神经生物学-神经元

null神经生物学基础神经生物学基础基础医学院神经生物学系 李熳神经科学神经科学 神经生物学 基础神经科学 认识脑、保护脑、创造脑 神经科学 计算神经科学 临床神经科学神经生物学神经生物学六个研究分支： 1 分子神经生物学 2 细胞神经生物学 3 系统神经生物学 4 行为神经生物学 5 发育神经生物学 6 比较神经生物学什么是神经科学？什么是神经科学？ Neurosicence is a field of scientific study that seeks to understand how the nervous system carries out its functions. 绪论绪论（一）揭示人脑的奥秘是一个漫长的历史过程。 为什么人类成为地球 上一切资源的主宰？不 是因为人类有最发达的 筋骨，而是因为人类有 思想、文字和语言。 思想、文字和语言又是人类特有的极为发达的大脑的产物。因此，揭示人脑的奥秘，是人类面临的最大挑战之一。 思想、文字和语言又是人类特有的极为发达的大脑的产物。因此，揭示人脑的奥秘，是人类面临的最大挑战之一。 对脑认识的四个阶段 第一、将思维器官由心转移到脑 对脑认识的四个阶段 第一、将思维器官由心转移到脑 宋代词人张先（990-1078）把心情比作“网”络，他写道：“天不老，情难绝，心似双丝网，中有千千结”，这是“心思网络”和“情结”的起源 中国古代医学已经认识到“脑为诸髓之海”，认为“脑”、“髓”的主要功能是思想，与七情、六欲有关。 null Most ancient Egyptians, Indians, Chinese, and Greeks thought that the heart was the seat of our minds and emotions. null17世纪，Willis才把思维及人体主宰功能定位于大脑的实质 19世纪初，维也纳医生FJ Gall首先明确指出脑是思想的器官。 null他认为脑内至少有35个区域分别司理模仿、希望、理念、破坏性等等各种心理活动，并认为某些特别发达的脑区会使该区相应的颅骨突出，因此，根据某人颅骨的形态可以推测其人格，即所谓“颅相学”(phrenology）。 nullGall通过研究颅骨的形状来判断人的行为。如果Gall发现你慷慨区颅骨膨出，他就会认为你很慷慨。 虽然Gall第一个提出大脑的功能定位，但随后的实验证明他所标明的大部分区域是错误的，颅骨的形状与人的行为也没有必然的联系。 The brain has distinct functional region The brain has distinct functional region What about all those bumps on the brain’s surface? Do they perform different functions as well?第二、“定位论”的提出第二、“定位论”的提出间隔定位论 18-19世纪：提出脑的“等级递阶” 大脑（最高领导） 基底节 间脑 小脑 脑干 脊髓null定位论在19世纪两个里程碑： 1811-1829：Bell-Magendil定律确定—脊神经后根司理感觉功能，脊神经前根司理运动功能null 1861年：Broca发现失语症患者的病灶位于大脑额下回后部，从而定位此部位为大脑皮质语言区The person tilting the scales of scientific opinion of localization of function of cerebrum--The person tilting the scales of scientific opinion of localization of function of cerebrum--French neurologist Paul Broca第三、线形神经反射的提出第三、线形神经反射的提出 17世纪，法国哲学家笛卡儿提出反射 1833年，Hall正式提出反射弧的概念 与定位论有重叠,但把机能定位的中枢加以线性反射的补充.nullSherrington(1857-1952)提出神经元之间是接触关系,提出了突触的概念. Pavlov(1849-1936)建立了条件反射实验和学说,以大脑皮质发生暂时性联系的条件反射,解释人的高级神经活动,奠定了现代神经心理学基础. “神经元反射论”的缺点:没有打破孤立中枢的概念,没有认识到神经元间非线性的联系,没有找到条件反射和非条件反射的复杂神经回路,没有认识神经元与其它成分的联系. 第四、泛脑网络论 第四、泛脑网络论脑：综合泛脑层次与泛脑关系的信息网络系统 null“网络论”承认并包容了“定位论”和“反射论”中正确的部分，如纵向的等级递阶，机能定位及反射与反射弧的概念等。 补充和修正了许多概念，如梯级结构间越级的、反馈的、双向的，以及横向的交互作用，其联系既有线性的，又有非线性的。null 机能定位是动态联系的体现，如语言能力要涉及许多大脑皮质区，既有Broca 语言区和Wernicke 语言区，又要联系躯体运动区，听区，视区，角回等。