生理学 （四）感觉通路中的侧向抑制 20世纪40年代，H呾l ine和Ratliff在研究鲨的复眼时发现，一个小眼的活动可因近旁小眼的活动而受到抑制，这就是普遍存在于感觉系统中的侧向抑制(l ateral inhibition)现象。在感觉刺激通路中，由千存在辐散式联系，一个局部刺激常可激活多个神经元，处于中心区的投射纤维直接兴奋下一个神经元；而处千周边图9-3感觉传入通路中的侧向抑制区的投射纤维则通过抑制性中间神经元而抑制其后续神经元。示意图这样，与来自刺激中心区感觉神经元的信息相比，来自刺激周边区的信息则是抑制的（图9-3)。可见，侧向抑制能加大剌激中心区和周边区之间神经元兴奋程度的差别、增强感觉系统的分辨能力。它也是空间（两体内外环境中的各种刺激是由感受器感受并被转换成传入神经上的动作电位，然后通过特定的神经通路传向特定的大脑皮层感觉区，进行整合处理和加工分析而形成某种感觉。初级感觉神经元的中枢端进入脊髓和脑，并与其中的中间神经元以辐散和（或）聚合形式形成突触联系（见第十章）。这种突触联系既可以是一级，也可以是多级，直到传入信息到达大脑皮层。其意义在于使兴奋或抑制在传输过程中发生总和，使中枢神经系统活动集中。


生理学 （四）感觉通路中的侧向抑制 综上所述，感觉的产生包括以下几个部分：心感受器（或感觉器官）对体内外环境刺激的感受；＠感受器对感觉刺激信号的换能和编码；＠感觉信号沿感觉传入神经通路到达大脑皮层的特定部位；＠中枢神经系统对感觉信号分析处理，最终形成感觉。因此，感觉是感受器（或感觉器官）、神经传导通路和感觉中枢的共同活动产生的。下面各节中我们将分别叙述不同类型感觉的产生及其特点。 （邢国刚）第二节躯体和内脏感觉 躯体感觉来源于遍布身体的各种感受器提供的信息，主要感知触－压觉（识别物体的质地、形状、纹理等），位置觉和运动觉（本体感觉），以及温度觉（冷觉、热觉）和伤害性感觉（痛觉和痒觉）。分布在内脏器官上的各种感受器在感受到内脏刺激时所引起的传入冲动会产生内脏感觉。内脏感觉主要是痛觉，包括内脏痛和牵涉痛两种形式。


生理学 一、躯体感觉 躯体通过皮肤及其附属的感受器接受不同的刺激，产生各种类型的感觉，称为躯体感觉(somatic senses)。一般认为，躯体感觉包括浅感觉和深感觉两大类，浅感觉有触－压觉、温度觉和痛觉；深感觉即本体感觉，主要包括位置觉和运动觉。躯体感觉的初级传入神经元胞体位千背根神经节或脑神经节中，其周围突与感受器相连；中枢突进入脊髓和脑干后发出两类分支，一类在不同水平直接或间接通过中间神经元与运动神经元相连而构成反射弧，完成各种反射，另一类经多级神经元接替后向大脑皮层投射而产生各种不同感觉。


生理学 （一）触－压觉 1.触－压觉感受器给皮肤施以触、压等机械刺激所引起的感觉，分别称为触觉和压觉，由千两者在性质上类似，故统称为触－压觉。触－压觉感受器可以是游离神经末梢、毛痰感受器或带有附属结构的环层小体、麦斯纳小体、鲁菲尼小体和梅克尔盘等。不同的附属结构可能决定它们对触、压刺激的敏感性或适应出现的快慢（图9-4)。无毛皮肤区的触－压觉感受器有四种，包括环层小体、麦斯纳小体、鲁菲尼小体和梅克尔盘。有毛皮肤区的感受器类似，除毛痰感受器代替麦斯纳小体发挥功能外，其余三种感受器与无毛皮肤区大致相同。触－压觉感受器的适宜刺激是机械刺激。机械刺激引起感受器变形，导致机械门控离子通道开放，产生感受器电位。后者触发传入神经纤维产生动作电位，传至大脑皮质感觉区，产生触今；已压觉。 第九章感觉器官的功能261有毛皮肤无毛皮肤I贰声梅克尔盘\／入＼\／』表皮游离神经末梢_____祀妇韓＼产硒萝贮尸',I1 麦斯纳小体一勹一、砬二恐、->、~\I｛人l真皮毛襄感受器___曰：x尸斤汇＄雪丿lJ麦三尸◄ 施压刺激强度 |I I II◄轴突放电梅克尔盘昌慢二1111111111Ill＿鲁厂菲—尼—小飞体1111111111I111111111111111图9-4几种皮肤触－压觉感受器及其感受野和适应性的示意图A.皮肤内的躯体感受器，有毛和无毛皮肤的真皮和表皮层内有各种感受器，每一感受器都有一个轴突，除了游离的神经末梢外，其他几种感受器都有附屈的非神经组织；B皮肤躯体感受器的感受野大小和适应性变化示意图2.触－压觉敏感性指标一一触觉阅和两点辨别闽用不同性质的点状刺激检查人的皮肤感觉时发现，不同感觉的感受区在皮肤表面呈相互独立的点状分布。如果用点状触压刺激皮肤，只有当某些特殊的点被触及时，才能引起触觉，这些点称为触点(Louch point)。在触点上引起触觉的最小压陷深度，称为触觉阙(touch tlu·eshold)。触觉闾的高低与感受器的感受野大小和皮肤上感受器的分布密度有关。在人体的鼻、口唇和指尖等处，触觉感受器的感受野很小，而感受器分布密度却很高，因而触觉阙很低；相反，在腕和足等处的感受野较大，而感受器密度却很低，所以触觉阙很高。如果将两个点状刺激同时或相继触及皮肤时，人体能分辨出这两个刺激点的最小距离，称为两点辨别阙(threshold of two-point discrimination)。体表不同部位的两点辨别阙差别很大，例如指尖和口唇特别低(2~5mm),而背部、肩部和大腿较高，可达10~20倍以上。


生理学 施压刺激强度  （二）温度觉 温度觉有热觉和冷觉之分，而且是各自独立的。热感受器位于C类传入纤维的末梢上，而冷感受器则位于Ao和C类传入纤维的末梢上。温度感受器在皮肤也呈点状分布。在人的皮肤上冷点明显多千热点，前者为后者的5~11倍。热感受器和冷感受器的感受野都很小。实验表明，当皮肤温度升至30~46"C时，热感受器被激活而放电，放电频率随皮肤温度的升高而增高，所产生的热觉也随之增强。当皮肤温度超过46°C时，热觉会突然消失，代之出现痛觉。这是因为皮肤温度超过这一临界值便成为伤害性热刺激。这时温度伤害性感受器被激活，从而产生热痛觉。这也说明，热觉是由温度感受器介导的，而热痛觉则由伤害性感受器所介导。引起冷感受器放电的皮肤温度在10~40"C之间，当皮肤温度降到30屯以下时，冷感受器放电便增加、冷觉随之增强。


生理学 （二）温度觉 目前发现有一类瞬时受体电位(TRP)离子通道，它们能够被特定的温度变化激活，行使分子温度探测器的功能。在已发现的28个TRP家族成员中，有7个可以感受热觉刺激，它们分别是TRPVl~TRPV4, T即M2,TRPM4和TRPM5;2个可以感受冷觉刺激，即TRPA l和TRPM8（图9-5)。有研究表明，皮肤上皮细胞也可能是温度感受细胞，这些细胞可以直接感受温度刺激，然后再将温度信息传递给相应的感觉传入纤维。已证明角质细胞有TRPV3和TRPV4表达，将这两种基因敲除的小鼠会有不正常的温度感觉行为，提示皮肤角质细胞可能参与温度感觉。一些研究指出，TRPV3能够作为热感受器进行换能。例如，有TRPV3表达的神经元能被33"C以上的热激活；TRPV3基因敲除的小鼠对非伤害性和伤害性热刺激的反应明显减弱，而对其他非温度刺激的反应不受影响，提示TRPV3在温度感觉中有特殊的作用。另外也有研究指出，TRPM8能够作为冷感受器的换能。TRPM8也是非选择性阳离子通道，选择性地表达在初级感觉神经元上，可被冷刺激激活。


生理学 细胞膜上的TRP通道B温度肤觉皮感灼痛值赵蓉定大最了三 固9-5皮肤感受器上分布的TRP通道及其对温度刺激的敏感性，B害性温度痛觉的TRP通道亚型及其感受的温度刺激除了上述的TRP通道外，还有一些其他的通道蛋白参与皮肤温度换能。pore domain weak inward rectifying K+channel(TWIK)-related K+-1ch a nnel]是一种由冷刺激强烈抑制在生理温度时，该通道是开放的，参与维持神经元的静息膜电位；在较低的温度时，通道关闭，神经元去极化。度(15~42"C）刺激。Na+,K+-ATP酶抑制的钾通道，在冷刺激换能中有作用，低温可加强其活动。上皮钠通道可能也参与冷刺激的换能作用。


生理学 （三）本体感觉 本体感觉(proprioception)是指来自躯体深部的组织结构如肌肉、肌胞和关节等，对躯体的空间位置姿势运动状态和运动方向的感觉。感受器主要有肌梭、胞器官和关节感受器等。肌梭(muscl e spindle)能感受骨骼肌的长度变化、运动方向、运动速度及其变化率，这些信息传入中枢后一方面产生相应的本体感觉，另一方面反射性引起胞反射和维待肌紧张，并参与对随意运动的精细调节。｝健器官(tendon organ)感受骨骼肌的张力变化，对过度的牵张反射有保护意义，信息传入中枢后也产生相应的本体感觉。在关节痪、韧带及骨膜等处，一些由皮肤感受器变形而来的感受器，如鲁菲尼小体能感受关节的屈曲和伸展，而环层小体则能感受关节的活动程度等。对单纯的肌肉、肌腮和关节的本体感觉，人们平时并不能意识到。但在肢体运动时，本体感受器和皮肤感受器一起产生作用，可使人们产生有意识的运动感觉。此外，本体感觉的传入也参与躯体平衡感觉和空间位置觉的形成，并参与协调躯体运动（见第十章）。


生理学 （四）痛觉 1.痛觉的定义痛觉(pain)是一种与组织损伤有关的感觉、情感、认知和社会维度的痛苦体验。它是由体内、外伤害性刺激所引起的一种主观感觉，常伴有情绪变化、防卫反应和自主神经反应。引栥泗罔）皮肤感受器上分布的TRP递道及其在温度感受中的作用感受皮肤温热觉、冷觉和伤P2X3受体通道是一种ATP门控的非选择性阳离子通道，可感受非伤害性温起痛觉的组织损伤可为实际存在的或潜在的。痛觉感受器不存在适宜刺激，任何形式（机械、温度、化学）的刺激只要达到对机体伤害的程度均可使痛觉感受器兴奋，因此痛觉感受器又称伤害性感受器(noc iceptor)。痛觉感受器不易发生适应，属于慢适应感受器，因而痛觉可成为机体遭遇危险的警报信号，对机体具有保护意义委》。低。例如，从损伤细胞释出的K十可直接激活伤害性感受器；在损伤和炎症部位，通过激肤释放酶降解血浆激肤原生成的缓激肤，可通过缓激肤队受体而起作用；由肥大细胞释放的组胺，在低浓度时引起痒觉寻卜，而高浓度时可引起痛觉。这些致痛物质不仅参与疼痛的发生，也参与疼痛的发展，导致痛觉过敏。


生理学 （四）痛觉 (2)痛觉感受器的激活与换能：痛觉感受器是游离神经末梢，主要有机械伤害性感受器、机械温度伤害性感受器和多觉型伤害性感受器(polymodal receptor)。与其他躯体感受器类似，在痛觉感受器上也分布有许多受体或离子通道，可以被各种伤害性刺激所激活，产生感受器电位；进而触发可传导的动作电位，将伤害性信息传至脊髓背角；经接替后再传至高级中枢，形成痛感觉和情绪反应。(3)痛觉信息的传导：痛觉传入纤维有Ao有简纤维和C类无髓纤维两类，由千它们的传导速度不等，因而产生两种不同性质的痛觉，即快痛(fast pain)和慢痛(slow pain)$。快痛是一种尖锐和定位明确的＂刺痛＂，发生快，消失也快，一般不伴有明显的情绪改变；慢痛则表现为一种定位不明确的“烧灼痛”，发生慢，消退也慢，常伴有明显的不愉快情绪。快痛主要经特异投射系统到达大脑皮层的第一和第二感觉区；慢痛则主要投射到扣带回。此外，许多痛觉纤维经非特异投射系统投射到大脑皮层的广泛区域。


生理学 （四）痛觉 3.中枢对痛觉信息的处理大脑皮层对来自躯体浅表和深部的各种伤害性信息进行整合，形成躯体痛，包括体表痛和深部痛。发生在体表某处的疼痛称为体表痛；发生在躯体深部，如肌肉、关节、肌胞、韧带、骨和骨膜等处的痛感觉称为深部痛。深部痛的特点是定位不明确，可伴有恶心、出汗和血压改变等自主神经反应。出现深部痛时，可反射性引起邻近的骨骼肌收缩而导致局部组织缺血，而缺血又使疼痛进一步加剧。缺血性疼痛的发生，可能是由于肌肉收缩时局部组织释放某些致痛物质，当肌肉持续收缩而发生痉挛时，血流受阻而致痛物质在局部堆积，持续刺激伤害性感受器，导致疼痛加重。 二、内脏感觉 内脏感觉(vi sceral sense)是指由内脏感受器受到刺激所引起的传入冲动，经内脏神经传至各级中枢神经系统所产生的主观感受。也就是说，内脏的化学、温度和机械刺激等，由内脏神经末梢感受器换能，转变成内脏传入信息的神经冲动，经内脏神经传至各级中枢神经网络加工处理，形成内脏感觉。例如，适度扩张膀胱、直肠和胃的传入信息，被高级中枢解读成尿意、便意和胃饱满等内脏感觉。


生理学 (—)内脏感受器 按形态结构，内脏感受器有三种类型：游离神经末梢、神经末梢形成的缠络和环层小体。按其功能来分，主要有化学感受器（如颈动脉体、主动脉体）、机械感受器（如颈动脉窦、主动脉弓）、伤害性感受器和温热感受器。内脏黏膜、肌肉、浆膜的游离神经末梢被认为是伤害性感受器，可接受机械、化学和热刺激而出现反应。另外，有些感受器是一种多模式型，即多觉型感受器，可对一种类型以上的刺激发生反应。 （二）内脏感受器的适宜刺激 内脏感受器的适宜刺激是体内的自然刺激，如肺的牵张、血压的升降、血液的酸度等。由心血管、沁0i}肺、消化道等组织器官来的内脏感受器传入冲动，能引起多种反射活动，对内脏功能的洞节起重要作用。（三）内脏传入的中枢投射各种性质的感受器广泛分布于内脏器官，它们在接受不同刺激后，在相应的传入神经纤维产生冲动，再传入脊髓或脑干产生反射，以控制和调节各种机体功能，特别是内脏器官活动。同时，这些冲动也可上行到达大脑皮层，产生内脏感觉。内脏传入有两种主要功能：一种是对内环境失衡的无意识反射性调节，以确保脏器的正常活动；另一种是脏器受到的刺激经换能转变成传入信息，传至高级中枢形成内脏感觉。


生理学 （二）内脏感受器的适宜刺激 内脏感觉在大脑皮层的代表区混杂在体表第一感觉区中，第二感觉区和辅助运动区也与内脏感觉有关。此外，边缘系统皮层也接受内脏感觉的投射。（四）内脏痛和牵涉痛内脏中有痛觉感受器，但无本体感受器，所含温度觉和触－压觉感受器也很少。因此，内脏感觉主要是痛觉，包括内脏痛和牵涉痛两种形式。1.内脏痛内脏痛是临床上的常见症状，常由机械性牵拉、痉挛、缺血或炎症等刺激所引起。内脏痛具有以下特点：心定位不准确，这是内脏痛最主要的特点，如腹痛时患者常不能说清楚发生疼痛的明确位置，这是因为痛觉感受器在内脏的分布密度要比在躯体的分布稀疏得多；＠发生缓慢，持续时间较长，常呈渐进性增强，但有时也可迅速转为剧烈疼痛；＠中空内脏器官如胃、肠、胆痰和胆管等，这些器官壁上的感受器对扩张性刺激和牵拉性刺激十分敏感，而对针刺、切割、烧灼等通常易引起体表痛的刺激却不敏感；＠常伴有情绪和自主神经活动的改变。内脏痛特别能引起不愉快的情绪活动，并伴有恶心、呕吐和心血管及呼吸活动的改变，这可能与内脏痛信号可到达引起情绪和自主神经反应的中枢部位有关。


生理学 （二）内脏感受器的适宜刺激 内脏痛可分为真脏器痛和体腔壁痛，前者是脏器本身的活动状态或病理变化所引起的疼痛，如痛经、分挽痛、肠绞痛、膀胱过胀痛等。后者是指内脏疾患引起的邻近体腔壁浆膜受剌激或骨骼肌痉挛而产生的疼痛。如胸膜或腹膜炎症时可发生体腔壁痛。这种疼痛与躯体痛相似，也由躯体神经，如脯神经、肋间神经和腰上部脊神经传入。2.牵涉痛牵涉痛(referred pain)是指由某些内脏疾病引起的特殊远隔体表部位发生疼痛或痛觉过敏的现象。例如，心肌缺血时常发生心前区、左肩和左上臂疼痛；胆裂炎、胆石症发作时常有右肩脾区疼痛；胃溃疡和胰腺炎时有左上腹和肩脾间疼痛；阑尾炎早期有上腹部或跻周疼痛；肾或输尿管结石可引起腹A股沟区疼痛等。牵涉痛对内脏疾病的诊断具有临床意义鬟、0发生牵涉痛的部位与疼痛原发内脏具有相同胚胎节段和皮节来源，它们都受同一脊髓节段的背根神经支配。即患病内脏的传入神经纤维和引起牵涉痛的皮肤部位的传入神经纤维由同一背根进入脊髓。关于牵涉痛的发生B机制，通常用会聚学说和易化学说加以解释（图9-6)。


生理学 （二）内脏感受器的适宜刺激 会聚学说认为，来自内脏和体表的痛觉传入纤维在感觉体表结构传导通路的某处（如脊髓、丘脑或皮层）相会聚，终止于共同的神经元，即两者通过一共同的通路上传。当内脏痛觉纤维受到强烈刺激，冲动经此通路上传时，由千中枢更内脏习惯千识别体表信息，因而常将内脏痛误判为体表痛。易化学说则认为，来自内脏和体表的感觉传入纤维，若投图9-6牵涉痛产生机制示意图射到脊髓背角同一区域内相邻近的不同神经元，由患病A.会聚学说；B.易化学说内脏传来的冲动可提高邻近躯体感觉神经元的兴奋性，从而对体表传入冲动产生易化作用，使平常不至于引起疼痛的刺激信号变为致痛信号，从而产生牵涉痛。（邢国刚）


生理学 第三节 视觉(vision)是人们从外部世界获得信息最主要的途径，至少有70％的外界信息来自视觉。眼是玻璃体（一）眼的折光系统由千视觉的感光细胞在眼球的视网膜上，因此外界物体能够在视网膜上形成真实而清晰的物像是视视乳头:;觉形成的首要步骤。外界物体在视网膜上形成物像是通过眼的折光系统完成的。人眼的折光系统是一.\络膜`l;fl/!//i泣个复杂的光学系统。入眼光线在到达视网膜之前，须视巩膜先后通过角膜、房水、晶状体和玻璃体4种折射率不同的折光体（媒质），以及各折光体（主要是角膜和晶图9-7人右眼的水平切面示意图状体）的前、后表面所构成的多个屈光度不等的折射界面。根据光学原理，当光线从一种媒质进入另一种媒质时将发生折射，折射的程度取决于界面后对界面前两种不同媒质的折射率之比以及界面的曲率大小。由千角膜的折射率明显高于空气的折射率，而眼内4种折光体的折射率之间以及各折射界面的曲率之间均相差不大，故入眼光线的折射主要发生在角膜前表面-$0根据人眼各折光体的光学参数，包括它们各自的折射率、各折光界面的曲率等，应用几何光学的一般原理，可画出光线在眼内的行进途径和成像情况，但十分复杂。为此，有人设计出一种与正常眼折光系统等效的简单模型，称为简化眼(reduced eye)。这种假想的模型由一个前后径为20mm的单球面折光体所构成。入射光线仅在由空气进入球形界面时折射一次，折射率为1.333。折射界面的曲率半径为5mm，即节点在折射界面后方5mm处，后主焦点恰好位千该折光体的后极，相当千人眼视网膜的位置。


生理学 第三节 在处于安静状态、不作任何调节情况下的正常人眼，其折光系统的后主焦点恰好落在视网膜上，由远处物体各发光点发出的平行光线可在视网膜上形成清晰的像。简化眼和正常安静时的人眼一样，也正好能使平行光线聚焦于视网膜上（图9-8)。


生理学 第三节 利用简化眼模型可方便地计算出不同远近的物体在视网膜上成像的大小。如图9-8所示，6AnB和l':,anb为两个以对顶角相等的相似三角形，由此可得：AB（物体的大小）ah（物像的大小）Bn（物体至节点的距离）nb（节点至视网膜的距离）(9-1)图9-8简化眼及其成像示意图F为前焦点，n为节点，LAnB和心anb是两个相似直角三角形；如果物距（近似于Bn)和物体大小(AB)为巳知，则可根据相似三角形对应边的比例关系计算出视网膜上物像的大小(ab)，也可计算出两三角形对顶角（即视角）的大小正常人眼在光照良好的清况下，如果物体在视网膜上的成像小千4.5µm，一般不能产生清晰的视觉这表明正常人的视力有一个限度。这个限度只能用人眼所能看清楚的最小视网膜像的大小来表示而不能用所能看清楚的物体的大小来表示。因为物像的大小不仅与物体本身的大小有关，也与物体与眼之间的距离有关。人眼所能看清楚的最小视网膜像的大小大致相当于视网膜中央凹处一个视锥细胞的平均直径。


生理学 （二）眼的调节 当眼在看远处物体(6m以外）时，从物体上发出或反射的光线达到眼时，已基本上是平行光线，这些平行光线经过正常眼的折光系统后，不需作任何调节即可在视网膜上形成清晰的图像。通常将人眼不作任何调节时所能看清物体的最远距离称为远点(far point)。远点在理论上可在无限远处。但离眼太远的物体发出的光线过弱，由千这些光线在空间和眼内传播时被散射或被吸收，它们在到达视网膜时已不足以兴奋感光细胞；或由千被视物体太远而使它们在视网膜上形成的物像过小，以至于超出感光细胞分辨能力的下限。在这些情况下，眼将不能看清楚这些离眼太远的物体。当眼看近物(6m以内）时，从物体上发出或反射的光线达到眼时，则呈现某种程度的辐散，光线通过眼的折光系统将成像在视网膜之后。由千光线到达视网膜时尚未聚焦，因而只能产生一个模糊的视觉形象。但是，正常眼在看近物时也非常清楚，这是因为眼在看近物时已进行了调节的缘故。1.眼的近反射眼在注视6m以内的近物或被视物体由远移近时，眼将发生一系列调节，其中最主要的是晶状体变凸，同时发生瞳孔缩小和视轴会聚，这一系列调节称为眼的近反射(near reflex)~`。


生理学 （二）眼的调节 (1)晶状体变凸：当眼视远物时，睫状肌处于松弛状态，此时悬韧带保持一定的紧张度，晶状体受悬韧带的牵引，使其形状相对扁平；当眼视近物时，可反射性地引起睫状肌收缩，导致连接于晶状体痰的悬韧带松弛，晶状体因其自身的弹性角膜晶状体而向前和向后凸出，尤以前凸更显著，使其前表面的曲率增加，折光能力增强，从而使物像前移而成像于视网膜上（图99)。前房眼视近物时晶状体形状的改变是通过反射实现的，其反射过程如下：当模糊的视觉图像信息到达视觉皮层时，该信息在视觉中枢进行分析整合，形成指令性信息并下行至中脑正图9-9睫状体位置和晶状体形态在中核；继而传至动眼神经缩瞳核，再经动眼神经传到睫状神经眼的调节中发生改变的示意图节；最后经睫状神经抵达睫状肌，使该肌收缩，悬韧带松弛，因实线表示眼未作调节时的情况；虚线而晶状体变凸。物体距眼睛越近，入眼光线的辐散程度越大，表示在近反射时的改变需要晶状体变凸的程度也更大，物像才能成于视网膜上。临床上进行眼科检查时，常用扩瞳药后马托品点眼，由千睫状肌与虹膜环行肌都受副交感神经支配，后马托品在阻断虹膜环行肌收缩的同时也阻断了睫状肌收缩，因而可影响晶状体变凸而使视网膜成像变模糊。由于晶状体的弹性变形有一定限度，眼视近物的调节能力也因此有一定范围。晶状体的最大调节能力可用眼能看清物体的最近距离来表示，这个距离称为近点(near point)。近点距眼越近，说明晶状体的弹性越好，即眼的调节能力愈强。随着年龄的增长，晶状体的弹性逐渐减弱，导致眼的调节能力降低，近点逐渐远移。例如，10岁儿童的近点平均约为9cm,20岁左右的成人约为llcm，而60岁时可增大至83cm。老年人由千晶状体弹性减小，硬度增加，导致眼的调节能力降低，这种现象称为老视(presbyopia)。老视眼看远物可以与正常眼无异，但看近物时需要用适当焦度的凸透镜矫正，替代正常时晶状体的变凸调节才能使近物在视网膜形成清晰的成像。这是老视眼与远视眼都用凸透镜矫正的不同之处~o(2)瞳孔缩小：正常人眼的瞳孔直径可在1.5-8.0mm之间变动。当视近物时，可反射性地引起双眼瞳孔缩小，称为瞳孔近反射(near reflex of the pupil)或瞳孔调节反射(pupillary accommodation refl ex)。在上述晶状体变凸的反射中，由缩瞳核发出的副交感纤维也到达虹膜环行肌，使之收缩，引起瞳孔缩小。瞳孔缩小的意义是减少折光系统的球面像差（像呈边缘模糊的现象）和色像差（像的边缘呈色彩模糊的现象），使视网膜成像更为清晰。


生理学 （二）眼的调节 (3)视轴会聚：当双眼注视某一近物或被视物由远移近时，两眼视轴向鼻侧会聚的现象，称为视轴会聚或辐辏反射(convergence reflex)，其意义在千两眼同时看一近物时，物像仍可落在两眼视网膜的对称点上，以避免形成复视。视轴会聚的反射途径是：在上述晶状体变凸的反射中，当冲动到达动眼神经核后，经动眼神经的活动能使两眼内直肌收缩，结果引起视轴会聚。


生理学 （二）眼的调节 2.瞳孔对光反射瞳孔对光反射(pupillai-y light reflex)是指瞳孔在强光照射时缩小而在光线变弱时散大的反射。这是眼的一种适应功能，与视近物无关，其意义在千调节进入眼内的光量，使视网膜不至于因光量过强而受到损害，也不会因光线过弱而影响视觉。瞳孔对光反射的效应是双侧性的，光照一侧眼的视网膜时，双侧眼的瞳孔均缩小，故又称互感性对光反射(consensual light reflex)。反射的过程是：强（或弱）光照射视网膜时产生的冲动沿视神经传到中脑的顶盖前区更换神经元，然后到达双侧的动眼神经缩瞳核，再沿动眼神经中的副交感纤维传向睫状神经节，最后经睫状神经到达睫状体，使瞳孔缩小（或散大）。瞳孔对光反射的中枢位于中脑，因此临床上常将它用作判断麻醉深度和病情危重程度的一个指标。


生理学 （三）眼的折光异常 正常人眼无需作任何调节就可使平行光线聚焦于视网膜上，因而可看清远处的物体；经过调节的眼，只要物体离眼的距离不小于近点，也能看清6m以内的物体，这种眼称为正视眼(emmetropia)（图9-lOA)；若眼的折光能力异常，或眼球的形态异常，使平行光线不能聚焦于安静未调节眼的视网膜上，则称为非正视眼(ametropia)，也称屈光不正(error of refraction)，包括近视眼、远视眼和散光眼~o1.近视近视(myopia)是指看远物不清楚，只有当物体距眼较近时才能被看清。其发生是由于眼球前后径过长或折光系统的折光能力过强所致。前者称为轴性近视，后者是屈光性近视。近视眼看远物时，因远物发出的平行光线被聚焦在视网膜的前方，所以在视网膜上形成的像是模糊的（图910B)。但在看近物时，由千近物发出的是辐散光线，故不需涸节或只需作较小程度的调节，就能使光线聚焦在视网膜上成像。因此，近视眼的近点和远点都移近。近视眼可用凹透镜加以矫正。


生理学 （三）眼的折光异常 2.远视远视(hyperopia)的发生是由于眼球的前后径过短（轴性远视）或折光系统的折光能力过弱（屈光性远视），来自远物的平行光线聚焦在视网膜的后方，因而不能在视网膜上形成清晰的像（图9-lO C)。因此，远视眼的近点比正视眼远，在看远物时，需要经过眼的调节以增加折光能力才能看清物体。在看近物时，则需作更大程度的调节才能看清物体。由于远视眼不论看近物还是远物都需要进行调节，故易发生调节疲劳，尤其是进行近距离作业或长时间阅读时可因调节疲劳而产生头痛。远视眼可用凸透镜矫正。V心岔}图9-10正视眼以及近视眼和远视眼及其矫正的示意图正视眼；B.


