第三章 躯体运动的神经控制

第三章躯体运动的神经控制本章提要本章详细介绍了神经系统的基本构件神经元、突触、神经递质、受体、神经胶质细胞和神经营养因子的基本结构与功能；简要地介绍了中枢神经系统是如何通过几种主要的感受器，视觉、听觉、位觉和本体感觉获取外界信息的；重点阐述了脊髓、脑干以及高位中枢对躯体运动的调控，以及大脑皮层对各级中枢功能进行的整合。通过本章的学习，可以对躯体运动的中枢调控有一个大概的了解，为继续对神经科学的深入学习和研究奠定一定的基础。学习目标1．熟练掌握本章所涉及到的专业术语和基本概念。2．了解神经元、突触、神经递质、受体和神经营养因子的功能。3．详细了解视觉、听觉、位觉和本体感觉的基本结构和功能。4．掌握脊髓、脑干和高位中枢对躯体运动的调控机制以及它们的协调配合。关键术语1．神经元：神经元(nervecell)又称神经细胞，是神经系统的基本结构与功能单位。神经元形态多种多样，但从结构上大致可区分为细胞体、树突和轴突三部分。2．突触：神经元之间在结构上并没有原生质相通，每一神经元的轴突末梢只与其他神经元的细胞体或突起相接触，接触的部位称为突触（synapse）3．突触传递：信息在突触处从前一个细胞传递给后一个细胞的过程被称为突触传递（synaptictransmission）4．神经营养因子：对神经具有营养作用的因子，如脑源性神经营养因子、神经营养素-3等被统称为神经营养因子（neuraltrophicfactorsNTFs）关键术语5．感受器：人和动物的体 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 或组织内部存在着一些专门感受机体内、外环境变化所形成的刺激结构和装置，称为感受器（receptor）。6.运动单位：一个运动神经元与它所支配的那些肌纤维，组成一个运动单位（motorunit）7.脊髓反射：人们就把那些潜伏期短，活动形式固定，只需外周传入和脊髓参与的反射活动称之为脊髓反射(spinalreflex)8．姿势反射：在躯体活动过程中，中枢神经系统不断地调整不同部位骨骼肌的张力，以完成各种动作，保持或变更躯体各部分的位置，这种反射活动总称为姿势反射(posturalreflex)第一节神经系统及其功能一、神经元（一）神经元的一般结构和功能1.神经元结构：胞体结构：树突突起轴突2.神经元功能：（1）接受刺激（2）传递信息（二）神经元的类型1.感觉神经元（传入神经元）：感觉内外环境信息，将信息从周围传向中枢；2.运动神经元（传出神经元）：将冲动从中枢传至周围，支配效应器；3.中间神经元（联络神经元）：位于中枢神经系统的传入和传出之间，起联络作用。（三）神经纤维1.结构：神经元的轴突和包被它的结构总称为神经纤维。中枢神经（白质），周围神经（神经干）。2.功能：传导兴奋。影响因素：直径、有无髓鞘、髓鞘厚度及温度等特征：（1）完整性；（2）绝缘性；（3）双向性；（4）相对不疲劳性。（四）神经的营养性作用1.神经的营养性作用：神经对支配的组织除发挥调节作用外，神经末梢还经常释放一些营养性因子，可持续调节所支配组织的代谢活动，影响其结构、生化和生理功能，神经的这种作用称为神经的营养性作用。2.神经营养因子：结构：可溶性蛋白质；功能：促进神经生长;调节组织的代谢活动。（五）神经冲动的传导神经元所产生的动作电位称为神经冲动。1.局部电流方式传导：无髓鞘神经纤维2.跳跃式传导：有髓鞘神经纤维特点：传导速度快，耗能少。二、突触及突触传递（一）突触及其分类1.突触：每一神经元的轴突末梢只与其它神经元的细胞体或突起相接触，接触的部位称为突触。2.突触分类：（1）化学性突触（2）电突触（3）混合性突触（二）突触传递突触传递：信息从前一个细胞传递给后一个细胞，这一信息传递过程称为突触传递。