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第2节　神经调节的基本方式
【学习目标】
1.通过分析实例,明确反射弧与反射的关系,构建结构与功能相适应的观点。(生命观念、科学思维)
2.通过分析条件反射的构建过程,明确条件反射的形成机理,归纳条件反射的意义。(生命观念、科学思维)
【自主预习】
一、反射与反射弧
1.反射:在中枢神经系统的参与下,机体对内外刺激所产生的规律性应答反应。
判断下列关于反射的说法的正误。
(1)单细胞生物(如草履虫等)对外界刺激也能作出反应,因此其也有反射活动。 (×)
(2)反射活动一定需要神经中枢的参与。 (√)
(3)神经调节的基本方式是反射,反射的结构基础是反射弧。 (√)
2.反射的结构基础——反射弧(如图)
(1)a.效应器,b.传出神经,c.神经中枢,e.传入神经,f.感受器。
(2)图中a的组成:　传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等　。
(3)与反射的关系:反射活动需要经过　完整　的反射弧来实现,如果反射弧中任何环节在　结构、功能　上受损,反射就不能完成。
3.兴奋
二、非条件反射与条件反射
1.非条件反射:出生后　无须训练　就具有的反射。
2.条件反射
【合作探究】
任务1　探究反射与反射弧
活动1　阅读课本P22~23,思考讨论反射弧的
组成与功能
　　仔细观察下列缩手反射示意图,思考并回答问题:
1.引起反射的刺激来自哪里
　　【提示】　来自体内或外界。
2.该反射弧中2、4分别代表什么 你的判断依据是什么
　　【提示】　2为传入神经,4为传出神经。判断依据是:(1)运动神经系统中,有神经节的是传入神经;(2)根据脊髓灰质的结构判断,与脊髓灰质粗大的前角相连的为传出神经,与狭窄的后角相连的为传入神经。
3.直接刺激反射弧中的传出神经,也会引起效应器发生相应的反应,这是否属于反射 为什么
　　【提示】　不属于,反射需要经过完整的反射弧。
4.感受器和效应器都是由神经元构成的吗
　　【提示】　感受器是指感觉(传入)神经末梢,并不是完整的神经元。效应器包括传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等,也不是神经元。
5.针刺手指皮肤时,人会感到疼痛,写出人体受到针刺后产生痛觉的过程。
　　【提示】　感受器(手指皮肤)→传入神经→脊髓→大脑皮层(产生痛觉)。
6.膝跳反射示意图与缩手反射示意图相比,主要的区别在哪里
　　【提示】　膝跳反射只有两个神经元(传入神经元与传出神经元)参与,没有中间神经元。
认知生成
1.不是所有生物都有反射,只有具有中枢神经系统的多细胞动物才有反射。如植物和单细胞生物没有反射。
2.反射弧通常包括五个部分:感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。
3.反射弧的完整性是完成反射的前提条件。当反射弧不完整时,如传入神经受损,刺激神经中枢或传出神经,效应器也能发生反应,但不属于反射。
4.需要有一定的刺激才能发生反射活动。能够引起反应的最小刺激强度值叫阈值,刺激强度只有超过阈值才能引起反应,刺激的强度只和反应的有无有关,与反应的强度无关。
5.一个完整的反射活动至少需要两种神经元的参与,如膝跳反射。绝大多数的反射活动都是多突触反射,也就是需要三个或三个以上的神经元参与,而且反射活动越复杂,参与的神经元越多。
例1　(2022·临汾期末)下图为躯体运动神经系统中某反射弧的模式图,①~⑤是该反射弧的五个组成部分,下列相关叙述正确的是(　　)。
A.图中②是传出神经,④是传入神经
B.反射弧是完成反射的结构基础
C.该反射弧的结构⑤在组成上包括传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等
D.刺激②后⑤产生效应,该过程发生了反射
　　【答案】　B
【解析】　②上有神经节,为传入神经,④是传出神经,A错误;该反射弧为躯体运动神经系统的反射弧,从图中可看出结构⑤在组成上包括传出神经末梢和它所支配的肌肉(不含腺体),C错误;反射的完成需要经过完整的反射弧,刺激②后⑤产生反应,该过程没有经过完整的反射弧,不属于反射,D错误。