生理学 三三三正视眼近视眼、-－L_i矫正远视眼三矫正近视眼及其矫正；C远视眼及其矫正 3.散光正常人眼的角膜表面呈正球面，球面各经线上的曲率都相等，因而到达角膜表面各个点上的平行光线经折射后均能聚焦于视网膜上。散光(astigma ti sm)主要是由于角膜表面不同经线上的曲率不等所致。入射光线中，部分经曲率较大的角膜表面折射而聚焦于视网膜之前；部分经曲率正常的角膜表面折射而聚焦于视网膜上；还有部分经曲率较小的角膜表面折射而聚焦于视网膜之后。因此，平行光线经过角膜表面的不同经线入眼后不能聚焦于同一焦平面上（图9-11),造成视物不清或物像变形。此外，散光也可因晶状体表面各经线的曲率不等，或在外力作用下晶状体被挤出其正常位置而产生。眼外伤造成的角膜表面畸形可产生不规则散光。规则散光通常可用柱面镜加以矫正。


生理学 三三三正视眼近视眼、-－L_i矫正远视眼三矫正近视眼及其矫正；C远视眼及其矫正 （四）房水和眼内压V'充盈千眼的前、后房中的透明液体称为房水图9-11规则散光眼的示恚图(aqu eous humor)。房水来源千血浆，由睫状体脉图中HH'和VV'分别为散光眼的水平和垂直经线，沿HH'的光线聚焦于第一焦线处，沿VV'的光线聚络膜丛产生，生成后由后房经瞳孔进入前房，然后焦于第二焦线处流过前房角的小梁网，经许氏(Schlemm)管进入静脉。房水不断生成，又不断回流入静脉，保持动态平衡，称为房水循环。


生理学 三三三正视眼近视眼、-－L_i矫正远视眼三矫正近视眼及其矫正；C远视眼及其矫正 房水具有营养角膜、晶状体及玻璃体的功能，并维持一定的眼内压(intra-ocular pressure)，简称眼压。由于房水量的恒定及前、后房容积的相对恒定，因而眼压也保持相对稳定。眼压的正常值是10~2lmmHg，在昼夜24小时中是有波动的。正常情况下，双眼的眼压差异不大于SmmHg,24小时眼压波动范围不超过8mmHg。眼压的相对稳定对保持眼球特别是角膜的正常形状与折光能力具有重要意义。若眼球被刺破，会导致房水流失、眼压下降、眼球变形，引起角膜曲度改变。房水循环障碍时（如房水排出受阻）会造成眼压增高，眼压的病理性增高称为青光眼(glaucoma)，这时除眼的折光系统出现异常外，还可引起头痛、恶心等全身症状，严重时可导致角膜混浊、视力丧失。监测24小时动态眼压，有利于了解基线眼压水平和动态眼压曲线，对于青光眼的确诊和治疗具有重要的意义。


生理学 二、眼的感光换能系统 外界物体通过眼的折光系统成像千视网膜上的原理可归于物理学范畴，与物体在照相机底片上成像并无本质上的区别。视觉信息还要通过视觉系统（视网膜、视觉传导通路和大脑皮层）的处理才能转换成意识或心理学范畴的主观映像。视网膜在这一过程中的作用是感光换能和视觉信息的编码。 （一）视网膜的结构功能特点 视网膜(retina)通常是指具有感光功能的视部，是位于眼球壁最内层锯齿缘以后的部分，包括色素上皮层和神经层，其厚度仅0.1-0.5mm，但结构十分复杂。视网膜在组织学上可分成10层结构。神经层内主要含有视杆细胞和视锥细胞两种感光细胞以及其他四种神经元，即双极细胞、神经节细胞、水平细胞和无长突细胞（图9-12)。


生理学 色素上皮感光细胞外段内段外核层外网层内核层内网层节细胞层视神经纤维 图9-12视网膜中央凹以外部分的主要细胞层次及其联系模式图C视锥细胞；R：视杆细胞；MB:｛朱儒双极细胞；RB：视杆双极细胞；FB扁平双极细胞；DC：弥散神经节细胞；MC：侁倘神经节细胞；H:水平细胞；A：无长突细胞1色素上皮及其功能色素上皮层位于视网膜最外层，它不属于神经组织。色素上皮细胞含有黑色素颗粒，具有防止强光对视觉影响和保护感光细胞的功能。当强光照射视网膜时，色素上皮细胞能伸出伪足样突起，包被视杆细胞外段，使其相互隔离；当入射光线较弱时，伪足样突起缩回到胞体，使视杆细胞外段暴露，从而能充分接受光刺激。色素上皮细胞在视网膜感光细胞的代谢中起重要作用，许多视网膜疾病都与色素上皮功能失调有关。此外，色素上皮还能为视网膜外层输送来自脉络膜的营养并吞噬感光细胞外段脱落的膜盘和代谢产物。2.感光细胞及其特征人和动物视网膜中含有视杆细胞(rod ce ll)和视锥细胞(co n e cell)两种感光细胞，它们都是特殊分化的神经上皮细胞，在形态上均可分为外段、内段和突触部（即突触终末）三部分（图9-13)。其中，外段是视色素集中的部位，在感光换能中起重要作用。视杆细胞的外段呈圆柱状，胞质很少，绝大部分空间被重叠成层而排列整齐的圆盘状结构所占据，这些圆盘状结构称为膜盘(membranous d i sk)；视锥细胞的外段呈圆锥状，胞内也有类似的膜盘结构。膜盘是一些由脂质双分子层构成的膜性扁平痪状物，膜盘膜中镶嵌着蛋白质，这些蛋白质绝大部分是一些能够在光的作用下产生光化学反应的视色素(p h otop i gment)，它们是产生视觉的物质基础（图9-14)。＼仆？stl图9-14视杆细胞外段的超微结构示意图视杆细胞外段内有许多膜盘，膜盘膜上镶嵌着大量视紫红质，视紫红质是结合有视黄醋分子的跨膜蛋白质，为7次跨膜的蛋白质分子，它所结合的视黄醋分子位于膜盘膜的中心附近，其长轴与膜平面平行；C和N：分别表示视紫红质蛋白分子的狻基末端和氨基末端；R：表示视黄醒分子视杆细胞只有一种视色素，称为视紫红质(rhodopsin)。每个人的视杆细胞外段中有近千个膜盘，而每个膜盘中约含有100万个视紫红质分子。因此，单个视杆细胞就可以对入射光线发生反应。此外，视杆细胞对光的反应慢，有利于更多的光反应得以总和，这样就提高了单个视杆细胞对光的敏感度，使视网膜能察觉出单个光址子的强度。与视杆细胞不同，人和绝大多数哺乳动物的视锥细胞都含有三种不同的视色素，统称为视锥色素，分别存在于三种不同的视锥细胞中。它们不仅是产生光感，也是产生色觉的物质基础。


生理学 色素上皮感光细胞外段内段外核层外网层内核层内网层节细胞层视神经纤维 两种感光细胞在视网膜中的分布很不均匀＄｀。在黄斑中央凹的中心只有视锥细胞，且密度最高；向周边视锥细胞的分布逐渐减少，在视网膜的周边部主要是视杆细胞（图9-15)。视网膜由黄斑向鼻侧约3mm处有一直径约1.5mm的淡红色圆盘状结构，称为视神经乳头，这是视网膜上视神经纤维汇集穿出眼球的部位，是视神经的始端。因为该处无感光细胞分布，所以无光感受作用，成为视野中的盲点(blind spo t)。正常时，由于用双眼视物，一侧眼视野中的盲点可被对侧眼的视野所补偿，因此人们并不会感觉到视野中有盲点存在。


生理学 密莘思揣宝芯煦实弼鼻侧视网膜盲点距中央凹(00)距离（度）卜卜颖侧视网膜 3.视网膜细胞的联系两种感光细胞都通过其突触终末与双极细胞形成化学性突触联系；双极细胞再和神经节细胞发生突触联系，神经节细胞发出的轴突构成视神经。已知视杆细胞与双极细胞和神经节细胞之间的联系存在会聚现象；而视锥细胞与双极细胞和神经节细胞之间的会聚程度却少得多。在中央凹处常可见到一个视锥细胞仅与一个双极细胞联系，而该双极细胞也只同一个神经节细胞联系，呈现一对一的“单线联系”方式，这是视网膜中央凹具有高度视敏度的结构基础。在视网膜中，除了上述细胞间的纵向联系外，还存在横向联系。例如，在感光细胞和双极细胞之间有水平细胞，在双极细胞和神经节细胞之间有无长突细胞。这些细胞的突起在两层细胞间横向延伸，在水平方向起联络作用；有些无长突细胞还可直接向神经节细胞传递信号。近年来还发现，视网膜中除了通常的化学性突触外，还有缝隙连接。通过这些连接，细胞间在电学上互相耦合起来。在感光细胞终足之间，以及在水平细胞之间和无长突细胞之间，都有这种缝隙连接存在（见后文）。


生理学 （二）视网膜的感光换能系统 在人和大多数脊椎动物的视网膜中存在两种感光换能系统，即视杆系统和视锥系统S札。视杆系统又称晚光觉或暗视觉(scotopic vision)系统，由视杆细胞和与它们相联系的双极细胞以及神经节细胞等组成。它们对光的敏感度较高，能在昏暗环境中感受弱光刺激而引起暗视觉，但无色觉，对被视物细节的分辨能力较低。视锥系统又称昼光觉或明视觉(photopic vision)系统，由视锥细胞和与它们相联系的双极细胞以及神经节细胞等组成。它们对光的敏感性较低，只有在强光条件下才能被激活，但视物时可辨别颜色，且对被视物体的细节具有较高的分辨能力。某些只在白昼活动的动物，如鸡鸽、松鼠等，其光感受器以视锥细胞为主，故为“夜盲＂；而另一些在夜间活动的动物，如猫头鹰等，其视网膜中只有视杆细胞，故夜光觉敏锐。（三）视杆细胞的感光换能机制1视紫红质的光化学反应视紫红质是一种结合蛋白质，由1分子视蛋白(opsin)和1分子视黄醒(retinene)的生色基团组成。其中，视蛋白属G蛋白耦联受体，是由348个疏水性氨基酸残基组成的单链，有7个螺旋区（类似于a－螺旋）穿过视杆细胞中膜盘的膜结构；视黄酘由维生素A转变而来（维生素A是一种不饱和醇，在体内可氧化成视黄醋），在暗处为一种顺式结构的11－顺视黄酸，连接在视蛋白第7个螺旋区的赖氨酸残基上。当视网膜受到光照后，视黄睦发生构型变化，转变为全反型视黄醋，并与视蛋白分离。同时，视蛋白激活，通过与其耦联的G蛋白激活下游效应酶，诱发视杆细胞产生感受器电位。在这一过程中，视色素（即视紫红质）失去颜色，称为漂白。


生理学 （二）视网膜的感光换能系统 视紫红质的光化学反应效率非常高，一个光量子被其吸收后即可使11－顺视黄酸转变为全反型视黄醒，导致视紫红质的分解。而且，这种光化学反应是可逆的。在亮处分解的视紫红质，在暗处又可重新合成，其反应的平衡点决定千光照的强度。视紫红质的再合成首先是由全反型视黄醒转变为11顺视黄醋。这一过程需要一种异构酶，这种异构酶存在于视网膜色素上皮中。全反型视黄睦必须从视杆细胞中释放出来，被色素上皮细胞摄取，再由异构酶将之异构化为11－顺视黄酪，最后返回到视杆细胞与视蛋白结合，形成视紫红质（图9-16)。


生理学 颠氏氏反出比｀视：m勹二：异构酶（耗能）11－顺型视黄醒全反型视黄醒三三二三II顺型：三国矿厂视黄醇黄／＼／视型血浆维生素A•·肝脏维生素A\H3 图9-16视紫红质的光化学反应模式图A.视紫红质的分解与合成反应；B.11－顺型视黄酘在光照下异构为全反型视黄醋的分子式转变示意图此外，全反型视黄醋也可先转变为全反型视黄醇（维生素A的一种形式），然后在异构酶的作用下转变为11－顺视黄醇，最后再转变为11－顺视黄酰，并与视蛋白结合，形成视紫红质。另一方面，储存在色素上皮中的维生素A（即全反型视黄醇），同样可以转变为11－顺视黄醒。所以在正常情况下，维生素A可被用千视紫红质的合成与补充，但这个过程进行的速度较慢，不是促进视紫红质再合成的即时因素。另外，视网膜中过多的视黄醇也可逆转成为维生素A，这对视网膜适应不同的光强度特别重要。


生理学 颠氏氏反出比｀视：m勹二：异构酶（耗能）11－顺型视黄醒全反型视黄醒三三二三II顺型：三国矿厂视黄醇黄／＼／视型血浆维生素A•·肝脏维生素A\H3 实际上，人在暗处视物时，视紫红质既有分解，也有合成。此时合成过程大于分解过程，因此视网膜中视紫红质数量就较多，从而使视网膜对弱光较敏感。这也是人在暗处能不断视物的基础。相反，在亮光处视物时，视紫红质的分解大千合成，使视杆细胞几乎失去感受光刺激的能力。事实上，此时人的视觉是依靠视锥系统来完成的。视锥系统在弱光下不足以被激活。但在强光条件下，视杆细胞中的视紫红质较多地被分解，视锥系统就取而代之成为强光刺激的感受系统。在视紫红质分解和再合成的过程中，有一部分视黄酸被消耗，需要通过由食物进入血液循环（相当部分储存千肝脏）中的维生素A来补充。因此，如果长期维生素A摄入不足，会影响人的暗视觉，引起夜盲症(nyctalopia)。


生理学 颠氏氏反出比｀视：m勹二：异构酶（耗能）11－顺型视黄醒全反型视黄醒三三二三II顺型：三国矿厂视黄醇黄／＼／视型血浆维生素A•·肝脏维生素A\H3 2.视杆细胞的感受器电位视杆细胞在暗处的静息电位为－30--40mV，明显小于大多数神经元的静息电位。视杆细胞在暗环境中主要存在两种电流，一是由Na十经过外段膜中的cGMP门控阳离子通道（主要允许N旷通透，也允许少量Ca2＋通透）内流而产生，这一内向电流可使膜发生去极化；二是由K十通过内段膜中的非门控钾通道外流所引起，这种外向电流可使膜发生超极化。视杆细胞依靠其内段膜中高密度钠泵的活动，能保持细胞内Na+,K+浓度的相对稳定。上述cGMP门控通道受控于胞质内的cGMP浓度，在暗处，胞质内的cGMP浓度较高，能维持cGMP门控通道处千开放状态，因而可产生稳定的内向电流，称为暗电流(dark current)（图9-17)。这就是视杆细胞静息电位较低的原因。


生理学 暗处光照纽“湿丿主外段内段k+光照刺激（光亮度）外颐膜电流－50pA—『—[膜电位一二—[－』突触部 在暗处，视杆细胞的胞质内cGMP浓度较高，能维待cGMP门控通道处于开放状态，产生稳定的内向钠电流，即暗电流；光照时，胞质内cGMP浓度降低，cGMP门控通道关闭，暗电流终止，膜电位发生超极化当视网膜受到光照时，视杆细胞外段膜盘上的视紫红质发生光化学反应，分解成视蛋白和全反型视黄醒，由此引起膜盘上的一种称为转导蛋白(transducin, Gt)的G蛋白活化，激活磷酸二酷酶，后者使外段胞浆中的cGMP分解为无活性的5'-GMP，导致cGMP浓度降低，外段膜上cGMP门控通道关闭，暗电流减小或消失；而内段膜中的非门控钾通道仍继续允许K外流，因而出现膜的超极化。这就是视杆细胞产生超极化型感受器电位的机制（图9-17，图9-18)-5`。视杆细胞不能产生动作电位，在1、、PDE：磷酸二酣酶；GC：鸟甘酸环化酶外段膜产生的超极化型感受器电位以电紧张的形式扩布到细胞终足，并影响其递质（主要是谷氨酸）释放，千是将光刺激的信息传递给双极细胞，最终在神经节细胞产生动作电位，实现光－电换能作用。这种光－电转导过程具有显著的信号放大作用。据统计，一个视紫红质分子被激活时，至少能激活500个转导蛋白，而一个激活的磷酸二酷酶每秒可分解2000个cGMP。正是由于这种生物放大效应，1个光量子便足以在外段膜上引起大量的cGMP门控通道关闭，从而产生超极化型感受器电位。


生理学 暗处光照纽“湿丿主外段内段k+光照刺激（光亮度）外颐膜电流－50pA—『—[膜电位一二—[－』突触部 此外，Ca2•在保持感光细胞对光的持续敏感性中发挥重要作用。如前所述，视杆细胞外段膜中的cGMP门控通道除了允许Na十通透外，也允许少量Ca2•通透。进入细胞内的Ca2＋能抑制鸟昔酸环化酶的活性，减少cGMP的合成（鸟昔酸环化酶是促进GTP生成cGMP的关键酶）。光照能使胞质内cGMP减少，外段膜上cGMP门控通道关闭，N旷内流减少，但光照也能使C汒内流减少。由于胞质内Ca2＋浓度降低，使之对鸟昔酸环化酶活性的抑制减弱，结果使cGMP合成增加，从而对稳定胞质内cGMP浓度、保持cGMP门控通道的开放具有一定的调节作用。


生理学 暗处光照纽“湿丿主外段内段k+光照刺激（光亮度）外颐膜电流－50pA—『—[膜电位一二—[－』突触部 与视杆细胞相似，在含有不同视色素的三种视锥细胞，光照也能引起不同视色素的光化学反应，并激发这些细胞产生超极化型感受器电位，但其详细机制尚不清楚S心。（四）视锥系统的感光换能和颜色视觉视锥细胞的视色素也是由视蛋白和视黄睦结合而成，只是视蛋白的分子结构略有不同。正是由于视蛋白分子结构的微小差异，决定了与它结合在一起的视黄睦分子对某种波长的色光最为敏感。视色素分子分为三种，分别对红、绿、蓝三种色光敏感。不同的视锥细胞含有不同的视锥色素。当光线作用于视锥细胞时，其外段膜也发生与视杆细胞类似的超极化型感受器电位。感受器电位可影响细胞终足的递质释放，最终在相应的神经节细胞上产生动作电位。


生理学 暗处光照纽“湿丿主外段内段k+光照刺激（光亮度）外颐膜电流－50pA—『—[膜电位一二—[－』突触部 1.色觉和色觉学说视锥细胞重要的功能特点是它具有辨别颜色的能力。颜色视觉简称色觉(color vision)，是一种复杂的物理－心理现象，它是指不同波长的可见光刺激人眼后在脑内产生的一种主观感觉。正常人眼可分辨波长380-760nm之间的150种左右不同的颜色，每种颜色都与一定波长的光线相对应。在可见光谱的范围内，波长只要有3~5nm的增减，就可被人视觉系统分辨为不同的颜色。但是，在视网膜中并不可能有上百种视锥细胞或视色素，分别对不同波长的光线起反应。关于颜色视觉的形成，主要有三色学说(tric hromatic theo1-y)和对比色学说(opponent color th eoi-y)两种理论解释。


生理学 暗处光照纽“湿丿主外段内段k+光照刺激（光亮度）外颐膜电流－50pA—『—[膜电位一二—[－』突触部 (1)三色学说：由Young和Helmholtz在19世纪初期提出。该学说认为，在视网膜上存在三种不同的视锥细胞，分别含有对红、绿、蓝三种波长色光敏感的视色素。因此，当某一种波长的光线作用于视网膜时，可以一定的比例使三种不同的视锥细胞发生兴奋，这样的信息传至中枢，就产生某一种颜色的感受。如果红、绿、蓝三种色光按各种不同的比例作适当混合，就会产生任何颜色的感觉。三色学说现已被许多实验所证实。最直接的证据是，用不超过单个视锥细胞直径的细小单色光束，逐个检查视锥细胞的光谱吸收曲线，发现视网膜上确实存在三类吸收光谱，峰值分别在564nm、534nm和420nm处，相当于红、绿、蓝三色光的波长（图9-19)。用微电极记录单个视锥细胞的感受器电位，也观察到不同单色光引起的超极化型感受器电位，其幅度在不同的视锥细胞是不同的，峰值出现的清况也符合三色学说。此外，关于色盲的遗传学研究，也对三色学说提供了有力的证据。(2)对比色学说：三色学说虽能较圆满地说明"#许多色觉现象和色盲产生的原因，但不能解释颜色。


生理学 波长(nm) 图9-19人眼视网膜中三种不同视锥细胞对不同波长光的相对敏感性三种视锥细胞的光谱吸收峰值与红、绿、蓝三色光的波长相近对比现象。例如，将蓝色块置在黄色背景上，人们感觉到这个蓝色块显得特别蓝，而黄色背景也特别黄，这种现象称为颜色对比，而黄色和蓝色则互为对比色或互补色。Hering于1892年提出了对比色学说，也称为四色学说。该学说认为，在红、绿、蓝、黄四种颜色中，红色与绿色，蓝色与黄色分别形成对比色。任何颜色都是由红、绿、蓝、黄四种颜色按不同比例混合而成。除上述颜色对比现象外，对比色学说也得到以下一些实验研究的支持：例如，用微电极记录金鱼视网膜水平细胞的跨膜电位，发现有些水平细胞用黄光刺激时出现最大的去极化反应，而用蓝光刺激时则出现最大的超极化反应；另有一些水平细胞分别用红光和绿光刺激时也出现类似的括抗反应。可见，色觉的形成十分复杂，三色学说所描述的是颜色信息在感光细胞水平的编码机制，而对比色学说则阐述了颜色信息在光感受器之后神经通路中的编码机制。


生理学 波长(nm) 2色觉障碍主要有色盲和色弱两种形式。色盲(color blindness)是一种对全部颜色或某些颜色缺乏分辨能力的色觉障碍，可分为全色盲和部分色盲。全色盲极为少见，表现为只能分辨光线的明暗，呈单色视觉。部分色盲又可分为红色盲、绿色盲及蓝色盲，其中以红色盲和绿色盲最为多见。色盲属遗传缺陷疾病，男性居多，女性少见。这是因为编码红敏色素和绿敏色素的基因均位千X染色体（性染色体）上，而编码蓝敏色素的基因位千第7对常染色体上。因此，当男性后代从母亲那里得到的一条X染色体有缺陷时，就会导致不正常的红绿色觉；而女性后代只有在双亲的X染色体均有缺陷时才会发生红绿色觉异常。大多数绿色盲者是由于绿敏色素基因丢失，或是该基因为一杂合基因所取代，即其起始区是绿敏色素基因，而其余部分则来自红敏色素基因；大多数红色盲者，其红敏色素基因被相应的杂合基因所取代。色弱(color amblyopia)是另一种常见的色觉障碍，与色盲不同，通常由后天因素引起。患者并不缺乏某种视锥细胞，而是由于某种视锥细胞的反应能力较弱，使患者对某种颜色的识别能力较正常人稍差，即辨色能力不足。


生理学 三、视觉信息的处理及机制（一）视网膜的信息处理 在视网膜中，感光细胞是视觉通路的第一级感觉神经元，双极细胞和神经节细胞分别为第二级和第三级感觉神经元。在这些细胞之间还有水平细胞和无长突细胞，这样就使视网膜的神经细胞形成了复杂的网络联系。其中，感光细胞孜又极细胞－神经节细胞构成视觉信息传递的直接通路；而水平细胞和无长突细胞分别对感光细胞－双极细胞和双极细胞－神经节细胞之间的突触传递发挥调制作用。因此，视网膜实际上具有对视觉信息的初步处理功能。1.视网膜神经细胞的反应特征有关感光细胞，前面已经有了详细的介绍。这里主要介绍一下视网膜中其他几种神经细胞的反应特征。


生理学 三、视觉信息的处理及机制（一）视网膜的信息处理 双极细胞的感受野呈现中心－周围相桔抗的同心圆结构。按照中心区对光反应的形式，可将双极细胞分为给光－中心细胞(ON-cen ler cell)和撤光－中心细胞(OFF-cen ter cell)两种类型。对给光－中心细胞，光照中心区引起细胞去极化，光照周边区引起细胞超极化。因此，用弥散光同时照射中心和周围，它们的反应基本彼此抵消，表现以给光反应为主。撤光－中心细胞的对光反应正好相反，在弥散光照时以撤光反应为主。双极细胞同心圆状感受野的形成与其和感光细胞（光感受器）的连接方式有关，中心区的感光细胞直接与双极细胞形成连接，而周边区的感光细胞则需要通过水平细胞的中继，与双极细胞形成间接联系（图9-20A)。水平细胞属于抑制性中间神经元，通过释放抑制性神经递质'Y-氨基丁酸(GABA)而对感光细胞的活动构成侧向抑制，这是视网膜对比增强的一个重要机制。也有观点认为，水平细胞可以通过其表达的半通道(hemichannels)来影响感光细胞的活动。此外，水平细胞突起上还存在电压敏感性离子转运蛋白，其活动可改变微环境中的pH，从而影响感光细胞的活动。


生理学 三、视觉信息的处理及机制（一）视网膜的信息处理 多数无长突细胞是抑制型的，含有抑制性递质GABA或甘氨酸，少数也含有兴奋性递质乙酰胆碱或谷氨酸。除少数细胞外，大部分无长突细胞也都不产生动作电位。有些无长突细胞直接参与视网膜信息的传递，有些只参与信息的调控。神经节细胞是视网膜唯一的输出细胞，它们的轴突组成视神经，从眼球背后发出，进入大脑。与上述双极细胞一样，多数神经节细胞也具有同心圆式的中心－周边感受野结构。给光中心(ON-center)和撤光中心(OFF-center)神经节细胞接受同类双极细胞的输入。因此，对于给光中心神经节细胞，当它的感受野中心接受一个小光点刺激时，会产生去极化反应，并可由此诱发一串动作电位；而对于撤光中心神经节细胞，当一个暗点投射在其感受野中心时，细胞会出现去极化反应，发放一串动作电位（图9-20B)。


生理学 野中心区野周边区视网三神经节细胞膜中,心区'周边区、A光照感受光照感受B感受野1的放电频率光感受器光感受器I(a)暗点细胞1111111111111111111111111了1＼一．I I I I I I双极细胞去极化双极细胞(C)(a)(b)超极化 A.给光中心型双极细胞。(a)在感受野的中心区，感光细胞与双极细胞形成直接联系，光照感受野中心使给光中心型双极细胞去极化；（b）在感受野的周边区，感光细胞通过水平细胞与双极细胞形成间接联系，光照感受野周边使给光中心型双极细胞超极化。由于水平细胞的介入，光对周边光感受器的作用总是与其对中心光感受器的作用相反。B撤光中心型神经节细胞。(a, b)当一个暗点投射在撤光中心型神经节细胞的感受野中心时，细胞发放一串动作电位；（c）如果暗点的范围扩大，覆盖了感受野的周边，细胞的动作电位发放会大幅度减少在视网膜中，只有神经节细胞和少数无长突细胞可以产生动作电位，而感光细胞、双极细胞和水平细胞只能产生超极化或去极化反应，不产生动作电位。因此，视觉信息在到达神经节细胞之前，都是以等级电位（即慢电位）的形式表达或编码的。当感光细胞受到光照刺激时，通过光化学反应产生超极化型感受器电位，这种局部性慢电位以电紧张性扩布的方式达到终足并影响其递质释放量的改变，从而依次影响下一级细胞产生超极化或去极化型慢电位。当这两种形式的慢电位传递到神经节细胞，经过总和，使神经节细胞的静息膜电位去极化达到闾电位水平时，可产生“全或无”式的动作电位这种动作电位作为视网膜的最后输出信号进一步传向视觉中枢~o2.视网膜神经元之间的信息传递视网膜中的信息传递主要是通过化学性突触的方式来完成，有些还可以通过电突触（即缝隙连接）的方式来直接传递电信号。目前认为，谷氨酸介导视杆细胞及视锥细胞与双极细胞间的信息传递。谷氨酸使一些双极细胞产生去极化反应，而另一些双极细胞产生超极化反应。产生这两种不同形式膜电位变化的原因是由千双极细胞膜上存在两种不同类型的受体。两种相反的生物电反应，其意义在于为视网膜内的神经元网络提供了一种比较机制，有助于视觉信号到达视皮层时对比度增加而不失真。


生理学 野中心区野周边区视网三神经节细胞膜中,心区'周边区、A光照感受光照感受B感受野1的放电频率光感受器光感受器I(a)暗点细胞1111111111111111111111111了1＼一．I I I I I I双极细胞去极化双极细胞(C)(a)(b)超极化


生理学 野中心区野周边区视网三神经节细胞膜中,心区'周边区、A光照感受光照感受B感受野1的放电频率光感受器光感受器I(a)暗点细胞1111111111111111111111111了1＼一．I I I I I I双极细胞去极化双极细胞(C)(a)(b)超极化 （二）中枢对视觉信息的分析1视觉传入通路与皮层代表区视网膜中神经节细胞的轴突在视神经乳头处汇集并穿过眼球后壁形成视神经(optic nerve)，视神经中来自两眼鼻侧视网膜的纤维交叉投射而形成视交叉(optic咖asm)，来自颐侧视网膜的纤维则不交叉。因此，左眼颇侧视网膜和右眼鼻侧视网膜的纤维汇集成左侧视束(optic trac t)，投射到左侧丘脑的外侧膝状体；而右眼颖侧视网膜和左眼鼻侧视网膜的纤维则汇集成右侧视束，投射到右侧丘脑的外侧膝状体。左、右外侧膝状体各自经同侧膝状体距状束投射到同侧初级视皮层。初级视皮层位千枕叶皮层内侧面距状沟的上、下缘(17区）。距状沟上缘接受视网膜上半部的投射，距状沟下缘接受视网膜下半部的投射；距状沟后部接受视网膜黄斑区的投射，而距状沟前部则接受视网膜周边区的投射（图9-21A,C)。视觉通路的损伤可引起视野的缺损。图9-21A和B中显示视觉通路各个水平受损时的视野缺损情况，故临床上检查视野有助于眼和视觉通路受损的诊断S心。 妗侧视野颖侧视野左右颖侧视野勹〉I\ao勹.右眼bCP勹大脑左半球顶枕沟内侧面阱抵体距星＿I枕极视皮层舌回梭状回 图9-21视觉传入通路和视皮层投射规律示意图A示视觉传入通路；B. a、b、C、d分别表示视觉传入通路不同水平横断（见于A图中标有a、b、C、d的灰色长方形小条块处）后出现的各种不同视野缺损情况，视野缺损在图中用灰色表示；C示枕叶皮层内侧面距状沟上、下缘的初级视皮层，距状沟上、下缘分别接受来自视网膜上、下半部的投射，距状沟后部（上、下缘分别用斜线和网格线表示）接受视网膜中央凹黄斑区的投射，距状沟中部（上、下缘分别用横线和竖线表示）接受视网膜中央凹黄斑区周围的投射；而距状沟前部（上、下缘分别用粗点和细点表示）则接受视网膜周边区的投射2.中枢的视觉形成视网膜神经节细胞轴突和外侧膝状体以及初级视皮层之间具有点对点的投射关系。视皮层也有6层结构，在浅表4C层的细胞能产生移动的、位置的和立体的视觉；在深部4C层的细胞则能产生颜色、形状、质地和细微结构的视觉；而在2、3层内的多簇状细胞也与色觉有关。此外，视皮层与躯体感觉皮层一样，也以相同的功能而纵向排列成柱状。视皮层的感觉柱称为方X'\TBij位柱，且视皮层上每跨越一个方位柱，其最佳感受方向就相差5°~l0°。因此，如果将视皮层上相隔很小距离的所有方位柱集合起来，就能构成一个具有360°方向上都能感受的完整的感受野。