1.化学突触传递2.电突触传递1.化学性突触传递（1）突触的微细结突触前膜突触间隙突触后膜构突触的微细结构a.兴奋性突触后电位（EPSP）去极化兴奋神经冲动前膜去极化Ca内流释放兴奋性递质与后膜上受体结合后膜对Na+、K+通透性突触后膜去极化兴奋性突触后电位.动作电位.b.抑制性突触后电位（IPSP）超极化抑制神经冲动前膜去极化Ca内流释放抑制性递质与后膜上受体结合后膜对Cl-通透性后膜超极化(抑制性突触后电位)突触后神经原抑制.特点：前一神经元释放抑制性递质抑制另一神经元活动（2）突触的传递过程2.电突触传递（1）电突触传递过程电突触的结构基础是细胞的缝隙连接。缝隙连接是指神经元膜紧密接触的部位。（2）电突触传递意义：a.由于它传递的速度快，可使很多神经元产生同步化的活动；b.它能耐受阻断化学传导的药物，对温度变化也不敏感（三）突触的整合作用突触后神经元的反应总是取决于许多突触同时或在一段时间内先后施加影响的整合，这一作用称为突触的整合作用。方式：1.突触后电位的总和；2.突触连接方式的改变；3.改变突触的“作用系数”。（四）突触可塑性突触传递并不是固定不变的，一方面它受环境因素的影响，另一方面其传递能力又可受已进行过的传递活动的影响，这一特点称为突触可塑性。三、神经递质和受体（一）神经递质：是指由突触前神经元合成并在末梢处释放，能特异性作用于突触后神经元或效应器细胞上的受体，并使突触后神经元或效应器细胞产生一定效应的信息传递物质。包括：神经肽递质、氨基酸类递质、乙酰胆碱递质等，产生兴奋作用或抑制作用。（二）受体：是指那些在细胞膜以及细胞浆与核中对特定生物活性物质具有识别并与之发生选择性结合，产生生物效应的特殊生物分子。包括：氨基酸受体、乙酰胆碱受体等。特点：特异性、饱和性、可逆性1.神经胶质细胞的结构：数量多，胞体小，突起多无极性，胞浆内没有尼氏小体，不与神经元形成突触。2.神经胶质细胞的功能：参与轴突髓鞘的形成①与血管之间代谢物质的转运功能；②参与脑屏障的组成；③构成神经纤维的髓鞘，具有绝缘作用；④填补神经元的缺损；⑤参与离子和递质的调节。四、神经胶质细胞第二节神经系统的感觉功能一、感受器（一）感受器定义和分类感受器：人体体表和组织内部存在感受内、外环境变化的装置。内感受器感受器外感受器化学感受器（二）感受器的一般生理特性1.适宜刺激：一种感受器通常只对某种特定形式的能量变化最敏感，这种形式的刺激就称为改感受器的适宜刺激。2.换能作用：各种感受器都能把作用于它们的各种形式的刺激能量转换为传入神经的动作电位，这种能量转换称为感受器的换能作用。（二）感受器的一般生理特性3.编码作用：感受器在把外界刺激转换为神经动作电位时，不仅发生了能量的转换，而且把刺激包含的环境变化的信息也转移到了动作电位的序列之中，起到了信息的转移作用，这就是感受器的编码作用。3.适应现象：当某一恒定强度的刺激持续作用于一个感受器时，感觉神经纤维上的动作电位的频率会逐渐降低，这一现象称为感受器的适应现象。感觉信息的传导过程感受器是一种换能装置：刺激电能神经冲动内外环境的各种变化感受器换能作用神经冲动传导路大脑皮层分析综合产生主观感觉（一）视觉1.折光系统：角膜，房水、晶状体、玻璃体二、机体部分感觉信息的产生过程（1）.视调节：正常人的眼球折光系统的折光能力，能够随物体的移近而相应的增强，使物像落在视网膜上而看清物体，这一调节过程称为视调节。（2）.晶状体的调节:当看近物时，睫状肌收缩，悬韧带松弛，晶状体向前后凸出，增加曲率，使物像前移到视网膜上；当视远物时，睫状肌松弛，睫状体后移，此时悬韧带被拉紧，晶状体曲率减小，物像后移至视网膜上。。3.眼折光异常：近视、远视、散光2.