【方法技巧】　　反射弧中传入神经和传出神经的判断
1.运动神经系统中,根据是否具有神经节判断:有神经节的是传入神经。
2.根据脊髓灰质结构判断:与前角(膨大部分)相连的为传出神经,与后角(狭窄部分)相连的为传入神经。
3.切断实验法:若切断某一神经,刺激外周段(远离中枢的位置),肌肉不收缩,而刺激向中段(靠近中枢的位置),肌肉收缩,则切断的为传入神经,反之则为传出神经。
【易错提醒】
　　感受器、传入神经和神经中枢被破坏后,产生的结果相同,但机理不同:感受器被破坏,无法产生兴奋;传入神经被破坏,无法传导兴奋;神经中枢被破坏,无法对传入的信息进行分析和综合,并传导兴奋。
对点练1　(2022·吉林期中)关于反射与反射弧,下列叙述不正确的是(　　)。
A.一个完整的反射活动至少需要2个神经元参与
B.缩手反射和膝跳反射的中枢均位于脊髓
C.感受器是传入神经纤维的树突,效应器为传出神经纤维的末梢
D.反射弧中任何环节在结构或功能上受损,反射就不能完成
　　【答案】　C
【解析】　一个完整的反射活动至少需要2个神经元参与,即传入神经元和传出神经元,A正确;缩手反射和膝跳反射的中枢均位于脊髓,它们都属于非条件反射,B正确;效应器是指传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体等,C不正确。
任务2　探究非条件反射与条件反射
活动2　分析课本P24图2-5,探究条件反射的
建立过程
　　阅读课本P24实验,回答下列问题。
　　南朝宋·刘义庆《世说新语·假谲》描述:“魏武行役,失汲道,军皆渴,乃令曰:‘前有大梅林,饶子,甘酸,可以解渴。’士卒闻之,口皆出水。乘此得及前源。”
1.曹军士卒为何会出现“士卒闻之,口皆出水”的现象
　　【提示】　“士卒闻之,口皆出水”属于条件反射。
2.日常生活中,经常看见出生几个月的婴儿会把手指塞进嘴里,也会“口皆出水”,与1中的“口皆出水”有何不同
　　【提示】　婴儿把手指塞进嘴里后流口水是生来就有的反射,属于非条件反射,而1中的“口皆出水”是后天形成的条件反射。
3.你能归纳出1、2中引起“口皆出水”的神经结构吗
　　【提示】　反射的结构基础是反射弧,其组成通常包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五部分。
4.树上的“梅子”和文字“梅子”分别属于哪种刺激
　　【提示】　文字“梅子”既属于无关刺激,又属于条件刺激;树上的“梅子”则要分开讨论,若吃树上的“梅子”,属于非条件刺激,若看树上的“梅子”,属于条件刺激。
5.“吃梅止渴”、“看梅止渴”和“谈梅止渴”的反射类型一样吗
　　【提示】　不一样。“吃梅止渴”是人和动物出生后无须训练就具有的非条件反射;“看梅止渴”是人和动物出生以后,在生活过程中通过学习和训练而形成的反射,属于条件反射;“谈梅止渴”是与人类语言有关的条件反射,是人类特有的条件反射。
认知生成
1.非条件反射是与生俱来的,具有先天性。
2.条件反射是出生后在生活过程中通过学习和训练而形成的后天性反射,是在非条件反射的基础上通过学习和训练而建立的。
3.能够引起非条件反射发生的刺激,叫作非条件刺激;能够引起条件反射发生的刺激,称为条件刺激;既不能引起非条件反射发生,也不能引起条件反射发生的刺激,称为无关刺激。
4.条件反射建立的关键是将无关刺激转化为条件刺激,之后要维持下去,还需要非条件刺激的强化。
例2　(2023·东莞期末)美国史上著名的恐怖实验“小艾伯特实验”饱受各界争议和诟病,因为他们居然以九个月大的婴儿来做试验。当小婴儿第一次看到老鼠时,表现出好奇甚至是喜悦,当他伸手去摸它时,一根钢筋被锤子击中,发出很大的声音,每次他试图伸手去摸老鼠时,这种巨大的噪声就会产生。几次后,小婴儿只要看到老鼠就表现得特别恐惧。关于此条件反射的说法正确的是(　　)。
A.此条件反射中,巨大噪声属于无关刺激,老鼠属于非条件刺激
B.人类恐惧条件反射的形成使机体具有更强的预见性和适应性
C.此条件反射的形成需要大脑皮层参与,但其消退不需要大脑皮层参与
