10.1神經(jīng)系統(tǒng)與神經(jīng)調(diào)節(jié)思考：這些現(xiàn)象是由人體的哪些結(jié)構(gòu)調(diào)控的呢?天氣冷了，我們會(huì)加厚穿衣。拳擊運(yùn)動(dòng)員敏捷地躲閃對(duì)方的拳頭。你的手指無意間碰到灼熱物體時(shí)，會(huì)不自覺地快速收回；在田徑場(chǎng)上，發(fā)令槍槍聲響起，起跑線上的運(yùn)動(dòng)員立刻向終點(diǎn)奔去······人體是通過怎樣的調(diào)節(jié)方式完成如手被燙快速縮回、運(yùn)動(dòng)員聽到指令快速起跑等動(dòng)作的?研究表明人體內(nèi)的調(diào)節(jié)過程十分復(fù)雜，其中神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能起著最為主要的作用。腦、脊髓和神經(jīng)組成神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)調(diào)節(jié)是人體生命活動(dòng)的主要調(diào)節(jié)方式，神經(jīng)系統(tǒng)是神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。人類對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的好奇心可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)期，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的探索經(jīng)過了漫長(zhǎng)的歷程，直到20世紀(jì)，才對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能有了比較深入的認(rèn)識(shí)。盡管如此，神經(jīng)系統(tǒng)仍然還有許多未解之謎有待人們探索和解答。演示人體神經(jīng)系統(tǒng)整體形態(tài)和結(jié)構(gòu)組成方法步驟觀察人體神經(jīng)系統(tǒng)整體形態(tài)和腦的模型或圖片，辨識(shí)：腦和脊髓，大腦、小腦和腦干，脊神經(jīng)和腦神經(jīng)。圖10-1人體神經(jīng)系統(tǒng)模式圖討論1.觀察圖10-1，說出神經(jīng)系統(tǒng)的組成器官。圖10-1人體神經(jīng)系統(tǒng)模式圖神經(jīng)系統(tǒng)的組成器官是腦和脊髓。2.嘗試描述腦和脊髓的形態(tài)和位置。3.嘗試描述腦神經(jīng)和脊神經(jīng)的形態(tài)和分布。腦呈半球狀，位于顱腔內(nèi)；脊髓呈長(zhǎng)圓柱狀，位于脊柱的椎管內(nèi)。腦神經(jīng)和脊神經(jīng)呈線狀。腦神經(jīng)主要分布于頭部；脊神經(jīng)分布在軀干和四肢的皮膚、肌肉里。通過觀察可見，由腦神經(jīng)與脊神經(jīng)組成的周圍神經(jīng)系統(tǒng)猶如一條條通信線路伸達(dá)各處；由腦和脊髓組成的中樞神經(jīng)系統(tǒng)則位居身體的中央，管理著各部分神經(jīng)的通信聯(lián)絡(luò)。神經(jīng)系統(tǒng)的組成可以概括為圖10-2。神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的基本單位神經(jīng)細(xì)胞又叫作神經(jīng)元

(neuron)，是神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的基本單位(圖10-3)。神經(jīng)元在受到刺激后，會(huì)產(chǎn)生一種生物電變化，這種變化能沿細(xì)胞膜按一定方向傳導(dǎo)。科學(xué)家將這種可傳導(dǎo)的生物電變化叫作神經(jīng)沖動(dòng)，簡(jiǎn)稱沖動(dòng)?？梢哉f，神經(jīng)元的基本功能，就是接受刺激、產(chǎn)生沖動(dòng)、傳導(dǎo)沖動(dòng)。一個(gè)神經(jīng)元由胞體和突起組成。胞體是神經(jīng)元的代謝中心，突起適合沿一定方向傳導(dǎo)沖動(dòng)。