第2章動(dòng)物和人體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)你的身體作為一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，與外界不斷進(jìn)行著物質(zhì)的交換、能量的轉(zhuǎn)換和信息的傳遞，體內(nèi)又有成千上萬(wàn)種化學(xué)反應(yīng)在同時(shí)進(jìn)行，但是內(nèi)環(huán)境卻能維持相對(duì)穩(wěn)定。這是為什么？打球、游泳、騎自行車(chē)……不論你從事什么運(yùn)動(dòng)，全身各個(gè)器官都能夠保持高度的協(xié)調(diào)一致。這又是為什么？?jī)?nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持，各器官之間功能的協(xié)調(diào)，以及對(duì)外界刺激作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，都是通過(guò)復(fù)雜而精巧的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。是重簾低垂抑或星云閃亮，不，是腦細(xì)胞織就信息之網(wǎng)。萬(wàn)千信息在此傳輸交匯：調(diào)節(jié)著機(jī)體的穩(wěn)態(tài)，更閃耀著智慧的光芒！第1節(jié)通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)問(wèn)題探討足球比賽的勝負(fù)很大程度上取決于隊(duì)員之間的配合，配合要靠信息的傳遞。討論：1.隊(duì)員之間是如何傳遞信息的？2.隊(duì)員通過(guò)眼、耳獲得信息后，自身是如何處理信息，并迅速作出反應(yīng)的？3.隊(duì)員要有良好的表現(xiàn)，身體的各個(gè)器官同樣需要協(xié)調(diào)配合，這又是如何實(shí)現(xiàn)的？本節(jié)聚焦?反射弧包括哪幾個(gè)組成部分？?神經(jīng)沖動(dòng)是怎樣產(chǎn)生和傳導(dǎo)的？?神經(jīng)系統(tǒng)的分級(jí)調(diào)節(jié)體現(xiàn)在哪些方面？?人腦有哪些高級(jí)功能？動(dòng)物和人體都是開(kāi)放的系統(tǒng)，要維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)并與外界環(huán)境相適應(yīng)，都離不開(kāi)生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)，神經(jīng)系統(tǒng)在其中扮演了主要角色。神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和反射神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式是反射（reflex），它是指在中樞神經(jīng)系統(tǒng)參與下，動(dòng)物體或人體對(duì)內(nèi)外環(huán)境變化作出的規(guī)律性應(yīng)答。完成反射的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是反射?。╮eflexarc)。反射弧通常由感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)和效應(yīng)器（傳出神經(jīng)末梢和它所支配的肌肉或腺體等）組成。反射活動(dòng)需要經(jīng)過(guò)完整的反射弧來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果反射弧中任何環(huán)節(jié)在結(jié)構(gòu)或功能上受損，反射就不能完成。感受器接受了一定的刺激后，產(chǎn)生興奮（excitation)。興奮是指動(dòng)物體或人體內(nèi)的某些組織（如神經(jīng)組織）或細(xì)胞感受外界刺激后，由相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)轱@著活躍狀態(tài)的過(guò)程。感受器的興奮沿著傳入神經(jīng)向神經(jīng)中樞傳導(dǎo)；神經(jīng)中樞隨之產(chǎn)生興奮并對(duì)傳入的信息進(jìn)行分析和綜合；神經(jīng)中樞的興奮經(jīng)過(guò)一定的傳出神經(jīng)到達(dá)效應(yīng)器；效應(yīng)器對(duì)刺激作出應(yīng)答反應(yīng)。這就是反射的大致過(guò)程。