D.条件反射建立后,老鼠反复出现而没有噪声,此反射不会消退
　　【答案】　B
【解析】　第一次看到老鼠的九个月大的婴儿,表现出好奇甚至是喜悦,并没有引起恐慌,老鼠属于无关刺激,巨大噪声属于非条件刺激,A错误;人类恐惧的条件反射是通过学习和训练建立的,能使机体具有更强的预见性、灵活性、适应性,B正确;条件反射建立后的维持,需要非条件刺激(巨大噪声)的强化,否则会消退,条件反射的消退不是条件反射的简单丧失,而是神经中枢把原先引起兴奋性效应的信号转变为产生抑制性效应的信号,需要大脑皮层的参与,C、D错误。
【技巧归纳】　　非条件反射和条件反射的判断
对点练2　(不定项)下列关于非条件反射和条件反射的叙述,错误的是(　　)。
A.吃山楂分泌唾液和“望梅止渴”都是非条件反射
B.非条件反射无须大脑皮层参与,所以非条件反射不受意识支配
C.条件反射消失的过程就是相关反射弧被破坏的过程
D.非条件反射是形成条件反射的基础,条件反射形成以后仍需非条件刺激的强化和巩固
　　【答案】　ABC
【解析】　“望梅止渴”属于条件反射,是后天形成的,A错误;非条件反射的建立可无须大脑皮层的参与,通过大脑皮层下各级中枢就可完成,但低级中枢会受到脑中相应高级中枢的调控,此时会受到意识的支配,B错误;若没有强化和巩固,条件反射也会逐渐消失,但反射弧并没有被破坏,C错误;非条件反射是形成条件反射的基础,并且条件反射形成以后,还需要通过非条件反射进行强化和巩固,否则条件反射会逐渐消失,D正确。
素能提升　联系实际,分析反射弧的完整性(科学探究能力)
　　反射活动需要经过完整的反射弧才能实现,反射弧结构中任一环节受损,反射活动就不能完成。为了证明该结论,某实验小组利用脊蛙(去除脑的青蛙)进行实验,结果如下表。
刺激前的处理 用硫酸刺激的部位 实验结果
实验一 左后肢不作处理 左后肢中趾 左后肢出现屈腿
实验二 环切掉蛙左后肢脚趾上的皮肤 左后肢中趾 左后肢无屈腿
实验三 右后肢不作处理 右后肢中趾 右后肢出现屈腿
实验四 与右后肢肌肉相连的坐骨神经滴加麻醉剂(一次) 右后肢中趾,每隔一分钟刺激一次 右后肢发生屈腿,但麻醉3 min后不能发生
实验五 右肢背部传出神经所在位置,每隔一分钟刺激一次 右后肢发生屈腿,但麻醉 5 min后不能发生
回答下列问题:
(1)实验一与实验二的结果说明,损坏反射弧的　　　　,反射活动不能进行。
(2)坐骨神经中既有传入神经又有传出神经,麻醉效果出现的先后顺序不同。综合分析实验三、四和五的结果,得出坐骨神经中的　　　　　　(填“传入神经”或“传出神经”)先被麻醉剂彻底麻醉。
(3)上述实验中,效应器是　　　　　　　　　　　　　　。能完成右后肢屈腿反射的实验组是　　　　　　。
(4)请在上述实验的基础上,验证屈腿反射的神经中枢在脊髓,写出实验思路并预期实验结果。
实验思路: 　。
实验结果: 　 。
　　【答案】　(1)感受器　(2)传入神经　(3)传出神经末梢和它所支配的肌肉　实验三、四　(4)实验思路:实验五后隔一段时间(麻醉剂失效后),用针捣毁该蛙的脊髓,用硫酸刺激该蛙的右后肢中趾　实验结果:右后肢不出现屈腿
【解析】　(1)比较实验一和实验二,不同之处是实验二中蛙左后肢脚趾上缺少皮肤,结果是实验一中蛙的左后肢出现屈腿,实验二中蛙的左后肢无屈腿,说明损坏反射弧的感受器,反射活动不能进行。(2)实验四和实验五均在坐骨神经处滴加了麻醉剂,实验四刺激感受器,实验五刺激传出神经,实验五开始出现麻醉的时间晚于实验四,说明坐骨神经中先被麻醉的位置在传出神经之前,即坐骨神经中的传入神经先被麻醉剂彻底麻醉。(3)在本实验中,效应器是指传出神经末梢和它所支配的肌肉。实验三、四、五中右后肢均出现了屈腿,反射必须经过完整的反射弧,实验三、四中刺激的均是右后肢中趾,经过了完整的反射弧,可以完成屈腿反射;实验五刺激的是右肢背部传出神经所在位置,没有经过完整的反射弧,不能完成屈腿反射。(4)验证屈腿反射的神经中枢在脊髓,自变量应为有无脊髓,因此,实验思路是实验五后隔一段时间(麻醉剂失效后),用针捣毁该蛙的脊髓,用硫酸刺激该蛙的右后肢中趾。预期实验结果为右后肢不出现屈腿。
认知生成