突起分為樹突和軸突，每個(gè)神經(jīng)元樹突可能有許多，而軸突一般只有一個(gè)，樹突將沖動(dòng)傳向胞體，軸突則將沖動(dòng)從胞體傳出。在周圍神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，神經(jīng)元胞體集中出現(xiàn)的部位叫作神經(jīng)節(jié)；由一些神經(jīng)元突起集合成束、外被結(jié)締組織膜組成的結(jié)構(gòu)叫作神經(jīng)(nerve)。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，神經(jīng)元胞體集中出現(xiàn)的部位色澤較灰暗，稱為灰質(zhì)；大量神經(jīng)元突起成束聚集之處色澤較白亮，稱為白質(zhì)。反射是神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)的基本方式當(dāng)你的手指無意間碰到灼熱的物體時(shí)，會(huì)立即縮回手臂，這一反應(yīng)使你及時(shí)避開了造成傷害性刺激的物體。人體通過神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)刺激作出的規(guī)律性反應(yīng)，叫作反射(reflex)。上述反應(yīng)就是一個(gè)具體的反射，可叫作“縮手反射”。完成某一反射過程的結(jié)構(gòu)，叫作反射弧(reflexarc)。每一反射弧都由五個(gè)部分組成：感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)、效應(yīng)器(圖10-4)感受器(如縮手反射的感受器就在受刺激部位的皮膚里)受到刺激后即產(chǎn)生沖動(dòng)，由傳入神經(jīng)(含有傳入神經(jīng)元的突起)將沖動(dòng)傳導(dǎo)到神經(jīng)中樞；神經(jīng)中樞再發(fā)出沖動(dòng)，由傳出神經(jīng)(含有傳出神經(jīng)元的軸突)將沖動(dòng)傳達(dá)到效應(yīng)器，使效應(yīng)器作出反應(yīng)(如縮手反射的效應(yīng)器就是手臂上相應(yīng)的肌肉)。神經(jīng)中樞則是反射弧上位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的有關(guān)聯(lián)系結(jié)構(gòu)。這種聯(lián)系結(jié)構(gòu)大多要在傳入神經(jīng)元與傳出神經(jīng)元之間加入若干“中間神經(jīng)元”來聯(lián)絡(luò)，但也有的反射弧神經(jīng)中樞上沒有中間神經(jīng)元，如膝跳反射(圖10-5)就是借傳入神經(jīng)元軸突末端與傳出神經(jīng)元樹突或胞體來聯(lián)系的。圖10-5膝跳反射模式圖一般來說，反射弧上神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)得比較快，使人體能夠及時(shí)、迅速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)?；顒?dòng)測(cè)試“捏住直尺”反應(yīng)要用多少時(shí)間目的要求1.體驗(yàn)測(cè)試反應(yīng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)過程。2.分析說明測(cè)試結(jié)果。材料器具直尺，記錄紙，筆，等等。方法步驟1.3~4人一個(gè)小組。小組名位同學(xué)可以輪流擔(dān)當(dāng)受試者、測(cè)試者、觀察者和記錄者。2.受試者坐在課桌前將胳膊放在課桌上，手伸出桌面外，其大拇指與食指張開3~4cm。3.測(cè)試者持直尺最上端站立在旁邊，直尺垂直，最下端“0”刻度線在受試者張開的大拇指與食指之間(圖10-6)。4.事先無提示，測(cè)試者放開直尺，受試者用大拇指與食指將直尺抓住。5.觀察者觀察直尺被手指捏住的刻度，報(bào)告數(shù)據(jù)。6.記錄者記錄數(shù)據(jù)。提示：每個(gè)小組可以選擇兩種不同測(cè)試狀態(tài)作為對(duì)照，如受試者接受測(cè)試時(shí)可以為坐或站立、睜眼或閉眼狀態(tài)，測(cè)試者放開直尺前可以有或沒有提示，測(cè)試可以在安靜狀態(tài)或有干擾因素(如數(shù)數(shù)、說話等)情況下進(jìn)行。