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第4节　神经系统的分级调节
【学习目标】
1.基于对大脑皮层与躯体运动的关系的分析,归纳神经系统对躯体运动的分级调节特点,形成结构与功能观。(生命观念)
2.通过资料分析神经系统不同中枢对排尿反射的控制,构建排尿反射分级调节模型,认同神经系统的分级调节对生物体的重要性。(生命观念、科学思维)
3.运用生命观念比较大脑对躯体运动调节与对内脏活动调节的特点,认同脑与脊髓中的神经中枢对机体的不同生理活动的分工与调节。(生命观念、科学思维)
【自主预习】
一、神经系统对躯体运动的分级调节
1.实例:眨眼反射受脑干控制,膝跳反射和缩手反射不仅受脊髓控制,还受　大脑　的调节。
2.大脑皮层的结构
3.大脑皮层躯体运动区的特点
躯体各部分的运动机能在皮层的第一运动区内都有它的　代表区　,而且皮层代表区的位置与躯体各部分的关系是　倒置　的。
4.躯体运动的分级调节
(1)分级调节示意图
(2)分级调节的意义:机体的运动在大脑皮层以及其他中枢的分级调节下,变得更加　有条不紊　与　精准　。
二、神经系统对内脏活动的分级调节
　　基于神经系统对内脏活动的调节,判断下列说法是否正确。
1.脊髓与脑中的神经中枢分工明确,分别独立控制机体的内脏活动。 (×)
　　【提示】　内脏的活动受到神经系统的分级调节,脑与脊髓共同控制内脏的活动。
2.自主神经系统不受意识控制,因此它对机体活动的调节与大脑皮层无关。 (×)
　　【提示】　大脑皮层是许多低级中枢活动的高级调节者,它对各级中枢的活动起调整作用,使得自主神经系统并不完全自主。
3.人有意识地控制排尿,说明大脑皮层对脊髓中的低级中枢进行着调控。 (√)
4.下丘脑是调节内脏活动的较高级中枢,具有调节体温和水平衡等生理过程的作用。 (√)
5.自主神经系统不“自主”,必须在意识的支配下才能进行调控。 (×)
　　【提示】　自主神经系统具有一定的自主性,并不是必须在意识的支配下才能进行调控。
【合作探究】
任务1　探究大脑皮层与躯体运动的关系
活动1　分析图形,探究大脑皮层与躯体运动的关系
　　下图是人大脑皮层第一运动区与躯体各部分关系的示意图,探究以下问题:
1.科学家发现,刺激左大脑皮层的第一运动区的顶部,会引起右侧下肢的运动;刺激左大脑皮层的第一运动区的中部,会引起右侧上肢的运动;刺激大脑皮层的第一运动区的下部,会引起头部器官的运动。据此,请归纳出大脑皮层代表区的位置与躯体各部分的两个重要关系。
　　【提示】　①大脑皮层代表区的位置与躯体各部分是倒置的关系;②左右交叉管理,即一侧运动区支配对侧肢体的运动。
2.有一种疾病——面瘫,在临床上表现为嘴歪眼斜、脸部不对称等一系列症状。该病症可能是第一运动区的哪个部位受损造成的
　　【提示】　大脑皮层第一运动区的下部。
3.分析上图,大脑皮层代表区范围的大小取决于躯体中相应部位的大小还是躯体运动的精细程度
　　【提示】　取决于躯体运动的精细程度。
4.下图为大脑皮层对躯体运动的分级调节示意图,探究以下问题:
(1)机体运动的低级中枢在哪里 最高级中枢在哪里
(2)神经系统对躯体运动的分级调节的含义是什么
　　【提示】　(1)机体运动的低级中枢在脊髓,最高级中枢在大脑皮层。
(2)脑中的相应高级中枢会发出指令对低级中枢进行不断调整,就这样,机体的运动在大脑皮层以及其他中枢的分级调节下,变得更加有条不紊与精准。
认知生成
1.大脑发出的指令,可以直接传到脊髓或通过脑干传到脊髓。
2.躯体运动的分级调节
(1)大脑皮层:躯体运动的最高级中枢,可以调整低级中枢对机体的控制。
(2)小脑:维持身体平衡的中枢。
(3)脑干:连接低级中枢和高级中枢。
(4)脊髓:躯体运动的低级中枢。
机体的运动在大脑皮层以及其他中枢的分级调节下,变得更加有条不紊与精准。
3.大脑皮层第一运动区(中央前回)控制躯体运动的特点
(1)上下颠倒,但头部是正的。第一运动区(中央前回)最上部和中央旁小叶前部与下肢运动有关,中部与躯干和上肢的运动有关,下部与头颈部运动有关。
