神经生物学精解【2】

神经系统

动物神经系统概述

是生命体中最复杂和最神秘的部分之一，它负责接收、处理和传递信息，从而控制生命体的行为、感觉和思维。以下是对动物神经系统的详细解析：

一、神经系统的基本组成

动物神经系统主要由神经元和神经胶质细胞组成。神经元是能够发送电信号和化学信号的特殊细胞，而神经胶质细胞则主要起支持、保护和营养神经元的作用。

1. 神经元：

   • 神经元是神经系统的结构和功能单位，具有接收和传输信息的能力。
   • 神经元主要由细胞体、树突和轴突三部分组成。细胞体包含细胞核和细胞质，是神经元的信息整合中心。树突负责接收来自其他神经元的信息，而轴突则负责将整合后的信息传递给其他神经元或效应器。
   • 根据功能不同，神经元可分为感觉神经元（传入神经元）、中间神经元（联络神经元）和运动神经元（传出神经元）。

2. 神经胶质细胞：

   • 神经胶质细胞数量远多于神经元，它们为神经元提供支持和保护，参与神经递质的代谢和清除，以及血脑屏障的形成等。

二、神经系统的分类

动物神经系统按部位不同可分为中枢神经系统和外周神经系统。

1. 中枢神经系统：

   • 包括脑和脊髓。脑是神经系统的最高级部分，负责接收、整合和发出信息，控制机体的各种复杂活动。脊髓则是连接脑和周围神经系统的桥梁，负责传导神经冲动和反射活动的完成。

2. 外周神经系统：

   • 包括脑神经和脊神经。脑神经直接连接脑和头部、颈部的器官和组织，负责传递感觉和运动信息。脊神经则连接脊髓和躯干、四肢的器官和组织，同样负责感觉和运动信息的传递。

三、神经系统的功能

动物神经系统具有多种复杂功能，主要包括：

1. 感觉功能：

   • 通过感觉器官接收外界刺激，如光、声、气味等，并将其转化为神经信号传递给中枢神经系统进行处理。

2. 运动功能：

   • 中枢神经系统发出运动指令，通过运动神经控制肌肉的收缩和舒张，从而产生各种动作。

3. 反射功能：

   • 反射是神经系统最基本的活动形式之一。在反射弧（感受器-传入神经-反射中枢-传出神经-效应器）的参与下，机体能够对外界刺激迅速作出反应。

4. 调节内脏活动：

   • 神经系统通过自主神经（交感神经和副交感神经）调节内脏器官的活动，如心跳、呼吸、消化等。

5. 高级神经活动：

   • 包括学习、记忆、思维、情感等复杂活动，这些活动主要由大脑皮质控制。

四、神经系统的特殊能力

一些动物进化出了与神经系统相关的特殊能力，如电场感知、夜视能力等。这些特殊能力使得动物能够更好地适应不同的环境和生存方式。

1. 电场感知：

   • 如鲨鱼、鳗鱼等水生动物能够感知周围环境中微弱的电场变化，并利用这种能力进行捕食、定位和交流。

2. 夜视能力：

   • 一些夜行或黄昏活动的动物具有夜视能力，能够在黑暗或微光环境中看清物体，从而更有效地寻找食物或避开捕食者。

综上所述，动物神经系统是一个高度复杂和精密的系统，它通过多种方式接收、处理和传递信息，从而控制机体的各种活动和适应不同的环境。

中枢神经系统组成

中枢神经系统是人体神经系统的核心部分，主要由脑和脊髓组成。以下是对中枢神经系统构成及各部分功能、性质的详细解释，并附上相关例题。

一、中枢神经系统的构成

1. 脑

• 大脑：大脑是中枢神经系统的主要组成部分，分为左右两个半球，由胼胝体连接。大脑皮层是调节人体生理活动的最高级中枢，负责感觉、运动、语言、思维等多种功能。大脑皮层可以分为额叶、顶叶、颞叶、枕叶等部分，各自承担不同的功能。

• 间脑：位于两侧大脑半球之间，是脑干与大脑半球连接的中继站。间脑分为丘脑、上丘脑、下丘脑和底丘脑四个部分，主要负责自主神经和内分泌的调节，以及感觉传导的接替等。

• 小脑：位于大脑的后下方，主要功能是调节肌张力、维持身体平衡和协调随意运动。小脑分为两侧小脑半球以及小脑蚓部。

• 脑干：脑干是连接大脑、小脑和脊髓的重要部分，包括中脑、脑桥和延髓三个部分。脑干是许多重要神经纤维和核团的集合，控制基本的生理功能，如呼吸、心跳、消化等，还参与平衡、睡眠和觉醒等功能。

2. 脊髓

脊髓是中枢神经系统的低级部分，位于椎管内，前端与脑相连，外连周围神经。脊髓的主要功能是完成感觉的传导以及大脑控制信号通过脊髓向下传导，从而完成肢体的动作。脊髓由外层灰质和内层白质构成，灰质是神经细胞聚集地，形成神经功能的核团；白质则是神经细胞的纤维连接，具有传导信息及信号的功能。

二、各部分功能、性质

1. 大脑

• 功能：大脑具有感觉、运动、语言、思维等多种功能。大脑皮层是调节人体生理活动的最高级中枢，负责整合和加工来自全身的信息，并作出相应的反应。
• 性质：大脑是高度发达的神经系统，具有复杂的结构和功能。大脑皮层的不同区域负责不同的功能，形成了高度专化的神经中枢。