此外，除課上安排的測(cè)試活動(dòng)外，還可以在課下安排相應(yīng)的測(cè)試活動(dòng)。7.重復(fù)上述操作，共測(cè)試10次，整理數(shù)據(jù)，完成表10-1。表10-1“捏住直尺”反應(yīng)時(shí)間測(cè)試記錄單位：cm備注：①狀態(tài)1為_______，狀態(tài)2為_______。②受試者捏住直尺的刻度數(shù)值反映了完成這一活動(dòng)所用的時(shí)間?？潭仍叫。磻?yīng)時(shí)間越短。討論1.捏住直尺的反應(yīng)活動(dòng)是否屬于反射?捏住直尺的反應(yīng)活動(dòng)有完整的反射弧參與，屬于反射。2.比較受試者從第1次到第10次的測(cè)試數(shù)據(jù)，有什么規(guī)律?若比較在不同狀態(tài)下的測(cè)試，你認(rèn)為影響活動(dòng)完成時(shí)長(zhǎng)的主要因素有哪些?應(yīng)該能夠發(fā)現(xiàn)，每人完成反射的時(shí)間開始幾次較長(zhǎng)，后來逐漸縮短，最后幾次基本穩(wěn)定。受試者的注意力集中程度和經(jīng)驗(yàn)積累程度是影響反應(yīng)完成時(shí)間的重要因素，反射弧各部分產(chǎn)生和傳導(dǎo)沖動(dòng)所需的時(shí)間是完成反應(yīng)所需時(shí)間的最基本限制因素。3.比較不同受試者的測(cè)試數(shù)據(jù)，可以得到什么結(jié)論?說明你的理由。通過比較不同受試者的測(cè)試數(shù)據(jù)，可以得到關(guān)于個(gè)體間反應(yīng)速度的差異以及練習(xí)對(duì)提高反應(yīng)速度的有效性等結(jié)論。如每個(gè)人的反應(yīng)速度都是不一樣的。不同的人通過練習(xí)提高反應(yīng)的效果不同。反射除了能通過骨骼肌運(yùn)動(dòng)對(duì)刺激作出反應(yīng)之外，還能夠通過平滑肌和腺體的活動(dòng)來調(diào)節(jié)相應(yīng)內(nèi)臟器官的功能狀態(tài)。例如，當(dāng)膀胱內(nèi)尿液積累達(dá)到一定量時(shí)，會(huì)使膀胱壁內(nèi)感受器感受到刺激，進(jìn)而通過神經(jīng)調(diào)節(jié)使膀胱壁平滑肌收縮、尿道內(nèi)口周圍控制尿道開放的肌肉舒張，尿液就從膀胱經(jīng)尿道排出體外，這叫作排尿反射。又如，當(dāng)口腔內(nèi)一些感受器受到食物等造成的刺激時(shí)，也會(huì)通過神經(jīng)調(diào)節(jié)使唾液腺分泌唾液，這稱為唾液分泌反射?？傊?，神經(jīng)系統(tǒng)就是通過每一個(gè)具體的反射活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)其調(diào)節(jié)功能的，反射是神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式。交流巴甫洛夫的研究閱讀以下資料，討論并交流。著名的科學(xué)家巴甫洛夫(I.P.Pavlov，1849-1936)曾做過這樣的實(shí)驗(yàn)(圖10-7)：①給狗喂食物，引起狗分泌大量唾液；圖10-7狗唾液分泌的非條件反射與條件反射建立示意圖②使狗聽到鈴聲，狗沒有分泌唾液；③先使狗聽到鈴聲，隨即給狗喂食物，如此重復(fù)多次；④經(jīng)過③的訓(xùn)練，當(dāng)只給予鈴聲刺激而不喂食物時(shí)，狗也會(huì)分泌大量唾液。圖10-7狗唾液分泌的非條件反射與條件反射建立示意圖圍繞上述材料進(jìn)行討論并交流：1.狗能夠?qū)κ澄锎碳ぎa(chǎn)生唾液分泌反射，這是它生來就有的嗎?是。分泌唾液是消化食物所必需的生理現(xiàn)象，沒有這種反應(yīng)，食物的咀嚼、吞咽等最起碼的功能也會(huì)有障礙，生來不會(huì)者難以生存。2.對(duì)未受過訓(xùn)練的狗給予鈴聲刺激時(shí)，并沒有引起唾液分泌反射這說明什么?鈴聲本不是引起唾液分泌反射的適當(dāng)刺激(或非條件刺激)。3.經(jīng)過訓(xùn)練，只給鈴聲刺激也能引起狗的唾液分泌。這種反射對(duì)狗有什么意義?