(2)左右交叉管理,即一侧运动区支配对侧肢体的运动。但
一些与联合运动有关的肌肉则受两侧运动区的支配,如面上部肌、眼球外肌等。
(3)大脑皮层运动代表区范围的大小与躯体中相应部位的大小无关,而取决于躯体运动的精细程度。
例1　人体各部位的运动机能在大脑皮层运动区中有它的代表区。下列关于人大脑皮层功能的叙述,正确的是(　　)。
A.手指传入神经上的神经冲动可能引起大脑皮层中央前回兴奋
B.一侧大脑皮层中央前回下部受损,会使对侧下肢的运动功能出现障碍
C.头面部肌肉的代表区在运动区呈倒置排列,即口部在上、眼部在下
D.完成精细动作的部位如手,其代表区所占的面积比躯干的小
　　【答案】　A
【解析】　一侧大脑皮层中央前回顶部兴奋会引起对侧下肢的运动,但一侧大脑皮层中央前回下部受损,不会使对侧下肢的运动功能出现障碍,B错误;头面部肌肉的代表区在运动区呈正立排列,即眼部在上、口部在下,C错误;完成精细动作的部位如手,其代表区所占的面积比躯干的大,D错误。
对点练1　某成人在公众场所被踩到脚,虽然疼痛,但没有立即移动脚,而是礼貌地提醒他人,这一反射体现了不同等级的神经中枢的调节作用。下列相关叙述错误的是(　　)。
A.移动脚的低级中枢是脊髓
B.大脑皮层参与了对脊髓的调控
C.意识丧失的患者的大脑皮层仍可控制低级中枢的活动
D.婴儿若被踩疼,则会立即收回脚,可能与大脑皮层未发育完全有关
　　【答案】　C
【解析】　脊髓是控制躯体运动的低级中枢,因此移动脚的低级中枢是脊髓,A正确;脊髓是机体运动的低级中枢,大脑皮层是最高级中枢,脑中的相应高级中枢会发出指令对低级中枢进行不断调整,B正确;意识丧失的患者的大脑皮层失去对低级中枢的控制功能,如患者不能自主排尿,C错误;婴儿的大脑皮层尚未发育完全,若被踩疼,不受大脑控制,则会立即收回脚,D正确。
任务2　探究神经系统对内脏活动的分级调节
活动2　分析图形,探究神经系统不同中枢对排尿反射的控制
　　尿液的排出受神经系统支配,过程如图所示。当膀胱储存的尿液达到一定量时,膀胱壁的感受器受到刺激而兴奋,引起尿意。婴幼儿经常发生遗尿现象,但成人可以有意识地控制排尿。请讨论并解决下列问题:
1.婴儿会尿床,也就是膀胱内有一定量的尿液就会排出,不受意识的控制。婴儿控制排尿的神经中枢在什么部位 用图中的字母和箭头表示婴儿的排尿反射过程。
　　【提示】　婴儿控制排尿的神经中枢在脊髓。过程:a→b→c→d→e。
2.成人能“憋尿”,但在医院尿检时,也能主动排尿。成人主动排尿的神经中枢在什么部位 用图中的字母和箭头表示主动排尿的过程。
　　【提示】　成人主动排尿的神经中枢在大脑皮层和脊髓。过程:g→h→c→d→e。
3.“吓尿了”是一个网络热词,意指吓坏了。当人受到极度惊吓时,会短暂失去意识,导致无意识排尿。人出现“吓尿了”现象的原因是什么
　　【提示】　排尿反射的低级中枢位于脊髓,低级中枢受脑中相应高级中枢的调控,当人受到极度惊吓时,低级中枢暂时失去高级中枢的控制,出现无意识排尿。
4.上述例子说明低级中枢和高级中枢之间有什么关系
　　【提示】　说明低级中枢受相应的高级中枢的调控。
5.结合所学知识,分析较长时间的憋尿可能会导致排尿困难的原因。
　　【提示】　长时间的憋尿会导致大脑皮层持续抑制脊髓中排尿中枢的活动,当排尿时脊髓中的排尿中枢兴奋需要一段时间,可能会导致排尿困难。
认知生成
大脑皮层是调节内脏活动的最高级神经中枢,对各级神经中枢的控制是相对的:如果没有大脑皮层对其他神经中枢的调控,机体并不能很好地进行正常生理活动;在一定条件下,大脑皮层会失去对低级中枢的控制,如极度惊吓时会出现尿失禁的情况。
例2　(不定项)下图是与人体内尿液形成与排出相关的部分调节示意图,图中①②表示大脑与脊髓之间的神经通路。下列说法正确的是(　　)。
A.没有大脑皮层的调控,排尿反射可以进行,但排尿不完全
B.若损伤①②,则不能产生尿意,但能完成排尿反射
C.若损伤②③,则不能产生尿意,不能完成排尿反射
D.若损伤③④,则不能产生尿意,不能完成排尿反射