null1: meaning produced2: code transferred3 formulation of speech plan4: production of speechFrom : www.driesen.com/ speech_language_areas.htm（二）神经科学兴起的时代背景（二）神经科学兴起的时代背景1960年，国际脑研究组织（International Brain Research Organization，IBRO）成立。目的:促进神经科学的发展和世界各国从事脑研究的工作者交流。 1962年，美国麻省理工学院创建了“神经科学研究规划”（Neuroscience Research Program， NRP） null1969年，美国成立了神经科学学会（Society for Neuroscience）。己成为该国生物科学界最庞大的学术组织之一。 1989年, 美国参众两院通过立法，把1990年1月1日开始的十年确定为“脑的十年”，这一倡议立即得到IBRO等许多国际组织及世界许多国家相应学术组织的响应。欧洲推出“欧洲脑十年”，日本有二十年“脑科学时代”等。 21世纪:日本神经科学界提议定为脑的世纪。null 神经科学在未来几十年内可能发展成一 个必不可少的工具 ——以探寻最深奥的生 物学秘密 —— the biological basis of mind and consciousness. nullModel Neurons De Schutter’s Purkinje Cell内 容内 容 神经元概念 神经元结构特点 微环路 神经递质共存神经元概念：神经元概念： 一个神经细胞的胞体及所有突起。 可以接受刺激、产生和扩布神经冲动,并将神经冲动传递给其它神经元或效应细胞。 是神经系统的基本结构和功能单位。 是一种高度分化的细胞。Neurons have diverse formsNeurons have diverse forms estimated as high as 10,000 classes in the vertebrate brain. Axons-microns to meters. Dendrites-single to many (dendritic trees). Cell bodies-large or small.The process of neurohistologyThe process of neurohistologyIn the late 19th century German neurologist Nissl showed that a class of basic dyes would stain clumps of materials surrounding the nuclei of neurons. Clumps-Nissl bodies Stain-Nissl stainnull光镜下在碱性染料的制片中,神经元的胞质内的嗜染质(chromidal) 呈深染的颗粒或小块,称尼氏体，见于所有大细胞和许多小细胞的胞体和树突中，但在轴突和轴丘中不见尼氏体。 null电镜下尼氏体是由许多规则平行排列并互相沟通的粗面内质网以及其间的游离核糖体组成，没有明显边界，内质网囊或小管相互间的距离约为0.2－0.5μm，游离的核糖体，分布于其间，其数量远远多于内质网上的附膜核糖体。null 树突和轴突是神经元的突起，其大小和形态各不相同，很难用常规的显微镜鉴别。 Nissl stain enables histologists to study the arrangement,or cytoarchitecture ,of neurons in different parts of the brain. null 尼氏体为神经元合成蛋白质最活跃的部位，包括结构蛋白质和分泌蛋白质，补充神经元本身的消耗。并通过轴浆输送到神经终末。 当神经元受到损伤或轴突被切断时，胞体的尼氏体消散或解体，这种现象叫染色质溶解。null 尼氏体溶解发生于脊髓灰质炎、维生素B缺乏、神经元胞体与轴突断离等。此时，尼氏体从核周开始崩解为细尘状颗粒，并渐渐向外扩展，进而完全溶解消失。 因尼氏体消失，胞浆着色浅，胞体肿胀，细胞由多极形状变为圆形，胞核移位于轴突起始部对侧边缘部。病变一般为可逆性，去除病因，可恢复正常。如发展，可导致细胞萎缩或坏死。 But, it only stains the cell body and the region of the neuron around the nucleus. But, it only stains the cell body and the region of the neuron around the nucleus. The Golgi stainThe Golgi stain1873年,意大利解剖学家C Golgi发明了选择性显示神经细胞的嗜银染法。 该法可以在组织切片上显示出完整的神经元，包括其胞体、树突和轴突。