狗通過訓(xùn)練形成了“食物的出現(xiàn)與鈴聲有關(guān)系”的經(jīng)驗(yàn)記憶。聽到鈴聲而引起唾液分泌，這為攝入食物做好了準(zhǔn)備，是有適應(yīng)意義的。4.使狗建立“鈴聲—唾液分泌反射”的重要條件是什么?5.假如在狗已經(jīng)建立“鈴聲—唾液分泌反射”之后，總是只給鈴聲而不喂食物，那么這種反射還能夠持久存在下去嗎?鈴聲與食物刺激適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合。不能。因?yàn)椤扳徛暋僖悍置诜瓷洹笔枪泛筇鞂W(xué)習(xí)得來的，所以總是只給鈴聲而不喂食物，狗也能再學(xué)會(huì)“鈴聲與食物不再有關(guān)系”的新經(jīng)驗(yàn)，原來建立的條件反射將逐漸減弱甚至消失。非條件反射是生來就已建立的先天性反射。引起非條件反射的刺激稱為非條件刺激。例如，由于食物等刺激直接作用于口腔黏膜上的感受器，引起唾液分泌反射，就屬于非條件反射。條件反射是在出生以后個(gè)體在生活中逐漸形成的后天性反射。引起條件反射的刺激叫作條件刺激。像上述實(shí)驗(yàn)中狗經(jīng)過訓(xùn)練后，能夠?qū)︹徛曌鞒龇置谕僖旱姆磻?yīng)，這就屬于條件反射，此時(shí)的鈴聲就是條件刺激。如果要使已經(jīng)建立的條件反射長(zhǎng)時(shí)間保持下去，還需要經(jīng)常使用非條件刺激與之結(jié)合。否則，已經(jīng)建立的條件反射將逐漸減弱，甚至消失。當(dāng)然，條件反射還可以改建或重建。這些都說明，條件反射不像非條件反射那么固定，而是有著相當(dāng)?shù)摹翱伤苄浴?，這些特點(diǎn)對(duì)于人或動(dòng)物適應(yīng)環(huán)境的能力來說，顯然要比非條件反射有著更為積極的意義。課外科學(xué)實(shí)踐訓(xùn)練小動(dòng)物建立某種條件反射目的要求1.體驗(yàn)訓(xùn)練小動(dòng)物建立條件反射的實(shí)踐過程。2.進(jìn)一步理解非條件反射與條件反射的主要區(qū)別以及條件反射的意義。方法步驟參考下面的范例：①準(zhǔn)備未經(jīng)過特殊訓(xùn)練的小金魚若干條；②每天兩次在固定的時(shí)間內(nèi)給小魚投喂少量食物；③在每次喂食前，先用手指敲擊魚缸壁3~5次，隨即投喂食物。觀察小魚的反應(yīng)：最初敲擊魚缸壁會(huì)使小魚驚慌地游開，喂食會(huì)使小魚作出“攝食”的積極反應(yīng)；后來，小魚受到敲擊魚缸壁振動(dòng)的刺激后不再驚慌，并且當(dāng)只敲擊魚缸壁的時(shí)候，也會(huì)隨即作出“攝食”動(dòng)作。這說明，小魚對(duì)這種敲擊已經(jīng)建立了“攝食”的條件反射。討論參考上述范例，同學(xué)們可以選擇你感興趣的其他小動(dòng)物來做實(shí)驗(yàn)，在班里交流以下內(nèi)容：①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(包括目的、原理、方法等)；②實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程；③實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄和整理的資料；④實(shí)驗(yàn)結(jié)論。提示：實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)動(dòng)物情況、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、方法手段等；實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄和整理的資料應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)全過程中觀察所得數(shù)據(jù)的記錄和整理后的數(shù)據(jù)所反映的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行判斷是否已使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物建立了條件反射。條件反射的神經(jīng)中樞遠(yuǎn)比一般非條件反射的要復(fù)雜。