
局部电流动画视频演示
二、兴奋在神经纤维上的传导
局部电流刺激相近的_______部位产生同样的电位变化，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方又_______________。
未兴奋
恢复静息电位
②在反射过程中
①在离体的神经纤维上
传导方向：________
传导方向：_________
单向传导
双向传导
问题：以上是用蛙的坐骨神经实验，是离体生物神经纤维。那么兴奋在生物体内的反射弧上的传导是也双向传导的吗？
(1)a~b段：静息电位。Na+通道关闭，K+通道打开， K+外流（高浓度到低浓度，需要载体蛋白，不需要能量，协助扩散）
(2)b~c段:动作电位的产生的过程。神经细胞接受一定刺激时，Na＋通道打开，Na＋内流（高浓度到低浓度，需要载体蛋白，不需要能量，协助扩散）。
膜电位变化曲线解读
(3)c点:零电位。Na＋内流， K+不外流。
(4)c~d段:动作电位。Na＋内流, K+不外流，膜两侧电位呈现内正外负。
(5)d~e段：静息电位恢复过程， K+通道打开， K+外流（高浓度到低浓度，需要载体蛋白，不需要能量，协助扩散）。
(6) e~f段：一次兴奋结束后，Na+—K+泵将流入的Na+泵出膜外，将流出的K+泵入膜内(低浓度到高浓度，需要消耗ATP，主动运输）
①整个过程中，钠钾泵一直在发挥作用，并非只有ef段；
②整个过程中，细胞膜内K+始终比膜外多，Na+始终比膜外少；
细胞外离子浓度变化 静息电位（绝对值） 动作电位峰值
Na+浓度增加 不变 变大
Na+浓度降低 不变 变小
K+浓度增加 降低 —
K+浓度降低 增加 —
结论：
Na+浓度只影响动作电位的峰值，
K+浓度只影响静息电位的绝对值
二、兴奋在神经元之间的传递
完成一个反射活动至少需要两个神经元，那么一个神经元产生的兴奋是如何向下一个神经元传递的呢？
相邻的两个神经元之间是直接接触的吗？若不是，通过什么相联系？
突触的亚显微结构
(轴突末端突触小体的膜)
(内有组织液）
(细胞体膜或树突膜)
突触小体
突触小体：轴突末梢经多次分支后每个小枝末端都膨大成杯状或球状小体 。可与其他神经元的细胞体、树突等相接触成突触。
兴奋在两个神经细胞之间通过突触来传递
轴突－细胞体型
轴突－树突型
二、兴奋在神经元之间的传递
突触的常见类型
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
突触前神经元
突触后神经元
突触间隙
突触后膜
突触前膜
兴奋在神经元之间传递的过程
①兴奋到达突触前膜所在的_______，引起_______向_______移动并释放_______；
轴突末梢
突触小泡
突触前膜
神经递质
②神经递质通过____________到_____________附近
突触间隙扩散
突触后膜的受体
③神经递质与_____________结合，形成_____________
突触后膜的受体
④突触后膜上的________发生变化，引发_________
离子通道
电位变化
⑤神经递质被_____或_____
降解
回收
递质-受体复合物
问：神经冲动从上一个神经元传到下一个神经元，下一个神经元一定兴奋吗？
不一定，下一个神经元兴奋或抑制。
主要与释放的神经递质有关！
神经递质
目前已知的神经递质种类很多，主要有乙酰胆碱、氨基酸（如谷氨酸、甘氨酸）、5-羟色氨、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等。
兴奋性递质：
抑制性递质：
Na+通道打开，Na+内流，后膜产生动作电位，后神经元兴奋
Cl-通道打开，Cl-内流后，强化外正内负的静息电位，使后膜难以兴奋，表现为抑制作用
（一般为乙酰胆碱、谷氨酸、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等。）
（一般为甘氨酸、γ-氨基丁酸、5-羟色氨等。）
二、兴奋在神经元之间的传递
原因
神经递质只存在于________内，只能由_________释放，然后作用于_______的受体，使下一个神经元兴奋或抑制。
兴奋在神经元之间的的传递特点：
单向传递
突触小泡
突触前膜
突触后膜
二、兴奋在神经元之间的传递
二、兴奋在神经元之间的传递
使下个神经元兴奋或抑制
兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递比较
项目 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经元之间的传递
涉及细胞数
结构基础
形式
方向
速度
效果
使未兴奋部位兴奋
单个神经元
突触
电信号→化学信号→电信号
电信号
迅速
较慢（有突触延搁）
可以双向
单向传递
多个神经元
神经纤维
总结：
(一)某些化学物质对神经系统的影响
某些化学物质能够对神经系统产生影响，其作用位点往往是______；