He discovered that by soaking brain tissue in a silver chromate solution铬酸银 ,a small percentage of neurons become darkly colored in their entirety.He discovered that by soaking brain tissue in a silver chromate solution铬酸银 ,a small percentage of neurons become darkly colored in their entirety.Cajal’s contributionCajal’s contributionCajal used the Golgi stain to work out the circuitry of many regions of the brain.nullGolgi:神经系统“网状学说”,神经系统是由一团其胞浆相互联通的合体细胞形成的网状结构. Cajal:神经系统是由许多相互分开的、边界明确的细胞即神经元组成的.null西班牙神经组织学家Cajal 建立了神经元学说，确立神经细胞（神经元）是神经系统和脑的基本结构与功能单位，否定了神经系统“网状学说”，为神经系统的研究指明了正确方向。 Cajal 1906年与意大利神经组织学家高尔基（C.Golgi ，1843～1926）同获诺贝尔生理学医学奖。 　　神经元神经元一个神经细胞的胞体（核周质）及其所有的突起（树突和轴突），是神经系统的功能单位，是高度分化的细胞，可以接受刺激，产生和扩布神经冲动并将神经冲动传递给其他效应细胞.形态学分类形态学分类按神经元突起形态和数目不同 单极神经元 双极神经元 假单极神经元 多极神经元nullnull单极神经元: 无脊椎动物的自主神经系统。 双极神经元: 感觉细胞，如眼视网膜、鼻嗅上皮。 假单极神经元:是双极神经元的一种变型， 如触觉、压觉、痛觉的感受器 。 多极神经元： 脊髓运动神经元、海马锥体细胞、小脑 Purkinje细胞。 功能分类功能分类可分为 三个主要功能组: 1感觉神经元 （传入神经元） 2 运动神经元 （传出神经元） 3中间神经元 （接替或投射神经元，局部神经元） 感觉神经元感觉神经元 信息（刺激信号） 机体外周 (传入神经元） 神经系统 目的：实现感知和运动的协调 运动神经元：运动神经元：脑、脊髓(传出神经元) 指令 肌肉、 腺体 目的: 外周器官按神经系统指令 反应中间神经元中间神经元接替或投射中间神经元：具有长轴突，将信号从一个脑区传递到另一个脑区。 局部中间神经元：具有短轴突，在局部环路内进行信号处理。 按神经元所含递质不同分类 按神经元所含递质不同分类 胆碱能神经元 肾上腺素能神经元 多巴胺能神经元 5-羟色胺能神经元 氨基酸能神经元 肽能神经元 神经元的三大特点 神经元的三大特点 之一：神经元的有丝分裂活动一般在出生或出生后不久便停止，这是因为神经元的定向分化一旦开始，有丝分裂的潜力就丧失，而且细胞就不再恢复到可引发有丝分裂的状态。特点之二： 当神经元受损时，高尔基器或尼氏体逐渐分解以至消散，这种现象称为染色质溶解。特点之二： 当神经元受损时，高尔基器或尼氏体逐渐分解以至消散，这种现象称为染色质溶解。nullChromotolysis Reaction(染色质溶解):   Cut the axon, the distal portion dies over time (no connection to nucleus), engulfed by microglial cells. nullThe cell body and dendrites (proximal) show a retraction in cell size and breakdown in the mature architecture ,such as Golgi Body, Nissle body ( RER). 线粒体线粒体特点之三：高代谢、高耗氧细胞，因此线粒体含量丰富。脑的耗氧量高脑的耗氧量高脑仅占体重的2％，而耗氧量却占全身静息耗氧量的20％。 脑是持续耗能者，睡梦中耗能水平还很高。 脑仅能利用血中葡萄糖供能，而其它器官还可用其它糖类、脂肪和氨基酸供能。 正常体温下，脑组织供血仅暂停数十秒，即可发生脑组织不可逆改变，随后发生意识障碍。神 经 元 结 构神 经 元 结 构 核 神经细胞体（核周体） 神经元 原生质 轴突 突起 树突细胞膜神 经 元 结 构神 经 元 结 构神经元膜神经元膜神经元膜与其他细胞一样，其分子构型依据“液态镶嵌模型”，是由双层脂质分子中嵌入蛋白质构成。null每一脂质分子一端为亲水极，朝向细胞膜的内、外面； 另一端为两条脂肪酸链组成的疏水极，位于膜的中间。 null膜蛋白有的全部嵌入膜脂质双层内，有的贯通全膜两端外露，有的一端外露一端嵌入，它们属于内在蛋白，具有多种重要生理功能。 如受体、离子通道、载体 而分布于脂质双层表面的称外在蛋白，如神经细胞粘着分子以及附着于突触前、后膜胞浆面的肌动蛋白、血影蛋白等，后者又称为膜骨架蛋白。 null神经元膜除蛋白质（30－40％）及脂质（40－50％）外还有1－5％的糖。糖与蛋白质或脂质结合，构成糖蛋白和糖脂。 糖蛋白和糖脂的低聚寡糖链伸向神经元膜的表面，与化学信息的识别、细胞粘连，膜抗原和受体等密切相关。 