生理学 妗侧视野颖侧视野左右颖侧视野勹〉I\ao勹.右眼bCP勹大脑左半球顶枕沟内侧面阱抵体距星＿I枕极视皮层舌回梭状回


生理学 四、与视觉有关的几种生理现象（一）视力 视力又称视敏度(visual acu ity)，是指眼能分辨物体两点间最小距离的能力，亦即眼对物体细微结构的分辨能力。视力通常用视角的倒数来表示。视角(visual an gle)是指物体上两点的光线投射入眼内通过节点相交时所形成的夹角。视角的大小与视网膜物像的大小成正比。在眼前方Sm处，两个相距1.5mm的光点所发出的光线入眼后，形成的视角为1分角，此时的视网膜像约4.5µ,m，正相当于一个视锥细胞的平均直径。国际标准视力表上视力为1.0(1/1分角）的那一行正是表达了这种情况。受试者能分辨的视角越小（视力＞1.0)，表明其视力越好；相反，视角越大（视力<1.0)则表明视力越差。但国际标准视力表各行的增率并不相等，故不能很好比较视力的增减程度。我国眼科医师缪天荣(1959年）设计了一种对数视力表，这种视力表是在上述国际标准视力表的基础上，将任何相邻两行视标大小之比恒定为1Q0·I(JOO I=l_2589)，即视标每增大l.2589倍，视力记录就减少0.1(lgl0°1)。如此，视力表上各行间的增减程度都相等。


生理学 四、与视觉有关的几种生理现象（一）视力 我们常用视敏度来表示视觉系统空间分辨率的大小。视敏度与视锥细胞在视网膜中的分布密度及其在视锥系统中的会聚程度有关。在视网膜中央凹部位视锥细胞密度最高，而视杆细胞则主要分布在视网膜的周边部分，导致视网膜中央凹与周边部的视敏度有明显差异。我们平时测址的视力，是指中央凹处的视敏度。（二）暗适应和明适应当人长时间在明亮环境中突然进入暗处时，最初看不清任何东西，经过一定时间后，视觉敏感度才逐渐增高而看清在暗处的物体，这种现象称为暗适应(dark adaptation)。相反，当人长时间在暗处而突然进入明亮处时，最初感到一片耀眼的光亮，也不能看清物体，稍待片刻后才能恢复视觉，这种现象称为明适应(light adapta ti on)。


生理学 四、与视觉有关的几种生理现象（一）视力 暗适应是人眼在暗处对光的敏感度逐渐提高的过程。由于在亮处视杆细胞中的视紫红质大址分迅速分解，因而产生耀眼的光感。只有在较多的视杆色素迅速分解之后，对光相对不敏感的视锥色素才能在亮处感光而恢复视觉。（三）视野用单眼注视正前方一点不动时，该眼所能看到的最大空间范围，称为视野(visual field)。视野的最大界限用该眼所能看到的最大范围与视轴所成夹角的大小来表示。所谓视轴是指用单限固定地注视外界某一点，连接该点与视网膜黄斑中央凹处的假想线。视野的大小可受所视物体颜色的影响。在同一光照条件下，用不同颜色的目标物测得的视野大小不一，白色视野最大，其次是黄色、蓝色、红色，绿色视野最小。另外，由于面部结构（鼻和额）阻挡视线，也影响视野的大小和形状。如正常人颁侧视野大千鼻侧视野，下方视野大千上方视野。视野的大小可能与各类感光细胞在视网膜中的分布范围有关。临床上检查视野可帮助诊断视网膜或视觉传导通路的病变，因为这些病变往往会伴有特殊形式的视野缺损（见图9-21)。


生理学 （四）视后像和融合现象 注视一个光源或较亮的物体，然后闭上眼睛，这时可感觉到一个光斑，其形状和大小均与该光源或物体相似，这种主观的视觉后效应称为视后像(afterimage)。如果给以闪光刺激，则主观上光亮感觉的持续时间比实际的闪光时间长，这是由于光的后效应所致。后效应的持续时间与光刺激的强度有关，如果光刺激很强，视后像的持续时间也较长。如果用重复的闪光刺激人眼，当闪光频率较低时，主观上常能分辨出一次又一次的闪光。当闪光频率增加到一定程度时，重复的闪光刺激可引起主观上的连续光感，这一现象称为融合现象(fusion phenomenon)。融合现象是由于闪光的间歇时间比视后像的时间更短而产生的。


生理学 （四）视后像和融合现象 能引起闪光融合的最低频率，称为临界融合频率(cri ti cal fusion frequency, CFF)。研究发现，临界融合频率与闪光刺激的亮度、闪光光斑的大小以及被刺激的视网膜部位有关。在较弱的闪光照射时，闪光频率低至3~4周／秒即可产生融合现象；在中等强度的闪光照射下，临界融合频率约为25周／秒；而闪光光线较强时，临界融合频率可高达100周／秒。在测定视网膜不同部位的临界融合频率时也发现，愈靠近中央凹，其临界融合频率愈高。另外，闪光的颜色、视角的大小、受试者的年龄及某些药物等均可影响临界融合频率，尤其是中枢神经系统疲劳可使临界融合频率下降。因此，在劳动生理中常将临界融合频率作为中枢疲劳的指标。


生理学 （五）双眼视觉和立体视觉 在某些哺乳动物，如牛、马、羊等，它们的两眼长在头的两侧，因此两眼的视野完全不重叠，左眼和右眼各自感受不同侧面的光刺激，这些动物仅有单眼视觉(monocu lar v i sion)。人和灵长类动物的双眼都在头部的前方，两眼的鼻侧视野相互重叠，因此凡落在此范围内的任何物体都能同时被两眼所见，两眼同时看某一物体时产生的视觉称为双眼视觉(binocular vision)。双眼视物时，两眼视网膜上各形成一个完整的像。由于眼外肌的精细协调运动，可使来自物体同一部分的光线成像于两眼视网膜的对称点上，并在主观上产生单一物体的视觉，称为单视。在眼外肌瘫痪或眼球内肿瘤压迫等情况下，可使物像落在两眼视网膜的非对称点上，因而在主观上产生有一定程度互相重叠的两个物体的感觉，称为复视(diplopia)。双眼视觉的优点是可以弥补单眼视野中的盲区缺损，扩大视野，并产生立体视觉。


生理学 （五）双眼视觉和立体视觉 双眼视物时，主观上可产生被视物体的厚度以及空间的深度或距离等感觉，称为立体视觉(stere oscopic vision)。其主要原因是两眼注视同一物体时，左眼看到物体的左侧面较多，而右眼看到物体的右侧面较多，这样在两眼视网膜上所形成的物像并不完全相同，来自两眼的图像信息经过视觉高级中枢处理后，就产生一个有立体感的物体形象｀札。由此可见，立体视觉实际上是由于两眼的视差所造成的。有时我们用单眼视物也能产生一定程度的立体感，这主要是通过物像的大小、眼球运动、远近调节等获得的。另外，这种立体感觉的产生与生活经验，物体表面的阴影等也有关。但良好的立体视觉只有在双眼观察时才有可能获得。 （邢国刚）第四节听觉 听觉器官由外耳、中耳和内耳的耳蜗组成。人听觉器官的适宜刺激是由声源振动引起空气产生的疏密波，即声波。声波通过外耳和中耳的传递到达耳蜗，经耳蜗的感音换能作用，最终将声波的机械能转变为听神经纤维上的神经冲动，后者上传到大脑皮层的听觉中枢，产生听觉。听觉是人耳的主V li要功能之一，对人类认识自然、交流思想具有重要意义。


生理学 （邢国刚）第四节听觉 人耳能够感受的声压范围是0.0002-1000d yn/cm2，声波频率范围是20-20OOOHz。对于每一种频率的声波，人耳都有一个刚能引起听觉的最小强度，称为听阀(hearing threshold)。在听阙以上继续增加强度，听觉的感受也相应增强，当强度增加到某一限度时，将引起鼓膜的疼痛感觉，这一限度称为最大可听阙(maxi mal hearin g threshold)。图9-23是以声波频率为横坐标，以声压为纵坐标绘制而成的人耳听力曲线，其中下方曲线表示不同频率的听阙，上方曲线表示其最大可听阙，两条曲线所包绕的面积称为听域(hearing span)。从图中可见，人耳最敏感的声波频率在1000-3000Hz之间，人的语言频率主要分布在300-3000Hz范围内C图9-23人耳的正常听域图中央斜线区域是通常的语言听域区，其左下方较大的斜线区域为次要语言听域区（－）外耳的功能外耳由耳郭和外耳道组成（图9-24)。耳郭具有集音作用。有些动物（如猫）能转动耳郭以探测声源的方向；人耳郭的运动能力已经退化，但可通过转动颈部来判断声源的方向。


生理学 瞪骨，／日U庭禹乒－经外耳道鼓膜鼓室｀喧匾三-`佞咽鼓管 外耳道是声波传导的通道，其一端开口于耳郭，另一端为鼓膜所封闭。根据物理学共振原理，一端封闭的充气管道对波长为其管长4倍的声波产生最大的共振，使声压增强。人的外耳道长约2.5cm，其最佳共振频率约为3800Hz。在外耳道口与鼓膜附近分别测量不同频率(3000-5000Hz)声波的声压，结果表明鼓膜附近的声压级要比外耳道口的声压级强12分贝(decibel, dB)左右。 （二）中耳的功能 中耳由鼓膜、听骨链、鼓室和咽鼓管等结构组成（见图9-24)。中耳的主要功能是将声波振动能量高效地传给内耳，其中鼓膜和听骨链在声音传递过程中还起增压作用。鼓膜呈椭圆形，面积为50-90mm2，厚约0.1mm，呈顶点朝向中耳的浅漏斗状。鼓膜很像电话机受话器中的振膜，是一个压力承受装置，其本身没有固有振动，但具有较好频率响应和较小失真度的特性。当频率在2400Hz以下的声波作用于鼓膜时，鼓膜可复制外加振动的频率，其振动与声波振动同始同终，几乎没有残余振动。


生理学 （二）中耳的功能 听骨链由锤骨、祜骨及橙骨依次连接而成。锤骨柄附着千鼓膜内面的中心处，橙骨底板与卵圆窗膜相贴，祜骨居中。三块听小骨形成一个固定角度的杠杆，锤骨柄为长臂，姑骨长突为短臂，杠杆的支点刚好在听骨链的重心上，因而在能显传递过程中惰性最小，效率最高。鼓膜振动时，如果锤骨柄内移，则姑骨长突和镑骨底板也作相同方向的内移。声波由鼓膜经听骨链到达卯圆窗膜时，其声压增强，而振幅略有减小。这是因为：少鼓膜的有效振动面积为55mm2，而卵圆窗膜的面积只有3.2mm2，两者之比为17.2:1。如果听骨链传递声波时的总压力不变，则作用于卵圆窗膜上的压强为鼓膜上压强的17.2倍。＠听骨链杠杆的长臂与短臂之比为l.3:1，故通过杠杆的作用，在短臂一侧的压力将增大l.3倍。综合以上两方面的作用，声波在整个中耳传递过程中将增压22.4倍(17.2xl.3)，而振幅约减小1/4。


生理学 （二）中耳的功能 中耳的增压效应具有重要意义。如果没有中耳的增压效应，那么当声波从空气传入耳蜗内淋巴液的液面时，约有99.9％的声能将被反射回空气中，仅约0.1％的声能可透射到淋巴液，由此造成声能的巨大损失。这是因为水的声阻抗(acoustic impedance)大大高于空气的声阻抗。声阻抗是指声波在传播过程中振动能量引起介质分子位移时所遇到的抵抗，它与声压成正比，而与介质位移的容积速度成反比。这种阻抗的不匹配意味着声波直接由空气传入水中时不足以使分子密度较高的水发生位移和振动。中耳的增压效应可使透射入内耳淋巴液的声能从0. l％增加到46%，从而使声波足以引起耳蜗内淋巴液发生位移和振动。所以，中耳的作用就好比是一个阻抗匹配器，但其作用尚不十分完善。此外，中耳鼓室内还有鼓膜张肌和镜骨肌。当声压过大时(70dB以上），可反射性引起这两块肌肉收缩，使鼓膜紧张，各听小骨之间的连接更为紧密，导致中耳传音效能降低，阻止较强的振动传到耳蜗，从而对内耳的感音装置起到保护作用。由于完成上述反射需要40~160毫秒，故对突发性爆炸声的保护作用不大。


生理学 （二）中耳的功能 咽鼓管为连接鼓室和鼻咽部的管道，其鼻咽部开口常处于闭合状态，当吞咽、打哈欠时开放，空气经咽鼓管进入鼓室，使鼓室内气压与外界大气压相同，以维持鼓膜的正常位置与功能。咽鼓管因炎症而被阻塞后，外界空气不能进入鼓室，鼓室内原有空气被吸收，使鼓室内压力下降，引起鼓膜内陷，致使患者出现鼓膜疼痛、听力下降、耳闷等症状。当人们乘坐飞机或潜水时，如果咽鼓管不及时开放，同样可因鼓室两侧出现巨大的压力差而产生鼓膜剧烈疼痛，严重者可造成鼓膜破裂。（三）声波传入内耳的途径声波可通过气传导和骨传导两条途径传入内耳，正常情况下以气传导为主。1．气传导声波经外耳道引起鼓膜振动再经听骨链和卵圆窗膜传入耳蜗，此途径称为气传导，己，飞i}用，此时的听力较正常时大为降低。是否正常来判断听觉异常的产生部位和原因司L。二、内耳耳蜗的功能(air dion)，是声波传导的主要途径。此外，鼓膜的振动也可引起鼓室内空气的振动，再经圆窗ctconu膜传入耳蜗，这一途径也屈气传导，但在正常情况下并不重要，仅在听骨链运动障碍时才发挥一定作2骨传导声波直接作用千颅骨，经颅骨和耳蜗骨壁传入耳蜗，此途径称为骨传导(bone con. dution)。骨传导的效能远低于气传导，因此在引起正常听觉中的作用极小。当鼓膜或中耳病变引起c传音性耳聋时，气传导明显受损，而骨传导却不受影响，甚至相对增强。当耳蜗病变引起感音性耳聋时，音叉试验的结果表现为气传导和骨传导均异常。因此，临床上可通过检查患者的气传导和骨传导内耳又称迷路，位于颇骨岩部的骨质内，分为骨迷路和膜迷路。骨迷路为骨性隧道，膜迷路为膜性结构套在骨迷路内形状与之相似。骨迷路与膜迷路之间充满外淋巴，膜迷路内充满内淋巴，内、，，外淋巴互不相通。迷路在功能上可分为耳蜗(cochlea)和前庭器官(vestiblus)两部分。耳蜗tuarappara的功能是将传到耳蜗的机械振动转变为听神经纤维的神经冲动。耳蜗形似蜗牛壳，由一条骨质管（蜗螺旋管）闱绕一锥形骨蜗轴盘旋2½~2％周而构成。耳蜗管被前庭膜和基底膜分成三个管腔，上方为前庭阶，中间为蜗管（也称中阶），下方为鼓阶（图925)。-庭阶在耳蜗底部与卯圆窗膜相接，蜗管是螺旋形的膜性盲管，鼓阶在耳蜗底部与圆窗膜相接。前庭阶和鼓阶内都充满外淋巴，它们在蜗顶部通过蜗孔相沟通；蜗管内充满内淋巴，内淋巴与外淋巴不相通。在基底膜上有听觉感受器，后者称为螺旋器(spiralorgan)或柯蒂器(o of Co山）。螺旋器由内、外rgan毛细胞及支持细胞等组成其上狻以盖膜盖膜在内侧与蜗轴相连，外侧则游离于内淋巴中。在蜗管，，的近蜗轴侧有一行纵向排列的内毛细胞，约3500个，靠外侧有3~5行纵向排列的外毛细胞，约16000个。每个毛细胞顶部都有50150条呈阶梯状排列的纤毛，最长的纤毛排在最外侧。外毛细-胞中一些较长的纤毛埋植于盖膜的胶状质中。毛细胞的顶部与蜗管内淋巴接触，而其底部则与鼓阶外淋巴相接触。毛细胞的底部与来自螺旋神经节的双极神经元周围突形成突触，而双极神经元中枢子突则穿出蜗轴形成听神经。


生理学 们1旋血螺庭管前蜗鼓轴蜗血管纹 图9-25耳蜗纵切面和耳蜗管横切面示意图A耳蜗纵切面；B.耳蜗管横切面1．基底膜的振动和行波理论当声波振动通过听骨链到达卵圆窗膜时，压力变化立即传给耳蜗内的淋巴液和膜性结构。当卯圆窗膜内移时，由于液体的不可压缩性质，导致前庭膜和基底膜下移，最后鼓阶的外淋巴压迫圆窗膜，使圆窗膜外移；而当卵圆窗膜外移时，整个耳蜗内的淋巴液和膜性结构又作相反方向的移动，如此反复，形成振动。振动从基底膜的底部（靠近卵圆窗膜处）开始，按照物理学中的行波(travelling wave)原理沿基底膜向蜗顶方向传播，就像人在抖动一条绸带时，有行波沿绸带向其远端传播一样。不同频率的声波引起的行波都是从基底膜的底部开始，但声波频率不同，行波传播的距离和最大振幅出现的部位有所不同。声波频率越高，行波传播越近，最大振幅出现的部位越靠近蜗底；相反，声波频率越低，行波传播越远，最大振幅出现的部位越靠近蜗顶（图9-26)。因此，每一声波频率在基底膜上都有一个特定的行波传播范围和最大振幅区，位于该区的毛细胞受到的刺激最强，与这部分毛细胞__相联系的听神经纤维的传入冲动也就最多。这样，来自基底膜不同部位的听神经纤维冲动传到听觉中枢的不同部位，就可产生不同音调的感觉。在动物实验和临床上都已证实，耳蜗底部50Hz受损时主要影响高频听力，而耳蜗顶部受损时则主要影响低频听力。


生理学 们1旋血螺庭管前蜗鼓轴蜗血管纹 2.耳蜗的感音换能机制如图9-27所示，外毛细胞顶部l OOHz_--一些较长的纤毛埋植在盖膜的胶冻状物质中，由于盖膜与基底膜的附着点不在同一个轴上，故当声波刺激引起基底膜振动时，盖膜与基底膜便沿着各自的轴上、下移动，于是在盖膜和基200HzL夕－－三1底膜之间产生剪切运动(s hearing motion)，使外毛细胞纤毛受到剪切力的作用而发生弯曲或偏转。由于内毛细胞顶部的纤毛较短，不与盖膜相接触，因此内毛细胞的纤毛是随着盖膜与基400,Hz-－-,-＿一z//＼底膜之间的内淋巴流动而发生弯曲或偏转。毛细胞纤毛的弯曲或偏转是引起毛细胞兴奋并将机械能转变为生物电的开始。 800,H仁一气-'／/\— 毛细胞纤毛之间存在饺链结构，包括顶连(tip li nk)和侧连(s ide li nk)。侧连将全部纤毛连接在一起形成纤毛束，可使纤毛同时发生弯曲，顶连位于较短的纤毛顶部，此处有机械门控通道，屈非选择性阳离子通道，生理状态下，K内流是其最主要1600~了三＼．］一。3卢的离子流。当基底膜上移时，短纤毛向长纤毛侧弯曲，引起通与橙骨的距离(mm)道开放，大量k十内流，由此产生去极化感受器电位；而当基底膜图9-26不同频率的纯音引起基下移时，长纤毛向短纤毛侧弯曲，引起通道关闭，K内流终止而底膜位移的示意图产生超极化感受器电位。随着声波频率的增大，行波传播的距离越近关于毛细胞产生感受器电位后如何将信息传递给听神经的机制，在内、外毛细胞存在明显差异。在内毛细胞（也包括前庭器官中的毛细胞），当产生去极化感受器电位后，细胞基底侧膜上的电压门控钙通道被激活开放，引起Ca2＋内流，使细胞内Ca"浓度升高，触发递质释放，进而引起听神经纤维产生动作电位（图9-28)，并向听觉中枢传递。而在外毛细胞，并不产生上述效应。当外毛细胞发生去极化时出现胞体缩短，发生超极化时则出现胞体伸长，外毛细胞的这种电－机械换能特性称为电能动性，是由膜上的马达蛋白(motor protein)pres tin所驱动。Prestin能感受细胞膜电位的变化，继而发生构象改变，导致外毛细胞缩短或伸长，从而增强基底膜的上移或下移。由此可见，内毛细胞和外毛细胞具有不同的作用。内毛细胞的作用是将不同频率的声波振动转变为听神经纤维动作电位，向中枢传送听觉信息；而外毛细胞则起到耳蜗放大器作用，可感知并迅速加强基底膜的振动，从而有助于盖膜下内淋巴的流动，使内毛细胞更易受到刺激，提高了对相应振动频率的敏感性。用实验方法使prestin失活，则外毛细胞失去耳蜗放大器作用，可引起动物耳聋。此外发现，在听神经传入纤维中，90%～95％分布到内毛细胞，仅有5%～10％分布到外毛细胞，也支持这两种毛细胞在功能上的差异习、0__}图9-27盖膜和基底膜之间的剪切运动引起外毛细胞纤毛弯曲示意图A静止时纤毛位置；B基底膜在振动中上移时，剪切运动引起纤毛弯向蜗管外侧A短纤毛向长纤毛侧弯曲B长纤毛向短纤毛侧弯曲内淋巴内淋巴+80mV滴K勹+80mV滴K1图9-28机械门控通道在毛细胞信号转导中的作用示意图A.当基底膜振动使短纤毛向长纤毛侧弯曲时，细胞顶部的机械门控通道开放，引起k十内流，使膜发生去极化进而激活基底部的电压门控钙通道，引起Ca2+内流，触发递质释放，将听觉信号传递给听神经；也激活基底侧膜上的钾通道，引起k十外流，使膜发生复极化；B.当基底膜振动使长纤毛向短纤毛侧弯曲时，细胞顶部的机械门控通道关闭，使膜发生超极化，无递质释放。以上机制也是前庭器官所有毛细胞产生感受摇电位后将信息传向中枢的机制1.耳蜗内电位如前所述，前庭阶和鼓阶内充满外淋巴，蜗管内则充满内淋巴。外淋巴中含有较高浓度的Na+和较低浓度的K十，而内淋巴则正好相反。由千细胞间存在紧密连接，故蜗管中的内淋巴不能到达毛细胞的基底部。当耳蜗未受刺激时，如果以鼓阶外淋巴的电位为参考零电位，则可测得蜗管内淋巴的电位为＋80mV左右，这一电位称为耳蜗内电位(endocochlear potential, EP)或内淋巴电位(e ndolymphatic potential)；而此时毛细胞的静息电位为－70--80mV。由于毛细胞顶部浸浴在内淋巴中，而周围和底部则浸浴在外淋巴中，故毛细胞顶端膜内、外的电位差可达150-l60m V，而毛细胞周围和底部膜内、外的电位差仅约80mV，这是毛细胞电位与一般细胞电位的不同之处。现已证明，内淋巴中正电位的产生和维持与蜗管外侧壁血管纹(stria vascul釭is)的活动密切相关。血管纹由边缘细胞、中间细胞和基底细胞所构成。血管纹将K十转运入内淋巴过程大致如下：心螺旋韧带中的纤维细胞通过钠泵和Na+-K+-2Cl一同向转运体将K十转入细胞内，然后通过纤维细胞、基底细胞以及中间细胞三种细胞之间的缝隙连接，将K十转入中间细胞内，使中间细胞内k十浓度增高；＠经中间细胞膜上的钾通道，将K十转运到血管纹间液；＠边缘细胞通过钠泵和Na亡K+-2C「同向转运体，将血管纹间液中的K十转运到边缘细胞内，再经边缘细胞膜上的钾通道，将K+转入内淋巴中（图9-29)。血管纹对缺氧或钠泵抑制剂哇巴因非常敏感，缺氧可使ATP生成及钠泵活动受阻；临床上常用的依他尼酸和吹塞米等利尿药可通过抑制Na+-K+-2C「同向转运体，使内淋巴正电位不能维持，导致听力障碍。


生理学 800,H仁一气-'／/\—  血管纹带中间细胞基底细胞纤维细胞内淋巴血浆+80mV~+90mV~ 此外，耳蜗内电位对基底膜的机械位移很敏感，当基底膜向鼓阶方向位移时，耳蜗内电位可增高l0~15mV而向前庭阶方向位移时，耳蜗内电位可降低lOmV左右。当基底膜持续位移时，耳蜗内电位也保持相应的变化。2耳蜗微音器电位当耳蜗受到声音刺激时，在耳蜗及其附近结构可记录到一种与声波的频率和幅度完全一致的电位变化，称为耳蜗微音器电位(cochlear microphonic pote nli aI, CM)。耳蜗微音器电位呈等级式反应，即其电位随着刺激强度的增加而增大。耳蜗微音器电位无真正的阙值，没有潜伏期和不应期，不易疲劳，不发生适应现象，并在人和动物的听域范围内能重复声波的频率。在低频范围内，耳蜗微音器电位的振幅与声压呈线性关系，当声压超过一定范围时则产生非线性失真。实验证明，耳蜗微音器电位是多个毛细胞在接受声音刺激时所产生的感受器电位的复合表现。与听神经干动作电位不同，耳蜗微音器电位具有一定的位相性，即当声音的位相倒转时，耳蜗微音器电位的位相也发生倒转，而听神经干动作电位则不能（图9-30)。


生理学 三、听神经动作电位 听神经动作电位是耳蜗对声波刺激所产生的一系列反应中最后出现的电变化，是耳蜗对声波刺激进行换能和编码的总结果。根据引导方法不同，可分为听神经复合动作电位和单一听神经纤维动作电位。 （一）听神经复合动作电位 如图9-30所示，NI、凡和凡就是从听神经干上记录到的复合动作电位，是所有听神经纤维产生的动作电位的总和，反映了整个听神经的兴奋状态，其振幅取决于声波的强度、兴奋的听纤维数目以及放电的同步化程度，但不能反映声波的频率特性。


