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神经系统

最后更新:2020年11月2日,

神经系统由大脑、脊髓、感觉器官以及所有将这些器官与身体其他部位连接起来的神经组成。这些器官共同负责控制身体和各器官之间的交流。大脑和脊髓构成了中枢神经系统(CNS)的控制中心,在中枢神经系统中评估信息并做出决定。周围神经系统(PNS)的感觉神经和感觉器官监测身体内外的情况,并将信息发送给中枢神经系统。中枢神经系统的传出神经将信号从控制中心传递到肌肉、腺体和器官,以调节它们的功能。继续滚动阅读下面…

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神经组织

神经系统的大部分是由两类细胞组成的组织:神经元和神经胶质细胞。

神经元

神经元,也被称为神经细胞,在体内通过传递电化学信号进行交流。神经元看起来与身体上的其他细胞非常不同,这是由于从它们的中央细胞体延伸出许多长长的细胞突起。细胞体是神经元中大致圆形的部分,包含细胞核、线粒体和大多数细胞器。树突状的小结构从细胞体延伸出来,从环境、其他神经元或感觉受体细胞接收刺激。被称为轴突的长传输过程从细胞体延伸,将信号发送到体内的其他神经元或效应细胞。

神经元有三种基本类型:传入神经元、传出神经元和中间神经元。

  1. 传入神经元.传入神经元也被称为感觉神经元,它将感觉信号从身体的受体传递到中枢神经系统。
  2. 传出神经元.传出神经元也被称为运动神经元,它将信号从中枢神经系统传输到身体的效应器,如肌肉和腺体。
  3. 中间神经元.中间神经元在中枢神经系统内形成复杂的网络,整合从传入神经元接收到的信息,并通过传出神经元指导身体的功能。

神经胶质

神经胶质细胞又称神经胶质细胞,是神经系统的“助手”细胞。身体中的每个神经元周围都有6到60个神经胶质细胞,它们保护、滋养和隔离神经元。因为神经元是极其特殊的细胞,对身体功能至关重要,而且几乎从不繁殖,神经胶质细胞对维持神经系统的功能至关重要。

大脑

大脑颅腔是一种柔软、有褶皱、重约3磅的器官,位于颅腔内头骨包围并保护它。大脑中大约1000亿个神经元构成了身体的主要控制中心。大脑和脊髓一起形成中枢神经系统(CNS),信息在这里被处理和产生反应。大脑是高级精神功能的所在地,如意识、记忆、计划和自愿行为,也控制较低的身体功能,如呼吸、心率、血压和消化的维持。

脊髓

脊髓是一长而细的束状神经元团,它携带着信息通过脊柱的椎腔,从延髓脑的大脑的上端的,并继续向下延伸到脊柱的腰椎区。在腰椎区,脊髓分离成一束独立的神经,称为马尾(由于它与马的尾巴相似)继续低于骶骨而且尾骨.脊髓的白质是神经信号从大脑传递到身体的主要通道。脊髓的灰质整合了对刺激的反射。

神经

神经是周围神经系统(PNS)中的轴突束,充当信息高速公路,在大脑、脊髓和身体其他部位之间传递信号。每个轴突都包裹在被称为神经内膜的结缔组织鞘中。神经的单个轴突被捆绑成称为束束的轴突群,包裹在被称为神经周膜的结缔组织鞘中。最后,许多神经束被另一层叫做神经外膜的结缔组织包裹在一起,形成一个完整的神经。用结缔组织包裹神经有助于保护轴突,并提高轴突在体内的交流速度。

  • 传入神经、传出神经和混合神经.人体内的一些神经专门用于只向一个方向传递信息,就像单行道一样。只把信息从感觉受体传递到中枢神经系统的神经叫做传入神经。其他神经元,称为传出神经,只将信号从中枢神经系统传递到效应器,如肌肉和腺体。最后,有些神经是混合神经,包含传入轴突和传出轴突。混合神经的功能就像双向街道,传入轴突作为通往中枢神经系统的通道,传出轴突作为离开中枢神经系统的通道。
  • 颅神经.从大脑的下侧延伸出12对颅神经。每一对颅神经对根据其位于大脑前后轴的位置用罗马数字1到12来识别。每一根神经都有一个描述性的名称(如嗅觉、视神经等)来标识其功能或位置。颅神经为特殊的感觉器官提供了与大脑的直接连接,头部肌肉脖子、肩膀、心脏和胃肠道。
  • 脊髓神经.从脊髓的左右两侧延伸出31对脊神经。的脊髓神经是一种混合神经,在脊髓和身体的特定区域之间传递感觉和运动信号。31根脊神经分为5组,以脊柱的5个区域命名。因此,有8对颈神经,12对胸神经, 5双腰椎神经, 5双骶神经和1对尾骨神经。每条脊神经通过一对椎骨之间的椎间孔或两椎之间的椎间孔出脊髓C1脊椎和枕骨的头骨。