细 胞 核（nucleus） 细 胞 核（nucleus）神经元具有一个细胞核，也有两个（自主神经节） 圆形或卵圆形（3-18μm），居中； 核小孔：核膜上的小孔，直径0·1μm 核仁：细丝+颗粒，富含核糖核酸；主要成分是rRNA，少量DNA，蛋白质及酶类 核内染色质：含遗传物质DNA 核膜由两层膜组成，膜厚7nm，膜间有腔隙，与内质网相连；核膜由两层膜组成，膜厚7nm，膜间有腔隙，与内质网相连；null 细胞核是遗传信息 储存、复制和表达 的主要场所，又是 将DNA转录成RNA 的部位。null染色质直接合成mRNA,核仁主要合成rRNA, 形成核糖体，它们出核孔至胞浆由这些RNA分子再转录成各种蛋白质。核在有丝分裂中复制DNA。 神经元仅在发育期具有丝分裂活动。特点之一：特点之一：神经元的有丝分裂活动一般在出生或出生后不久便停止，这是因为神经元的定向分化一旦开始，有丝分裂的潜力就丧失，而且细胞就不再恢复到可引发有丝分裂的状态。 核糖核蛋白体 （ribosome） 核糖核蛋白体 （ribosome）合成蛋白质，在神经元内非常丰富 大亚基（3分子rRNA ） +小亚基（1分子rRNA ） null游离核糖体 合成分泌蛋白； 附膜核糖体 合成结构蛋白 内质网 （endoplasmic reticulum） 内质网 （endoplasmic reticulum）粗面内质网： 蛋白质合成的场所 扁平的片状、管状结构 内质网+核糖体 滑面内质网： 不同的部位行使不同的功能（异质）； 不规则分枝和融合的管或池组成 无多聚核糖体null 尼氏小体 （Nissl body) 尼氏小体 （Nissl body)性质：粗面内质网+核糖核蛋白体 定位：神经元胞体，大树突干，不存在于轴突 特点之二： 当神经元受损时，尼氏小体逐渐分解以至消散，这种现象称为染色质溶解（chromatolysis)尼氏小体的大小及分布随神经元不同有较大差异:尼氏小体的大小及分布随神经元不同有较大差异:大神经元(脊髓前角运动细胞)，尼氏小体粗大,呈斑块状。 小神经元(脊髓后角胶状质细胞内)，为细小颗粒状,分布均匀。 滑面内质网和粗面内质网在结构上是相连续的，滑面内质网是神经元胞浆内的钙库。滑面内质网和粗面内质网在结构上是相连续的，滑面内质网是神经元胞浆内的钙库。 在树突棘内常见滑面内质网囊平行层状排列，称为棘器。 在轴突及其终末内可见滑面内质网与泡状结构相连，有人认为突触囊泡可能来源于滑面内质网。 在树突棘内常见滑面内质网囊平行层状排列，称为棘器。 在轴突及其终末内可见滑面内质网与泡状结构相连，有人认为突触囊泡可能来源于滑面内质网。运输蛋白质、合成脂质和固醇运输蛋白质、合成脂质和固醇神经元胞体合成的蛋白质通过滑面内质网输送到神经终末。 膜磷脂由滑面内质网合成，并运送到其它细胞器膜上,所以说滑面内质网是膜发生的主要场所。 Golgi器 Golgi器蛋白质翻译后加工的场所； 5-7层扁平的内质网池和囊泡组成null 神经元有高度发达的高尔基复合体（Golgi complex)围绕胞核，并深入大树突内，但不进入轴突。电镜下高尔基复合体由三部分组成，即扁平囊、小泡和大泡。 扁平囊一般由3－10个相平行排列的扁囊组成，呈弓形，凸面朝向细胞核，为生成面；凹面多向细胞表面，为成熟面。在扁平囊的两端常呈泡状。 扁平囊一般由3－10个相平行排列的扁囊组成，呈弓形，凸面朝向细胞核，为生成面；凹面多向细胞表面，为成熟面。在扁平囊的两端常呈泡状。 小泡为直径40－80nm的囊泡，多位于扁平囊的生成面处，一般认为它是由内质网芽生而来。 小泡内充满蛋白质分子，当其运行到高尔基器生成面时，小泡膜与扁平囊膜融合，将蛋白质分子转运到扁平囊中。 小泡为直径40－80nm的囊泡，多位于扁平囊的生成面处，一般认为它是由内质网芽生而来。 小泡内充满蛋白质分子，当其运行到高尔基器生成面时，小泡膜与扁平囊膜融合，将蛋白质分子转运到扁平囊中。 大泡位于高尔基器的成熟面，直径100－500nm，可能是由扁平囊末端或局部生芽溢缩而成，并将扁平囊加工的分泌物质包装形成分泌泡和溶酶体等。 大泡位于高尔基器的成熟面，直径100－500nm，可能是由扁平囊末端或局部生芽溢缩而成，并将扁平囊加工的分泌物质包装形成分泌泡和溶酶体等。 null为细胞供给一个内部运输系统和包装中心。 对粗面内质网初步合成的肽链进一步加工修饰，形成具有生物活性的肽链。 把部分蛋白质加上各种糖蛋白残基，形成糖蛋白。null特点之二： 当神经元受损时，高尔基器逐渐分解以至消散，这种现象成为染色质溶解。特点之二： 当神经元受损时，高尔基器逐渐分解以至消散，这种现象成为染色质溶解。 线粒体（mitochondrion） 线粒体（mitochondrion）形状不一，有圆形、长条形、棒形或分枝形 几乎分布于整个神经元 除核以外的唯一含有DNA的细胞器，还含有蛋白质合成系统（mRNA、rRNA、tRNA） 线粒体是细胞内氧化磷酸化和形成ATP的主要场所 线粒体是细胞内氧化磷酸化和形成ATP的主要场所 线粒体基质的三羧酸循环酶系通过底物脱氢氧化生成NADH。NADH通过线粒体内膜呼吸链氧化，与此同时合成ATP。合成的ATP进入细胞质后参与细胞的各种需能过程。 线粒体基质的三羧酸循环酶系通过底物脱氢氧化生成NADH。NADH通过线粒体内膜呼吸链氧化，与此同时合成ATP。合成的ATP进入细胞质后参与细胞的各种需能过程。 