思考與討論 仔細(xì)觀察A、B、C三幅圖，并回憶初中所學(xué)知識(shí)，思考以下問(wèn)題。1.一個(gè)神經(jīng)元包括哪些部分？神經(jīng)元、神經(jīng)纖維與神經(jīng)之間的關(guān)系是什么？2.概括膝跳反射和縮手反射的反射弧是由幾部分組成的？3.—個(gè)完整的反射活動(dòng)僅靠一個(gè)神經(jīng)元能完成嗎？4.結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，你還能舉出說(shuō)明脊髓在反射中作用的其他實(shí)例嗎？興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)有人做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)：在蛙的坐骨神經(jīng)上放置兩個(gè)電極，連接到一個(gè)電表上。靜息時(shí)，電表沒(méi)有測(cè)出電位差，說(shuō)明神經(jīng)表面各處電位相等（圖2-1，1）。當(dāng)在圖示神經(jīng)的左側(cè)一端給予刺激時(shí)，可以看到，靠近刺激端的電極處先變?yōu)樨?fù)電位，接著恢復(fù)正電位（圖2-1，2)；然后，另一電極處變?yōu)樨?fù)電位，接著又恢復(fù)為正電位（圖2-1,3、4)。這說(shuō)明在神經(jīng)系統(tǒng)中，興奮是以電信號(hào)的形式沿著神經(jīng)纖維傳導(dǎo)的，這種電信號(hào)也叫神經(jīng)沖動(dòng)（neuralimpulse)。神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)纖維上是怎樣產(chǎn)生和傳導(dǎo)的呢？在未受到刺激時(shí)，神經(jīng)纖維處于靜息狀態(tài)（圖2-2,A）。這時(shí)，由于細(xì)胞膜內(nèi)外特異的離子分布特點(diǎn)，細(xì)胞膜兩側(cè)的電位表現(xiàn)為內(nèi)負(fù)外正，這稱(chēng)為靜息電位（restingpotential)。當(dāng)神經(jīng)纖維某一部位受到刺激時(shí)，這個(gè)部位的膜兩側(cè)出現(xiàn)暫時(shí)性的電位變化，由內(nèi)負(fù)外正變?yōu)閮?nèi)正外負(fù)。而鄰近的未興奮部位仍然是內(nèi)負(fù)外正。在興奮部位和未興奮部位之間由于電位差的存在而發(fā)生電荷移動(dòng)，這樣就形成了局部電流（圖2-2，B）。這種局部電流又刺激相近的未興奮部位發(fā)生同樣的電位變化，如此進(jìn)行下去，將興奮向前傳導(dǎo)（圖下方的箭頭方向），后方又恢復(fù)為靜息電位（圖2-2,C)。圖2-2神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)的模式圖神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)K+濃度明顯高于膜外，而Na+濃度比膜外低。靜息時(shí)，由于膜主要對(duì)K+有通透性，造成K+外流，使膜外陽(yáng)離子濃度高于膜內(nèi)，這是大多數(shù)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生和維持靜息電位的主要原因。受到刺激時(shí)，細(xì)胞膜對(duì)Na+的通透性增加，Na+內(nèi)流，使興奮部位膜內(nèi)側(cè)陽(yáng)離子濃度高于膜外側(cè)，表現(xiàn)為內(nèi)正外負(fù)，與相鄰部位產(chǎn)生電位差。興奮在神經(jīng)元之間的傳遞在完成一個(gè)反射的過(guò)程中，興奮要經(jīng)過(guò)傳入神經(jīng)和傳出神經(jīng)等多個(gè)神經(jīng)元，相鄰的兩個(gè)神經(jīng)元之間并不是直接接觸的。信息是怎樣由前一個(gè)神經(jīng)元傳到后一個(gè)神經(jīng)元的呢？神經(jīng)元的軸突末梢經(jīng)過(guò)多次分支，最后每個(gè)小枝末端膨大，呈杯狀或球狀，叫做突觸小體。突觸小體可以與其他神經(jīng)元的細(xì)胞體、樹(shù)突等相接觸，共同形成突觸(synapse)。圖2-3是根據(jù)電子顯微鏡下看到的突觸結(jié)構(gòu)繪制的模式圖。思考與討論根據(jù)圖2-3推測(cè)：興奮在神經(jīng)元之間還能以神經(jīng)沖動(dòng)的形式進(jìn)行傳遞嗎？如果不能，可能是怎樣傳遞的？神經(jīng)元之間的信息傳遞如圖2-4所示。