脑膜

脑膜是中枢神经系统(CNS)的保护层。它们由三层组成:硬脑膜、蛛网膜和脑膜。

  • 硬脑膜.的硬脑膜意为“坚强的母亲”,是最厚、最坚韧、最表层的脑膜层。它由致密的不规则结缔组织组成,含有许多坚韧的胶原纤维和血管。硬脑膜保护中枢神经系统不受外界损伤,包含围绕中枢神经系统的脑脊液,并为中枢神经系统的神经组织提供血液。
  • 蛛网膜板牙.的蛛网膜板牙它比硬脑膜要薄得多,也更脆弱。它排列在硬脑膜内部,包含许多细纤维,将其连接到下面的软脑膜。这些纤维穿过一个充满液体的空间,称为蛛网膜下腔,位于蛛网膜和脑膜之间。
  • 软脑膜.的软脑膜这个词的意思是“温柔的母亲”,是位于大脑和脊髓外侧的一层薄而脆弱的组织。脑膜包含许多为中枢神经系统的神经组织供血的血管,由于它覆盖了整个中枢神经系统的表面,因此渗透到脑沟和脑裂的沟谷中。

脑脊髓液

中枢神经系统器官周围的空间充满了一种透明的液体,称为脑脊液(CSF)。脑脊液是由血浆通过一种叫做脉络丛.脉络膜丛含有许多毛细血管,内衬上皮组织,过滤血浆,并允许过滤的液体进入大脑周围的空间。

新形成的脑脊液通过大脑内部称为脑室的中空空间流动,并通过脊髓中部称为中央管的小腔。脑脊液也流经大脑外侧和脊髓周围的蛛网膜下腔。脑脊液不断地在脉络膜丛中产生,并在称为蛛网膜绒毛的结构中被重新吸收到血液中。

脑脊液为中枢神经系统提供几种重要功能:

  1. 脑脊液吸收大脑和颅骨之间、脊髓和椎骨之间的冲击。这种减震保护中枢神经系统不受撞击或速度突然变化的影响,例如在车祸中。
  2. 大脑和脊髓在脑脊液中漂浮,通过浮力减少其表面重量。大脑是一个非常大但柔软的器官,需要大量的血液才能有效地运作。脑脊液中减轻的重量使大脑的血管保持开放,并有助于保护神经组织免受自身重量的挤压。
  3. 脑脊液有助于维持中枢神经系统内的化学稳态。它含有离子、营养物质、氧气和白蛋白,支持神经组织的化学和渗透平衡。脑脊液还可以清除神经组织内细胞代谢的副产品。

感觉器官

人体所有的感觉器官都是神经系统的组成部分。所谓的特殊感觉——视觉、味觉、嗅觉、听觉和平衡——都是由专门的器官来检测的眼睛的味蕾和嗅上皮。一般感觉的感受器,如触摸、温度和疼痛,遍布身体的大部分。人体所有的感觉感受器都与传入神经元相连,传入神经元将感觉信息传递给中枢神经系统进行处理和整合。

神经系统生理

神经系统的功能

神经系统有3个主要功能:感觉、整合和运动。

  1. 感觉.神经系统的感觉功能包括从监测身体内外状况的感觉感受器收集信息。这些信号随后被传递到中枢神经系统(CNS),由传入神经元(和神经)进一步处理。
  2. 集成.整合的过程是在任何给定的时间内处理传入中枢神经系统的许多感觉信号。这些信号会被评估、比较、用于决策、丢弃或储存在适当的记忆中。整合发生在大脑和脊髓的灰质中,由中间神经元完成。许多中间神经元一起工作,形成复杂的网络,提供这种处理能力。
  3. 电动机.一旦中枢神经系统的中间神经元网络评估感觉信息并决定一个动作,它们就会刺激传出神经元。传出神经元(也称为运动神经元)将来自中枢神经灰质的信号通过外周神经系统的神经传递给效应细胞。效应器可以是平滑肌、心肌或骨骼肌组织或腺组织。然后效应器释放一种激素或移动身体的一部分来对刺激做出反应。