功能：提供能量（氧化功能中心）、储钙（调节细胞内钙浓度）功能：提供能量（氧化功能中心）、储钙（调节细胞内钙浓度）Intracellular calcium compartments and storesIntracellular calcium compartments and storesNucleusCytoplasmSubplasmalemmal region功能：储钙（调节细胞内钙浓度）线粒体线粒体特点之三：高代谢、高耗氧细胞，因此线粒体含量丰富。细胞骨架 细胞骨架 体外培养神经元 去垢剂 膜蛋白脂质溶解，可溶蛋白溢出 细胞骨架几乎维持神经元原形细胞骨架 细胞骨架 以一种坚韧、高度凝胶状的形式充满整个细胞 神经元的多样性复杂性依赖于骨架 骨架是动态的 为细胞运输提供了结构基础 细胞骨架包括：微管、微丝、神经细丝 null微管（Microtubules）微管（Microtubules）微管由13根原丝（ protofilaments)排列形成管状。 外径:25-28nm， 内径 :15nm null每根原丝由α –微管蛋白和β -微管蛋白亚单位纵向排列而成. null微管之间不直接相连，以微管相关蛋白（Microtubules associated proteins, MAPS) 相互联系. 免疫组织化学方法可显示MAPS沿微管均匀分布. 微管相关蛋白MAP2（树突），MAP3, tau protein (轴突）. nullAlzheimer病(AD)是成人痴呆症中最常见的一种。神经细胞内的神经原纤维缠结(NFT)是其特征性脑损伤之一。 NFT的主要组成成分是异常过度磷酸化的微管相关蛋白tau,这种tau蛋白以聚集的双螺旋丝(PHF)存在。 越来越多的实验证明:NFT引起的神经原纤维退化在AD发病中起重要作用。null用浸镀硝酸银的方法，在神经元的胞体、树突和轴突内可见一种细的棕黑色的神经原纤维，交叉排列成网状（光镜下）。 微管有保持细胞形态，使细胞运动、物质转运等功能。微管有保持细胞形态，使细胞运动、物质转运等功能。支持 ：细胞质内微管起支架作用，决定细胞外形，特别是神经细胞，其外形决定于从核周体发起的突起数目。 生长锥内有细胞骨架－肌动蛋白微丝、微管、神经细丝，负责轴突的延伸，决定生长方向、分支和生长的停止，决定细胞形态。 秋水仙素使微管解聚 ，细胞的伸展和移动受阻，细胞突起回缩. 细胞运动细胞运动 细胞有丝分裂时出现的纺锤体，是由单微管组成的。染色体的移动是靠微管的聚合和解聚不断进行的结果。 轴突终末内突触小泡的运输，多形核白细胞朝向入侵物的自发运动，某些细胞的吞噬活动，保括吞噬小体与溶酶体的融合，均有微管参加。物质转移和运输 ：物质转移和运输 ：神经细胞内的轴浆运输，视网膜色素细胞内色素颗粒的移动。 神经细丝Neurofilaments神经细丝Neurofilaments四聚体蛋白亚基。形态学上与其他细胞的中间丝不同：神经细丝拥有旁臂。 神经细丝在近端树突及轴丘最多，在轴突的生长端和树突棘中尚未发现。 神经细丝Neurofilaments神经细丝NeurofilamentsDiameter : 10nm Bones of the cytoskeleton.nullThe most abundant fibrillar components of the axon. 3-10 times more than microtubules in an axon. Protofilament-protofibril-filament 原细丝－初原纤维－细丝Protofilament-protofibril-filament 原细丝－初原纤维－细丝微丝 Microfilaments微丝 Microfilaments肌动蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白组成。 在神经元高度活动部分，微丝占优势，如：轴突生长锥和树突棘。 含肌动蛋白丝的丝状网格是树突棘头部的主要特征。 微丝 Microfilaments 微丝 Microfilaments Diameter :5nm Thinnest types of fibers. Composed of two strands of polymerized globular.突起突起 树突（dendrites) 树突（dendrites)神经元细胞体的延伸部分 含有胞体的细胞器：粗面内质网、Golgi器和游离核蛋白体，随树突分枝细胞器逐渐减少 微管是树突中最明显的细胞器 树突无髓鞘 树突表面有许多细的隆起—树突棘，可能和一些特殊纤维发生突触联系 细长型或鼓棰型 牙型 蘑菇型 细长型或鼓棰型 牙型 蘑菇型 null电镜下见树突棘含有数个扁平囊状平行并置结构，囊内含有电子致密物质，呈板状，称棘器(spine apparatus SA). 树突棘大小差别大； 不是固定的结构；具有可塑性； null许多前脑神经元的树突棘接受兴奋性突触连接,树突棘的大小,长度被认为随突触前终末的活性和功能而变化。 应用Golgi法研究发现: 去神经支配或年老时 树突棘减少或消失 再得到神经支配 树突棘又可再现或增多The spine apparatus (SA) is a specialization of the smooth endoplasmic reticulum (SER). The spine apparatus (SA) is a specialization of the smooth endoplasmic reticulum (SER). 