　　反射弧只有保持完整性,才能完成反射活动;只要效应器功能完好,即使反射弧不完整,效应器也可能发生反应。若反射弧某处受损或被麻醉,则在该处的近效应器段给予适宜刺激,效应器可发生反应;在该处的近感受器段给予适宜刺激,效应器不发生反应。
例3　将青蛙脑破坏,保留脊髓,在脊柱下部打开脊椎骨,剥离出脊髓一侧的一对脊神经根(包含一个背根和一个腹根,见图)。分别电刺激背根与腹根均可引起蛙同侧后肢发生运动反应。已知背根含有传入神经,腹根含有传出神经,背根和腹根合并组成脊神经。
请根据上述提供的实验材料(实验用具自选)设计实验步骤,并预测实验结果,以分别验证背根具有传入功能,腹根具有传出功能。
【答案】　步骤1:如图,在背根中央a处剪断(或用麻醉药阻断),分别电刺激1处和2处,观察蛙后肢是否发生运动反应。
预期结果:电刺激1处发生蛙后肢运动反应,电刺激2处不发生运动反应,说明背根有传入功能。
步骤2:如图,在腹根中央b处剪断(或用麻醉药阻断),分别电刺激3处和4处,观察蛙后肢是否发生运动反应。
预期结果:电刺激3处不发生运动反应,电刺激4处发生运动反应,说明腹根有传出功能。
【解析】　“分别电刺激背根和腹根均可引起蛙同侧后肢发生运动反应”,证明制备出的标本是完好的,同时也给我们启示,可以选用电刺激神经的方法来进行验证实验。由于需要以后肢运动为观察指标,因此必须阻断神经,阻断方式可用剪刀剪断神经,也可用麻醉药麻醉阻断神经。神经被阻断后,再分别用电刺激神经的向中段(1处、3处)和外周段(2处、4处),由于背根含有传入神经,电刺激背根向中段(1处)时蛙应发生后肢运动反应,电刺激背根外周段(2处)时蛙不发生运动反应,表明背根有传入功能,没有传出功能。而腹根含有传出神经,电刺激腹根向中段(3处)时蛙不发生运动反应,电刺激腹根外周段(4处)时蛙发生运动反应,表明腹根有传出功能,而无传入功能。解题时需注意:要做对照实验。阻断脊神经背根后,分别电刺激背根向中段(1处)和外周段(2处),观察后肢运动反应。电刺激背根向中段(1处),若后肢发生运动反应,说明背根具有传入功能,但不能说明它是传入神经;若刺激背根外周段(2处),后肢不发生运动反应,表明它没有传出功能,这时才能证明背根是传入神经。若电刺激背根外周段(2处),蛙也发生后肢运动反应,则此神经是含有传入神经纤维和传出神经纤维的混合神经。先进行背根实验,再进行腹根实验,否则腹根被剪断,传出神经通路被破坏,再做背根实验时,电刺激背根向中段神经,兴奋沿神经传到中枢,但由于传出通路已断,肢体仍不会运动,无法作出判断。
对点练3　在用脊蛙(去除脑,保留脊髓的蛙)进行反射弧分析的实验中,破坏缩腿反射弧在左后肢的部分结构,观察双侧后肢对刺激的收缩反应,结果如表,结果表明反射弧被破坏的部分可能是(　　)。
刺激 部位 反应
破坏前 破坏后
左后肢 左后肢 收缩 右后肢 收缩 左后肢 不收缩 右后肢 不收缩
右后肢 左后肢 收缩 右后肢 收缩 左后肢 不收缩 右后肢 收缩
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.感受器 B.感受器和传入神经
C.传入神经和效应器 D.效应器
　　【答案】　C
【解析】　若破坏的是感受器或感受器和传入神经,则刺激左后肢,左右后肢均不收缩;刺激右后肢,左右后肢均收缩。若破坏的是传入神经和效应器,则刺激左后肢,左右后肢均不收缩;刺激右后肢,左后肢不收缩,右后肢收缩。若破坏的是效应器,则刺激左右后肢,结果都是左后肢不收缩,右后肢收缩。根据以上分析可知,C符合题意。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
判断下列有关反射、反射弧的叙述的正误。 (1)反射弧通常都是由5个部分组成的。 (√) (2)在反射活动过程中,感受刺激、产生兴奋的是感受器。 (√) (3)兴奋可以在反射弧和中枢神经系统中传导。 (√) (4)各种感觉的形成过程都属于条件反射。 (×) (5)条件反射一旦建立,就不会消退。 (×) (6)条件反射的建立和消退过程都需要大脑皮层参与。 (√)
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