突触
①有些物质能够_____神经递质的______和_____的_____；
②有些会干扰：
_____________________________；
③有些会影响________________的____的________；
促进
合成
释放
速率
神经递质与受体的结合
分解神经递质
酶
活性
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
兴奋剂
原是指能提高中枢神经系统机能活动的一类药物，如今是运动禁用药物的统称。
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
2.毒品
鸦片、海洛因、甲基苯丙胺（冰毒）、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。
海洛因
大麻
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
讨论
1. 服用可卡因为什么会使人上瘾？
思考·讨论
分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害
2.可卡因的上瘾机制
①在正常情况下，多巴胺发挥完作用后会被_______上的_______从突触间隙_____
②吸食可卡因后，可卡因会使_______失去___________的功能，于是多巴胺就_______________________
③这样，导致突触后膜上_____________________
④当可卡因药效失去后，由于_____________，机体正常的神经活动受到影响，服药者就必须服用可卡因来____这些神经元的活动，于是形成恶性循环，毒瘾难戒
突触前膜
转运蛋白
回收
转运蛋白
回收多巴胺
就留在突触间隙持续发挥作用
多巴胺受体减少
多巴胺受体减少
维持
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
(3)可卡因的其他危害
此外，可卡因能干扰__________的作用，导致_________异常，还会抑制__________的功能；
吸食可卡因者可产生__________，长期吸食易产生_______与_______，最典型的是有___________，奇痒难忍，造成严重的抓伤甚至断肢自残、情绪不稳定，容易引发暴力或攻击行为；
长期大剂量使用可卡因后突然停药，可出现_______、_______、失望、疲惫、失眠、厌食等症状；
交感神经
心脏功能
免疫系统
心理依赖性
触幻觉
嗅幻觉
虫行蚁走感
抑郁
焦虑
《中华人民共和国刑法》第357条规定∶毒品是指鸦片海洛因、甲基苯丙胺（冰毒）、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。有些兴奋剂就是毒品，它们会对人体健康带来极大的危害。
1、下图是突触的亚显微结构示意图,下列说法正确的是(　　)
A.①中内容物使b兴奋时,兴奋部位的膜对Na+通透性减小
B.②处的液体为组织液,③一定是下一个神经元的轴突膜
C.神经递质都是大分子物质,以胞吐的方式释放
D.当兴奋沿b神经元传导时,其膜内电流方向与兴奋传导方向相同
D
课堂演练
2.下图是毒品可卡因的作用机制示意图,可卡因通过影响神经递质的回收,不断刺激大脑中的“奖赏”中枢,使人产生愉悦感。下列叙述错误的是(　　)
课堂演练
A.结构①是突触小泡,其中的多巴胺属于神经递质
B.吸食的可卡因进入突触间隙后会使下一个神经元的兴奋受到抑制
C.结构②为受体,多巴胺与其结合使突触后膜发生电位变化
D.图示表明多巴胺完成效应后会被运回上一个神经元
B
3．阿尔茨海默病（AD，俗称“老年痴呆”）是一种严重的中枢神经系统退行性疾病。研究表明，AD 病人的神经细胞外β淀粉样蛋白（Aβ）沉积，这种物质的沉积会损坏周围神经细胞膜和线粒体膜，导致神经细胞的损伤。下图表示两类神经元及突触的差异，请回答：
负
（1）在神经冲动由图中 A 点传到 D 点的过程中，B 处兴奋时膜外为________，C 处发生的信号转换是电位____________________。
电信号→化学信号
（3）兴奋的每一次传递都会导致突触前膜的面积_____。乙酰胆碱与__________上的相应受体结合后，会立即被乙酰胆碱酯酶催化水解，其生理意义是提高神经调节的准确性。
（4）假设 ABCD 四点的距离关系为 AB=BC=CD，则刺激 C 处使其兴奋，兴奋传到各点的先后顺序是_____
（2）研究发现，病变个体中 Aβ的沉积使突触小体中线粒体损伤，引起乙酰胆碱（一种神经递质） 的合成和释放量_____， 兴奋在神经细胞之间的传递速率_______，病人表现出记忆障碍。
减少
B、A、D
减慢
增大
突触后膜

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