棘器是滑面内质网的特化结构棘器是滑面内质网的特化结构null树突棘的三维结构 红色的兴奋性突触和蓝色的抑制性突触位于树突棘的头部，黄色的棘器位于树突棘的头颈部。 轴突（axon） 轴突（axon）是神经元特有的、在神经系统中将信息传递一定距离的高度特化的结构； 结构：轴丘、轴突起始段、中间段、末段轴丘Hillock起始段中间段末段null Neurons 轴丘Hillock轴丘：几乎没有游离核蛋白体、粗面内质网的三角区或扇形区，有大量的微丝、微管； 轴突起始段：分布高密度电压依赖性Na+通道,一般去极化10mv(胞体需去极化30mv)左右达到阈电位,因而动作电位最先发生在此处，是神经冲动的发起部;膜兴奋阈最低； 末段：神经末梢，含有突触囊泡； 无核蛋白体（电镜下作为轴突的标志）nullnullThreshold reached: Trigger action switch当轴丘膜去极化10mv左右达到阈电位, 则爆发动作电位，null 轴突 树突 发生次序 先 轴突出现之后 形起始段 特异化 无特异化 态数量 一条/神经元 多发性且可变 结长度 长分枝少 短分枝多 构末端 不逐渐变细 逐渐变细 棘刺 无 树突棘 细胞器 无 有 突触小泡 优势存在 选择存在 细胞骨架 神经丝比树突多 微管比轴突多 微管相关蛋白 tau蛋白 MAP2 蛋白合成 基本无 可局部合成 信息传递 传出 传入 轴突转运（axonplasmic transport） 轴突转运（axonplasmic transport）神经元胞体与突起之间存在着双向物质流动，这种现象称轴突转运或轴浆转运； 形式： 顺向转运： 胞体 末梢 逆向转运： 末梢 胞体 速度： 快速转运：300-400 mm/d 慢速转运：0.2-5mm/d 顺向转运有快速转运/慢速转运两种方式 逆向转运只有快速转运方式null神经元的细胞体与轴突是一个整体，胞体和轴突之间必须经常进行物质运输和交换。 轴突内的轴浆是经常在流动的。轴浆流动是双向的。 胞体内具有高速度合成蛋白质的结构，其合成的物质借轴浆流动向轴突末梢运输；而反向的轴浆流动可能起着反馈控制胞体合成蛋白质的作用。 顺向转运分类顺向转运分类快速轴浆转运，指的是具有膜的细胞器（线粒体、递质囊泡、分泌颗粒等）的运输，在猴、猫等动物的坐骨神经内其运输速度为410mm/d。 慢速轴浆转运，指的是由胞体合成的蛋白质所构成的微管和微丝等结构不断向前延伸，其他轴浆的可溶性成分也随之向前运输，其速度为0.2-5 mm/d。 慢速轴浆转运:慢速轴浆转运:通过 轴浆流,只有胞体到轴突终末一个方向,Dynamin 可能是慢转运动力蛋白. 转运细胞骨架,如神经细丝, α- β-微管蛋白;肌动蛋白(actin),网格蛋白(clathrin),酶类,等. 这些蛋白以聚合形式在微管上滑动前进. nullnullBUT ! Some axons may be 3 ft (914 mm) long . Using slow axonal transport, 5 mm/day at best, 183 days to get there… -快速轴浆转运:快速轴浆转运:转运速度300-400mm/天. 顺向或逆向转运膜性细胞器,包括分泌囊泡(递质,肽类,激素),囊泡膜,线粒体,滑面内质网的成分. 依赖ATP和轴突的微管结构提供细胞器移动的轨道. 快速顺向转运：驱动蛋白（Kinesin）提供腿（leg），囊泡沿微管下行，ATP提供能量 快速顺向转运：驱动蛋白（Kinesin）提供腿（leg），囊泡沿微管下行，ATP提供能量 kinesinnull 在缺氧、氰化物毒化等情况下，神经纤维的有氧代谢扰乱使ATP减少到50%以下时，快速轴浆流动即停止，说明它是一种耗能过程。 产生顺向快转运动力的是驱动蛋白（kinesin) 和各种kinesin 相关蛋白(kinesin-related proteins ,KIPs), 它们都是ATP酶(ATPases). Disrupt microtubule structure, fast transport ceases. Disrupt microtubule structure, fast transport ceases. 快速顺向转运：驱动蛋白（Kinesin）提供腿（leg），囊泡沿微管下行，ATP提供能量 快速逆向转运：动力蛋白（dynein）提供腿（leg），囊泡沿微管上行，ATP提供能量快速顺向转运：驱动蛋白（Kinesin）提供腿（leg），囊泡沿微管下行，ATP提供能量 快速逆向转运：动力蛋白（dynein）提供腿（leg），囊泡沿微管上行，ATP提供能量null快速轴浆转运的可能机制快速轴浆转运的可能机制囊泡等有膜的细胞器的运输与微管或微丝的功能有关. 微管上含有囊泡结合点和ATP，囊泡膜上有ATP酶和能与微管相附着的结合点. ATP酶作用于ATP，后者放出能量使微管与囊泡膜发生附着结合，而后又脱离接触，如此推动囊泡不断与下一个结合点相附着，造成囊泡等有膜细胞器沿着微管向前推移。