　　【答案】　ABD
【解析】　排尿反射的低级中枢在脊髓,但受大脑皮层的控制,若没有大脑皮层的调控,排尿反射可以进行,但排尿不完全,A正确;若损伤①②,位于脊髓的低级中枢不能将兴奋传到大脑皮层,则不能产生尿意,且大脑皮层不能对脊髓中的排尿中枢进行控制,因此能完成排尿反射,但不能受意识支配,B正确;若损伤②,则意味着位于脊髓的低级中枢失去了大脑皮层的控制,但可以产生尿意,若损伤③,反射弧不完整,不能完成排尿反射,C错误;若损伤③④,反射弧不完整,兴奋无法到达脊髓的低级中枢,更无法到达大脑皮层,则不能产生尿意,不能完成排尿反射,D正确。
【方法技巧】　　神经系统对内脏活动的调节
对点练2　(2022·牡丹江联考)下列活动与大脑中的高级神经中枢无直接联系的是(　　)。
A.人每隔几秒就要迅速眨眼一次
B.听到起床号,战士们迅速起床整理着装
C.在十字路口遇到红灯,司机立即停车
D.街上遇到熟人,却一时想不起其姓名
　　【答案】　A
【解析】　人每隔几秒就要迅速眨眼一次,这属于非条件反射,没有大脑皮层的参与,故与大脑中的高级神经中枢无直接联系,A符合题意;B项与C项所述的活动都属于条件反射,有大脑皮层的参与,B、C不符合题意;D项所述的活动与高级神经中枢的语言中枢有关,D不符合题意。
素能提升　设计实验思路,探究疾病发生的根本
原因(简单设计能力)
　　脊髓性肌萎缩症是一类由脊髓前角运动神经元变性导致肌无力、肌萎缩的常染色体隐性遗传病。正常个体中大脑可将兴奋通过脊髓传给肌肉引起肌肉收缩,如图所示。脊髓性肌萎缩症患者由于脊髓前角神经元受损而无法完成兴奋的传导,肌肉无法正常收缩,出现肢体近端无力的症状。请回答下列问题:
(1)人碰到非常烫手的物体时会立马缩手,而餐厅服务员却要忍着烫把汤端给客人,前者调节的中枢在　　　　　,后者行为说明　　　　　　　　　　。脊髓性肌萎缩症患者遇到上述两种情景时,　　　　(填“会”或“不会”)存在类似反应,　　　　(填“会”或“不会”)感觉到烫手。
(2)对患者进行遗传学分析时发现,患者的SMN1基因不能正常表达。现有一批SMN1基因敲除的小鼠和正常小鼠可供操作,请你设计实验验证SMN1基因与脊髓性肌萎缩症之间的关系,写出实验设计思路及预期结果: 　。
　　【答案】 　(1)脊髓(低级中枢)　低级中枢受大脑皮层高级中枢的调控　不会　会　(2)实验设计思路:将数量相等且生长状况相似的SMN1基因敲除的小鼠和正常小鼠分别标记为A、B两组,给予肌肉相同的电刺激,观察肌肉收缩情况。预期结果:A组小鼠肌肉不收缩,B组小鼠肌肉收缩
【解析】　(1)人碰到非常烫手的物体时会立马缩手,而餐厅服务员却要忍着烫把汤端给客人,其中前者调节的神经中枢在脊髓(低级中枢),后者行为说明低级中枢受大脑皮层高级中枢的调控。脊髓性肌萎缩症患者的脊髓前角运动神经元受损,兴奋无法到达肌肉,因此不会缩手,但由于由脊髓传到大脑皮层的感觉神经并未受损,因此患者会感觉到烫手。(2)略。
认知生成
1.脊髓性肌萎缩症(SMA)是一种具高致亡性、致残性的罕见病,被称为“两岁以下婴幼儿的头号遗传病杀手”;SMN1基因敲除的小鼠可看成是脊髓性肌萎缩症模型小鼠。人类患病机理及治疗药物的研发都需要借助动物模型进行一系列的实验。
2.生物的性状受基因控制,SMN1基因敲除的小鼠缺乏SMN1基因,缺乏相关蛋白质,因而会表现出相关缺乏症。
3.神经元与肌肉接头的结构与功能类似于神经突触。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
下图为人体神经系统的部分示意图,分析下列说法的正误。 (1)兴奋在反射弧上的单向传递是由兴奋的形成特点决定的。 (×) (2)支配上肢运动的皮层代表区位于中央前回的顶部。 (×) (3)脊髓的缩手反射中枢受损时,刺激图中③仍可产生缩手反应。 (√) (4)指尖被针刺后,先缩手,稍后有刺痛感,说明脊髓中的神经中枢没有受到脑的调控。 (×)
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