當(dāng)神經(jīng)末梢有神經(jīng)沖動(dòng)傳來(lái)時(shí)，突觸前膜內(nèi)的突觸小泡受到刺激，就會(huì)釋放一種化學(xué)物質(zhì)——神經(jīng)遞質(zhì)(neurotransmitter)。神經(jīng)遞質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散通過(guò)突觸間隙，然后與突觸后膜（另一個(gè)神經(jīng)元）上的特異性受體結(jié)合，引發(fā)突觸后膜電位變化，即引發(fā)一次新的神經(jīng)沖動(dòng)。這樣，興奮就從一個(gè)神經(jīng)元通過(guò)突觸傳遞到了另一個(gè)神經(jīng)元。由于神經(jīng)遞質(zhì)只存在于突觸前膜的突觸小泡中，只能由突觸前膜釋放，然后作用于突觸后膜上，因此神經(jīng)元之間興奮的傳遞只能是單方向的。例如，從一個(gè)神經(jīng)元的軸突傳到下一個(gè)神經(jīng)元的細(xì)胞體或樹(shù)突。在特定情況下，突觸釋放的神經(jīng)遞質(zhì)，也能使肌肉收縮和某些腺體分泌。相關(guān)信息目前已知的神經(jīng)遞質(zhì)種類(lèi)很多，主要有乙酰膽堿、多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素、5-羥色胺、氨基酸類(lèi)相關(guān)信息目前已知的神經(jīng)遞質(zhì)種類(lèi)很多，主要有乙酰膽堿、多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素、5-羥色胺、氨基酸類(lèi)（如谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸等）、一氧化氮等。神經(jīng)系統(tǒng)的分級(jí)調(diào)節(jié)脊椎動(dòng)物和人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)包括位于顱腔中的腦(大腦、腦干和小腦等）和脊柱椎管內(nèi)的脊髓，它們含有大量的神經(jīng)元，這些神經(jīng)元組合成許多不同的神經(jīng)中樞，分別負(fù)責(zé)調(diào)控某一特定的生理功能（圖2-5)。這些神經(jīng)中樞是各自孤立地對(duì)生理活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的嗎？資料分析神經(jīng)系統(tǒng)不同中樞對(duì)排尿反射的控制資料1：尿在腎臟不斷生成，經(jīng)輸尿管流入膀胱暫時(shí)貯存。當(dāng)膀胱儲(chǔ)尿達(dá)到一定程度時(shí)，引起尿意?？刂婆拍虻某跫?jí)中樞在脊髓。資料2：—般成年人可以有意識(shí)地控制排尿，即可以“憋尿”，在適宜的環(huán)境下才排尿，但嬰兒經(jīng)常尿床。資料3：有些人由于外傷等使意識(shí)喪失，出現(xiàn)像嬰兒那樣尿床的情況。資料4：在醫(yī)院做尿檢時(shí)，在沒(méi)有尿意的情況下也能排出尿液。討論：1.成人可以有意識(shí)地控制排尿，嬰兒卻不能，二者控制排尿的神經(jīng)中樞的功能有什么差別？2.有些患者出現(xiàn)資料3所提到的不受意識(shí)支配的排尿情況，是哪里出現(xiàn)了問(wèn)題？3.這些例子說(shuō)明神經(jīng)中樞之間有什么聯(lián)系？由此可以看出，神經(jīng)中樞的分布部位和功能各不相同，但彼此之間又相互聯(lián)系，相互調(diào)控。一般來(lái)說(shuō)，位于脊髓的低級(jí)中樞受腦中相應(yīng)的高級(jí)中樞的調(diào)控，這樣相應(yīng)器官、系統(tǒng)的生理活動(dòng)，就能進(jìn)行得更加有條不紊和精確。人腦的高級(jí)功能位于人大腦表層的大腦皮層，有140多億個(gè)神經(jīng)元，組成了許多神經(jīng)中樞，是整個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)中最高級(jí)的部位。它除了對(duì)外部世界的感知以及控制機(jī)體的反射活動(dòng)外，還具有語(yǔ)言、學(xué)習(xí)、記憶和思維等方面的高級(jí)功能。語(yǔ)言文字是人類(lèi)社會(huì)信息傳遞的主要形式，也是人類(lèi)進(jìn)行思維的主要工具。語(yǔ)言功能是人腦特有的高級(jí)功能，它包括與語(yǔ)言、文字相關(guān)的全部智力活動(dòng)，涉及人類(lèi)的聽(tīng)、寫(xiě)、讀、說(shuō)。這些功能與大腦皮層某些特定的區(qū)域有關(guān)，這些區(qū)域稱(chēng)為言語(yǔ)區(qū)(圖2-6)。