生理学 （二）单—听神经纤维动作电位 如果将微电极刺入听神经纤维中，可记录到单一图9-30耳蜗微音器电位及听神经干动作听神经纤维动作电位，为一种“全或无”式的反应，安电位静时有自发放电，声波刺激时放电频率增加。在记录CM：耳蜗微音器电位；AP：听神经干动作电单一听神经纤维动作电位时发现，某一特定频率的纯位，包括N,、凡、N3三个负电位。A与B对比音只需很小的刺激强度就可使该听神经纤维产生动表明，当声音的位相倒转时，耳蜗微音器电位作电位，这个频率即为该听神经纤维的特征频率的位相也倒转，但听神经干动作电位的位相不变(c haracteristic frequency, CF)或最佳频率。每一听神经纤维的特征频率取决于该纤维末梢在基底膜上的分布位置，而这一位置正好是该频率的声音所引起的最大振幅行波的所在位置。不同频率的声波可兴奋基底膜上不同部位的毛细胞，并引起相应听神经纤维产生动作电位。随着声波强度的增加，能引起单一听神经纤维放电的频率增加；不仅如此，而且有更多的神经纤维被募集参与相同频率的声波信息传导。这样，传向听觉中枢的动作电位就包含了不同声波频率及其强度的信息。当然，对不同声波频率和强度的分析，还需要中枢神经系统活动的参与。 四、听觉传入通路和听皮层的听觉分析功能 听神经传入纤维首先在同侧脑干的蜗腹侧核和蜗背侧核换元，换元后的纤维大部分交叉到对侧，至上橄榄核的外侧折向上行，形成外侧丘系，少部分不交叉，进入同侧的外侧丘系，外侧丘系的纤维直接或经下丘换元后抵达内侧膝状体，后者再发出纤维组成听放射，止于初级听皮层。由于外侧丘系内含有双侧传入纤维，故一侧通路在外侧丘系以上受损，不会产生明显的听觉障碍，但若损伤了中耳、内耳或听神经，则将导致听觉障碍。哺乳动物的初级听皮层位于颇叶上部(41区），不同神经元对音频定位的组织形式如同被展开的耳蜗。人脑的初级听皮层位于颖横回和颓上回(41和42区），对低音组分发生反应的神经元分布千听皮层的前外侧，而对高音组分发生反应的神经元分布于后内侧。听皮层的各个神经元能对听觉剌激的激发、持续时间、重复频率等诸参数，尤其是对传来的方向作出反应，这与视皮层神经元的某些特性具有相似之处。 （王爱梅）第五节平衡感觉 b”,:j内耳的前庭器官由半规管、椭圆痰和球襄组成，其主要功能是感受机体姿势和运动状态（运动觉）以及头部在空间的位置（位置觉），这些感觉合称为平衡感觉(equilibrium)。 一、前庭器官的感受装置和适宜刺激（一）前庭器官的感受细胞 前庭器官的感受细胞也称为毛细胞，它们具有与耳蜗毛细胞类似的结构和功能。每个毛细胞顶部有两种纤毛，一种是动纤毛，为最长的一条，位千一侧边缘处；另一种是静纤毛，相对较短，呈阶梯状排列。毛细胞的底部分布有感觉神经末梢。各类毛细胞的适宜刺激都是与纤毛的生长面呈平行方向的机械力的作用。如图9-31所示，当纤毛都处于自然状态时，测得细胞的静息电位为－80mV，同时毛细胞底部的传入神经纤维有一定频率的待续放电；此时如果用外力使静纤毛向动纤毛一侧弯曲或偏转时，细胞膜即发生去极化，当去极化达阑电位(-60mV)水平时，传入神经纤维放电频率增高，表现为兴奋效应；相反，如果用外力使动纤毛向静纤毛一侧弯曲或偏转时，则细胞膜发生超极化（120mV)，传入神经纤维放电频率降低，表现为抑制效应。这是前庭器官中所有毛细胞感受外界刺激的一般规律。因此，当机体的运动状态和头部在空间的位置发生改变时，都能以特定的方式改变前庭器官中毛细胞纤毛的倒向，通过与耳蜗内毛细胞相同的换能机制，使相应的传入神经纤维冲动发放频率发生改变，将这些信息传到中枢后，引起特殊的运动觉和位置觉，并出现相应的躯体和内脏功能的反射性变化句L。 静息时频率增高频率降低 图9-31前庭器官中毛细胞顶部纤毛受力情况与电位变化关系示意图当静纤毛向动纤毛一侧偏转时，毛细胞膜去极化，传入冲动增多；当动纤毛向静纤毛一侧偏转时，毛细胞膜超极化，传人冲动减少人两侧内耳中各有上、外、后三个半规管(semicircular canal)，分别代表空间的三个平面。当头前倾30°时，外半规管与地面平行，故又称水平半规管，其余两个半规管则与地面垂直。每个半规管在与椭圆毅连接处均有一个膨大的部分，称为壶腹(ampulla)，壶腹内有一锁状隆起，称为壶腹崝(crista ampullaris)，其上有高度分化的感觉上皮，由毛细胞和支持细胞所组成。毛细胞顶部的纤毛埋植在一种胶质性的圆顶形壶腹崝帽之中。毛细胞上动纤毛与静纤毛的相对位置是固定的。在水平半规管内，当内淋巴由管腔流向壶腹时，能使静纤毛向动纤毛一侧弯曲，引起毛细胞兴奋；而当内淋巴离开壶腹时，则使静纤毛向相反方向弯曲，引起毛细胞抑制。在上半规管和后半规管，由千毛细胞排列方向不同，内淋巴流动的方向与毛细胞反应的方式刚好相反，即内淋巴离开壶腹的流动引起毛细胞兴奋，而朝向壶腹的流动则引起毛细胞抑制。 （二）前庭器官的适宜刺激和生理功能 1半规管半规管壶腹啃的适宜刺激是正、负角加速度运动，其感受阙为1°/s2~3°/s20人体三对半规管所在的平面互相垂直，因此可以感受空间任何方向的角加速度运动。当人体直立并绕身体纵轴旋转时，水平半规管受到的刺激最大。当头部以冠状轴为轴心进行旋转时，上半规管和后半规管受到的刺激最大。旋转开始时，半规管中的内淋巴因惯性作用，其启动将晚于人体和半规管本身的运动。当人体直立并绕身体纵轴向左旋转时，左侧水平半规管中的内淋巴将向壶腹方向流动，使左侧毛细胞兴奋而产生较多的神经冲动；而此时右侧水平半规管中的内淋巴的流动方向则是离开壶腹，故右侧毛细胞产生的传入冲动减少。当旋转进行到匀速状态时，两侧壶腹中的毛细胞都处于不受刺激的状态，中枢获得的信息与不进行旋转时是相同的。当旋转突然停止时，由千内淋巴的惯性作用，两侧壶腹中毛细胞纤毛的弯曲方向和冲动发放情况正好与旋转开始时相反。其他两对半规管也接受与它们所处平面方向相一致的旋转变速运动的刺激。2.椭圆蠹和球蠹椭圆森(utricle)和球毅(saccule)内各有一个特殊的结构，分别称为椭圆襄艇斑和球艇娱斑，毛细胞位于痰斑上，其纤毛埋植在胶质状的位砂膜中，膜表面有许多细小的碳酸钙结晶，称为位砂，其比重大于内淋巴，因而具有较大的惯性。椭圆艇和球毅痰斑的适宜刺激是直线加速度运动。当人体直立而静止不动时，椭圆囊斑的平面与地面平行，位砂膜位于毛细胞纤毛的上方，而球痰斑的平面则与地面垂直，位砂膜悬于纤毛的外侧。在椭圆骰和球娱的褒斑上，几乎每个毛细胞的排列方向都不相同（图9-32)。毛细胞纤毛的这种排列有利千分辨人体在裂斑平面上所进行的变速运动的方向。例如，当人体在水平方向作直线变速运动时，总有一些毛细胞的纤毛排列方向与运动方向一致，使静纤毛朝向动纤毛一侧作最大的弯曲，由此产生的传入信息为辨别运动方向提供依据。另一方面，由于不同毛细胞纤毛排列的方向不同，当头的位置发生改变或袭斑受到不同方向的重力及变速运动刺激时，其中有的毛细胞兴奋，有的则抑制。不同毛细胞综合活动的结果，可反射性地引起躯干和四肢不同肌肉的紧张度发生改变，从而使机体在各种姿势和运动情况下保持身体的平衡。 二、前庭反应（一）前庭姿势调节反射 来自前庭器官的传入冲动，除能引起运动觉和位置觉外，还可引起各种姿势调节反射。例如，入坐在车上，当车突然向前开动或加速时，由千惯性作用，身体将后仰，但在出现后仰之前，椭圆袋中的位砂由于惯性使毛细胞的纤毛向后弯曲，反射性地引起躯千部屈肌和下肢伸肌紧张增强，从而使身体前倾以保持身体平图9-32椭圆砐和球涵中磁斑的位置以及毛细胞顶部纤毛的排列方向箭头所指方向是该处毛细胞顶部动纤毛所在位置，箭尾是同一细胞顶部静纤毛所在位置，当机体作直线加速度运动使听毛弯曲的方向与某一箭头的方向一致时，该箭头所代表的毛细胞顶部静纤毛向动纤毛一侧弯曲最显著，与此同时与该毛细胞有关神经纤维有最大频率的冲动发放衡；又如，人乘坐电梯上升时，球襄中的位砂使毛细胞的纤毛向下方弯曲，可反射性地抑制伸肌而发生下肢屈曲，而乘电梯下降时，则反射性地兴奋伸肌而发生下肢伸直。同样，当人绕身体纵轴向左旋转时，可反射性地引起右侧颈部肌紧张增强，左侧减弱，头向右偏移；右侧上、下肢屈肌紧张增强，肢体屈曲，同时左侧伸肌紧张增强，肢体伸直，使躯千向右偏移，以防摔倒。由此可见这些姿势反射都与引起反射的刺激相对抗，其意义在千使机体尽可能保持在原有空间位置，.飞上，以维持一定的姿势和身体平衡。


生理学 二、前庭反应（一）前庭姿势调节反射  （二）前庭自主神经反应 当前庭器官受到过强或过久的刺激时，可通过前庭神经核与网状结构的联系而引起自主神经功能失调，导致皮肤苍白、恶心、呕吐、出汗、心率加快、血压下降、呼吸加快以及唾液分泌增多等现象，称为前庭自主神经反应(vestibular autonomi c reac tion)。在实验室和临床上都能观察到上述这些现象，但临床上的反应比实验室中观察到的要更加复杂。前庭感受器过分敏感的人，即使一般的前庭刺激也会引起自主神经反应。晕船反应就是由于船身上下颠簸及左右摇摆使上、后半规管的感受器受到过度刺激而造成的。


生理学 （三）眼震颤 眼震颤(nystagmus)是指身体做正、负角加速度运动时出现的眼球不自主的节律性运动，是前庭反应中最特殊的一种。在生理情况下，两侧水平半规管受到刺激（如绕身体纵轴旋转）时可引起水平方向的眼震颤，上半规管受到刺激（如侧身翻转）时可引起垂直方向的眼震颤，后半规管受到刺激（如前、后翻滚）时可引起旋转性眼震颤。由于人类在地平面上的活动较多，如转身、头部向后回顾等，故下面以水平方向的眼震颤为例加以说明。当头前倾30气身体绕纵轴开始向左旋转时，由于内淋巴的惯性作用，使左侧半规管壶腹崝上的毛细胞受刺激增强，而右侧半规管正好相反，这样的刺激可反射性地引起某些眼外肌的兴奋和另一些眼外肌的抑制，于是出现两侧眼球缓慢向右移动，这称为眼震颤的慢动相(slow component)；当眼球移动到两眼裂右侧端而不能再移动时，又突然快速返回到眼裂正中这称为眼震颤的快动相(qui ck component)；以后再出现新的慢动相和快动相，如此反复不已。当旋转变为匀速转动时，旋转虽仍在继续，但眼震颤停止。当旋转突然停止时，内淋巴因惯性而不能立刻停止运动，于是出现与旋转开始时方向相反的慢动相和快动相组成的眼震颤（图9-33)。眼震颤慢动相的方向与旋转方向相反，是由于前庭器官受刺激而引起的，而快动相的方向与旋转方向一致，则是中枢进行矫正的运动。因快动相便于观察，故临床通常将快动相所指方向作为眼震颤的方向。进行眼震颤试验时，通常是在20秒内旋转10次后突然停止旋转，检查旋转后的眼震颤碍、。眼震颤的正常持续时间为20~40秒，频率为5~l0次。如果眼震颤的持续时间过长，说明前庭功能过敏；如果眼震颤的持续时间过短，说明前庭功能减弱，某些前庭器官有病变的患者，眼震颤消失。此外，临床上可见脑头部开始向左侧旋转头部向左旋转突然停止左侧水平半规管壶腹峭毛细胞受刺激右侧水平半规管壶腹峙毛细胞受刺激（顶部移位）（顶部移位）


生理学 （三）眼震颤  内淋巴向右移动内淋巴向左移动『乞>－丙十王－元丿慢动相石曼~+~t~+矗＄芦左移｀一，气＿遭直产但＄芦贯外左退｀＋乏·>且<直.>』：＄霖右退 图9-33眼震颤示意图A头前倾30气旋转开始时的眼震颤方向；B.旋转突然停止时的眼裳颤方向@干损伤的患者在未进行正、负角加速度运动的静息状态下出现眼震颤，这是病理性的眼震颤S心。 三、平衡感觉的中枢分析 人体的平衡感觉主要与头部的空间方位有关。头部的空间方位在很大程度上取决千前庭感受器的传入信息，但视觉的提示作用也很重要，传入信息也来自关节痰本体感受器的躯体传入冲动，它提供了躯体不同部分相对位置的信息，传入信息还包括皮肤的外感受器，尤其是触－压觉感受器的传入冲动。以上四种传入信息在皮层水平进行综合，成为整个躯体的连续的空间方位图像。


生理学 （王爱梅）第六节嗅觉和昧觉—、嗅觉感受器和嗅觉的一般性质（－）嗅觉感受器及其适宜剌激 嗅觉(olfac tion)是人和高等动物对有气味物质的一种感觉。嗅觉感受器位于上鼻道及鼻中隔后上部的嗅上皮中，两侧总面积约5cm2。嗅上皮由嗅细胞、支持细胞、基底细胞和Bo叭nan腺组成。嗅细胞是双极神经元，其树突伸向鼻腔，末端有4~25条纤扩布至嗅细胞中枢突的轴突始段产生动作电位，动作电位沿轴突传向嗅球，继而传向更高级的嗅觉中枢，引起嗅觉。 （二）嗅觉的一般性质 自然界中的嗅质约2万余种，其中约1万种可被人类分辨和记忆。美国科学家Axel和B u ck通过研究发现，人类约有1000个基因（约占入类基因总数的3%）用来编码嗅细胞膜上的不同嗅受体。由于每个嗅受体基因在结构上都有所不同，并且每个嗅细胞几乎只表达这


生理学 （二）嗅觉的一般性质 杏仁受如g1000种嗅受体基因中的一种，这样，人图9-34单个嗅觉感受器细胞的反应特性的嗅上皮中大约有1000种嗅细胞。嗅A每个感受器细胞表达一种嗅受体蛋白，不同的细胞随机分觉具有群体编码的特性，即一个嗅细胞布在表皮的一定区域；B微电极记录显示每个细胞能对多种可对多种嗅质发生反应，而一种嗅质又嗅质产生反应，但选择性有所不同通过对这三种细胞的反应可激活多种嗅细胞（图9-34)。因此，虽特性进行分析，四种嗅质中的任何一种都能被消晰地分辨出来然嗅细胞只有1000种，但它们可以产生大量的组合，形成大量的嗅质模式，这就是人类能分辨和记忆1万种不同嗅质的基础。需要说明的是，虽然嗅细胞可对多种嗅质发生反应，但反应程度有所不同。例如，某种嗅细胞可对嗅质A有强烈反应，而对嗅质B则有微弱反应。此外，嗅觉系统也同其他感觉系统相类似，不同性质的基本气味刺激有其专用的感受位点和传输线路，非基本气味则由于它们在不同线路上引起不同数量的神经冲动的组合，在中枢引起特有的主观嗅觉§沁。


生理学 （二）嗅觉的一般性质 人与动物对嗅质的敏感程度，称为嗅敏度(olfactm-y acui ty)。人类对不同嗅质具有不同的嗅觉阙值，如粪臭素为4x10-'0mg/L，人工麝香为5xl0-9-5xl0-6mg/L，乙酪为6mg/L。另外，即使同一个人，其嗅敏度也有较大的变动范围。有些疾病如感冒、鼻炎等，可明显影响人的嗅敏度。有些动物的嗅觉十分灵敏，如狗对醋酸的敏感度比人高1000万倍。嗅觉的另一个明显特点是适应较快，当某种嗅质突然出现时，可引起明显的嗅觉，但如果这种嗅质继续存在，感觉便很快减弱，甚至消失，所谓“入芝兰之室，久而不闻其香，入鲍鱼之肆，久而不闻其臭”就是嗅觉适应的典型例子。 二、味觉感受器和味觉的一般性质（一）味觉感受器及其适宜刺激 味觉(gustati on)是人和动物对有味道物质的一种感觉。味觉感受器是味蕾(taste bud)，主要分布在舌背部的表面和舌缘，少数散在千口腔和咽部黏膜表面。味蕾由味细胞、支持细胞和基底细胞组成。味细胞顶端有纤毛，称为味毛，从味蕾表面的味孔伸出，暴露千口腔，是味觉感受的关键部位。味细胞周围被感觉神经末梢所包绕。


生理学 二、味觉感受器和味觉的一般性质（一）味觉感受器及其适宜刺激 味觉感受器的适宜刺激是食物中有味道的物质，即味质(tastanl)。静息时，味细胞的膜电位是-40~－60mV，当给予味质刺激时，可使不同离子的膜电导发生变化，从而产生去极化感受器电位。 （二）味觉的一般性质 人类能区分4000-10000种味质，虽然这些味质的味道于差万别，但都是由咸、酸、甜、苦和鲜五种基本的味觉组合形成。咸味通常由NaCl所引起，酸味由W所引起，引起甜味的主要味质是糖，苦味通常由毒物或有害物质所引起，鲜味(umami)一词来自日语，是由谷氨酸钠所产生的味觉。研究表明，这五种基本味觉的换能或跨膜信号转导机制不完全相同。引起咸味的Na•可通过味毛膜上特殊的上皮钠通道进入细胞内，使膜发生去极化而产生感受器电位。这种钠通道可被利尿剂阿米洛利(amiloride)所阻断而使咸味感觉消失。引起酸味的W也能通过这种钠通道进入细胞而抑制咸味感觉，这可以解释为何将酸（如拧檬汁）加在咸的食物上会使其咸味变淡。W可通过味毛膜上TRPP3(TRP家族成员之一）进入细胞内，使膜发生去极化而产生感受器电位。甜味、苦味和鲜味分别由两个味觉受体蛋白家族(TlR和T2R)所介导，它们都是G蛋白耦联受体。引起甜味的糖分子结合于由T1R2和TIR3蛋白组成的二聚体味受体，再依次激活G蛋白和磷脂酶C，使细胞内IP3水平增高，然后由I凡触发细胞内钙库释放Ca2+，使胞质内Ca2＋浓度升高，最后激活味细胞上特异的TRPM5(TRP家族成员之一），引起细胞膜发生去极化，继而触发味细胞释放神经递质，作用于味觉初级传入纤维，将味觉信息传入中枢神经系统。引起苦味的毒物等结合于由T2R蛋白家族组成的G蛋白耦联受体，其信号转导过程与上述甜味觉的完全相同，但作用的味细胞不同，最终经不同的初级传入纤维传入不同的中枢部位，所以苦味和甜味之间不会发生混淆。引起鲜味的G蛋白耦联受体是由TlRl和TIR3蛋白组成的二聚体。需要注意的是，感受鲜味和甜味的味受体共享T1R3蛋白，而TlRl蛋白则为鲜味受体所特有，因此对引起鲜味特别重要，缺乏T lRl的小鼠失去了分辨谷氨酸和其他氨基酸的能力，但仍能感受甜味。鲜味觉的信号转导过程与甜味觉和苦味觉的过程相同，但从实验分离到的含有鲜味受体的味细胞并不表达甜味受体和（或）苦味受体，所以鲜味同样不可能与甜味和（或）苦味相混淆。中枢神经系统能根据不同的传入通路来区分不同的味觉。


生理学 （二）味觉的一般性质 人舌不同部位的味蕾对不同味质的敏感程度存在差异，一般来说，舌尖对甜味比较敏感，舌两侧对酸味比较敏感，舌两侧的前部对咸味比较敏感，而软腮和舌根部则对苦味比较敏感。味觉的敏感度往往受食物或刺激物本身温度的影响，在20~30"C之间，味觉的敏感度最高。此外，味觉的分辨力和对某些食物的偏爱，也受血液中化学成分的影响，例如肾上腺皮质功能低下的患者，因其血液中Na•减少，故喜食咸味食物。动物实验证实，摘除肾上腺的大鼠辨别NaCl溶液的敏感性显著提高。味觉强度与味质的浓度有关，浓度越高，所产生的味觉越强。此外，味觉强度也与唾液的分泌有关，唾液可稀释味蕾处的味质浓度，从而改变味觉强度。味觉的敏感度随年龄的增长而下降。60岁以上的人对食盐、庶糖和硫酸奎宁的检知阙比20~40岁的人高1.5-2.2倍。味觉感受器也是一种快适应感受器，某种味质长时间刺激时，味觉的敏感度便迅速下降。如果通过舌的运动不断移动味质，则可使适应变慢。


生理学 三、嗅觉和味觉的中枢分析 在生物进化过程中，嗅皮层逐渐趋于缩小，在高等动物仅存在于边缘叶前底部，包括梨状区皮层的前部和杏仁的一部分。嗅觉信号可通过前连合从一侧脑传向另一侧脑。由于前底部皮层的活动右侧较左侧强，所以两侧嗅皮层代表区并不对称。此外，通过与杏仁、海马的纤维联系可引起嗅觉记忆和情绪活动。味觉信息的处理可能在孤束核、丘脑和味皮层等不同区域进行。味皮层位于中央后回底部(43区），其中有些神经元仅对单一味质发生反应，有些神经元还对别的味质或其他刺激发生反应，表现为一定程度的信息整合。 （王爱梅） I.感受器的一般生理特性有哪些？2.牵涉痛是如何产生的？有何临床意义？3.当看近物时人眼会发生哪些变化？有何生理意义？ 考文献 [1]朱大年，王庭槐生理学8版北京：人民卫生出版社，2013.[2]王庭槐生理学3版．北京：人民卫生出版社，2015.[3]孔维佳耳鼻咽喉头颈外科学．2版北京：人民卫生出版社，2010[4]Boron WF, Boulpaep EL. Medical Physiology.3rd ed. Philadelp hia:Elsevier,2017.


生理学 考文献 [5]Hall JE. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology.13th ed. Philadelphia:Elsevier,2016.


生理学 第十章神经系统的功能 神经系统(nervous system)是人体最重要的调节系统，由中枢神经系统(central nervous system)和周围神经系统(peripheral nervous system)两部分构成。神经系统的主要功能可概括为“对机体内外环境的变化进行感觉和分析，并通过其传出信息的变化调控整个机体予以应对＂。按照过程，神经系统的调节功能可分为信息接收（感觉）、处理（分析）和输出（如运动调控）三个阶段或环节；按接受调控的机体功能的类型，又可大致分为躯体功能调节和和内脏功能调节。相较千其他动物，人类神经系统更为发达，还可对语言、艺术、科学以及个体和族群历史等复杂抽象信息进行学习、记忆、思维和判断，并产生心理、情绪、创造等复杂行为反应。这些更为复杂或独特的高级功能，为人类的生存、繁衍和其他生命活动创造了更为丰富和舒适的物质和精神环境。本章从细胞组成和功能活动原理、躯体和内脏感觉分析、躯体和内脏运动调控以及脑高级功能等几个方面介绍神经系统的功能。


生理学 第十章神经系统的功能 第一节神经系统功能活动的基本原理一、神经元和神经胶质细胞构成神经系统的细胞主要有神经元(neuron)和神经胶质细胞(neuroglia)两类，后者也简称胶质细胞(glial cell)。人类中枢神经系统约有神经元1011个，胶质细胞(1-5)x l012个，后者为前者的10~50倍。神经元是神经系统的基本结构和功能单位，承担神经系统的主要功能活动。 （一）神经元 1.神经元的一般结构神经元是一类为执行多样化调节功能而在形态和功能上高度分化的特殊细胞。各类神经元的大小和形态尽管相差很大，但都具有特征性的突起，即树突(dendrite)和轴突(axon）。一个神经元通常只有一条轴突，但树突的数目则不止一条，且在不同神经元差异很大。树突和轴突在结构上为神经元赋予了区域性或极性，为神经元的区域性功能分化提供了结构基础，也为神经元形态分类（图10-1)提供了依据姜、）


生理学 （一）神经元 在树突分支上，树突膜突起而形成众多的多形性树突棘(dendritic sp ine)，与其他神经元的轴突末梢形成突触。在大脑皮层，约98％的突触由树突参与形成，仅约2％由胞体参与形成。树突的分支及背根神经节细胞视网膜双极细胞脊悯运动神经元海马锥体细胞小脑浦肯野细胞（假单极细胞）（双极细胞）（多极细胞）（多极细胞）（多极细胞）树突棘都使细胞膜面积大幅扩展，从而提高了神经元信息接收的范围和敏感性。树突棘在数量和形态上都具有易变性，被认为是脑功能可塑性的基础。在脑发育期，树突棘数量的不断增加与智力的发育有关。智障儿童脑内树突棘数量相对稀少，形态相对细长（图10-2)。


生理学 7月龄胎儿新生儿8月龄婴儿18月龄智障儿 图10-2大脑皮层锥体细胞顶树突上的树突棘示意图A突触发生于树突棘的模式图；B树突棘的数扯和形态随年龄增长而改变，图示树突棘数量从胎儿到新生儿再到出生后8个月明显增多，但在出生后18个月的先天智障儿(Down综合征），其数桩明显减少，且变得异常细长胞体发出轴突的部位膨大并向外突起，称为轴丘(axon hillock)。轴突起始的部分一般略为粗大，且无髓鞘包裹，称为始段(i n it i al segmen t)。轴突通常在投射神经元较长，在中间神经元较短，差异极大。轴突的直径往往与其长度成正比，但在同一轴突则全长较均匀一致。在轴突主干常有侧支成直角发出。轴突末段分成许多分支，完全无髓鞘包裹，称为神经末梢(nerve te rminal)，其最末端常膨大为球状、纽扣状或柄状，称为突触小扣(synaptic button)、终扣(terminal button)或突触小结(synaptic knob)，内有贮存神经递质的突触裂泡(synaptic vesicle)高密度聚集。在一个神经元与另一个神经元或效应细胞相接触而形成的突触(synapse)结构中，轴突末端通常构成突触前部分。2.神经元的主要功能神经元的主要功能是接受、整合、传导和传递信息。胞体和树突主要负责接受和整合信息；轴突始段主要负责产生动作电位，也参与信息整合；轴突负责传导信息；突触末梢则负责向效应细胞或其他神经元传递信息。3.神经纤维及其功能轴突和感觉神经元的周围突都称为神经纤维(nen1e fiber)，它们有些被胶质细胞形成的髓鞘(myeli n sheat h)或神经膜反复卷绕，严密包裹，形成所谓有髓神经纤维(myelinated nerve fiber)；另一些则被胶质细胞稀疏包裹，髓鞘单薄或不严密，形成所谓无髓神经纤维(unmyelinated nerve fiber)。构成髓鞘或神经膜的胶质细胞在周围神经系统主要是施万细胞(Schwann cell)，在中枢则为少突胶质细胞(oligodendrocyte)。髓鞘的厚度往往远大千轴突和感觉神经元的周围突自身的直径。因此，当轴突和感觉神经元周围突穿过多段髓鞘，就如同串起串珠的绳索，故轴突和感觉神经元周围突两者统称为轴索(axi s-cyl ind er)。生理学上一般用直径来衡量神经纤维的粗细，这是指包括轴索和髓鞘在内的总直径。神经纤维的主要功能是兴奋传导和物质运输。(1)神经纤维的兴奋传导特征、影响因素和分类：轴突和感觉神经元周围突的主要功能是传导兴奋，亦即传导动作电位。神经纤维上传导着的兴奋或动作电位也称为神经冲动(nerve impulse)，简称冲动。l)神经纤维传导兴奋的特征：兴奋在神经纤维上的传导具有以下特征：少对完整的神经纤维结构和功能的依赖性，常简称为“完整性”。神经纤维只有在其结构和功能都完整的清况下才能传导兴奋。如果神经纤维局部受损、被施以麻醉剂或完全离断，局部电流受阻，兴奋传导也即受阻。＠互不干扰性，常简称为“绝缘性”。一条神经干内含多条神经纤维，但它们同时传导兴奋时互不干扰，如同;,;相互“绝缘＂。这是因为神经纤维被相对大容量的细胞外液＂浸泡＂，单条神经纤维上传导神经冲动的局部电流又很微弱。当局部电流流经细胞外液时，一部分形成跨神经纤维膜的局部环路，其他部分则元的极性关系，传导一般表现为单向性。多数轴突总是将神经冲动由胞体传向末梢；但作为轴突的感觉神经周围突则将神经冲动传向胞体。＠相对不疲劳性。这是指神经纤维能长时间保持其传导兴奋的能力。实验研究发现，神经纤维接受长时间（数小时至十几小时）连续电刺激仍能传导兴奋。神经纤维的这种不疲劳性是相对于突触传递而言的。突触传递因神经递质的耗竭，较易发生疲劳。2)影响神经纤维传导速度的因素不同类型的神经纤维传导兴奋的速度可因直径大小、髓鞘有：无以及髓鞘厚度不同而有很大差别，还受温度等因素影响。一般来说，神经纤维直径愈大，传导速度因此，有髓神经纤维传导速度比无髓神经纤维快。在一定范圉内，有髓神经纤维的髓鞘愈厚，传导愈快。轴索直径与神经纤维总直径之比为01时，出现速度峰值。临床上通过测定神经传导速6:.度，可辅助诊断神经纤维的疾患如吉兰－巴雷综合征(GuillaiBarr~心，并估计神经损syndrome, GBS)n-e3)神经纤维的分类：根据神经纤维兴奋传导速度的差异，Erlang和Gass将哺乳动物的周围神erer经分为A、B、C三类，其中A类纤维又分为、B、、8四个亚类。目前这种分类方法多用千传出纤维。ay根据纤维的直径和来源，Lloyd和H进一步将感觉神经纤维分为I、II、III、W四类，其中I类纤维unt再分为I和Ib两个亚类。I、II、III、W类纤维分别相当于A、A贮丸、C类后根纤维，但又不完全等aa同。表10-1列举了两种分类方式和它们之间的关联。Erlanger-Gasser传导速度纤维直径对应的Lloyd-Hunt功能(mis)(µm)分类分类I．相对均匀地流向各个方向，并迅速衰减，效应如同接地。由千兴奋在神经纤维上的传导是一个抽象的行为或过程，用“绝缘性”描述其特征实际上并不太准确。＠双向性。这是指在神经纤维的一个局部发生的动作电位，会同时向相反的两个方向传导。这一特征在离体实验中易于见到：在神经纤维上任何一点施加足够强的人为刺激，其引起的兴奋可沿纤维同时向两端传播。但在在体情况下，由于神经越快。两者之间的关系大致符合以下经验公式传导速度(mis)=6x直径(µm)伤程度和预后。


生理学 7月龄胎儿新生儿8月龄婴儿18月龄智障儿 A（有髓鞘）I I a a b本体感觉躯体运动l3~2270~l20B II触－压觉8~l330~70Y支配梭内肌（引起收缩）4~8l5~308m痛觉、温度觉、触－压觉l~4l2~30B（有髓鞘）自主神经节前纤维1~33~15C（无髓鞘）后根W痛觉、温度觉、触－压觉0.4-1.20.6-2.0交感交感节后纤维0.3-1.30.7-2.3注：I，类纤维直径稍粗，为12-22µ,m, I b类纤维直径略细，约12µ,m(2)神经纤维的轴浆运输功能：轴浆(axoplasm)即充盈于轴突中的细胞质，具有运输物质的作用，称为轴浆运输(axoplasmic transport)。它可分为自胞体向轴突末端的顺向轴浆运输(anterograde transport)和自末梢到胞体的逆向轴浆运输(retrograde transport)。轴浆运输通过转运神经元所需要的重要细胞成分，对维持神经元的形态和功能的完整性具有重要意义。实验研究发现，如果切断轴突，不仅远端部分发生变性，近端部分甚至胞体也可发生变性。轴浆运输障碍已在多种神经退行性疾病中被发现，提示其可能与这些疾病的发生有关。