成像系统（视网膜）（1）.视锥细胞:接受强光刺激，形成明视觉和色觉，并能看清物体表面的细节与轮廓，有很强的空间分辨能力。（2）.视杆细胞:对光的敏感度高，能接受弱光刺激，形成暗视觉。视锥细胞和视杆细胞含有能吸收光能的光敏物质(感光色素)，在光线作用下能发生一系列的化学反应，称为光化学反应。视锥细胞外段中感光色素是视锥色素视杆细胞内的感光色素是视紫红质视紫红质光视蛋白+11-顺视黄醛视黄醛还原酶11-顺视黄醇(VitA)全反型视黄醇(VitA)醇脱氢酶全反型视黄醛+视蛋白视黄醛异构酶(暗处，需能)异构酶缺乏VitA→夜盲症3.色觉：（1）色觉：是感光细胞受到不同波长的光线刺激后,产生的视觉信息传入视觉中枢引起的主观感觉。视锥细胞含：感红光色素、感绿光色素、感蓝光素三种。（2）.色觉障碍：色盲：凡不能识别三原色中的某一种或某几种颜色者色弱：对某种颜色辨别能力较正常人差者4.视力和视野（1）视力：指眼对物体微细结构的分辨能力。通常以分辨两点(或两平衡线)之间的最小距离为标准。（2）视野：单眼不动注视正前方一点时，该眼所能看到的空间范围称为视野。白色＞黄蓝＞红色＞绿色绿红蓝白（二）.听觉1.听觉感受器：耳外耳：耳廓、外耳道。中耳：鼓膜、听小骨、咽鼓管和听小肌。内耳：耳蜗、椭圆囊、球囊和三个半规管2.听觉产生机制：声波振动→外耳(耳廓→外耳道)→中耳(鼓膜→听小骨→卵圆窗)→内耳(耳蜗的内淋巴液→螺旋器→声-电转换)→神经冲动→听觉中枢→听觉。见下图：（三）.位觉：身体进行各种变速运动时引起的前庭器官中的位觉感受器兴奋并产生的感觉。1.感受装置：椭圆囊囊斑耳石内耳迷路的前庭器囊球三个半规管壶腹嵴终帽2.位觉产生机制：a.重力、直线加速b.旋转①椭圆囊和球囊的壁上有囊斑，囊斑中有感受性毛细胞。适宜刺激是耳石的重力及直线正负加减速运动三个半规管：互相垂直，每个半规管均有膨大端为壶腹，壶腹壁上有壶腹崎，壶腹嵴也含有感受性毛细胞。适宜刺激：旋转正负加速度3.前庭反射和前庭稳定性a.前庭反射：指前庭器官受到刺激产生兴奋后，除引起一定位置觉改变以外，还引起骨骼肌紧张性改变、眼震颤及植物性功能改变。例如眩晕、恶心、呕吐和各种姿势反射等。b.前庭功能稳定性：刺激前庭感受器而引起机体各种前庭反应的程度在体育运动中，从事赛艇、划船、跳伞、跳水、滑雪、体操、武术、链球、投掷及各种球类运动项目的运动员，其前庭功能稳定性较高。经常参加这类运动的训练，有利于提高前庭功能稳定性。（四）、本体感觉本体感觉：本体感受器受到刺激所产生的躯体感觉。本体感受器：肌肉、肌腱和关节囊中分布有各种各样的感受器：1.肌梭2.腱器官1.肌梭：结构：与肌纤维呈并联关系功能：感受肌肉收缩时的长度变化。2.腱器官：结构：与肌纤维呈串联关系功能：感受肌肉收缩时的张力变化。3.运动对本体感受器的影响经常参加体育训练，使本体感受器的机能得到提高.第三节躯体运动的神经控制一.概述躯体运动受：①脊髓②脑干③大脑皮质的调节①小脑②基底神经节的监控躯体运动包括：①反射性运动（不受主观意识控制）②形式化运动（控制起始与终止）③意向性运动（完全控制）二.脊髓队躯体运动的调控脊髓的作用：①初步的整合与上传；②独立完成部分重要的反射。如：牵张反射、屈肌反射（一）脊髓神经元：1.运动神经元的特征(α神经元、γ神经元)a.多达1万个突触；最后公路运动单位、运动神经元池b.α-γ共同激活c.γ环路（见下一页）2.中间神经元：位于传出与传入之间，介导传出与传入信号。3.感觉传入神经元：a.感觉刺激引起脊髓反射b.投射到高级中枢进行分析与整合c.环路（二）.脊髓反射1.牵张反射：当骨骼肌受到外力牵拉时，该肌就会产生反射性收缩，这种反射称为牵张反射。（1）.