大腦皮層言語(yǔ)區(qū)的損傷會(huì)導(dǎo)致特有的各種言語(yǔ)活動(dòng)功能障礙。例如，當(dāng)圖示中的S區(qū)受損傷，患者可以看懂文字、聽(tīng)懂別人的談話(huà)，但自己卻不會(huì)講話(huà)，不能用詞語(yǔ)表達(dá)思想，稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)性失語(yǔ)癥。圖2-6人類(lèi)大腦皮層（左半球側(cè)面）的言語(yǔ)區(qū)思考與討論：觀察圖2-6，推測(cè)：如果某人聽(tīng)不懂別人的講話(huà)，但卻可以講話(huà)，可能是哪個(gè)區(qū)出現(xiàn)問(wèn)題？學(xué)習(xí)和記憶是腦的高級(jí)功能之一。學(xué)習(xí)是神經(jīng)系統(tǒng)不斷地接受刺激，獲得新的行為、習(xí)慣和積累經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程。記憶則是將獲得的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行貯存和再現(xiàn)。學(xué)習(xí)和記憶相互聯(lián)系，不可分割。人類(lèi)的記憶大致可以分為圖2-7所示的幾個(gè)連續(xù)過(guò)程。揭示記憶的奧秘，是近百年來(lái)神經(jīng)科學(xué)家孜孜以求的奮斗目標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)和記憶涉及腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的作用以及某些種類(lèi)蛋白質(zhì)的合成。短期記憶主要與神經(jīng)元的活動(dòng)及神經(jīng)元之間的聯(lián)系有關(guān)，尤其是與大腦皮層下一個(gè)形狀像海馬的腦區(qū)有關(guān)。長(zhǎng)期記憶可能與新突觸的建立有關(guān)。學(xué)習(xí)和記憶更深層次的奧秘，目前仍是有待于進(jìn)一步探索的難題。圖2-7不同形式記憶的關(guān)系由于人腦的結(jié)構(gòu)和功能極其復(fù)雜，需要從分子、細(xì)胞、局部回路、全腦和行為等不同層次進(jìn)行研究，因此，揭示腦的奧秘是21世紀(jì)人類(lèi)最有挑戰(zhàn)性的工作之一。1997年，由美、英、法、德、日等19國(guó)共同參與、以“認(rèn)識(shí)腦、保護(hù)腦和創(chuàng)造腦”為目標(biāo)的人類(lèi)腦計(jì)劃正式啟動(dòng)。我國(guó)于2001年9月正式成為參與人類(lèi)腦計(jì)劃研究的第20個(gè)國(guó)家。腦科學(xué)對(duì)人類(lèi)神經(jīng)和精神疾病的研究，以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)的發(fā)展，都具有重要的意義。旁欄思考：在學(xué)習(xí)過(guò)程中，老師經(jīng)常強(qiáng)調(diào)要?jiǎng)佑酶鞣N器官反復(fù)復(fù)習(xí)。這有什么道理?練習(xí)一、基礎(chǔ)題1.如果支配左腿的傳入神經(jīng)及中樞完整，而傳出神經(jīng)受損，那么該左腿會(huì)：A.能運(yùn)動(dòng)，針刺有感覺(jué);B.不能運(yùn)動(dòng)，針刺有感覺(jué);C.能運(yùn)動(dòng)，針刺無(wú)感覺(jué);D.不能運(yùn)動(dòng)，針刺無(wú)感覺(jué)。答：[]2.飲酒過(guò)量的人表現(xiàn)為語(yǔ)無(wú)倫次、走路不穩(wěn)、呼吸急促。在小腦、腦干和大腦三個(gè)結(jié)構(gòu)中與有關(guān)生理功能相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)分別是________________________。二、拓展題1.下圖表示三個(gè)通過(guò)突觸相連接的神經(jīng)元。若在箭頭處施加一強(qiáng)刺激，則能測(cè)到膜內(nèi)外電位變化的位置是__________。2.神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)，與電流沿導(dǎo)線(xiàn)的傳導(dǎo)有什么異同?與生物學(xué)有關(guān)的職業(yè)神經(jīng)外科醫(yī)生神經(jīng)外科醫(yī)生診治的疾病，包括腦內(nèi)腫瘤、腦部損傷、腦血管疾病、脊柱及脊髓病變等。神經(jīng)外科手術(shù)需要借助于各種技術(shù)和儀器。非創(chuàng)傷