生理学 7月龄胎儿新生儿8月龄婴儿18月龄智障儿 l)顺向轴浆运输：根据轴浆运输的速度，可再分为快速和慢速两种形式。快速顺向轴浆运输速，飞i}度较快，在猴猫等动物的坐骨神经，其速度约为410mm/d，是由一种类似千肌球蛋白的驱动蛋白(kinesin)执行的，主要见于具有膜结构的细胞器，如线粒体、突触艇泡和分泌颗粒等的运输。驱动蛋白的重链亚单位构成杆部(stalk)和两个球状的头部（图10-3上）；其轻链则构成其尾端并结合千重链杆部。驱动蛋白头部的运动域构成横桥，具有ATP酶活性且能与微管上的微管结合蛋白(microtubulebinding protein)结合；而轻链所构成的尾部连接被运输的细胞器。当驱动蛋白的一个头部结合于微管时，其ATP酶活性被激活，横桥分解ATP而获能，驱动蛋白的颈部发生扭动，另一个头部即与微管上的下一个位点结合。这一过程交替进行，细胞器便沿着微管被输送到轴突末梢（图10-3下）。与此同时微管在其朝向轴突末梢、称为正端或形成端的一端不断形成；而在其朝向胞体、称为负端或分解端的一端不断分解，使微管不断由胞体向轴突末梢方向“移动”（图10-3下）。


生理学 /轻－中间链头部 驱动蛋白动力蛋白Dynac tin复合体Oynein-dynaclin复合体 微管横断面逆向分解端,I,形成端微管移动方向夕夕\\/微管蛋白异二聚体 图10-3驱动蛋白和动力蛋白的构造（上）及顺向和逆向轴浆运输（下）模式图Arpl：肌动蛋白相关蛋白l; P l5081”也150kDa动力蛋白相关多肤随着微管和微丝等结构不断向末梢方向“移动”，其他可溶性胞质成分，主要指新在胞体合成以及刚从微管和微丝的分解端解离下来的微管蛋白、神经微丝蛋白等细胞骨架成分，也一同以较慢的速度(1-12m m/d)被顺向运输。这种较慢的轴浆运输方式称为慢速轴浆运输，其机制仍不清楚。2)逆向轴浆运输：主要见于某些被轴突末梢摄取的物质，如神经营养因子、狂犬病病毒、破伤风毒素等的运输。这些物质在轴突末梢以吞噬方式被摄取入轴浆后，被逆向运输到神经元胞体，影响神经元的活动和存活。神经科学研究中常用辣根过氧化物酶(horse radish peroxidase, HRP)等进行神经通路的逆向示踪，即是利用这一原理。逆向轴浆运输速度约205mm/d，是由动力蛋白(dynei n)及其众多辅助因子$（图10-3)来执行的。4.神经对效应组织的营养性作用神经通过末梢释放神经递质引起所支配的组织迅速执行其主要功能，如肌肉收缩、腺体分泌等，称为神经的功能性作用(funct i o n al act i on)。此外，神经末梢还释放某些营养因子，词整所支配组织的代谢活动，缓慢但持续地影响其结构和功能状态，这类作用称为神经的营养性作用(trophic action)。神经的营养性作用在正常情况下不易被察觉，短暂缺失时后果也不明显，但长期缺失则后果严重，其作用也较易进行逆向判断。如神经被切断后，它所支配的肌肉内糖原合成减慢，蛋白分解加速，肌肉逐渐萎缩。脊髓灰质炎患者的肌肉萎缩，即主要因支配相应肌肉的脊髓中央灰质前角运动神经元变性死亡，对肌肉失去营养作用所致气~o5.神经营养因子对神经元的洞控作用神经营养因子(neurotrophic factor或neurotrophin, NT)的经典含义是指一类由神经所支配的效应组织（如肌肉）和神经胶质细胞（主要是星形胶质细胞）产生，且为神经元生长与存活所必需的蛋白质或多肤分子。它们在神经元的发生、迁移、分化和凋亡等过程中起着极为关键的作用。近年来，由千新的神经营养因子不断被发现，它们的来源和所调控的组织、细胞的类型不断增多，神经对效应组织的营养性作用与神经营养因子对神经元的调控作用已难以严格区分司L。


生理学 微管横断面逆向分解端,I,形成端微管移动方向夕夕\\/微管蛋白异二聚体  （二）神经胶质细胞 1.胶质细胞的结构和功能特征胶质细胞广泛分布于周围和中枢神经系统中。它们与神经元相比在形态和功能上有很大差异。胶质细胞也有突起，但无树突和轴突之分；细胞之间不形成化学性突触，但普遍存在缝隙连接；它们的膜电位也随细胞外K十浓度而改变，但不能产生动作电位。在某些胶质细胞膜上还存在多种神经递质的受体。此外，胶质细胞终身具有分裂增殖的能力。2.胶质细胞的类型和功能胶质细胞在中枢神经系统主要有星形胶质细胞(astrocyte)、少突胶质细胞和小胶质细胞(microglia)等；在周围神经系统则有施万细胞和卫星细胞(satelli le cell)等。各类胶质细胞具有不同的功能。(1)星形胶质细胞：它们是脑内数量最多、功能最复杂的胶质细胞，其功能主要有以下几个方面。3)迁移引导作用：发育中的神经细胞沿着星形胶质细胞（主要是辐射状星形胶质细胞和小脑Bergmann细胞）突起的方向迁移到它们最终的定居部位。


生理学 （二）神经胶质细胞 4)修复和增生作用：脑和脊髓可因缺氧、外伤或疾病发生变性。在组织碎片被清除后，留下的组织缺损主要依靠星形胶质细胞的增生来充填。但星形胶质细胞增生过强往往可形成脑瘤，成为引起癫痛发作的病灶。5)免疫应答作用：星形胶质细胞作为中枢神经系统的抗原提呈细胞，其细胞膜上表达的特异性主要组织相容性复合分子II(major histocompatibilit y complex molecule II, MHC II)能与经处理的外来抗原结合，并将其呈递给T淋巴细胞。6)细胞外液中k十浓度稳定作用：星形胶质细胞膜上的钠钾泵可将细胞外液中过多的K十转运进入胞内，并通过缝隙连接将其分散到其他胶质细胞，形成K十的储存和缓冲池，从而有助于维持细胞外合适的K十浓度以及神经元的正常电活动。当增生的胶质细胞产生瘢痕时，其泵k的能力减弱，可导，孔＠致局部细胞外液高K+，形成癫痛病灶。


生理学 （二）神经胶质细胞 7)对某些递质和活性物质的代谢作用：星形胶质细胞能摄取神经元释放的谷氨酸和y－氨基丁酸，将其转变为谷氨酰胺后再转运到神经元内。这一过程既可避免氨基酸类递质对神经元的持续作用，也能为神经元重新合成氨基酸类递质提供前体物质。此外，星形胶质细胞还参与多种活性物质的合成、分泌或转化。除前述多种神经营养因子外，还有血管紧张素原、前列腺素以及白细胞介素等。(2)少突胶质细胞和施万细胞：少突胶质细胞和施万细胞可分别在中枢和周围神经系统形成髓鞘。在有髓的神经纤维，髓鞘使动作电位跳跃式传导，可大大提高神经纤维传导兴奋的速度。此外，髓鞘还能引导轴突生长并促进其与其他细胞建立突触联系。在周围神经损伤变性后的再生过程中，轴突可沿施万细胞所构成的索道生长。


生理学 （二）神经胶质细胞 (3)其他各类胶质细胞：小胶质细胞相当千中枢神经系统中的吞噬细胞。脑组织发生变性时，小胶质细胞能转变成巨噬细胞，与来自血液中的单核细胞和血管壁上的巨噬细胞一起清除变性的神经组织碎片。中枢神经系统内除血－脑屏障外，还存在血－脑脊液屏障和脑－脑脊液屏障。脉络丛上皮细胞和室管膜细胞作为胶质细胞，通过形成紧密连接参与后两个屏障的构成。在周围神经系统的脊神经节内存在卫星细胞，其作用可能是为神经元提供营养及形态支持，以及调节神经元外部的化学环境。


生理学 二、突触传递 突触(synapse)是神经元与神经元之间、或神经元与其他类型细胞之间的功能联系部位或装置，由英国生理学家、1932年度诺贝尔生理学或医学奖获得者Sherrington爵士(1857—1952)千1897年提出，原指反射弧中神经元之间或神经元与效应细胞（如骨骼肌、电器官）之间联系的环节(nexus)。显然，突触是跨细胞的结构。传出神经元与效应细胞之间的突触又称接头(junction)，如骨骼肌神经－肌接头。基于所使用的信息传递媒质的不同，突触可分为电突触(electrical synapse)和化学性突触(c hemical synapse)两大类。人类中枢神经系统中神经元约达10"个，每个神经元与其他神经元形成的突触在数百个到数十万个之间。因此，中枢内突触总数是个天文数字，这从一个侧面体现出中枢内神经元之间的通讯的极端复杂性。（一）电突触传递电突触是以电流为传递媒质的突触，其结构基础是缝隙连接（见第二章）。缝隙连接开放时，可允许无机离子和许多有机小分子顺浓度梯度从一个细胞的胞质扩散进入另一个细胞的胞质，同时形成了细胞间的导电通道。在两个通过缝隙连接相连的神经元，当其中之一发生局部电位或动作电位时，已发生电位变化的部位不仅与该神经元其他部位之间，而且与另一个细胞之间都瞬间产生了电势梯度。在该电势梯度或电场的驱动下，两个神经元胞质中的带电离子在神经元内和神经元间的移动，需要高度同步化活动的神经元群内的细胞之间。


生理学 二、突触传递  （二）化学性突触传递 化学性突触是以神经元所释放的化学物质为信息传递媒质（即神经递质）的突触，是最多见的类型。它们多由一个神经元的轴突末梢与另一个神经元或效应细胞相接触而形成，因此轴突末梢通常被认作突触前成分；靶神经元或效应细胞则被视为突触后成分。根据突触前、后两部分之间有无紧密的解剖学关系，可将化学性突触分为定向突触(directed synapse或targeted synapse)和非定向突触(non-directed synapse或non-targeted synapse)。1.定向突触传递定向突触末梢释放的递质仅作用于突触后范围极为局限的部分膜结构，其典型例子是骨骼肌神经－肌接头和神经元之间经典的突触。(1)经典突触的微细结构：神经系统内突触最常发生于突触前轴突末梢与突触后神经元的树突或胞体之间，形成经典的轴突－树突式或轴突－胞体式突触。两个神经元的轴突末梢也可形成轴突－轴突式突触（图10-5)。


生理学 如啪甘户心。 图10-5突触的基本类型模式图a、b、c分别表示轴突－树突式、轴突－胞体式和轴突－轴突式突触经典的突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分组成。在电子显微镜下，突触前膜和突触后膜厚约7.5nm，较一般神经元膜稍厚，两者之间是宽20-40nm的突触间隙。在突触前末梢的轴浆内有密集的线粒体和突触媛泡。在突触前末梢轴浆内紧邻突触前膜的一个特定膜结构区域，突触襄泡特别密集，称为活化区(ac tive zone)。突触前末梢去极化后，位于活化区的突触翋泡优先与突触前膜融合并释放其内容物。紧邻突触后膜的膜下胞质区域亦呈较高致密度，称为突触后致密区(pos tsynaptic density, PSD)，其中聚集着大量细胞骨架和信号蛋白分子。与突触前膜相对应的突触后膜密集分布着特异性受体或递质门控通道。当突触前膜释放的递质作用千突触后膜的特异性受体或递质门控通道后，致密区内的细胞骨架和信号蛋白分子参与介导这些受体或通道的转运、浓集和内化（见后文）等过程以及细胞内信号转导。突触裳泡直径为20-80nm，内含高浓度神经递质。不同的突触内所含突触翍泡的大小和形态不完全相同，一般分为三种：心小而清亮透明的森泡，内含乙酰胆碱或氨基酸类递质；＠小而具有致密中心的痰泡，内含儿荼酚胺类递质；＠大而具有致密中心的敬泡，内含神经肤类递质。前两种突触埏泡分布在活化区内，后一种则均匀分布于突触前末梢内（图10-6A),并可从其任意部位释放。


生理学 如啪甘户心。 (2)经典突触的传递过程：当突触前神经元的兴奋传到末梢时，突触前膜去极化。当去极化达一、＂」i}:5000`｀:粒：：体：：：：：触的气；、IIIIIWllUIIIIIIIIIIIII II IlIIIlIIIIl I IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIlIIIIIIII二＝－突触间隙细胞骨架丝\突触蛋白突触埏泡膜，一一一一一一一一一一一一一一一一，r钙通道/咄硫醇：：!突触融合蛋白ALf----.i,______J图10-6突触的微细结构模式图及突触传递过程中突触溪泡释放递质的示意图A示突触的微细结构；B示突触森泡在Ca"的触发下所经历的动员、摆渡、着位和融合等一系列步骤。突触痰泡借助于突触蛋白附着于细胞骨架丝上，在激活的Ca2•-CaM依赖的蛋白激酶Il(Ca2•-CaM Kil)的作用下被动员，然后在小G蛋白Rab3/Rab27的帮助下完成摆渡。着位和融合分别用两个虚线框分开；虚线箭头表示多种神经毒素（如破伤风毒素、肉毒杆菌毒素、Ci.－毒蛛毒素等）的作用靶点定程度时，膜上的电压门控钙通道开放，Ca“内流，轴浆内Ca"浓度迅速升高，触发突触襄泡的出胞。递质的释放蜇与进入轴浆内的Ca2＋矗呈正相关。这一过程结束后，轴浆内积聚的Ca2＋主要经由Na+Ca2＋反向转运体（交换体）迅速被转运到细胞外。神经递质释放时，理论上至少会发生一个森泡的出胞，其贮存的神经递质分子会同时被释放。神经递质这种以痪泡为单位释放的方式称为量子释放(quantal re lease)。


生理学 如啪甘户心。 神经递质释放机制l分复杂，须经历突触痰泡的动员、摆渡、着位、融合和出胞等步骤（图106B)。神经元处千静息状态时，突触燧泡被其膜上的突触蛋白(synapsin)铀定千细胞骨架丝。轴浆内Ca2＋浓度升高时，Ca2＋与轴浆中的钙调蛋白(calmodulin, CaM)结合为Ca2+-CaM复合物，激活Ca2+-CaM依赖的蛋白激酶II(ca2+-CaM K II)。活化的Ca2+-CaM K II可促使突触蛋白发生磷酸化，使其与细胞骨架丝的结合力减弱并使突触袭泡从骨架丝上游离，这一步骤称为动员(mob山zation)。游离的突触痰泡在一类小分子G蛋白Rab3/Rab27的帮助下向活化区摆渡(traf如king)。被摆渡到活化区的突触痰泡随后着位(docking)于突触前膜。着位需要痰泡膜上的森泡蛋白(v-SNARE或synaptobrevin)和突触前膜上的靶蛋白(t-SNARE)参与。目前已鉴定的脑内靶蛋白有突触融合蛋白(syntaxin)和SNAP-25两种。着位完成后，在蜓泡膜上作为C芷传感器的突触结合蛋白(synaptotagmin，或称p65)与Ca2＋结合并发生变构，其对融合的钳制（阻碍）作用被消除，于是突触褒泡膜和突触前膜发生融合(fusion),在突触毅泡膜和突触前膜上形成暂时的融合孔(fusion pore)，神经递质便从突触痰泡释出，即出胞(exocytosis)。出胞时，融合孔的孔径迅速由1nm左右扩大到50nm左右。在中枢神经系统，自Ca2＋进入突触前末梢至递质释放仅需0.2-0.5毫秒。痰泡释出递质后，襄泡膜既可以完全坰塌(fu ll collapse)方式融入突触前膜，也可以触－弹(kiss-and-run)方式迅速脱离突触前膜回到轴浆，并装载递质成为新的突触襄泡。Rothman因为发现了突触损泡的融合机制，和另两位科学家Schekman和Sudhof一起获得2013年度诺贝尔生理学或医学奖。


生理学 如啪甘户心。 神经递质释入突触间隙后，经扩散抵达突触后膜并作用于其上的特异性受体或递质门控通道，即可引起后膜对某些离子通透性的改变，使某些带电离子进出后膜，或使进出量发生改变。突触后膜便由此发生一定程度的去极化或超极化的电位变化。这种发生在突触后膜上的电位变化称为突触后电位(postsynaptic potential)。2非定向突触传递这种突触类型不具有经典突触的结构，其突触前末梢释放的递质可扩散至距离较远和范围较广的突触后成分，所以也称为非突触性化学传递(non-synapti c chemicaltransmission)。非定向突触在中枢神经系统中主要发生于单胺能（肾上腺素能、多巴胺能及5－胫色胺能）神经元的纤维末梢部位，在周围神经系统的典型例子是自主神经节后纤维（主要是交感神经节后纤维）与效应细胞之间的接头。如在交感神经节后纤维的众多轴突末梢分支上，每隔约5µ,m出现一个内有大量突触痪泡的膨大结构，称为曲张体(vari c osity)。曲张体在一个神经元上可多达20000个，它并不与突触后效应细胞形成经典的突触联系，而是随分支抵达效应细胞的近旁（图10-7）。当神经冲动传到曲张体时，递质从曲张体中的森泡释放出来并向周围扩散。若邻近的组织细胞表达肾上腺素能受体，即成为交感神经的效应细胞，并可在去甲肾上腺素(norepinephrine, NE或noradrenaline,NA)作用下发生膜电位改变，产生所谓接头电位(jun ction potential)。通过这种形式的突触传递，少量神经纤维即能支配许多其他神经元或效应细胞。


生理学 如啪甘户心。 与定向突触传递相比，非定向突触传递有其特点：心无特定的突触后成分，因而作用部位较分散；＠无固定的突触间隙，因而递质扩散的距离远近不等，时间长短不一，曲张体与效应器之间的距离一般大于20nm,图10-7非定向突触的结构模式图有的甚至超过400nm;＠释放的递质能否产生信息传右上部分示放大的曲张体和平滑肌v`.?“h”递效应，取决于靶细胞上有无相应的受体。 毒素也通过影响递质释放起作用｀札。 (2)影响递质清除的因素：已释放的递质通常被突触前末梢重摄取(reuptake)或被酶解代谢而清除，因此，凡能影响递质重摄取和酶解代谢的因素也能影响突触传递。如三环类抗抑郁药可抑制脑内NE在突触前膜的重摄取，使递质滞留千突触间隙而持续作用千受体，从而使传递效率加强；在NE能神经元突触未梢内，利血平能抑制娱泡膜对NE的重摄取，使NE滞留在末梢轴浆内而被单胺氧化酶酶解，袭泡内递质减少以至耗竭；而新斯的明及有机磷农药等可抑制突触后膜上的乙酰胆碱酣酶，阻碍乙酰胆碱水解使其持续发挥作用。


生理学 毒素也通过影响递质释放起作用｀札。 (3)影响突触后膜反应性的因素：在递质释放量发生改变时，突触后受体的密度及与递质结合的亲和力均可发生改变，即受体发生上调或下调（详见后文），从而改变突触后膜的反应性而影响突触效能(synap ti c effi ciency)，即引起突触后反应的能力。突触后膜受体的阻断剂则能阻断神经递质的作用。例如，筒箭毒碱和a－银环蛇毒可阻断胆碱能突触后膜的N2型乙酰胆碱(acetylcholine,ACh)受体通道。临床上使用简箭毒碱等作为肌松剂，即是利用其对骨骼肌终板膜上的凡型ACh受体通道的阻断作用，达到肌肉松弛的目的。4兴奋性和抑制性突触后电位如前所述，突触前膜释放的神经递质作用千突触后膜上的相应受体后，会引起突触后膜去极化或超极化的突触后电位（包括接头电位），亦即引起突触后神经元的兴奋性变化。(1)兴奋性突触后电位：突触传递在突触后膜引起的去极化突触后电位称为兴奋性突触后电位(excitato1-y postsynaptic potential, EPSP)。根据电位时程的长短还可分为快、慢兴奋性突触后电位两种。快EPSP的典型例子是来自伸肌肌梭的传入冲动在脊髓前角伸肌运动神经元引起的去极化，其产生机制是兴奋性递质作用于突触后膜的相应受体，使某些离子通道开放，后膜对N旷和K十的通透性增大，但因N旷内流大于K十外流，故发生净内向电流，导致后膜出现去极化。电刺激相应伸肌肌梭的传入纤维后约0.5毫秒，伸肌运动神经元胞体的突触后膜即发生去极化（图10-8A, B)。慢EPSP则多与(2)抑制性突触后电位：突触传递在突触后膜引起的超极化突触后电位称为抑制性突触后电位(inh伽to1-y postsynaptic potential, IPSP)，也可分快慢两种。快IPSP的典型例子是来自伸肌肌梭的传入冲动通过抑制性中间神经元在与该伸肌相拈抗的屈肌的运动神经元所引起的超极化（见图10-8),其产生机制是抑制性中间神经元释放的抑制性递质作用千突触后膜，使后膜上的氯通道开放，引起外向电流，结果使突触后膜发生超极化。此外，IPSP的产生还可能与突触后膜钾通道的开放或钠通道和钙通道的关闭有关。钾通道的开放在慢IPSP产生中作用更为明确、俨05突触后神经元动作电位的产生一个突触后神经元一般与多个突触前神经末梢构成突触，既产生EPSP也产生IPSP。突触后神经元胞体电位改变的总趋势取决于同时或几乎同时产生的EPSPI.


生理学 伸肌运动神经元b伸肌肌梭传三三抑制性主间神经元伸肌肌梭传入纤维(l.)屈肌运动神经元 图10-8兴奋性突触后电位(EPSP)和抑制性突触后电位(IPSP)的产生示意图A.图中示股直肌（伸肌）内肌梭的传入冲动沿I,，类纤维传入中枢（经后根进入脊制），在脊髓前角一方面直接与支配该肌的运动神经元形成突触联系，产生兴奋作用；另一方面通过一个抑制性中间神经元（图中的黑色神经元）间接作用于支配半膜肌（屈肌）的运动神经元，产生抑制性作用；B伸肌肌梭传入冲动直接兴奋和间接抑制运动神经元的放大示意图，前者引起运动神经元产生EPSP，后者引起运动神经元产生lPSP；具体的产生机制见正文和IPSP的总和。当其膜电位总趋势为超极化时，突触后神经元表现为被抑制；当其膜电位总趋势为去极化时，则易于达到闹电位而爆发动作电位，即兴奋性提高。多数神经元（如运动神经元和中间神经元）在作为突触后神经元时，其动作电位首先发生在轴突始段。这是因为电压门控钠通道在该段轴突膜上密度较大，而在胞体和树突膜上则很少分布（图10-9)。动作电位一旦爆发，既可沿轴突传向末梢，也可逆向传到胞体。由于神经元在经历一次兴奋后即进入绝对不应期，故只有当绝对不应期结束后，神经元才能接受新的刺激而再次兴奋，因此逆向传导的意义可能在于消除神经元此次兴奋前不同程度的去极化或超极化的影响，使其状态得到一次“重启＂。在感觉神经元，动作电位可爆发于其有髓周围突远端的第一个朗飞结处，或无髓周围突远端的未明确部位，然后向胞体方向传导。


生理学 伸肌运动神经元b伸肌肌梭传三三抑制性主间神经元伸肌肌梭传入纤维(l.)屈肌运动神经元 6突触的可塑性突触可塑性(synaptic plasticity)是指突触的形态和功能可发生较持久改变的特性。从生理学的角度看，突触可塑性主要是指突触效能的改变。此外，突触可塑性还包括突触形态和数扯的变化，并由此使突触后反应的改变呈现持续性。突触可塑性在中枢神经系统普遍存在，与神经系统的发育以及学习、记忆等脑的高级功能活动密切相关。


生理学 伸肌运动神经元b伸肌肌梭传三三抑制性主间神经元伸肌肌梭传入纤维(l.)屈肌运动神经元 (1)强直后增强：重复刺激突触前神经元可引起突触效能出现短时性改变。突触效能增大的可塑性包括易化(facilitation)和增强(augmentation)。突触效能减小的可塑性则称为压抑(depression)。给予突触前神经元一短串高频刺激后（也称强直刺激），突触效能增强的现象称为强直后增强(pos ttetanic potentiation, PTP)，持续时间为数分钟到数小时扯级。短时程易化和增强的产生通常是由于强直刺激使突触前末梢轴浆内Ca2＋浓度增加，导致递质释放量增加所致。这一方面是由千进入末梢内的Ca2•需要较长时间才能进入细胞内的钙库，另一方面末梢内钙库可由于大量细胞外钙的进入出现暂时性饱和，使轴浆内游离Ca2十暂时蓄积。显然，强直后增强是一种在突触前发生的对突触效能的易化。而产生压抑的机制可能是因为突触前末梢膜上部分电压门控钙通道处于关闭状态。


生理学 伸肌运动神经元b伸肌肌梭传三三抑制性主间神经元伸肌肌梭传入纤维(l.)屈肌运动神经元 (2)习惯化和敏感化：反复的温和刺激后产生的短时间内突触后反应减弱或缩短的现象，称为习惯化(habituation)。典型的例子是无脊椎动物海兔的缩腮反射，即用水流或毛笔轻触其喷水管可引起喷水管和呼吸鲤回缩。反复温和刺激喷水管后，缩鲤反射的幅度将逐渐减小。若在其尾部给予电击后再轻触其喷水管，则可使缩腮反射幅度增大，时间延长。这种在伤害性刺激后，突触后反应短时间增强或延长的现象称为敏感化(sensi ti zation)。习惯化和敏感化都是学习的简单形式（见本章第六节）。习惯化由突触前末梢钙通道逐渐失活，Ca2＋内流减少，递质释放减少所致，可看作是一种在突触前发生的对突触效能的抑制；而敏感化则是突触前末梢钙通道开放时间延长，Ca“内流增加引起。敏感化的产生需要在构成突触的突触前和突触后神经元之外加入第三个神经元才能完成，是一种在突触相互作用基础上对一个突触后神经元兴奋性的易化，实质上就是突触前易化（见后）。一般认为，习惯化和敏感化都是短时程的，但有时也可持续数小时或数周，可能与某些蛋白的合成和突触结构的改变有关。


生理学 (3)长时程突触可塑性：包括以下两种。 l)长时程增强：1973年，Bli ss和Ls;Jmo发现强直刺激兔海马前穿质通路，即从内嗅皮层到海马齿状回的神经通路（图10-lO A)，在齿状回颗粒细胞记录到的群反应显著增强，这一现象称为长时程增强(lon g-term potentiation, LTP)。LTP普遍存在于中枢神经系统，除海马外，在大脑皮层运动区、视皮层、内嗅皮层、外侧杏仁核、小脑和脊髓等部位都可产生。与短时程突触可塑性相比，LTP的发生通常是由突触后，而不是突触前神经元内Ca2•浓度升高所致。LTP已被公认为是脊椎动物学习和记忆机制在细胞水平的基础。脑内不同部位产生LTP的机制既存在共性，也有不少差异。目前对发生在海马的LTP机制已有较多了解。在海马有苔鲜纤维LTP和Sch af如侧支LTP两种类型。前者发生于突触前，其机制尚不清楚，可能与cAMP和一种超极化激活的阳离子通道(hyperpolarization-activated channel, I,，)有关。后者发生于突触后，依赖于AMPA型和NMDA型两种促离子型谷氨酸受体。其产生机制是：当给予Schaf如侧支低频刺激时，突触前末梢释放少温谷氨酸递质，激活海马CA l区神经元树突膜（突触后膜）上的AMPA受体通道，N旷内流，产生一定幅度的EPSP。此时，NMDA受体通道因M忙阻塞千通道内而不能开放。当给予强直刺激时，突触前末梢释放大量谷氨酸，使突触后膜产生的EPSP加大，导致阻塞千NMDA受体通道中的M忙移出，而使Ca”和N旷得以一起进入突触后神经元。进入突触后神经元的C汒可激活Ca2•-CaMK II，进而使AMPA受体通道磷酸化而增加其电导，也能使储存于胞质中的AMPA受体转移到突触后膜上而增加其密度，因而使突触后反应增强。此外，可能还有化学性信号（可能是花生四烯酸和一氧化氮）自突触后神经元产生，逆向作用于突触前神经元，引起谷氨酸的长时程量子式释放（图10-lOB)。


生理学 (3)长时程突触可塑性：包括以下两种。 2)长时程压抑：长时程压抑(long-term depression, LTD)是指突触效能的长时程减弱。LTD也广泛见于中枢神经系统，如海马、小脑皮层和新皮层等脑区。在海马，LTD可在产生LTP的同一突触被诱导产生，但所需刺激的频率是不同的。以较高频率(50Hz)刺激Schaf如侧支能使突触后胞质内C汒浓度明显升高；而以同等强度低频(lHz)刺激则可使突触后胞质内Ca2＋浓度轻度升高。胞质内大幅升高的Ca正浓度可激活Ca2•-CaMKII；但胞质内C汒浓度轻度升高则优先激活蛋白磷酸酶，结果使AMPA受体去磷酸化而电导降低，突触后膜上AMPA受体的数量也减少，从而产生LTD（见图10lOB)。LTD有多种形式，且不同部位不同形式的LTD具有不同的发生机制，有的依赖谷氨酸促代谢上记录电极}口逆向化学信号电导L，数预JL JL电导t，数扭1缸0-10海马的神经通路及Schaffer侧支长时程增强和长时程压抑产生机制示意图A图示海马的神经通路及长时程增强研究方法。在海马的前穿质通路、苔鲜纤维和Schaffer侧支放置刺激电极进行电刺激，可分别在齿状回、CA3区以及CA1区通过记录电极引导出刺激反应。B图示Schaffer侧支长时程增强和长时程压抑产生机制，解释见正文。CaM K II:Ca2•-CaM依赖的蛋白激酶II; Glu：谷氨酸；NMDA和AMPA：分别为两种谷氨酸促离子型受体；LTD：长时程压抑；LTP：长时程增强；Inf：苔鲜纤维；Sc h:Schaffer侧支型受体(mG!uR)，而多数则明显需要大麻素(cannabinoid)受体的激活。