null顺向转运:蛋白质,代谢产物,神经递质 逆向转运:神经营养因子,细胞内吞物,药物 逆向转运逆向转运目前对由轴突末梢向细胞体方向的逆向轴浆流动了解得比较少。 这种逆向流动的速度约为快速顺向运输速度的一半左右。 有人认为，破伤风毒素、狂犬病病毒由外周向中枢神经系统转运的机制，可能就是逆向轴浆流动。 null运用辣根过氧化酶(HRP)方法研究神经纤维的发源部位， 其原理也是因为HRP能被轴突末梢摄取， 并由轴浆流动转运到神经纤维的细胞体。HRPHRP 轴突转运（axonplasmic transport） 轴突转运（axonplasmic transport）意 义： 顺向转运：胞体合成的各种蛋白质、代谢 物、神经递质运输到末梢 神经营养因子 神经发育 逆向转运： 胞吞大量物质 胞体清除 重新利用 提供信息：引起胞体对轴突变 化的反应 神经元环路 神经元环路环路是反射概念的发展； 人类行为几乎都在大环路、局部环路和微环路共同组成的复杂网络联系中实现 CNS内没有单纯的运动传导通路、感觉传导通路； 神经活动绝大多数不是在反射弧内一次循环的结果；环路强调各环路间的交互作用。ff膝跳反射是单突触反射，传入神经纤维直接与传出神经元的胞体联系。冲动由位于股神经内的传出纤维传递至效应器股四头肌的运动终板，从而引起被牵拉的肌肉收缩，使小腿前伸。此反射通常受中枢神经系统的高级部位影响，其反应的强弱、迟速可反映中枢神经系统的功能状态，临床上用以检查中枢神经系统的疾患。 神经元环路神经元环路 大环路 局部环路 微环路 null大环路：经典的大环路包含来自不同脑区或核团的神经元和联系它们的长投射纤维。 局部神经环路：在同一核团或脑区内部由传入神经纤维、传出神经元、短轴突局部中间神经元构成的环路。 微环路：由相邻神经元的不同成分之间形成的环路。null经典的大环路包含来自不同脑区或核团的神经元和联系它们的长投射纤维。Substantia nigra DAGABAACHGABA———+——Striate 大环路局部神经环路或局部环路 (local circuits)局部神经环路或局部环路 (local circuits)是指由局部神经元构成的独立联系的局部环路，在这个环路中，可包含投射神经元的胞体和树突； 神经冲动可在这种环路中独立传导，这种局部环路在信息的局部整合过程中起重要作用。局部神经环路或局部环路局部神经环路或局部环路是指由局部神经元构成的独 立联系的局部环路，在这个 环路中，可包含投射神经元 的胞体和树突； 局部神经元环路 局部神经元环路从种系发生看，动物越高级，局部环路神经元的数目越多，越复杂. 例如:小脑浦肯野细胞和颗粒细胞(局部环路神经元)的比例在蛙类是1：2，鼠是1：140，猫是1：600，猴是1：950，而人则高达1：1600。 局部神经元环路 局部神经元环路神经系统的整合、可塑性以及学习记忆等很多功能都与局部环路神经元和局部神经元环路活动有关。 一般主要起局部反馈抑制作用。 局部环路包括三种基本成分：局部环路包括三种基本成分：①来自别的脑区和核团的长传入纤维的末梢； ②接受长传入纤维的输入信号的接替神经元或投射神经元，它们自己有长的轴突可与较远的脑区发生联系； ③具有短轴突的局部神经元或中间神经元. 共同组成三联体(triad) 由于三联体内各成分的相互组构关系不同，局部环路可实现不同的功能。 null来自别的脑区和核团 的长传入纤维的末梢DAGABAACHGABA———+——Striate 接受长传入纤维的输 入信号的接替神经元具有短轴突的局部神 经元或中间神经元局部环路局部环路神经元(local circuit neuron)或局部神经元(local or intrinsic neurons)或中间神经元(interneurons)局部环路神经元(local circuit neuron)或局部神经元(local or intrinsic neurons)或中间神经元(interneurons)是指那些仅与同一核团或脑区内邻近神经元相接触，而不与远距离的脑结构或器官内的细胞相接触的神经元。 局部神经元在局部神经元环路中作用非常复杂，一般主要起局部反馈抑制作用。 局部神经元 局部神经元局部环路神经元广泛分布于CNS中，它与长投射神经元的比例大于3：1; 尾核中局部环路神经元占全部神经元的95%，且都是抑制性神经元； 大脑皮质内的星状细胞，小脑皮质内的篮状细胞和星状细胞，视网膜内的水平细胞和无长突细胞，嗅球内的颗粒细胞，脊髓内的闰绍细胞等都是局部环路神经元。null局部环路神经元广泛分布于CNS中，它与长投射神经元的比例大于3：1，DAGABAACHGABA———+——Striate 长投射神经元局部环路神 经元突触微环路整合突触微环路整合微环路：是由局部环路神经元的胞体、树突、轴突的一个或几个突触形成的微小局部调制环路，虽然它涉及的范围可小到mm计，其传导速度以ms计，但它是一个独立的整合单位，是执行信息处理的初级阶段。突 触 性 聚 合突 触 性 聚 合 两个或多个轴突终末(a)和(b),(c)与树突(d)形成轴-树突触，a，b,c 都是兴奋性的，a终末冲动产生的EPSP1被后来的b,c终末产生的EPSP总和，称为时间总和(temporal summation)。