2. 间脑

• 功能：间脑主要负责自主神经和内分泌的调节，以及感觉传导的接替等。例如，下丘脑是调节体温、摄食、水平衡和内分泌活动的重要中枢。
• 性质：间脑的结构复杂，包含多个不同的部分，各自承担不同的生理功能。间脑是连接大脑、小脑和脊髓的重要桥梁，对于维持机体内环境的稳定具有重要作用。

3. 小脑

• 功能：小脑主要功能是调节肌张力、维持身体平衡和协调随意运动。小脑通过接收来自大脑皮层的运动指令和来自肌肉、关节等的感觉信息，对运动进行精细的调节和控制。
• 性质：小脑的结构相对简单但功能强大，对于人体的运动协调和平衡具有至关重要的作用。小脑损伤后会导致严重的运动障碍和平衡失调。

4. 脑干

• 功能：脑干是许多重要神经纤维和核团的集合，控制基本的生理功能，如呼吸、心跳、消化等。脑干还参与平衡、睡眠和觉醒等功能，是维持生命活动的重要中枢。
• 性质：脑干的结构紧凑且功能强大，对于人体的基本生命活动具有至关重要的作用。脑干损伤后会导致严重的生命危险和多种生理功能障碍。

5. 脊髓

• 功能：脊髓的主要功能是完成感觉的传导以及大脑控制信号通过脊髓向下传导，从而完成肢体的动作。脊髓还包含许多反射的中枢和内脏感觉的中枢，对于维持机体内环境的稳定具有重要作用。
• 性质：脊髓是中枢神经系统的低级部分，但其功能却不可或缺。脊髓损伤后会导致严重的运动障碍、感觉障碍和内脏功能障碍等。

三、例题

例题：简述中枢神经系统的主要组成部分及其功能。

答案：中枢神经系统主要由脑和脊髓组成。脑分为大脑、间脑、小脑和脑干四个部分。大脑是调节人体生理活动的最高级中枢，负责感觉、运动、语言、思维等多种功能；间脑主要负责自主神经和内分泌的调节以及感觉传导的接替等；小脑主要功能是调节肌张力、维持身体平衡和协调随意运动；脑干是许多重要神经纤维和核团的集合，控制基本的生理功能如呼吸、心跳等，并参与平衡、睡眠和觉醒等功能。脊髓则是中枢神经系统的低级部分，负责完成感觉的传导以及大脑控制信号通过脊髓向下传导的功能。

神经系统可塑性

是指神经系统在结构和功能上发生适应性变化的能力。这种可塑性既可发生在发育阶段，也可发生在成年时期，既可发生在中枢神经系统，也可发生在外周神经系统。为了主动适应和反映外界环境的各种变化，神经系统能够发生这些结构和功能上的改变，并维持一定时间。这种可塑性决定了机体对内外环境刺激发生行为改变的反应能力和功能的代偿能力。以下是对神经系统可塑性几个方面的详细解释：

一、定义与概述

神经系统可塑性是指神经系统在结构和功能上通过自身修改以适应环境变化的能力。这种变化可以包括后天的差异、损伤、环境及经验对神经系统的影响。神经系统的可塑性是大脑功能的基础，它使得我们的大脑能够不断适应环境的变化，学习新的知识和技能。

二、主要类型与表现

1. 大脑可塑性

大脑可塑性是神经可塑性的重要组成部分，它涉及大脑中的神经元连接和突触形成。当个体经历学习、记忆或其认知活动时，这些连接会加强或重新组织，以适应新的信息输入。大脑可塑性在发育期和成年期都存在，并且在损伤后能够通过功能重组来代偿丧失的功能。

2. 脊髓可塑性

脊髓可塑性在中枢神经系统可塑性中相对较小，这主要是因为脊髓的横断面比脑小得多，容易造成完全性损伤。然而，脊髓也具有一定的可塑性，如通过轴突长芽和神经移植等方法来实现一定程度的恢复。

3. 突触可塑性

突触可塑性是神经可塑性的核心，它是指突触（神经元之间的连接）响应活动而增强或减弱的能力。长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）是学习和记忆过程中突触可塑性的两种关键形式。在LTP期间，突触的重复刺激会增加突触强度，从而提高神经元通讯的效率；相反，LTD会削弱突触连接，有利于修剪不必要的连接并细化神经回路。

三、影响因素

影响神经系统可塑性的因素很多，包括药物作用、环境效应、电磁场的作用和年龄的影响等。例如，体育锻炼、丰富的环境和学习经历可以促进神经发生和突触可塑性，这表明生活方式因素在塑造大脑可塑性方面发挥着至关重要的作用。

四、临床意义

神经可塑性的研究对于理解和治疗神经系统疾病具有重要意义。通过了解神经可塑性的机制及其影响因素，科学家们可以开发出更有效的康复和治疗方法，帮助那些因为意外或疾病而受损的大脑恢复功能。例如，针对特定的神经可塑性机制进行训练可以帮助中风患者恢复语言能力或帮助脑损伤患者恢复运动功能。

五、总结

神经系统可塑性是大脑和神经系统适应和改变环境的重要能力。它涉及大脑中的神经元连接和突触形成，以及脊髓等其他神经系统的结构和功能变化。了解神经可塑性的机制及其影响因素对于促进大脑健康、治疗和康复神经系统疾病具有重要意义。同时，神经可塑性也为教育和培训提供了新的思路和方法，通过科学的教学计划和方法可以帮助学生更好地掌握知识和技能。

参考文献

1. 文心一言