生理学 (3)长时程突触可塑性：包括以下两种。 持续时间更长的LTP和LTD也涉及蛋白合成以及突触和树突棘的结构改变。 三、神经递质和受体 （一）神经递质神经递质(neurotransmitter)是指由突触前神经元合成并释放，能特异性地作用于突触后神经元或效应细胞上的受体而产生一定效应的信息传递物质。神经递质可在数毫秒甚至更短时间内改变突触后神经元的离子通透性并引起突触后电位变化，是神经元之间或神经元与效应细胞间主要的信息传递物质。已知的哺乳动物的神经递质达100多种。根据其化学结构，可将其分成若干大类（表10-2)。


生理学 三、神经递质和受体 1.递质的鉴定一般认为，神经递质应符合或基本符合以下条件：O突触前神经元具有合成递质的前体和酶系统，并能合成该递质；＠合成后的递质贮存于突触袭泡内，并能在兴奋冲动抵达末梢时释放入突触间隙；＠能作用千突触后膜上的特异受体并发挥其生理作用，人为给突触后神经元或效应细胞施用递质，应能引起相同的生理效应；＠存在使该递质失活的酶或其他失活方式（如重摄取）；＠存在能分别模拟或阻断该递质突触传递作用的特异性受体激动剂和桔抗剂。随着研究的深入，人们发现有些物质（如一氧化氮、一氧化碳等）虽不完全符合上述经典递质的5个条件，但所起的作用与递质完全相同，故也将它们视为神经递质。


生理学 分类主要成员胆碱类乙酰胆碱 胺类去甲肾上腺素、肾上腺素、多巴胺、5－轻色胺、组胺氨基酸类谷氨酸、门冬氨酸、y－氨基丁酸、甘氨酸肤类P物质和其他速激肤．、阿片肤．、下丘脑调节肤．、血管升压素、缩宫素、脑－肠肤．、钠尿肤．、降钙素基因相关肤、神经肤Y等脂类花生四烯酸及其衍生物（前列腺素等）事、神经活性类固醇．2.调质的概念对于一个特定的突触而言，往往存在一种A B作为主要信息传递媒质的神经递质。但神经元还可合成其他化学物质，它们在该突触中虽不直接起信息传递作用，但可通过与神经递质的共释放(co-release)增强或削弱该突触的神经递质的信息传递效率。这类对递质信息传递起调节作用的物质称为神经调质(neuromodu lator)。调质所发挥的作用称为询制作用(modulation)。但实际上，递质和调质之间有时并无十分明确的界限。在一种突触作为递质的媒质，也可在其他种类的突触作为调质起作用，而且在作用机制上和作为神经递质时并无明显不同。如图10-11所示，谷氨酸能神经元A与胆碱能神经元B形成图10-11神经递质和神经调质的突触，谷氨酸是该突触的神经递质。同时，该突触的突触前和突作用模式图（解释见正文）触后神经元均可作为突触后神经元再与其他神经元（如图中NE Gl u：谷氨酸(glutamate); NE：去甲肾能神经元C)构成突触。在这种情况下，NE同时是神经元C和A上腺素(norepinepherine); ACh：乙酰之间以及C和B之间的神经递质。但相对神经元人B之间的突胆碱(acetylcholin e)触，NE就作为神经调质起调制作用，因为它在该突触虽不起主要信息传递作用，但可影响神经元A的谷氨酸释放和（或）神经元B对谷氨酸的反应。


生理学 分类主要成员胆碱类乙酰胆碱 神经调质的来源并不限于神经元。有些内（旁）分泌激素、免疫系统的信使物质对突触传递也有调制作用，也被归于神经调质范畴。相对于神经递质，多数神经调质通过G蛋白耦联受体起作用，起效较慢但持续更久，可达数分钟、数日甚至更久，其机制涉及DNA转录、蛋白质合成、酶活性及代谢改变等较慢的过程，与发育、学习、动机状态、感觉和运动等生理过程有关。3.递质共存两种或两种以上的递质（包括调质）共存于同一神经元内，这种现象称为递质共存(neurotransmitter co-existence)。例如，猫唾液腺接受副交感神经和交感神经的双重支配。副交感神经内含乙酰胆碱和血管活性肠肤。前者能引起唾液分泌；后者则可舒张血管，增加唾液腺的血供，并增强唾液腺上胆碱能受体的亲和力。两者共同作用使唾液腺分泌大量稀蒲的唾液。交感神经内含NE和神经肤Y。前者有促进唾液分泌和减少血供的作用；后者则主要收缩血管，减少血供。两者共同作用使唾液腺分泌少量黏稠的唾液（图10-12)。递质共存的意义在于协调某些生理功能活动。


生理学 分类主要成员胆碱类乙酰胆碱 4递质的代谢递质的代谢包括递质的合成、储存、释放、降解、重摄取和再合成等步骤。AC h和胺类递质都在有关合成酶的催化下合成，且合成过程多在胞质中进行，然后储存千突触艇泡内。肤类递质则在基因调控下，通过核糖体的翻译和翻译后的酶切加工等过程而形成。递质与受体结合及生效后很快通过酶促降解和突触前末梢重摄取等方式被消除。如附着千突触后膜的乙酰胆碱酷酶能迅速水解ACh为胆碱和乙酸。生成的胆碱则被胆碱转运体重摄取回末梢内，用于重新合成新递质。NE的消除主要通过末梢的重摄取，少量通过酶解失活。肤类递质的消除主要依靠酶促降解。交感（二）受体的类型和分布受体(recepto1)是指位千细胞膜上或细胞内能与某些化学物质（如递质、凋质、激素等）特异结合并诱发特定生物效应的特殊生物分子。神经递质的受体多数为膜受体，是带有糖链的跨膜蛋白质分令ACh+VIP子。与受体特异结合后能增强受体的生物活性的化学物质，称为受体的激动剂


生理学 分类主要成员胆碱类乙酰胆碱 颌下神经节(agonist)。与受体特异结合后不改变受图10-12支配唾液腺的自主神经中递质共存的模式图体的生物活性，反因占据受体而产生对抗NE：去甲肾上腺素；NPY：神经肤Y;ACh：乙酰胆碱；V IP：血管激动剂效应的化学物质，则称为受体的拈抗剂(antagonist)或阻断剂(blocker)。激动剂和拈抗剂两者统称为配体(ligand)，但在多数情况下配体主要是指激动剂。1.受体的种类和亚型根据分子结构、细胞内传递信息的方式以及引起效应的差异，目前已知的各种神经递质受体都有若干种类(Lype)。许多种类的受体又可进一步分为多个甚至多级亚型(s ubtype)，构成多种所谓受体家族或超家族。随着研究的深入，一些受体家族的成员仍在不断增加。在表10-3列举的部分神经递质受体的种类和亚型中，受体的这种多样性就得到了部分体现。


生理学 分类主要成员胆碱类乙酰胆碱 2.突触前受体受体既存在于突触后膜，也分布千突触前膜。分布于突触前膜的受体称为突触前受体(presynaptic receptor)。一般来说，一个突触的传递效应主要由突触后受体的作用体现，但突触前受体被激活后，可通过调制（抑制或易化）突触前末梢的递质释放来影响突触的传递效应。例如，突触前膜释放的NE作用千突触前0'.2受体，可抑制突触前膜对该递质的进一步释放（图10-13A)，这种类型的突触前受体因其配体可由该突触末梢自身释放，也称自身受体(au toreceptor)。NE在中枢还可作用千其他如谷氨酸能轴突末梢上的m或a2受体，分别促进和抑制谷氨酸释放。对于谷氨酸能末梢上的0'.1或a2受体来说，因其配体源自其他种类突触末梢，也称异源性受体(heteroreceptor)（图1013B)。 谷氨酸能突触突触前异源性受体 图10-13突触前受体调节递质释放的示意图图中示去甲肾上腺素能神经元末梢释放的去甲肾上腺素(NE)一方面作用于突触后受体(a1、Q心队、队、队）引起生理效应，另一方面反过来作用于突触前自身受体(<X2)抑制前膜的NE释放。


生理学 突触前自—动\:』身受体（a2)-r~亡NE还作用于谷氨酸能轴突末梢上的异突触后受体源性突触前受体(a1和凸），分别促进(a八a仄肛伤、化）和抑制谷氨酸释放 3.受体的作用机制受体在与递质发生特异性结合后被激活，然后通过一定的跨膜信号转导途径，使突触后神经元活动改变或使效应细胞产生效应。介导跨膜信号转导的受体绝大多数为G蛋白耦联受体（促代谢型受体）；少部分为离子通道型受体（促离子型受体）。部分受体及其主要的第二信使和离子效应列千表10-3中。4受体的浓集在与突触前膜活化区相对应的突触后膜上有成簇的受体聚集，因为此处的突触后致密区存在受体的特异结合蛋白。骨骼肌神经－肌接头处烟碱受体的特异结合蛋白是rapsyn；谷氨酸受体和GAB凡受体的浓集分别与PB2结合蛋白族和gephynn蛋白有关；而在视网膜中的GAB灶受谨,DTNa+、K+t IP3、DG i Ca2•LcAMP j K+jIP3、DG JK+tcAMP j K+、L Ca2+jcAMPj IP3、DG j Ca2+!cAMP、mGluR8LcAMP TNa+、K+t c1jIP3、DG i K+、!Ca2+!cAMP f K+注：本表内容较简要，表中所列递质和受体亚型并不齐全，作用机制也不全面；t表示增加，L表示减少；最后一列的“离子效应”对促离子型受体（在第二信使列中出现“一”者）是指离子通透性改变，而对促代谢型受体（在第二信使列中出现“cAMP"或“IP3”和“DG”者）也包括胞质内离子浓度改变体则通过MAP-18蛋白结合于细胞骨架上。以GAB凡受体为例，当神经元活动时，镶嵌千高尔基小泡膜上的受体可迅速移向gephyrin并与之结合，一起沿着微管被运输到细胞膜内侧。受体被融合到细胞膜上，gephyrin分子则在细胞膜内侧相互连接成网状并使受体在后膜上浓集成簇；当神经元不活动时，受体可解聚并被移去。


生理学 突触前自—动\:』身受体（a2)-r~亡NE还作用于谷氨酸能轴突末梢上的异突触后受体源性突触前受体(a1和凸），分别促进(a八a仄肛伤、化）和抑制谷氨酸释放 5.受体的调节膜受体蛋白的数量和与递质结合的亲和力在不同的生理或病理情况下均可发生改变。当递质分泌不足时，受体的数量将逐渐增加，亲和力也逐渐升高，称为受体的上调(up regulation)；反之则称为受体的下调(down regulation)。由千膜的流动性，储存千胞内膜结构上的受体蛋白可通过胞吐融合于细胞膜上，使发挥作用的受体数量增多；而细胞膜上的受体也可通过受体蛋白的内吞入胞，即内化(internalization)，减少膜上发挥作用的受体数量。至于受体亲和力的改变，通常是通过受体蛋白的磷酸化或去磷酸化实现。 （三）主要神经递质及其受体 如前所述，神经递质及其受体都具有丰富的多样性，因此，由它们构成的信号系统是极其复杂的。关于神经递质及其受体激活效应的相关知识，有些已经相当成熟，并已在临床医学中得到广泛应用；有些则仍处于研究和探索阶段。以神经递质的结构分类（见表10-3)为依据，下面介绍的是每类神经递质中的部分代表性递质及其受体。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 1.乙酰胆碱及其受体以ACh为递质的神经元称为胆碱能神经元(cholinergic neuron)，其神经纤维称为胆碱能纤维(cholinergic fiber)。能与ACh特异性结合的受体称为胆碱能受体(choliner护c recep tor)。表达胆碱能受体的神经元称为乙酰胆碱敏感神经元(acetylcholine-sensitive neuron)。由胆碱能神经元、胆碱能受体以及表达胆碱能受体的神经元或效应细胞一起构成的胆碱能系统(cholinergicystem)，是体内分布和涉及作用最广的神经信号传递系统。ACh是胆碱的乙酰酷，由胆碱和乙酰辅酶A在胆碱乙酰移位酶(choline acetyltransferase)的催化下于胞质中合成，然后被输送到轴突末梢储存于小而清亮透明的突触翍泡内。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 胆碱能神经元在中枢分布极为广泛，如脊髓前角运动神经元和丘脑后部腹侧的特异性感觉投射神经元，还有脑干网状结构上行激动系统的多个环节、纹状体、前脑基底核、边缘系统的梨状区、杏仁核、海马等部位的部分神经元。在外周，骨骼肌运动神经纤维、自主神经节前纤维、大多数副交感节后纤维（少数释放肤类或嗦呤类递质的纤维除外）、少数交感节后纤维（如支配多数小汗腺的纤维和支配骨骼肌血管的舒血管纤维）都屈千胆碱能纤维。根据药理学特性，胆碱能受体可分为毒笠碱受体(muse釭inic receptor, M receptor)和烟碱受体(nicotinic receptor, N recept01)两类，它们分别能与天然毒簟碱和烟碱结合并产生两类不同的生物效应（即毒煦碱样和烟碱样作用，见下文）。M受体为G蛋白耦联受体，根据基因编码和氨基酸序列的差异分为5种(Ml～队）亚型。在外周，M受体分布千大多数副交感节后纤维支配的效应细胞、汗腺细胞和骨骼肌血管的平滑肌细胞。如M2受体主要分布于心脏；队和队受体存在多种平滑肌；队受体还见于胰腺腺泡和胰岛组织，介导胰酶和胰岛素的分泌。在脑内，M）受体含盘丰富；M5受体的情况不详。N受体是促离子型受体，具有递质门控特性，也称N型ACh门控通道。根据分布差异，N受体可分为凡和凡受体两种亚型，它们均是由5个亚单位构成的5聚体，前者分布千中枢神经系统和自主神经节后神经元，因而又称神经元型烟碱受体(neuron-type nicotini c receptor)；后者位于骨骼肌神经肌接头处的终板膜上，所以也称肌肉型烟碱受体(muscle-type nicotinic re(.,epto1)。凡受体异常是重症中枢神经系统的几乎所有功能都有胆碱能系统参与；而周围胆碱能系统则主要涉及自主神经系统和骨骼肌活动的调节。M受体激活时的效应包括心脏活动抑制，内脏平滑肌收缩，消化腺、汗腺分泌增加和骨骼肌血管舒张等。这些作用统称为毒簟碱样作用(muscarine-li ke action)，简称M样作用，可被M受体桔抗剂阿托品(atropine)阻断。小剂量ACh在自主神经节能激活凡受体而兴奋节后神经元，也能在骨骼肌激活凡受体而使其收缩。大剂量ACh则可能因N1受体脱敏、神经元过度去极化导致的钠通道失活等原因而产生自主神经节阻滞作用。所有这些作用统称为烟碱样作用(nicotine-like act ion)，简称N样作用，它不能被阿托品阻断，但能被筒箭毒碱(tubocurarine)阻断。在临床上，毛果芸香碱(pilocarpin e)作为激动剂对队受体有选择性，能缩小瞳孔，可用千治疗青光眼；而淏化泰乌托品(t iot.I·opium bromide)等作为拈抗剂对队受体有选择性，能放松气道平滑肌，其雾化吸入剂被用作强效持久型平喘药。在N受体桔抗剂中，六胫季较(hexamethonium)和美加明(mecamylamine)对凡受体有一定选择性，作为神经节阻断剂类降压药，可用千控制严重高血压；而十经季按(decamethonium)和戈拉狼按(galla皿ne triethio小de)对凡受体有较高选择性，常被用作肌松药。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 2.单胺类递质及其受体单胺类递质包括NE、肾上腺素、多巴胺、5-轻色胺和组胺等。它们的共同特点是神经元胞体在中枢分布相对集中，但纤维投射及受体分布的范围非常广泛。如NE能神经元胞体绝大多数位千低位脑干，尤其是中脑网状结构、脑桥的蓝斑以及延髓网状结构的腹外侧部分；\I)?ii}多巴胺能神经元胞体主要集中在中脑黑质；5－轻色胺能神经元胞体主要集中于低位脑干的中缝核内；组胺能神经元的胞体集中于下丘脑后部的结节乳头核内。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 (l)NE和肾上腺素及其受体：NE和肾上腺素(epinephrine, E或adrenaline, A)均属儿茶酚胺(cat ec holam ine)类物质，即含邻苯二酚结构的胺类。它们都以酪氨酸为合成原料。酪氨酸先在胞质内酪氨酸经化酶(tyrosine hydroxylase, TH)和多巴脱狻酶(dopa decarboxylase, DDC)的作用下形成多巴胺，后者进入突触毅泡，经多巴胺－B－胫化酶(dopamine[3-hydroxylase, DBH)催化而生成NE。在肾上腺髓质嗜辂细胞和脑干某些神经元内含有苯乙醇胺氮位甲基移位酶(phenylethanola血ne N-methyltransferase, PNMT)，此酶可将NE甲基化为肾上腺素。NE和肾上腺素在释放并发挥作用的同时，先经单胺氧化酶(monoamine oxidase, MAO)氧化，后经儿茶酚氧位甲基移位酶(catechol-0-methyltransferase, COMT)甲基化而失活。单胺氧化酶主要位于儿茶酚胺能突触前末梢内，儿茶酚氧位甲基移位酶则分布广泛，主要见千肝、肾和平滑肌中。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 以NE为递质的神经元称为NE能神经元(noradrenergic neuron)；以肾上腺素为递质的神经元称为肾上腺素能神经元(adrenerg i c neuron)。在不特意区分时，肾上腺素能神经元常包括NE能神经元在内。以肾上腺素或NE为递质的神经纤维均称为肾上腺素能纤维(adrenergi c fib er)。中枢NE能纤维投射分上行部分、下行部分和支配低位脑干部分。其中上行部分投射到大脑皮层、边缘前脑和下丘脑；下行部分投射至脊髓后角的胶质区、侧角和前角。在外周，NE是多数交感节后纤维（除支配汗腺和骨骼肌血管的交感胆碱能纤维外）释放的递质。肾上腺素能神经元和以肾上腺素为递质的肾上腺素能纤维目前仅见于中枢神经系统内，其胞体主要分布在延髓，纤维投射也有上行和下行部分。肾上腺素在外周仅作为一种内分泌激素，由肾上腺髓质合成和分泌。所谓外周肾上腺素能纤维，其递质实际上是NE。能与NE和肾上腺素结合的受体称为肾上腺素能受体(adrenergic receptor)。它们均属G蛋白耦联受体，可分为a型（简称a受体）和B型（简称B受体）两类以及多种亚型（见表10-3)。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 肾上腺素能受体广泛分布于中枢和周围神经系统。在外周，多数交感节后纤维末梢支配的效应细胞膜都有肾上腺素能受体。但在某一特定的效应器官上，受体表达的类型（亚型）和密度则有差异。如在心肌主要表达B受体；在血管平滑肌上有a和B两种受体，但在皮肤、肾、胃肠的血管平滑肌上以a受体为主，而在骨骼肌和肝脏的血管则以B受体为主。酚妥拉明(phentolamine)能非选择地阻断a受体，但以对o受体的阻断作用为主。眽挫唉(prazosin)和育亨宾(yohimbine)作为受体桔抗剂，分别对a和a2受体有一定选择性。普萦洛尔(propranolol，心得安）能阻断B受体，但对队和队受体无选择性。阿替洛尔(atenolol)和美托洛尔(metoprolol)主要阻断B1受体，而丁氧胺(butoxamine，心得乐）则主要阻断队受体。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 NE和肾上腺素具有广泛且相似的生理调节作用。但由于NE和肾上腺素对各受体类（亚）型的亲和力不同，它们各自在不同浓度下对不同类（亚）型受体的激活程度（比例）也不相同，且各脑区和各效应器官的受体表达类（亚）型和密度存在差异，因而NE和肾上腺素的作用往往存在差异。在中枢，肾上腺素的效应主要参与心血管活动的调节，而NE的效应则更广泛。在外周，NE对a受体的作用较强，对B受体的作用较弱。一般而言，NE和肾上腺素与a受体结合后产生的平滑肌效应主要是兴奋性的（由o受体介导），包括血管、子宫、虹膜辐射状肌等收缩，但也有抑制性的（由a2受体介导），如小肠舒张；NE和肾上腺素与B受体结合后产生的平滑肌效应是抑制性的（由队受体介导），包括血管、子宫、小肠、支气管等的舒张，但与心肌队受体结合所产生的效应却是兴奋性的。队受体主要分布于脂肪组织，与脂肪分解有关。在外周作为内分泌激素的肾上腺素也通过a和B受体发挥作用，与NE不同的是它对这两类受体的作用都很强。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 (2)多巴胺及其受体：多巴胺(dopamin e, DA)也属儿茶酚胺类。多巴胺受体巳发现并克隆出5种（见表lO-3)。中枢DA系统主要存在于中枢黑质－纹状体、中脑－边缘前脑、结节－漏斗三条通路，分别b“r,'与运动调控、奖赏行为和成瘾、垂体内分泌活动调节等有关。正常人基底神经节内多巴胺受体数量随年龄的增长而逐渐减少，在男性更为显著。黑质－纹状体通路多巴胺能神经元的大量减少目前被公认是帕金森病在中枢神经元和递质水平的主要机制。谷氨酸受体广泛分布千中枢神经系统中，它们可分为促离子型受体(ionotropic receptor)和促代谢型受体(metabotropic receptor)两种类型。促离子型受体进一步分为NMDA(N-methyl-D-asp叭ate)受体、海入藻酸(kai ni c acid或kainate,KA)受体和AMPA(a-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid)受体3种类型，每种类型又有多种亚型。KA受体和AMPA受体过去合称为非NMDA型受体，它们对谷氨酸的反应较快，其通道的电导却较低，尤其是KA受体。KA受体主要对Na＋和K＋通透。AMPA受体有两种常见类型，一种是单一的钠通道，另一种也允许Ca2•通透。NMDA受体对谷氨酸的反应较慢，其通道的电导却相对较高，对Na\K\Ca2＋都通透。此外，NMDA受体还具有以下特点：O需要甘氨酸作为共激动剂(co-agonist)。即只有当受体上的NMDA受点和甘氨酸受点都与激动剂结合时，通道才可能开放。＠在静息电位水平通道被Mg2＋阻塞。只有当膜电位因其他因素（如AMPA或KA受体通道开放）去极化达一定水平时，Mg“从通道内移出，阻塞方可解除。多数谷氨酸敏感神经元上同时存在NMDA和AMPA受体。＠通道分子上有与多种物质结合的调制位点，可受内源性物质或药物的影响。如通道内某些受点可与苯环利定(phencyclidine, PCP)和氯胺酮(ketamine)等致精神障碍的药物结合而使通道变构，从而降低对Na\K\Ca2＋等的通透性。如前所述，在海马表达的NMDA受体与LTP的产生密切相关。促代谢型受体已有多种亚型被鉴定。它们一般通过降低胞内cAMP或升高胞内IP3和DG水平发挥作用（见表10-3)。目前对门冬氨酸的研究资料还较少。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 (2)抑制性氨基酸类递质及其受体：抑制性氨基酸类包括丫－氨基丁酸(-y-aminobutyric acid, GABA)、甘氨酸(glycine,Gly)、B－丙氨酸(!3-alanine,Ala)、牛磺酸(taurine,Tau）和y－氨基已酸(y-aminocaproic acid)。GABA是脑内主要的抑制性递质，在大脑皮层浅层和小脑皮层浦肯野细胞层含量较高。GABA受体可分为GABAA、GAB丛和GAB灶受体三种类型。GAB凡和GAB丛受体广泛分布于中枢神经系统，而GAB灶受体则主要存在于视网膜和视觉通路中。GABAA和GAB灶受体属千促离子型受体，激活后开放氯通道。GABA8受体属于促代谢型受体，在突触前、后均有分布。突触前GAB丛受体被激动后，可增加k十外流，减少Ca2＋内流而使递质释放减少，是突触前抑制发生的可能机制之一；突触后GABAB受体激活后，则可抑制腺昔酸环化酶，激活钾通道，增加k十外流。在突触后，无论是C「内流增加（通过激活GABAA和GABAc受体）还是K十外流增加（通过激活GABA8受体），一般都能引起突触后膜超极化而产生IPSP。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 甘氨酸主要分布于脑干和脊髓中。甘氨酸受体亦为促离子型受体，其通道也是氯通道，通道开放时通常允许釭和其他单价阴离子进入细胞内，引起突触后膜超极化而产生IPSP。甘氨酸受体可被\,士的宁(s t1-ychnine)阻断。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 (4)脑－肠肤及其受体：脑－肠肤是双重分布于胃肠道和脑的肤类物质（见第六章）。脑内含多种不同肤链长度的缩胆翋素(cholecystokinin, CCK)，以CCK-8（八肤）为主。CCK-8主要分布于大脑皮层、纹状体、杏仁核、下丘脑和中脑等处。脑内有两种CCK受体，均为G蛋白耦联受体，即CCK-A和CCK-B受体，以后者为主。CCK-8可作用千上述两种CCK受体，而CCK-4仅作用于CCK-B受体。两种受体与CCK神经元的分布基本一致。CCK在脑内具有抑制摄食行为等多种作用。促胃液素、神经降压素、甘丙肤、促胃液素释放肤和血管活性肠肤(vasoactive intestinal peptide, VIP)也可见于脑内。已知VIP存在于血管运动神经纤维并具有舒血管作用。VIP和ACh共存于许多胆碱能神经元中以协调某些腺体的分泌（见前文）。此外，引起胃容受性舒张的迷走神经纤维释放的递质也可能是VIP。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 (5)其他肤类递质及其受体：中枢神经系统中还发现多种其他肤类物质，如缓激肤、内皮素、心房钠尿肤、降钙素基因相关肤、神经肤Y等。它们都可由神经元释放而兴奋或抑制其他神经元，并参与神经系统的调节活动，因而均可认为是神经递质。5哩呤类递质及其受体嗦呤类递质主要有腺昔(adenosine)和ATP。腺甘受体在中枢和周围神经系统均有分布，可分为Al、A2和A3三种类型，均为G蛋白耦联受体。其中从受体可再分为A2A和A28两种亚型，A和A3受体被激动时降低cAMP水平，Al受体在突触前使C汒内流减少，而在突触后使K外流增加，从而产生抑制效应。A2A和A2B受体被激动时增高cAMP水平，与A l受体激活后的效应正相反。腺昔在中枢既有A1受体介导的抑制性作用，又有A2受体介导兴奋作用，但以前者为主。咖啡和茶对中枢的兴奋作用就是由于其中的咖啡因和茶碱能阻断腺昔受体以抑制为主的作用。腺昔能舒张脑血管和心脏冠状小动脉。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 ATP受体可分为P2X和P2Y两种亚型，其分布以在周围神经系统居多。P2X受体为配体门控通道，又分为P2X1~P2X77种亚型，遍布于体内几乎所有组织，激活后产生兴奋性效应。而P2Y受体全都是G蛋白耦联受体，又分为P2Y1、P2Y2、P2Y4、P2Y6、P2Y l l、P2Yl2、P2Y,3和P2Y148种亚型。P2Y受体有的和兴奋性的Gs和Gq和（或）G11型G蛋白耦联，激活后产生兴奋效应；有的和抑制性G和（或）Go型G蛋白耦联，激活后产生抑制效应。ATP具有广泛的突触传递效应。它在自主神经系统中常与其他递质共存和共释放，参与对血管、心肌、膀胱、肠平滑肌等的活动调节；在脑内常共存于含单胺类或氨基酸类递质的神经元中。ATP被末梢释放后，可迅速被细胞膜上表达的一系列胞外核甘酸酶(ectonucleotidase)转化为腺背而继续发挥作用，然后被代谢清除。此外，P2X1和P2X2受体存在于脊髓后角，提示ATP在感觉传递尤其是痛觉传入中起作用。


生理学 （三）主要神经递质及其受体 6.气体分子类及其他类型的神经递质及其受体目前比较公认的气体分子类神经递质主要有一氧化氮、一氧化碳和硫化氢｀＼。此外，还有其他类型的内源性化学物质也被认为是可能的神经递质~o反射是神经活动的基本方式。反射和反射弧的概念已在绪论中介绍。Pavlov将人和高等动物的反射分为非条件反射和条件反射两类。非条件反射(unconditioned reflex)是指生来就有、数量有限、比较固定和形式低级的反射活动，如防御反射、食物反射、性反射等。非条件反射是人和动物在长期的种系发展中形成的。它的建立无需大脑皮层的参与，通过皮层下各级中枢就能形成。它使人和动物能够初步适应环境，对于个体生存和种系生存具有重要意义。条件反射(conditioned reflex)是指通过后天学习和训练而形成的反射。它是反射活动的高级形式，是人和动物在个体生活过程中按照所处的生活环境，在非条件反射的基础上不断建立起来的，其类型和数量并无定数，可以建立，也能消退。人和高等动物形成条件反射的主要中枢部位在大脑皮层。与非条件反射相比，条件反射使人和高等动物对各种环境具有更加完善的适应性。


生理学 （二）反射的中枢整合 反射的基本过程是刺激信息经反射弧各个环节序贯传递的过程。中枢是反射弧中最复杂的部位。不同反射的中枢范围可相差很大。传入神经元和传出神经元之间，在中枢只经过一次突触传递的反射，称为单突触反射(monosynaptic reflex)。腿反射（见后文）是体内唯一仅通过单突触反射即可完成的反射。在中枢经过多次突触传递的反射，称为多突触反射(polysynapti c reflex)。人和高等动物体内的大部分反射都属千多突触反射。在整体情况下，无论是简单的还是复杂的反射，传入冲动进入脊髓或脑干后，除在同一水平与传出部分发生联系并发出传出冲动外，还有上行冲动传到更高级的中枢部位进一步整合，再由高级中枢发出下行冲动来调整反射的传出冲动。因此，进行反射时，既有初级水平的整合，也有较高级水平的整合。在通过多级水平的整合后，反射活动变得更复杂和更具适应性。（三）中枢神经元之间的联系方式在多突触反射中，以数量众多的中间神经元为桥梁，中枢神经元相互连接成网。神经元之间的联系方式多种多样，归纳起来主要有以下几种。