也可因其组合关系不同，组成不同的总和形式。信息整合方式：信息整合方式：空间总和： 发生在细胞不同部位的局部（突触）电流进行总和。 时间总和： 单一突触上连续发生的局部电流相加。 突触性分散突触性分散一个轴突终末(a)作为突触前成分，把兴奋传递到多个树突(b-f)，这样一个动作电位(AP)，就可同时引起多个树突的兴奋性突触后电位(EPSP)，使信息在传递过程中得到扩增。null 牵拉一块肌肉如股四头肌，可激活几百个感觉神经元；每个感觉神经元可通过辐射方式直接与100-150个运动神经元和中间神经元接触，以便把感觉输入分布到许多靶细胞，以发挥广泛而多样性的作用； 一个运动神经元又可通过聚合方式接受多个感觉细胞的传入冲动，以便接受大量神经传导，最后经整合后输出。 突触微环路整合突触前抑制 突触微环路整合突触前抑制 轴突(a)和传导神经元(c)的兴奋，可被轴突终末(b)减弱或消除。这一作用是通过b-a轴-轴突触完成的 突触微环路整合前馈抑制 突触微环路整合前馈抑制 传入神经轴突终末(a)与接替神经元(b)和中间神经元(c)的树突形成轴-树突触，可直接兴奋b、c，产生EPSP。c和b形成的树-树抑制性突触，则抑制了a对b神经元所引起的兴奋,从而导致接替神经元b的抑制。 突触微环路整合返回抑制 突触微环路整合返回抑制当细胞a被来自树突(1)的EPSP激活时，冲动到达细胞体(2)，(2)产生的冲动由轴突(3)输出，同时输向另一树突(6)，由(6)进而激活树突棘(5)，在棘内产生的EPSP，又通过(5)返回到树突(6)，产生抑制性突触后电位(IPSP)，扩布到整个细胞，并抑制它的兴奋性冲动传出。递质共存 (neurotransmitter coexistence)递质共存 (neurotransmitter coexistence) 一个神经末梢往往储存和释放两种或更多的化学信息物质，即多种神经信息物质共存于同一神经元中，此现象称为递质共存(neurotransmitter coexistence)。递质共存现象可归纳为三种形式：递质共存现象可归纳为三种形式：①不同经典递质共存：如DA与GABA共存于黑质、暧昧带；NA与ACh共存于发育中的交感神经节； ②经典递质与神经肽共存：如DA与CCK，NT共存于腹底被盖区； ③不同神经肽共存：如SP与CGRP共存于结状神经节,心血管及支气管感觉神经；SP与CCK共存于中央灰质，背根神经节.递质与调质共存的意义递质与调质共存的意义使神经调节的范围更扩大，更精确； 它们可各司所长，相互配合，相互补充，协同作用，使神经调节更加多样化，更臻完善； 体现了一种更经济的调节方式，以减少单个调节物大量持续作用下，可能引起的副作用； 它们在不同刺激条件下，释出的比例有所不同，以适应不同的需要。 5-HT SP TRH在延脑的相互作用5-HT SP TRH在延脑的相互作用在延脑5-HT下行纤维中SP和 TRH与5-HT共存.SP和TRH 可通过不同机制影响脊髓前 角5-HT的突触传递. nullSP 本身并不影响5-HT的释放,它可能主要作用于突触前机制,间接阻断突触前5-HT受体,对抗5-HT的突触前自身反馈调节作用,而增加5-HT 的释放.nullTRH则主要作用于突触后,通过某种途径加强突触后受体的效应,对5-HT引起的效应发挥调节作用. TRH 5-HT null当低频刺激(2HZ)时,脊髓仅释放5-HT,而高频刺激(15HZ)和大剂量使用利血平后,可使共存的SP和TRH与5-HT共同释放,从而扩大和增强了5-HT单独释放时所引起的效应.颌下腺ACh和VIP间的协同作用颌下腺ACh和VIP间的协同作用VIP在支配唾液腺的颌下神经节的部分细胞中与ACh共存，调节腺体的外分泌和血管的舒张活动； VIP ACh 颌下腺ACh和VIP间的协同作用颌下腺ACh和VIP间的协同作用电刺激副交感神经时ACh和VIP可同时释放；在低频刺激(2HZ)时，可引起腺体分泌和血管舒张，显示胆碱能的效应，而在高频刺激(15HZ)时，可使VIP大量释放，导致血管舒张；VIPM-RAChnull此效应受突触前M受体调节，突触前M受体引起的反馈抑制，可减少VIP释放 VIP ACh null如阿托品 可通过阻断突触前M受体引起的反馈抑制，导致VIP释放急剧增加；VIP本身虽只能引起血管舒张，并无明显的促唾液分泌作用，但它可显著加强ACh的促唾液分泌作用。 VIP ACh nullVIP在与受体结合的过程中，使M胆碱受体变构，提高受体对ACh的亲和力，同时，共同提高颌下腺细胞内cAMP的含量。 VIP ACh cAMPThe Nervous system has two classes of cellsThe Nervous system has two classes of cellsNeurons Sensory neurons (afferent neurons) Interneurons (association neurons) Motor neurons (efferent neurons) Glial cells 少突胶质细胞Oligodendrocytes 星形胶质细胞Astrocytes 小胶质细胞Microglia 施万细胞Schwann cells & 卫星细胞satelli