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神经系统的划分

中枢神经系统

大脑和脊髓一起形成中枢神经系统,简称CNS。中枢神经系统通过提供身体的处理、记忆和调节系统,充当身体的控制中心。中枢神经系统从身体的感觉感受器接收所有的意识和潜意识的感觉信息,以保持对身体内部和外部条件的意识。利用这些感官信息,它可以决定有意识和潜意识的行动,以维持身体的内稳态,确保生存。中枢神经系统还负责神经系统的高级功能,如语言、创造力、表达、情感和个性。大脑是意识的所在地,决定了我们作为个体是谁。

周围神经系统

外周神经系统(PNS)包括大脑和脊髓以外的神经系统的所有部分。这些部分包括颅神经和脊神经、神经节和感觉感受器。

躯体神经系统

体神经系统(SNS)是PNS的一个分支,包括所有的自发性传出神经元。SNS是PNS中唯一有意识控制的部分,负责刺激体内的骨骼肌。

自主神经系统

自主神经系统(ANS)是PNS的一个分支,包括所有的不自主传出神经元。ANS控制着潜意识的效应器,如内脏肌肉组织、心肌组织和腺组织。

人体内有两个自主神经系统:交感神经和副交感神经。

  • 富有同情心的.交感神经分裂形成了身体对压力、危险、兴奋、锻炼、情绪和尴尬的“战斗或逃跑”反应。交感神经分裂增加呼吸和心率,释放肾上腺素和其他应激激素,减少消化以应对这些情况。
  • 副交感神经.当身体放松、休息或进食时,副交感神经分裂形成了身体的“休息和消化”反应。副交感神经的作用是在紧张的情况下解除交感神经的作用。在其他功能中,副交感神经分裂的作用是降低呼吸和心率,增加消化,并允许废物的清除。

肠神经系统

肠神经系统(ENS)是ANS的分支,负责调节消化和消化器官的功能。ENS通过自主神经系统的交感神经和副交感神经接收来自中枢神经系统的信号,帮助调节中枢神经系统的功能。然而,ENS在很大程度上独立于中枢神经系统工作,并且在没有任何外界输入的情况下继续工作。因此,ENS常被称为“肠道的大脑”或身体的“第二大脑”。ENS是一个庞大的系统——ENS中的神经元数量几乎和脊髓中的一样多。

动作电位

神经元通过被称为动作电位(APs)的电化学信号的产生和传播发挥作用。AP是由钠离子和钾离子通过神经元膜的运动产生的。(见水和电解质.)

  • 静态电位.在静止状态下,神经元保持细胞外钠离子和细胞内钾离子的浓度。这个浓度是由细胞膜上的钠-钾泵维持的,每泵入2个钾离子,细胞膜上的钠-钾泵就会泵出3个钠离子。离子浓度导致静息电位为-70毫伏(mV),这意味着与周围环境相比,电池内部带有负电荷。
  • 阈值的能力l.如果刺激允许足够多的正离子进入细胞的某一区域,使其达到- 55mv,该区域的细胞将打开其电压门控钠通道,允许钠离子扩散到细胞内。- 55mv是神经元的阈值电位,因为这是它们必须达到的“触发”电压,跨过阈值形成动作电位。
  • 去极化.与正常的负电荷相比,钠带正电荷导致细胞去极化(带正电荷)。所有神经元去极化的电压为+30 mV。细胞的去极化是由神经元作为神经信号传递的AP。正离子扩散到细胞的邻近区域,当它们达到-55 mV时,在这些区域启动一个新的AP。AP继续沿着神经元的细胞膜向下扩散,直到到达轴突的末端。
  • 复极化.当去极化电压达到+30 mV后,电压门控钾离子通道打开,允许正离子钾离子扩散出电池。钾的流失和钠离子通过钠-钾泵泵出细胞恢复到-55 mV静息电位。此时,神经元已经准备好开始一个新的动作电位。