生理学 （二）反射的中枢整合 1.单线式联系单线式联系(single-line connection)是指一个突触前神经元仅与一个突触后神经元发生突触联系（图10-14A)，例如视网膜视锥系统的联系方式。这种联系方式可使视锥系统具有较高的分辨能力。绝对的单线式联系其实很少见，会聚程度较低的突触联系也通常被视为单线式联系。＼l门f§2.辐散和聚合式联系辐散式联系(divergent connection)是A指一个神经元通过其轴突侧支或末梢分支与多个神经元形成突二OO触联系（图10-14B)，这在传入通路中较多见。如在脊髓中央灰质后角，传入神经元既有纤维分支与本节段脊髓的中间神经元及B传出神经元发生联系，又有上升与下降的分支在邻近或远隔的脊髓节段与中间神经元发生突触联系。聚合式联系(convergentconnection)是指一个神经元可接受来自许多神经元轴突末梢的。


生理学 （二）反射的中枢整合 投射而建立突触联系（图10-14C)，这在传出通路中较多见，如脊髓中央灰质前角运动神经元接受不同轴突来源的突触传入。C~。(3.链锁式和环式联系在神经通路中，若由中间神经元构。c..1成的辐散与聚合式联系同时存在，则可形成链锁式联系(chain... connection)或环式联系(recurrent connection)（图10-14D,E)。神经冲动通过链锁式联系，可扩大空间作用范围。环式联系的特征是后一级的神经元会通过其侧支再次与前一级神经元发生突触联系，从而在结构和功能联系上都形成闭合的环路。通过环式联系，可因负反馈而使活动及时终止，也可因正反馈而使兴奋增强:,,和延续。在环式联系中，即使最初的刺激已经停止，传出通路上的冲动发放仍能继续一段时间，这种现象称为后发放或后放电E(after discharge)。（四）局部神经元和局部神经元回路,.1.局部回路神经元在中枢神经系统中，存在大量的短轴图10-14中枢神经元的联系方式突和无轴突的神经元。与长轴突的投射神经元不同的是，它们的模式图A单线联系；B辐散式联系；C聚轴突和树突仅在某一中枢部位内部起联系作用，而并不投射到远合式联系；D链锁式联系；E环式隔部位。这些神经元称为局部回路神经元(local circuit neuron)。联系2.局部神经元回路由局部回路神经元及其突起构成的神经元间相互作用的联系通路称为局部神经元回路(local neuronal c兀cuit)。这种回路可有三种类型：心由多个局部回路神经元构成的回路，如小脑皮层内的颗粒细胞、篮状细胞、星状细胞等构成的回路（图10-15Aa)；＠由一个局部回路神经元构成回路，如脊髓闰绍细胞构成的抑制性回路（图10-15Ab);＠由局部回路神经元的部分结构构成回路，如嗅球颗粒细胞树突和僧帽细胞树突之间构成的交互性突触(reciprocal synapses)（图10-15Ac,B)。这种突触的结构不同于前述的经典突触，而是两树突接触处的邻近部位形成两个方向相反的树突－树突式突触。树突a'通过其中一个树突－树突式突触作用于树突b'，而树突b'又通过附近的另一个树突－树突式突触反过来作用于树突a'。这样，a＇、U两个树突通过交互性突触构成相互作用的局部神经元回路。这种回路只需要神经元的一部分，而不是整个神经元参与活动就能起整合作用。通过对局部神经元回路的研究，发现除了轴突－树突式、轴突－胞体式、轴突－轴突式突触外，还存在树突－树突式、树突－胞体式、树突－轴突式、胞体－树突式、胞体－胞体式、胞体－轴突式突触。这些突触联系主要是化学性突触传递，也有电突触传递。它们的组合形式也比较复杂，可以形成交互性突触、串联性突触(serial synapses)和混合性突触(mixed synapses)等（图10-15B)。（五）中枢兴奋传播的特征在多突触反射中，兴奋在反射中枢的传播需经多次突触接替，且许多突触为化学性突触，故中枢兴奋传播的特征亦即突触兴奋传播或传递的特征。由于突触传递明显不同千冲动在神经纤维上的传导，故兴奋在中枢的传播表现为以下几个方面的特征。1.单向传播在反射活动中，兴奋经化学性突触传递，只能从突触前末梢传向突触后神经元，这I I I l I l I I I I I』1~混合性突触串联性突触交互性突触A. a、b、c分别表示由多个局部回路神经元、一个局部回路神经元以及一个局部回路神经元的部分结构所构成的局部神经元回路。图中胞质被填以灰色的神经元为投射神经元；被填以黑色的神经元为局部回路神经元；c中的局部回路神经元以其树突与投射神经元的树突形成树突－树突式突触；B.几种特殊形式的突触：缝隙连接、混合性突触、串联性突触和交互性突触。箭头表示突触传递的方向。在交互性突触中，a＇、b'分别代表两个不同方向的突触传递，这样a'、b'两个树突通过交互性突触构成相互作用的局部神经元回路一现象称为单向传播(one-way conduction)。化学性突触传递限定了神经兴奋传导所携带的信息只能沿着指定的路线运行，具有重要意义。而电突触由于其结构无极性，因而一般可双向传播兴奋。


生理学 （二）反射的中枢整合 2.中枢延搁在一个反射活动中，从施加刺激到出现反应的时间，称为反应时间(reac tion time)。因为反射的传入与传出距离和神经传导速度都是可测的，所以从反应时间中减去兴奋在传入与传出途中所需的传导时间以及兴奋在效应器突触传递所需的时间，剩余的时间即为中枢延搁(central delay)。它是指兴奋在中枢传播时，比在相同长度的神经纤维上传导所额外花费的时间，本质上是在反射过程中花费在反射中枢的所有化学性突触传递上的时间。在人类，完成一次膝反射的反应时间为19~24毫秒，测定出的中枢延搁为0.6-0.9毫秒。由千兴奋通过一个化学性突触至少需要0.5毫秒，所以膝反射被认为是单突触反射。兴奋通过电突触传递时则几乎没有时间延搁，因而可在多个神经元的同步活动中起重要作用。


生理学 （二）反射的中枢整合 3.兴奋的总和在反射活动中，单条神经纤维的传入冲动一般不能使中枢发出传出效应，需有若干神经纤维的传入冲动同时或几乎同时到达同一中枢，才可能产生传出效应。这是因为单根纤维单个传入冲动引起的EPSP是局部电位，其去极化幅度较小（明显小于骨骼肌单个终板电位），一般不能引发突触后神经元出现动作电位；但若干传入纤维引起的多个EPSP发生空间与时间总和，则容易达到阙电位水平而爆发动作电位。如果总和后未到达阀电位，此时突触后神经元虽未出现兴奋，但膜电位去极化程度加大，更接近千阔电位水平，后续的传入冲动就更容易引起中枢传出反应。4.兴奋节律的改变即反射过程中某一反射弧的传入神经（突触前神经元）和传出神经（突触后神经元）在兴奋传递过程中的放电频率往往不同。这是因为突触后神经元常同时接受多个突触前神经元的突触传递，突触后神经元自身的功能状态也可能不同，且反射中枢常经过多个中间神经元接替，因此，最后传出冲动的频率取决千各种影响因素的综合效应。


生理学 （二）反射的中枢整合 5.后发放与反馈如前所述，后发放可发生在环式联系的反射通路中。此外，后发放也可见于各种神经反馈的活动中。反射从感受器接受刺激至产生效应似乎为一开环通路，但实际上常为一闭合回路，因效应器所引起的变化可再次作为刺激因素被感受器感受并引起反射效应，如此循环往复，因而具有自动控制能力。反射活动的反馈控制有负反馈和正反馈两种方式（详见绪论）。6对内环境变化敏感和易疲劳因为突触间隙与细胞外液相通，因此内环境理化因素的变化，如缺氧、CO2分压升高、麻醉剂以及某些药物等均可影响化学性突触传递。另外，用高频电脉冲长时间连续刺激突触前神经元，突触后神经元的放电频率将逐渐降低；而将同样的刺激施加于神经纤维，则神经纤维的放电频率在较长时间内不会降低。说明突触传递相对容易发生疲劳，其原因可能与递质的耗竭有关。


生理学 （六）中枢抑制和中枢易化 神经系统的功能是以反射方式进行的。在反射中，中枢的各类神经元通过在空间和时间上的多重复杂组合，可在整体上产生神经系统抑制和易化两种效应。在任何反射中，其中枢活动总是既有抑制又有易化，即中枢抑制(central inhibition)和中枢易化(central fac山talion)。两者均为主动过程，且具有同样重要的生理意义。正因为如此，反射活动才得以协调进行。1.突触后抑制突触后抑制(postsynaptic inh如ti on)是指由中枢内抑制性中间神经元释放抑制性递质，通过产生IPSP对突触后神经元产生的抑制效应，有传入侧支性抑制和回返性抑制两种形式。哺乳动物的突触后抑制都是这种方式。2.突触前抑制如果一个神经元的轴突末梢与第二间返侧支个兴奋性神经元的轴突末梢形成轴突－轴突式突触，前者兴奋时释放的递质就可影响后者兴奋时在其突触后的第三图10-16回返抑制的示意图个神经元的胞体产生的兴奋性突触后电位。相对于第二个神经元单独兴奋时对第三个神经元兴奋性的影响，第一个神经元对第三个神经元兴奋性的影响既是间接的，也是相对的。在以上突触联系模式中，若第一个神经元兴奋时释放的递质相对地降低了第二个神经元兴奋时在第三个神经元的胞体产生的兴奋性突触后电位，就称为突触前抑制(presynaptic inhibit ion)。如图10-17所示，在脊髓灰质后角，源自脊神经后根感觉神经纤维的轴突末梢A与脊髓内第一级感觉上行投射神经元C构成轴突－胞体式突触；后角内中间神经元的轴突末梢B与末梢A构成轴突－轴突式突触，但与神经元C不直接形成突触。若仅兴奋末梢A，则引起神经元C产生EPSP；若仅兴奋末梢B，则神经元C不发生反应。若末梢B先兴奋，短时间后末梢A兴奋，则神经元C产生的EPSP将明显减小。目前认为这种突触前抑制有三种可能的机制：O末梢B兴奋时，释放GABA作用于末梢A上的GAB凡受体，引起末梢A的釭电导增加，膜发生去极化，使传到末梢A的动作电位幅度变小，时程缩短，结果使进入末梢A的Ca2＋减少，由此而引起递质释放量减少，最终导致神经元C的EPSP减小。＠在某些轴突末梢（也如图中的末梢A)上还存在GAB丛受体，该受体激活时，通过耦联的G蛋白，使膜上的钾通道开放，引起K+外流，使膜复极化加快，同时也减少末梢的C汒内流而产生抑制效应。也可能有别的递质通过G蛋白影响钙通道和电压门控钾通道的功能而介导突触前抑制。＠在兴奋性末梢（也如图中的末梢A)，通过激活某些促代谢型受体，直接抑制递质释放，而与Ca“内流无关，这可能与递质释放过程中的一个或多个步骤对末梢轴浆内Ca“增多的敏感性降低有关。突触前抑制广泛存在于中枢，尤其在感觉传入通路中，对调节感觉传入活动具有重要意义。


生理学 突触前神经元突触前神经的EPSP元的运动电位＼＼＼上行感堂投、，，《＼、突触前神经元射神经兀C的Ca2＋流突触前抑制轴突末梢A脊惘中央灰质突触前易化 A.神经元联系方式；B.机制解释。虚线表示发生突触前抑制和突触前易化时的情况GAB凡受体作为Cl一通道，一般认为其激活引起神经元（如大脑皮层神经元）超极化。而在前述突触前抑制中，GABA作用于上述末梢A上的GAB凡受体时却引起去极化。两者看似相互矛盾，其实不然。如在第二章所述，离子通道开放时，任一离子的跨膜流动方向都取决千该离子的电荷属性及其电化学驱动力，即细胞实际静息膜电位(En,）与该离子理论平衡电位之差。目前尚未发现任何细胞存II,在Cl一的原发主动转运系统，因此细胞内外的Cl一浓度差（外高内低）主要是在E,＇，的驱动下被动形成的。然而，体内众多细胞都表达可对er进行继发主动转运的转运体。如Na+-K+-2C「同向转运体、Cl--HC03一交换体可利用胞外高浓度N旷或HC03一的驱动向胞内转运er；而K+-Cl一同向转运体可利用胞内高k十驱动向胞外驱离C l一。若细胞表达Na+-K+-2Cl一同向转运体，或其作用超过K十－C[同向转运体，则细胞内釭浓度较一般细胞高，如感觉神经元、交感神经节细胞、内皮细胞、白细胞、平滑肌和心肌细胞等，它们的Cl一的理论平衡电位(Ec1)绝对值小于细胞实际静息膜电位(En1)。在这些细胞，静息时比乌更负的凡使胞内Cl一受到一个向外的电化学驱动力。一旦氯通道开放，将因c1-外流（内向电流）而发生膜的去极化。反之，则细胞内Cl一浓度较一般细胞低，如大脑皮层和前庭外侧核的神经元。在这些细胞，静息时Cl一的理论平衡电位(Ec1)比细胞实际静息膜电位(E,n)更低（负），胞外Cl一受到一个由膜外流向膜内的、来自浓度梯度和电位梯度的双重驱动力。当作为Cl一通道的受体被GABA、甘氨酸等递质激活而开放时，则产生C「内流（外向电流），使膜发生超极化，从而形成抑制性突触后电位。


生理学 突触前神经元突触前神经的EPSP元的运动电位＼＼＼上行感堂投、，，《＼、突触前神经元射神经兀C的Ca2＋流突触前抑制轴突末梢A脊惘中央灰质突触前易化 3.突触前易化突触前易化(presynaptic fac山talion)与突触前抑制具有相同的结构基础。如图l0-17所示，如果末梢B预先兴奋使到达末梢A的动作电位时程延长，则钙通道开放的时间延长，进入末梢A的Ca2＋量增多，末梢A释放递质就增多，最终使运动神经元的EPSP增大，即产生突触前易化。至于末梢A动作电位时程延长的原因，可能是轴突－轴突式突触的突舫前末梢释放某种递质（如5轻色胺），使末梢A内cAMP水平升高，钾通道发生磷酸化而关闭，结果导致动作电位的复极化过程延缓，C汒因动作电位时程延长而内流增多，使递质释放增加。前文在突触可塑性中所述的敏感化，其发生机制就是突触前易化。4.突触后易化突触后易化(postsynaptic facilitation)表现为EPSP的总和，使EPSP幅度增大而更接近千阙电位水平，如果在此基础上给予一个刺激，就更容易达到阙电位水平而爆发动作电位。（王继江）


生理学 突触前神经元突触前神经的EPSP元的运动电位＼＼＼上行感堂投、，，《＼、突触前神经元射神经兀C的Ca2＋流突触前抑制轴突末梢A脊惘中央灰质突触前易化 第二节神经系统的感觉分析功能一、中枢对躯体感觉的分析在躯体感觉的传入通路上一般有三级接替神经元。初级传入神经元胞体位于后根神经节或脑神经的神经节中。其周围突的末梢要么本身即是感受器，要么与感觉器官的感受细胞相连；中枢突（轴突）进入脊髓和脑干。感觉神经元的中枢突进入中枢后发出两类分支：一类在脊髓或低位脑干直接与运动（传出）神经元相连，或通过中间神经元与运动神经元相连，从而构成反射弧完成各种反射；另一类经多级神经元接替后，向大脑皮层投射而构成感觉传入通路，从而在皮层产生各种不同感觉。


生理学 突触前神经元突触前神经的EPSP元的运动电位＼＼＼上行感堂投、，，《＼、突触前神经元射神经兀C的Ca2＋流突触前抑制轴突末梢A脊惘中央灰质突触前易化 1.丘脑前的传入系统躯体深感觉（即本体感觉）和精细触－压觉的传入纤维进入脊髓后沿后索的薄束和樑束上行至延髓下方的薄束核和模束核更换神经元（简称换元），第二级神经元发出纤维交叉至对侧组成内侧丘系，继续上行投射到丘脑的后外侧腹核并在此处更换第三级神经元。这条通路称为后索－内侧丘系传入系统（图10-18A)。浅感觉的传入纤维进入脊髓后在中央灰质后角换元，第二级神经元发出纤维经白质前连合交叉至对侧，在脊髓前外侧部上行，形成前外侧索传入系统。其中，传导痛觉和温度觉的纤维走行于外侧并形成脊髓丘脑侧束；传导粗略触－压觉的纤维走行于腹侧并形成脊髓丘脑前束。小部分传导租略触－压觉的纤维不交叉并在同侧脊髓丘脑前束上行。前外侧索传入系统中大部分纤维终止于丘脑的特异感觉接替核，少部分纤维投射到丘脑中线区和髓板内的非特异投射核。


生理学 突触前神经元突触前神经的EPSP元的运动电位＼＼＼上行感堂投、，，《＼、突触前神经元射神经兀C的Ca2＋流突触前抑制轴突末梢A脊惘中央灰质突触前易化 由千传导痛觉、温度觉和粗略触～压觉的纤维先交叉后上行，而传导本体感觉和精细触－压觉的纤维则先上行后交叉，所以在一侧脊髓发生横断损伤的情况下，损伤平面以下同侧发生本体感觉和精细触－压觉障碍，而对侧则发生痛觉、温度觉和粗略触－压觉障碍。脊髓空洞症患者如果仅中央管前交叉的感觉传导纤维受到较局限的损害，可出现病变节段以下双侧皮节的痛觉和温度觉障碍，而粗略触压觉基本正常的表现，即痛觉、温度觉和租略触－压觉障碍分离的现象。这是因为痛觉、温度觉传入纤维进入脊髓后，在进入水平的上下1~2个节段内即全部换元并经前连合交叉到对侧；而粗略触－压觉传入纤维进入脊髓后可分成上行和下行纤维，其换元可发生在多个节段范围，故中央管前交叉纤维在局限节段内的空洞病变不致影响粗略触－压觉。


生理学 突触前神经元突触前神经的EPSP元的运动电位＼＼＼上行感堂投、，，《＼、突触前神经元射神经兀C的Ca2＋流突触前抑制轴突末梢A脊惘中央灰质突触前易化 此外，上述两个传入系统内的上行纤维都有一定的空间分布。来自低、腰、胸、颈区域的轴突在前外侧索依次由外到内加入；而在后索则依次由内到外加入（图10-18B)。因此，如果肿瘤从脊髓外压迫和侵蚀脊髓丘脑束，首先波及的是来自祗、腰部的纤维，病变早期可出现祗部或腰部痛觉和温度觉的缺失；如果在高位脊髓中央发生肿瘤，则首先发生颈部或胸部的浅感觉缺失。1,'j'1',丘脑（特异感觉接替核）丘脑投射系统i'l后索（本体感觉、,' ',','精细触压觉）-{/薄、樑束（后索）m岱婴』片S· /后根神经节细胞I S L|'T C本体感觉、精细触－压觉脊髓丘脑前束 沁 ,


生理学 —L－粗略触－压觉（粗略触－压觉）尸勹痛觉、温度觉!感觉神经'中线A B 图10-18躯体感觉传导路(A)和感觉通路的横断面(B)示意图S：祗；L：腰；T：胸；C：颈头面部浅感觉的第一级神经元位于三叉神经节内。感觉纤维进入中枢后，触－压觉通路的纤维在脑桥三叉神经主核换元，而痛觉和温度觉通路的纤维在在三叉神经脊束核换元。由这些核团发出的纤维大部分交叉到对侧并沿三叉丘系上行至丘脑后内侧腹核换元，最终投射到大脑皮层中央后回的下部。头面部深感觉也由三叉神经传导，其第一级神经元可能位于三叉神经中脑核，但其上行途径仍不太清楚。2丘脑的核团除嗅觉外，各种感觉传入通路都以丘脑为重要传入中继站。丘脑还能对感觉传入信息进行初步的分析和综合。丘脑的核团或细胞群可分为以下三大类。


生理学 —L－粗略触－压觉（粗略触－压觉）尸勹痛觉、温度觉!感觉神经'中线A B 核和其他皮层下中枢的纤维，换元后投射到大脑皮层的特定区域。联络核的功能主要是协调各种感觉在丘脑和大脑皮层的联系。如丘脑前核接受来自下丘脑乳头体的传入纤维。其传出纤维投射到大脑皮层扣带回，参与内脏活动的调节；丘脑外侧核主要接受来自小脑、苍白球和后腹核的传入纤维。其传出纤维投射到大脑皮层运动区，参与运动调节；丘脑枕核接受内、外侧膝状体的传入纤维。其传出纤维投射到皮层顶叶、枕叶和颖叶联络区，参与各种感觉的联系功能。丘脑腹后核接受内侧丘系、三叉丘系、脊髓丘脑束和内脏传入的纤维。其中丘脑腹后外侧核主要含簇状排列的大细胞，接受内侧丘系和脊丘系纤维，并向皮层躯体感觉区投射；腹后内侧核接受三叉丘系纤维，并向皮层头面部感觉区投射；两者腹侧的小细胞区接受味觉和内脏感觉传入，并有关向皮层内脏感觉区投射。此外，丘脑还有些细胞群发出纤维投射到下丘脑、皮层前额叶和眶区或顶叶后部联络区。


生理学 —L－粗略触－压觉（粗略触－压觉）尸勹痛觉、温度觉!感觉神经'中线A B （二）躯体感觉的皮层代表区及感觉信息处理躯体感觉神经上传的感觉信息经丘脑后腹核中继后，由特异投射系统所投射的大脑皮层的特定区域称为躯体感觉代表区(somat ic sensory area)，主要包括体表感觉区和本体感觉区。1.体表感觉代表区及感觉信息处理入的体表感觉代表区主要分为以下两个部分。(1)第一感觉区：第一感觉区位于中央后回，相当于Brodmann分区的3-1-2区。其感觉投射有以下特点：心躯干和四肢部分的感觉为交叉性投射，即躯体一侧的传入冲动向对侧皮层投射，但头面部感觉的投射则为双侧性的；＠体表感觉皮层的投射区域的大小主要取决千其感觉分辨的精细程度，而非躯体感受区域的面积，分辨愈精细的部位，代表区愈大，如拇指、示指和嘴唇的代表区。相反，躯干的代表区却很小；＠体表不同区域在中央后回的投射区域具有一定的分野，且总体安排是倒置的。即下肢上段在顶部；膝以下在半球内侧面；上肢在中部；而头面部则在底部。但在头面部的代表区内部，其排列却是正立的。


生理学 —L－粗略触－压觉（粗略触－压觉）尸勹痛觉、温度觉!感觉神经'中线A B 在大脑皮层，负责处理相同或相似功能的神经元一般呈纵向柱状排列，相互间通过密切的突触联系形成一个功能处理单位，构成所谓皮层柱(cortical column)或皮层功能柱(cortical functional column)，它在不同的皮层有各自的名称。在感觉皮层，接受同一感受野内同一类感觉刺激的细胞所形成的皮层柱又称感觉柱(sensory column)，柱内的神经元处理相应感受野的感觉传入信息并产生感觉，同时产生传出信息并向相关的运动皮层投射，从而构成感觉皮层内一个最基本的传入－传出信息整合处理的功能单位。相邻感觉柱形成兴奋和抑制镶嵌模式，一个细胞柱兴奋时，其相邻感觉柱则受抑制。感觉柱内细胞的这种结构和功能的组织形式也同样存在于第二感觉区、视区、听区和运动区中。


生理学 —L－粗略触－压觉（粗略触－压觉）尸勹痛觉、温度觉!感觉神经'中线A B 感觉皮层具有可塑性，表现为感觉区神经元之间的联系可发生较快的改变。若猴的一个手指被截去，则它在皮层的感觉区将被其邻近手指的代表区所占据。反过来，若切除皮层上某手指的代表区，则该手指的感觉投射将移向被切除的代表区的周围皮层。如果训练猴的手指，使之具有良好的辨别振动的感觉，则该手指的皮层代表区将扩大。人类的感觉皮层也有类似的可塑性改变。例如，盲人在接受触觉和听觉刺激时，其视皮层的代谢活动增加，提示视皮层的功能已发生部分转变，即参与处理触觉和听觉信息。而聋人对刺激视皮层周边区域的反应比正常人更为迅速而准确。这种可塑性改变也发生在其他感觉皮层和运动皮层。皮层的可塑性表明大脑具有较好的适应能力。(2)第二感觉区：位于大脑外侧沟的上壁，由中央后回底部延伸到脑岛的区域，面积远小于第一感觉区。身体各部分向第二感觉区的感觉投射很不完善，定位也不太具体。切除人脑第二感觉区不会引起显著的感觉障碍。头部在第二感觉区的代表区位千和中央后回底部相连的区域，足部的代表区则位于外侧沟上壁的最深处。第二感觉区还接受痛觉传入的投射。


生理学 —L－粗略触－压觉（粗略触－压觉）尸勹痛觉、温度觉!感觉神经'中线A B 温度觉和触－压觉是体表感觉的重要类型。丘脑的温度觉投射纤维到达中央后回形成温度觉。同时，温度觉投射纤维还投射到可能是温度觉的初级皮层的岛叶皮层。目前对丘脑和大脑皮层在温度信息加工中的具体机制和作用尚不清楚。丘脑的触－压觉投射纤维主要投射到第一感觉区形成触－压觉。精细触－压觉和粗略触－压觉的传入冲动分别在后索－内侧丘系和前外侧索传入系统两条通路中上行。因此，中枢损伤时，除非范围非常广泛，触－压觉通常不会完全消失。经后索－内侧丘系传导的精细触－压觉与刺激的具体定位、空间和时间的形式等有关。该通路损伤时，振动觉和肌肉本体感觉功能减退，触觉闾升高，感受野面积减小，触－压觉定位也受损。经前外侧索传入系统中的脊髓丘脑束传导的粗略触－压觉仅有粗略定位的功能。该通路受损时，也会有触觉阙升高和感受野面积减小的表现，但触－压觉的缺损较轻微，触－压觉定位仍正常。


生理学 —L－粗略触－压觉（粗略触－压觉）尸勹痛觉、温度觉!感觉神经'中线A B 2.本体感觉的皮层代表区及感觉信息处理皮层的本体感觉代表区就是运动区，在入脑位于中央前回(4区）。在猫、兔等较低等的哺乳动物，体表感觉区与运动区基本重合在一起，称为感觉运动区(sensorimotor area)。在猴、猩猩等灵长类动物，体表感觉区和运动区相对分化，分别位于中央后回和中央前回。躯体的空间位置和运动状态的感觉经脊髓后索上行，一部分经内侧丘系和丘脑的特异性投射系统投射到运动区形成本体感觉，还有相当一部分进入小脑，故后索疾患时由千向小脑的传导受阻而产生感觉性运动共济失调。运动区与小脑和基底神经节之间还存在相互联系的环路，可能与随意运动指令的形成和协调有关。3.躯体痛觉的信息处理躯体痛觉的感觉传入除了向第一和第二感觉区投射外，许多痛觉纤维经非特异投射系统投射到大脑皮层的广泛区域。另外，痛觉的感觉分析发生千感觉通路在不同中枢水平的各个环节。在感觉传入通路中，后根进入后索的上行纤维有侧支进入后角，这些侧支可通过其与后角内的抑制性胶状质细胞形成突触联系来调节皮肤的感觉（痛觉）传入冲动。


生理学 二、中枢对内脏感觉的分析(—)内脏感觉的传导通路 内脏感觉的传入神经（图10-19)为自主神经，包括交感神经和副交感神经的感觉传入。交感传入神经的胞体主要位于脊髓第7胸段～第2腰段后根神经节；祗部副交感传入神经的胞体主要位千2~4胀段后根神经节。走行于后根神经的内脏感觉的传入纤维进入脊髓后，主要沿着躯体感觉的同内脏感觉传入通路的示意图位千胸痛觉线和骨盆痛觉线之间的器官，其痛觉通过交感神经纤维传入；在胸痛觉线以脑神经内的内脏感觉神经元胞体主要位于第VII、IX、X对脑神经（也可能包括第V对脑神经）的感觉神经节内，其中枢突均投射到延髓孤束核，换元后的下一级神经元的轴突大部分跨越中线加入内侧丘系，伴随躯体感觉纤维上行，终止于丘脑的特异感觉接替核；少部分纤维投射到脑干网状结构，终止于丘脑的非特异投射核。最终，这些纤维都经过感觉投射系统到达大脑皮层内脏感觉代表区。


生理学 （二）内脏感觉代表区及内脏痛觉信息处理 内脏的感觉主要是痛觉。与躯体痛一样，内脏痛的感觉分析发生于各个中枢水平。内脏感觉在皮层并没有专一代表区，而是混杂在体表第一感觉区中。在入脑，第二感觉区、运动辅助区(supplementary motor area)以及边缘系统皮层也接受内脏感觉的投射并与内脏感觉有关。内脏感觉的皮层代表区部分与躯体代表区重叠。（王继江） 第三节神经系统对躯体运动的调控交感神经内脏神经（胸7~9)十二指肠、空肠（内脏神经）小肠内脏神经（胸9~11)道小夕）阴2部盂宫部副交感神经 上和骨盆痛觉线以下的器官，其痛觉通过副交感神经纤维传入一通路，即脊髓丘脑束和感觉投射系统上行到达大脑皮层。,:}运动是人和动物维系生命最基本的功能活动之一，随着人和动物的进化，运动功能不断得到发展和完善，人类能完成许多高难度、复杂和精巧的运动，如钢琴家的弹奏、体操运动员的空翻转体、艺术家的精致雕刻等，这些运动都需要神经系统对肢体和躯干各肌群进行精巧的调控来实现，一旦骨骼肌失去神经系统的调控，就会出现相应的运动障碍。