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究還證明，人和高等動(dòng)物的許多非條件反射在大腦皮層以下(腦干或脊髓)的各個(gè)中樞即可完成，而條件反射則一般要在神經(jīng)系統(tǒng)的最高級(jí)中樞——大腦皮層參與下才能實(shí)現(xiàn)。大腦皮層是神經(jīng)系統(tǒng)的最高級(jí)中樞大腦是人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最大的部分，由左、右兩半球組成(圖10-8左)。在大腦半球的表面呈現(xiàn)許多曲曲彎彎的溝(凹)和回(凸)，這大大增加了大腦的表面積。大腦皮層就是大腦表層的灰質(zhì)結(jié)構(gòu)。這里有著極大數(shù)量的神經(jīng)元，在同側(cè)及左、右半球之間，神經(jīng)元有著復(fù)雜的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也與皮層下中樞形成多種聯(lián)絡(luò)。它可以接受來自小腦、腦干和脊髓的上行傳導(dǎo)沖動(dòng)，同時(shí)也發(fā)出下行傳導(dǎo)沖動(dòng)到達(dá)下級(jí)各中樞部位(圖10-8右)。因此，大腦皮層居于最高級(jí)中樞地位，它的生理活動(dòng)叫作高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)。人的學(xué)習(xí)、記憶、語言、情緒、睡眠等，都屬于高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)。大腦皮層上存在著專門管理某些活動(dòng)的功能區(qū)。例如，管理隨意運(yùn)動(dòng)的軀體運(yùn)動(dòng)中樞、管理感覺的軀體感覺中樞、視覺中樞、聽覺中樞、人類特有的語言中樞等(圖10-9)。小資料人腦與大腦皮層人腦由1000多億個(gè)神經(jīng)元和大量的支持細(xì)胞組成，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中占據(jù)著特別重要的地位。而中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的最高級(jí)中樞就是大腦皮層，大腦皮層是大腦半球表面的一層厚度為2~3mm、高度褶皺的結(jié)構(gòu)，其中神經(jīng)元的數(shù)目可能多達(dá)140億個(gè)。科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，切除大腦皮層后的狗，原來已建立的條件反射全都會(huì)消失，并且再也不能建立新的條件反射。條件反射是人和動(dòng)物都具有的神經(jīng)調(diào)節(jié)方式，但人類的條件反射遠(yuǎn)比動(dòng)物要豐富和復(fù)雜得多。那么，人類條件反射的最突出特征是什么呢?實(shí)驗(yàn)證明，與食物相關(guān)聯(lián)的形態(tài)、顏色、聲音、氣味等都可以成為條件刺激，使人或動(dòng)物建立唾液分泌條件反射；而人還能由代表食物具體特征的語言、文字作為條件刺激引起唾液分泌反射(如曾吃過酸杏的人，當(dāng)聽到有人談?wù)摗八嵝印被蚩吹健靶印弊謺r(shí)，也會(huì)引起唾液分泌)，動(dòng)物則沒有這種功能。因此，能夠?qū)φZ言和文字的刺激建立條件反射，是人類條件反射的最突出特征。課外讀排尿的神經(jīng)調(diào)節(jié)未充盈的膀胱，其壁內(nèi)肌呈舒張狀態(tài)，尿液從輸尿管開口隨時(shí)流入膀胱腔，此時(shí)尿道周圍的括約肌呈緊張收縮狀，關(guān)閉膀胱的尿道開口，使尿液充盈膀胱。當(dāng)儲(chǔ)尿達(dá)到一定量時(shí)，膀胱內(nèi)壓顯著增加，壁內(nèi)感受器受刺激，沖動(dòng)沿傳入神經(jīng)傳至脊髓排尿反射中樞，中樞興奮后沖動(dòng)可經(jīng)傳出神經(jīng)傳至膀胱，引起壁內(nèi)肌有力的收縮，尿液被壓入尿道后部。在膀胱壁內(nèi)肌進(jìn)一步收縮的同時(shí)，尿道括約肌則開始舒張，開放尿道于是在膀胱內(nèi)壓驅(qū)動(dòng)下尿液經(jīng)尿道排出