动态牵张反射（腱反射）：快速牵拉肌肉时引起，感受器是腱器官，通过Ⅰa传入，兴奋α，产生一次性相位收缩，效应器：快肌纤维。发生交互抑制。如：（2）.静态牵张反射（肌紧张）：缓慢持续牵拉肌肉时引起，感受器是肌梭，通过Ⅰa传入，兴奋α，效应器：慢肌纤维。抵抗肌肉牵拉。（3）牵张反射的生理意义：维持躯体的基本姿势，也能反射性地增加肌肉力量。2.屈肌反射：当皮肤或肌肉受到伤害时，肢体快速回撤，这一反射称为屈肌反射。（1）.特征：多突触反射。（2）.意义:保护（3）.交叉伸肌反射:（如：走路）兴奋同侧屈肌＋抑制同侧伸肌兴奋对侧伸肌＋抑制对侧屈肌二、脑干对躯体运动的调控（一）.脑干对肌紧张的调控1.脑干网状结构易化区和抑制区调节肌紧张:脑干网状结构下行抑制系统：可使肌紧张减弱脑干网状结构下行易化系统：可使肌紧张加强。2.去大脑僵直：切断上位脑与脑干的联系，脑干网状结构易化区功能增强，产生伸肌紧张亢进的状态。（二）.姿势反射（状态反射、翻正反射）1.状态反射（迷路紧张反射和颈紧张反射）头部空间位置的改变以及头部与躯干的相对位置发生改变时，将反射性地引起躯干和四肢肌肉紧张性的改变，这种反射称为状态反射。头部后仰：上下肢及背部伸肌紧张↑→四肢伸直，背部挺直；头部前倾：上下肢及背部伸肌紧张↓屈肌腹肌紧张↑→四肢弯曲；头部侧倾：同侧伸肌紧张↑，异侧伸肌紧张↓。状态反射在完成一系列运动技能时起重要作用，如体操中的后手翻、后空翻、跳马等，举重运动员的发力、短跑运动员起跑等均与状态反射有关。2.翻正反射：当人和动物处于不正常体位时，通过一系列动作将体位恢复常态的反射活动称为翻正反射。（1）视觉与耳石器官是关键，使头部位置率先复正。（2）在体育运动中，转体、转身等动作是在翻正反射的基础上完成的。3.旋转运动反射概念：人体在进行主动或被动旋转运动时，为了恢复正常体位而产生的一种反射活动，称为旋转运动反射。变化：身体前倾→背部伸肌紧张；后倒→腹部肌肉紧张；侧倾→躯体的外展肌和内收肌的张力反射拮抗性变化。意义：在一定范围内，保持人体正常的空间姿势。4.直线运动反射概念：人体在进行主动或被动发生直线加速度运动中突然加速或减速时，即反射发生肌肉张力重新分配，恢复常态，这种反射为直线运动反射。（1）升降反射：人在乘电梯升起或降落的瞬间，会引起四肢肌张力发生相应的变化：在电梯上升的开始瞬间，人我会感到腿不由自主地弯曲；在电梯停止的瞬间，腿会不由自主地升直；下降时开始升直，停止时弯曲；（2）着地反射：把猫从空中抛下时，它在着地的一刹那，前肢伸直，前肢脚趾分开，后肢弯曲，这样着地身体可保持重心，还可以减少震动，这种反射称着地反射。这种反射是先天的，不需训练就能出现。但容易引起尺骨鹰嘴骨折。第四节高位中枢对躯体运动的调控一、大脑皮质的运动调节作用（一）.大脑皮质的运动区大脑皮质的功能定位：大脑皮质的不同区域在功能上具有不同的作用，称为大脑皮质的功能定位。1.主运动区和运动前区（6区外侧部）：主运动区（中央前回4区）的特点：（1）交叉（头面部除外）；（2）倒置（不倒位）；（3）精细的功能定位。2.辅助运动区：（6区）3.顶后叶皮质和扣带运动区：（5、7区和6、23、24区）（二）大脑皮质运动区神经元的组构原则皮质神经元：集中的中心和围绕的外野二.基底神经节(大脑皮层下的古老的前脑结构)在运动控制中的作用：1.肌紧张的控制﹡；2.随意活动的稳定；3.运动程序有关。三.小脑在运动控制中的作用1.可调节肌紧张（脊髓小脑）；2.控制躯体平衡（前庭小脑）；3.协调和形成随意运动﹡（皮质小脑）。四.运动中神经元活动的功能整合1.神经系统在人体肌肉的活动中起着重要的调节和整合主导作用。姿势和运动中肌肉活动的协调、运动技能的形成都是在神经系统的参与下完成的。2.感受器为神经活动提供输入信息。