突触

突触是一个神经元和另一个细胞之间的连接。突触可在两个神经元之间或神经元与效应细胞之间形成。人体内有两种类型的突触:化学突触和电突触。

  • 化学突触.在神经元的轴突末端是轴突的一个扩大区域,称为轴突末端。轴突末端与下一个细胞之间通过一个叫做突触间隙的小间隙隔开。当AP到达轴突末梢时,它打开电压门控钙离子通道。钙离子导致含有神经递质(NT)的化学物质的囊泡通过胞外分泌将其内容物释放到突触间隙。NT分子穿过突触间隙,与细胞上的受体分子结合,与神经元形成突触。这些受体分子打开离子通道,既可以刺激受体细胞形成新的动作电位,也可以在受到另一个神经元刺激时抑制细胞形成动作电位。
  • 电突触.当两个神经元被称为间隙连接的小孔连接时,电突触就形成了。间隙连接允许电流从一个神经元传递到另一个神经元,因此一个细胞中的AP可以通过突触直接传递到另一个细胞。

髓鞘形成

许多神经元的轴突被一层叫做髓磷脂的绝缘层所覆盖,以提高神经在全身的传导速度。髓鞘由两种胶质细胞构成:中枢神经系统中的雪旺细胞和中枢神经系统中的少突胶质细胞。在这两种情况下,胶质细胞多次将质膜包裹在轴突周围,形成一层厚厚的脂质覆盖层。这些髓鞘的发育称为髓鞘形成。

髓鞘化通过减少信号到达轴突末端所必须形成的ap的数量,加快了轴突内ap的运动。髓鞘形成过程在胎儿发育过程中开始加速神经传导,并持续到成年早期。髓鞘轴突由于脂质的存在而呈白色,形成了内脑和外脊髓的白质。白质专门用于在大脑和脊髓中快速传输信息。大脑和脊髓的灰质是处理信息的无髓鞘整合中心。

反应

条件反射是对刺激的快速、不自觉的反应。最著名的反射是髌反射,当医生在体检时轻拍病人的膝盖时,就会检查髌反射。反射整合在脊髓灰质或脑干中。反射使身体能够在神经信号到达大脑的意识部分之前,通过向效应器发送反应,对刺激做出非常迅速的反应。这就解释了为什么人们经常在意识到疼痛之前就把手从热的物体上抽开。

颅神经的功能

12条颅神经中的每一条在神经系统中都有特定的功能。

  • 嗅觉神经(I)将气味信息从鼻腔顶部的嗅觉上皮传递到大脑。
  • 视神经(二)将视觉信息从眼睛传递到大脑。
  • 动眼器、滑车和外展神经(III、IV和VI)一起工作,让大脑控制眼睛的运动和焦点。的三叉神经(V)传递来自面部的感觉,并支配咀嚼肌肉的神经。
  • 面神经(VII)支配面部肌肉的神经,用来做出面部表情,并从舌头的前2/3处传递味觉信息。
  • 前庭蜗神经(VIII)将听觉和平衡信息从耳朵传递到大脑。
  • 舌咽神经(IX)携带来自舌头后部1/3的味觉信息,并协助吞咽。
  • 迷走神经(X),有时被称为游走神经,因为它支配着许多不同的区域,在头部、颈部和躯干“游走”。它将重要器官的状况信息传递给大脑,传递运动信号来控制语言,并向许多器官传递副交感神经信号。
  • 舌下神经(XII)在说话和吞咽时移动舌头。

感官生理学

所有的感觉感受器都可以根据它们的结构和它们所检测的刺激类型进行分类。在结构上,有3类感觉感受器:游离神经末梢,包膜神经末梢和特化细胞。游离神经末梢是神经元末端延伸到组织中的游离树突。疼痛、热和冷都是通过自由的神经末梢来感知的。包被神经末梢是包裹在结缔组织圆形包膜中的游离神经末梢。当被囊因触摸或压力而变形时,神经元受到刺激,向中枢神经系统发送信号。特化细胞从5种特殊感官中检测刺激:视觉、听觉、平衡、嗅觉和味觉。每一种特殊的感官都有自己独特的感觉细胞——比如视网膜上的视杆细胞和视锥细胞,它们用来探测光线以产生视觉。

在功能上,有6大类受体:机械受体、伤害受体、光受体、化学受体、渗透受体和热受体。

  • 的机械.机械感受器对触摸、压力、振动和血压等机械刺激很敏感。
  • 痛觉受器.痛觉感受器对诸如极热、极冷或组织损伤等刺激做出反应,将疼痛信号发送到中枢神经系统。
  • 光感受器.视网膜上的光感受器探测光线以提供视觉。
  • 化学感受器.化学感受器检测血液中的化学物质,并提供味觉和嗅觉。
  • 嗅觉感受器.渗透感受器监测血液的渗透压,以确定身体的水合水平。
  • 温度感受器.温度感受器可以检测身体内部和周围环境的温度。
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