生理学 —、运动的中枢调控概述 (—)运动的分类运动可以分为反射运动、随意运动和节律性运动三类。它们的区别在于运动的复杂程度和受意识控制程度的不同。1．反射运动反射运动(reflex movemen t)是最简单、最基本的运动形式，一般由特定的感觉刺激引起，并有固定的运动轨迹，故又称定型运动，如叩击股四头肌肌腿引起的膝反射§心和食物刺激口腔引起的吞咽反射等。反射运动一般不受意识控制，其运动强度与刺激大小有关，参与反射回路的神经元数量较少，因而所需时间较短。


生理学 （二）运动调控的中枢基本结构和功能 人的中枢运动调控系统由三级水平的神经结构组成。大脑皮层联络区、基底神经节和皮层小脑居于最高水平，负责运动的总体策划；运动皮层和脊髓小脑居千中间水平，负责运动的协调、组织和实施；而脑干和脊髓则处于最低水平，负责运动的执行。三个水平对运动的调控作用不同，它们之间首先是从高级到低级的关系，控制反射运动的脊髓接受高位中枢的下行控制，高位中枢发出的运动指令又需要低位中枢的活动实现。此外，三个水平又是平行地组织在一起的，如大脑皮层运动区可直接也可间接通过脑干控制脊髓运动神经元和中间神经元。这种纵行和平行联系，使中枢对运动的控制更为灵活多样，并且对神经系统受损后的恢复和代偿具有重要意义。


生理学 （二）运动调控的中枢基本结构和功能 一般认为，随意运动的策划起自皮层联络区，并且，信息需要在大脑皮层与皮层下的两个重要运动脑区（基底神经节和皮层小脑）之间不断进行交流，然后策划好的运动指令被传送到皮层运动区，即中央前回和运动前区，并由此发出运动指令，再经运动传出通路到达脊髓和脑干运动神经元，最终到达它们所支配的骨骼肌而产生运动。在此过程中，运动调控中枢各级水平都需要不断接受感觉信息的传入，用以调整运动中枢的活动。在运动发起前，运动调控中枢在策划运动以及在一些精巧动作学习过程中编制程序时都需要感觉信息，基底神经节和皮层小脑在此过程中发挥重要作用；在运动过程中中枢又需要根据感觉反馈信息及时纠正运动的偏差，使执行中的运动不偏离预定的轨迹，脊髓小脑利用它与脊髓和脑干以及与大脑皮层之间的纤维联系，将来自肌肉、关节等处的感觉信息与皮层运动区发出的运动指令反复进行比较，找出之间的差异，以修正皮层运动区的活动；在脊髓和脑干，感觉信息可引起反射，调整运动前和运动中的身体姿势，以配合运动的发起和执行（图10-20)。此外运动的正常进行需有姿势作为基础，两者的功能互相联系和影响，因此，神经系统对躯体运动的调控无疑包含对姿势的调节。


生理学 二、沓髓对躯体运动的调控作用 （一）沓休克脊髓是许多躯体运动反射的初级中枢，其反射活动受高位中枢的控制。为了研究脊髓本身的功\v能，同时又要保待动物的呼吸功能，常在第五颈髓水平以下切断脊髓，这种脊髓与高位中枢离断的动物称为脊髓动物(spinal animal)，简称脊动物。动物的脊髓与高位中枢离断后，暂时丧失了反射活动能力而进入无反应状态，这种现象称为脊髓休克(spinal shock)，简称脊休克＄》。脊休克的产生与恢复，说明脊髓具有完成某些简单反射的能力，但这些反射平时受高位中枢的控制而不易表现出来，脊休克恢复后，通常是伸肌反射减弱而屈肌反射增强，说明高位中枢平时具有易化伸肌反射和抑制屈肌反射的作用。 （二）音髓前角运动神经元与运动单位 1.沓髓运动神经元脊髓灰质前角中存在支配骨骼肌运动的a、丫和B和三类运动神经元。


生理学 （二）音髓前角运动神经元与运动单位 a运动神经元接受来自躯干、四肢皮肤、肌肉和关节感受器的外周信息传入，同时又接受来自脑干到大脑皮层各级高位运动中枢的下传信息，最终发出一定形式和频率的冲动到达所支配的骨骼肌的梭外肌纤维，因此，a运动神经元是躯体运动反射的最后公路(final common path)＄》。会聚到a运动神经元的各种运动信息经整合后，具有引发随意运动、调节姿势和协调不同肌群活动等方面的作用，使躯体运动能得以平稳和精确地进行。丫运动神经元的胞体较a运动神经元小，散在分布千a运动神经元之间，丫运动神经元只接受来自大脑皮层和脑干等高位中枢的下行调控，它发出的纤维支配骨骼肌的梭内肌纤维。丫运动神经元的兴奋性较a运动神经元高，常以较高频率持续放电，其作用是调节肌梭对牵拉刺激的敏感性（见后文）。6运动神经元发出的纤维对梭内肌和梭外肌纤维都有支配，但其功能尚不十分清楚。


生理学 （二）音髓前角运动神经元与运动单位 2.运动单位由一个a运动神经元及其所支配的全部肌纤维所组成的功能单位称为运动单位(motor unit)分。运动单位的大小相差很大，其大小取决于a运动神经元轴突末梢分支的多少。有的运动单位较大，如一个支配三角肌的运动神经元，可支配多达2000根肌纤维，当它兴奋时，可使许多肌纤维同时发生收缩，从而产生很大的肌张力；有的运动单位则较小，如一个支配眼外肌的运动神经元，仅支配6~l2根肌纤维，有利于肌肉的精巧运动。由于一个运动单位的肌纤维与其他运动单位的肌纤维交叉分布，所以，即使只有少数运动神经元兴奋，肌肉收缩所产生的张力也是均匀的。 （三）沓髓对姿势反射的调节 姿势(posture)是指身体各部分之间以及身体与空间的相对位置。中枢神经系统通过反射改变骨骼肌的肌紧张或产生相应的动作，以保持或改变身体的姿势避免发生倾倒，称为姿势反射(postural reflex)。如人站立时，对姿势的正确调控能对抗地球重力场的引力，将身体重心保持在两足支撑面范围内而不至千倾斜；运动时，通过姿势反射能对抗由千运动引起的不平衡以防跌倒。对侧伸肌反射、牵张反射和节间反射是可在脊髓水平完成的姿势反射。


生理学 （三）沓髓对姿势反射的调节 1屈肌反射与对侧伸肌反射s;当脊动物一侧肢体的皮肤受到伤害性刺激时，可反射性引起受刺激侧肢体关节的屈肌收缩而伸肌舒张，使肢体屈曲，这一反射称为屈肌反射(flexor reflex)。屈肌反射具有躲避伤害的保护意义，但不属于姿势反射。在此反射中，肢体屈曲程度与刺激强度有关。若较弱的刺激作用千足底时，只引起踝关节屈曲，随着刺激强度的增强，膝关节和鹘关节也可发生屈曲。如果刺激强度进一步加大，除引起同侧肢体屈曲外，还可引起对侧肢体的伸展，称为对侧伸肌反射(crossed extensor reflex)。对侧伸肌反射是一种姿势反射，在保持身体平衡中具有重要意义。2牵张反射牵张反射(stretch reflex)是指有完整神经支配的骨骼肌在受外力牵拉伸长时引起的被牵拉的同一肌肉发生收缩的反射。


生理学 （三）沓髓对姿势反射的调节 (1)牵张反射的感受器：牵张反射的感受器是肌梭(muscle spindle)。肌梭位千一般肌纤维之间，呈梭状，长4~l0mm，其外层是一结缔组织毅。痰内含有6~12根肌纤维，称为梭内肌纤维(intrafusal fiber)。襄外肌纤维称为梭外肌纤维(extrafusal fiber)。肌梭与梭外肌纤维平行排列，两者呈并联关系，因此当肌纤维受到牵拉刺激时，肌梭也能感受到牵拉刺激或肌肉长度的变化。梭内肌纤维由位于两端的收缩成分和位于中间的感受装置（非收缩成分）所构成，两者呈串联关系。梭内肌纤维分为核袋纤维(nuclear bag fiber)和核链纤维(nuclear chain fi ber)两类。核袋纤维的细胞核多集中在中央部，而核链纤维的细胞核则较分散。肌梭的传入神经纤维有I a和II类纤维。I a类纤维的末梢呈螺旋形缠绕千核袋纤维和核链纤维的感受装置部位；II类纤维的末梢呈花枝状，分布千核链纤维的感受装置部位。两类纤维都终止于Q运动神经元。丫运动神经元的传出纤维支配梭内肌纤维的收缩成分，其末梢有两种：一种是板状末梢，支配核袋纤维；另一种为蔓状末梢，支配核链纤维（图10-21A)。当肌肉受外力牵拉而使肌梭感受装置被拉长时，螺旋形末梢发生变形而引起I a类纤维传入冲动增加，肌梭的传入冲动增加可引起支配同一肌肉的Q运动神经元兴奋，使梭外肌收缩，从而形成一次牵张反射。与肌肉受牵拉伸长的情况相反，当Q运动神经元兴奋，使梭外肌纤维缩短时，由于肌梭与梭外肌纤维呈并联关系，因而肌梭也缩短，肌梭感受装置所受到的牵拉刺激减少，I a类传入纤维放电减少或消失（图10-21B)。可见，肌梭是一种长度感受器，是中枢神经系统了解肢体或体段相关位置的结构。当丫传出纤维受刺激，使肌梭两端的收缩成分收缩时，其收缩强度虽不足以引起整块肌肉缩短，但可牵拉肌梭感受装置，引起I a类传入纤维放电增加。在整体情况下，即使肌肉不活动，Q运动神经元无放电时，有些＂运动神经元仍持续放电。a和运动神经元往往在高位中枢的控制下同时被激活这种现象称为a－平共同激活S》这样，即使在梭外肌收缩期间，由于＂运动神经元的活动引起梭内肌收缩，仍可使肌梭的传入冲动维持在一定水平，防止了当梭外肌收缩时肌梭因受牵拉剌激减少而停止放电，所以丫神经元的作用是调节肌梭对牵拉刺激的敏感性。肌梭的I a和II类纤维的传入冲动进入脊髓后，除产生牵张反射外，还通过侧支和中间神经元接替上传到小脑和大脑皮层感觉区。核链纤维上II类纤维的功能可能与本体感觉的传入有关。


生理学 （三）沓髓对姿势反射的调节 (2)牵张反射的类型：牵张反射包括腿反射和肌紧张两种类型｀》。1)健反射：）健反射(tendon reflex)是指快速牵拉肌健时发生的牵张反射，如叩击股四头肌肌腮引起股四头肌收缩的膝反射可L、叩击跟健引起小腿排肠肌收缩的跟）健反射$｀等。腿反射的效应器主要是收缩较快的快肌纤维，产生几乎是一次同步性收缩而表现出明显的动作。完成一次腿反射的时间很短，据测算兴奋通过中枢的传播时间仅约0.7毫秒，只够一次突触传递所需的时间，可见腿反射是单突触反射。


生理学 （三）沓髓对姿势反射的调节 2)肌紧张：肌紧张(m uscle tonu s)是指缓慢持续牵拉肌腮时发生的牵张反射，表现为受牵拉的肌肉处于持续、轻度的收缩状态，但不表现为明显的动作。例如，人在直立体位时，支持体重的关节由千重力影响而趋向千弯曲，从而使伸肌的肌梭受到持续的牵拉，引起被牵拉的肌肉收缩，使背部的低棘肌、颈部以及下肢的伸肌群肌紧张加强，以对抗关节的屈曲，保待抬头、挺胸、伸腰、直腿的直立姿势。因此，肌紧张是维持身体姿势最基本的反射活动，也是随意运动的基础。肌紧张的效应器主要是收缩较慢的慢肌纤维。肌紧张常表现为同一肌肉的不同运动单位交替进行收缩，故能持久进行而不易疲劳。肌紧张中枢的突触接替不止一个，所以是一种多突触反射。伸肌和屈肌都有牵张反射。人类的牵张反射主要发生在伸肌，因为伸肌是人类的抗重力肌。临床上常通过检查腮反射和肌紧张（肌张力）来了解神经系统的功能状态。）健反射和肌紧张减弱或消B－传出丫－传出I类传II类传纤维纤维入纤维人纤维佃丫传出增多时肌肉静息时1“'!图10-21肌梭的主要组成及在不同长度状态下传入神经纤维放电改变的示意图A肌梭的主要组成；B肌梭在不同长度状态下传入神经放电的改变：a静息时，肌梭长度和L类传入纤维放电处于一定水平；b.当肌肉受牵拉而伸长时，L类传入纤维放电频率增加；c.肌梭长度不变而丫传出增多时，I几类传入纤维放电频率增加；d当梭外肌收缩而肌梭松弛时，I．类传入纤维放电频率减少或消失失提示反射弧损害或中断；而腿反射和肌紧张亢进则提示高位中枢有病变，因为牵张反射受高位中枢的调控。(3)／健器官及反牵张反射：如前述，肌梭是一种感受肌肉长度的感受器，其传入冲动对同一肌肉的a运动神经元起兴奋作用。除肌梭外，骨骼肌中还有一种能感受肌肉张力的感受器，称为腮器官(tendon orga n)平。它分布于肌腿胶原纤维之间，与梭外肌纤维呈串联关系，传入神经为I b类纤维，I b类传入纤维进入脊髓后与脊髓的抑制性中间神经元形成突触联系，进而对支配同一肌肉的a运动神经元起抑制作用。当肌肉受外力牵拉而被拉长时，首先兴奋肌梭感受器引发牵张反射，使被牵拉的肌肉收缩以对抗牵拉。当牵拉力量加大时，腿器官可因受牵拉张力的增加而兴奋，其反射效应是抑制牵张反射S》。这种由腿器官兴奋引起的牵张反射抑制，称为反牵张反射(inverse stret ch reflex)。


生理学 （三）沓髓对姿势反射的调节  反牵张反射可防止牵张反射过强而拉伤肌肉，因此具有保护意义。 3.节间反射脊动物在反射恢复的后期可出现较复杂的节间反射。由于脊髓相邻节段的神经元之间存在突触联系，故在与高位中枢失去联系后，脊髓依靠上下节段的协同活动也能完成一定的反射活动这种反射称为节间反射(intersegmental reflex)。播爬反射(scratching reflex)｀｀就是节间反射的一种表现。播爬反射通常由皮肤痛痒或其他刺激引起，如蛋在动物腰背部皮肤爬行可引起动物后爪的播痒动作。 三、脑干对肌紧张和姿势的调控 在运动调控系统中，脑干在功能上起“上下沟通”的作用。脑干内存在抑制和加强肌紧张的区域，在肌紧张调节中起重要作用，而肌紧张是维待姿势的基础。脑干通过对肌紧张的调节可完成复杂的姿势反射，如状态反射、翻正反射等。


生理学 （一）脑干对肌紧张的调控 1.脑干网状结构抑制区和易化区电刺激脑干网状结构的不同区域，可观察到网状结构中存在抑制或加强肌紧张和肌运动的区域，分别称为抑制区(inh邯tory area)和易化区(fac山tatory ru·ea)。抑制区较小，位于延髓网状结构的腹内侧部分；易化区较大，分布于脑干中央区域，包括延髓网状结构的背外侧部分、脑桥的被盖、中脑的中央灰质及被盖，也包括脑干以外的下丘脑和丘脑中线核群等部位（图1022)。与抑制区相比，易化区的活动较强，在肌紧张的平衡调节中略占优势。脑千以外的其他结构中也存在调节肌紧张的区域或核团，如刺激大脑皮层运动区、纹状体、小脑前图10-22猫脑内与肌紧张调节有关的脑区及其下行路叶细部等部位，可引起肌紧张降低；而刺激前径示意图庭核、小脑前叶两侧部和后叶中间部等部位，图中深灰色区域为抑制区，浅灰色区域为易化区图中可使肌紧张增强。这些区域或核团与脑干网虚线箭头表示下行抑制作用路径，实线箭头表示下行易状结构抑制区和易化区具有结构和功能上的化作用路径联系，它们对肌紧张的调节可通过影响脑干网状结构抑制区和易化区活动来完成。2去大脑僵直易化区和抑制区对肌紧张的影响可用去大脑僵直现象加以说明。去大脑僵直现象是由英国神经生理学家、诺贝尔奖得主Shenington于1898年首先描述和研究的。


生理学 （一）脑干对肌紧张的调控 (1)去大脑僵直现象：在麻醉动物，于中脑上、下丘之间切断脑干，肌紧张出现明显亢进，表现为四肢伸直，坚硬如柱，头尾昂起，脊柱挺硬，呈角弓反张状态，这一现象称为去大脑僵直(decerebrate ri吵ty)（图10-23)寻L。(2)去大脑僵直的发生机制：去大脑僵直是抗重力肌（伸肌）紧张增强的表现。局部肌内注射麻醉剂或切断相应的脊髓后根以消除肌梭的传入冲动，伸肌紧张性增强的现象便消失。说明去大脑僵直是在脊髓牵张反射的基础上发展起来的，是一种过强的牵张反射。去大脑僵直的发生是由于在中脑水平切断脑干后中断了大脑皮层、纹状体等部位与脑干网状结构之间的功能联系，造成抑制区和易化区之间的活动失衡，使抑制区的活动减弱，易化区的活动明显占优势的结果。


生理学 （一）脑干对肌紧张的调控 人类在某些疾病中也出现类似去大脑僵直现象，例如蝶鞍上袭肿引起皮层与皮层下结构失去联系时，可出现明图10-23猫去大脑僵直示意图显的下肢伸肌僵直及上肢的半屈状态，称为去皮层僵直(decorticate rig心ty)。因为人的正常体位是直立的，所以上肢的半屈状态也是抗重力肌紧张增强的表现。人类在中脑疾患时可出现去大脑僵直现象，表现为头后仰，上、下肢均僵硬伸直，上臂内旋，手指屈曲（图10-24)。患者出现去大脑僵直往往提示病变已严重侵犯脑干，是预后不良的信号。A B(3)去大脑僵直的类型：从去大脑僵直产生的机制分析，有丫僵直和a僵直两种类型。


生理学 （一）脑干对肌紧张的调控 1)'Y僵直：高位中枢的下行作用首先提高脊髓丫运动神经元的活动，使肌梭的敏感性提高，肌梭传入冲动增多，转而使a运动神经元兴奋，导致肌紧张增强而出现僵直，这种僵直称为订僵直(-y-rig心ty)。实验证明，切断猫中脑上、下丘处造成去大脑僵直后，若切断动物腰祗部后根消除肌梭传入冲动对中枢的作用后，可使后肢僵直消失，说明经典的去大脑僵直属于丫僵直5; e'Y僵直主要通过网状脊髓束而实图10-24人类去皮层僵直及去大脑僵直现，因为当刺激完整动物的网状结构易化A、B、C：为去皮层僵直；A：仰卧，头部姿势正常时，上肢半屈；B和C：转动头部时的上肢姿势；D：为去大脑僵直，上下区时，肌梭传入冲动增加，由千肌梭传入冲肢均僵直动的增加可反映梭内肌纤维的收缩加强，因此认为当易化区活动增强时，下行冲动首先改变＂运动神经元的活动（图10-25)。


生理学 （一）脑干对肌紧张的调控 2)a僵直：高位中枢的下行作用也可直接或通过脊髓中间神经元间接使a运动神经元活动增强，引起肌紧张增强而出现僵直，这种僵直称为a僵直(a-rig心ty)。在上述发生'Y僵直的动物＄］断后根消除相应节段僵直的基础上，若进一步切除小脑前叶蜕部，可使僵直再次出现，这种僵直就属于a僵直，因为此时后根已切断，丫僵直已不可能发生。若进一步切断第八对脑神经，以消除从内耳半规管和前庭传到前庭核的冲动，则上述a僵直消失，可见a僵直主要是通过前庭脊髓束实现的（图10-25)。


生理学 （一）脑干对肌紧张的调控 （二）脑干对姿势的调控脑千参与的姿势反射有状态反射、高位中枢对y－运动高位中枢对a－运动翻正反射等S》。神经元的控制•I I t神经元的控制四、基底神经节对躯体运动传人纤维的调控基底神经节(basal ganglia)是大脑皮层下的一组神经核团，包括尾状核(ca udate nucleus)、壳核(putamen)和苍白球(globus p allidum)。其中，苍白球由内侧部和外侧部组成，在发生上较古老，称为旧纹状体，尾核和壳核发生上较新，称为新纹状体。此外，中脑黑质(suby传出纤维0传出纤维stantia nigra)和丘脑底核(subthalamic梭外肌纤维nucleus)在功能上与基底神经节密切相图10-25高位中枢对骨骼肌运动控制的模式图关，因而也被纳入基底神经节的范畴。


生理学 （一）基底神经节的纤维联系 在人和哺乳动物，基底神经节是皮层下与皮层构成神经回路的重要脑区之一，参与躯体运动的策划和运动程序的编制，基底神经节的功能异常将引起躯体运动障碍性疾病。1.基底神经节与大脑皮层之间的神经回路基底神经节的新纹状体接受来自大脑皮层广泛区域的兴奋性纤维投射，而其传出纤维从苍白球内侧部发出，经丘脑前腹核和外侧腹核接替后回到大脑接通路（如pathway)和间接通路(indirpath)$。前者是指新纹状体直接向苍白球内侧部ectect》way的投射路径；后者则为新纹状体先后经过苍白球外侧部和丘脑底核中继后间接到达苍白球内侧部的投射路径（图10-26)。大脑皮层对新纹状体的作用是兴奋性的，释放的递质是谷氨酸(glutamate, Glu)；而从新纹状体到苍白球内侧部以及从苍白球内侧部再到丘脑前腹核和外侧腹核的纤维投射都是抑制性的，递质均为丫氨基丁酸（-y-aminobutriGABA)。因此，当大脑皮层发放的神经冲动激acidyc,活新纹状体－苍白球内侧部的直接通路时，苍白球内侧部的活动被抑制，使后者对丘脑前腹核和外侧腹核的抑制性作用减弱，丘脑的活动增加，这种现象称为去抑制(disinhibition)。丘脑－皮层的投射系统是兴奋性的，因此，直接通路的活动最终能易化大脑皮层发动运动。在新纹状体－苍白球外侧部丘－脑底核的通路中同样存在去抑制现象，而由丘脑底核到达苍白球内侧部的投射纤维则是兴奋性的，递质为谷氨酸，因此，当间接通路兴奋时，苍白球外侧部的活动被抑制，使之对丘脑底核的抑制作用减弱，加强苍白球内侧部对丘脑皮层投射系统的抑制，从而对大脑皮层发动运动产生抑制作用。正常情况下，两条通路相互桔抗但平时以直接通路的活动为主，并保持平衡状态，一旦这两条通路中的某，一环节或某种神经递质异常将引起相应的运动障碍。2黑质纹状体投射系统新纹状体内细胞密集，主要有投射神经元和中间神经元两类细胞。中.型多棘神经元(mediumMSN)属千投射神经元，是新纹状体内主要的信息整合神经元，释spiny neuron,放的递质主要是GABA。中型多棘神经元除接受大脑皮层发出的谷氨酸能纤维投射外，还接受来自中脑黑质致密部的多巴胺能纤维投射，构成黑质－纹状体投射系统；此外，也接受新纹状体内GABA能和胆碱能抑制性中间神经元的纤维投射。中型多棘神经元有两种类型，它们的细胞膜中分别有多巴胺DI和队受体，其纤维分别投射到苍白球内侧部和苍白球外侧部，从而分别影响新纹状体－苍白球内脑习丘皮层的运动前区和前额叶。在此神经回路中，从新纹状体到苍白球内侧部的投射有两条通路。即直A.基底神经节与大脑皮层的神经回路；B直接通路和间接通路DA：多巴胺；GABA:丫－氨基丁酸；GLU：谷氨酸实线投射和箭头：兴奋性作用；虚线投射和箭头：抑制性作用；图中未显示新纹状体内以丫－氨基丁酸和乙酰胆碱为递质的中间神经元及其突触联系Y侧部之间的直接通路和司接通路。黑质纹状体S》多巴胺能纤维末梢释放的多巴胺通过激活队受体可增强直接通路的活动，而通过激活队受体则抑制其传出神经元的活动从而抑制间接通路的作用。尽管两种不同受体介导的突触传递效应不同，但它们最终对大脑皮层产生的效应却是相同的，即都能使丘脑－皮层投射系统活动加强，从而易化大脑皮层的活动，有利于运动的产生。


生理学 （一）基底神经节的纤维联系  （二）基底神经节的功能 基底神经节是鸟类及以下动物运动调节的高级中枢，而在哺乳类动物，由千大脑皮层的发育，基底神经节退居为皮层下的运动调节结构，但对运动调节仍起着重要作用。记录清醒猴子的苍白球单个神经元的放电活动，可观察到当肢体进行随意运动时神经元的放电频率发生明显的变化，并且其放电改变发生在运动开始之前；又如在刺激大脑皮层运动区同时刺激纹状体，可迅速抑制电刺激皮层运动区引起的运动反应，其抑制效应在刺激停止后可持续一定时间。根据这些观察，结合人类基底神经节损害后的临床表现及其发生机制、药物治疗效应等（见后述），可以认为基底神经节可能参与运动的策划和程序编制，将一个抽象的策划转换为一个随意运动，也参与肌紧张的调节以及本体感受传入冲动信息的处理过程。此外，基底神经节还与自主神经的调节、感觉传入、心理行为和学习记忆等功能活动有关。


生理学 （三）与基底神经节损伤有关的疾病 基底神经节病变可产生两类运动障碍性疾病，一类是肌紧张过强而运动过少，如帕金森病(Parkinson disease)。另一类是肌紧张不全而运动过多，如亨廷顿病(Huntington disease)和手足徐动症(Ath etosis)。1.帕金森病帕金森病又称震颤麻痹(paralysis agitans)，是一种常见千中老年人的神经系统变性疾病，1817年首先由英国医生James P扣·kinson-$描述了该病的症状而被命名为帕金森病。帕金森病的主要表现为全身肌紧张增高，肌肉强直，随意运动减少，动作缓慢，面部表情呆板＄心，常伴有静止性震颤(static tremor)..-S,｀运动症状主要发生在动作的准备阶段，而动作一旦发起，则可继续进行。帕金森病的产生是由千黑质多巴胺能神经元变性所致S;。由于多巴胺可通过几受体增强直接通路的活动，亦可通过队受体抑制间接通路的活动，所以该递质系统受损时，可引起直接通路活动减弱而间接通路活动增强，使皮层对运动的发动受到抑制，从而出现运动减少和动作缓慢的症状。临床上给予多巴胺的前体左旋多巴(L-Dopa)能明显改善帕金森病患者的症状，应用M受体拈抗剂东茛若碱或苯海索等也能改善帕金森病的症状。黑质－纹状体多巴胺递质系统的作用在千抑制纹状体内乙酰胆碱递质的作用，当黑质多巴胺神经元受损后，对纹状体内胆碱能神经元的抑制作用减弱，导致乙酰胆碱递质系统功能亢进，进而影响新纹状体传出神经元的活动而引起一系列症状，因此，黑质多巴胺系统与纹状体乙酰胆碱系统之间的功能失衡可能是帕金森病发病的原因之一。左旋多巴和M受体拈抗剂对静止性能颤均无明显疗效，记录帕金森病患者丘脑外侧腹核的神经元放电，可观察到某些神经元放电的周期性节律与患者震颤肢体的节律同步，破坏丘脑外侧腹核则静止性震颤消失，因而静止性混颤可能与丘脑外侧腹核等结构的功能异常有关。


生理学 （三）与基底神经节损伤有关的疾病 2.亨廷顿病亨廷顿病也称舞蹈病(chorea)，是一种以神经变性为病理改变的遗传性疾病，1872年首先由George Hun tington报道而得此名$。其主要表现为不自主的上肢和头部的舞蹈样动作，伴肌张力降低等症状。这种不自主运动在清醒时出现，情绪激动时加重，安静时减轻，睡眠时消失。其病因是新纹状体发生病变寻、新纹状体内GABA能中间神经元变性或遗传性缺损，使新纹状体对苍白球外侧部的抑制作用减弱，进而加强对丘脑底核活动的抑制，引起间接通路活动减弱而直接通路活动相对增强，对大脑皮层发动运动产生易化作用，从而出现运动过多的症状。临床上用利血平耗竭多巴胺可缓解其症状。第十章神经系统的功能331小脑是大脑皮层下与皮层构成回路的又一重要脑区，它不仅与大脑皮层形成神经回路，还与脑干及脊髓有大量的纤维联系，在维持身体平衡、调节肌紧张、协调和形成随意运动中起重要作用。根据小脑的传入、传出纤维联系，可将小脑分为前庭小脑、脊髓小脑和皮层小脑三个功能部分（图10-27)。


生理学 ..半球蛹部.：贰►:重五：外侧部中间部皮层小脑脊髓小脑：重声:贰)J:前叶／原裂I(声：呱玉：••-J耋炯｀角前分至内行衡动动运执运动角动前分运核骂尸皿至外至皮至划策平运体球躯眼后外侧裂绒球小结叶匕二］大脑皮层传人匠荨脊恸和三叉传人荨视觉和听觉传入臣莘前庭传入 小脑的分区和传入纤维联系：以原裂和后外侧裂可将小脑横向分为前叶、后叶和绒球小结叶三部分，也可纵向分为蛹部、半球的中间部和外侧部三部分，小脑各种不同的传入纤维联系用不同的图例表示；B小脑的功能分区（前庭小脑、脊髓小脑和皮层小脑）及其不同的传出投射，脊髓前角内侧部的运动神经元控制躯干和四肢近端的肌肉运动，与姿势的维持和粗大的运动有关，而脊髓前角外侧部的运动神经元控制四肢近远端的肌肉运动，与精细的、技巧性的运动有关前庭小脑(vestibulocerebellum)主要由绒球小结叶构成，与之邻近的小部分虳垂也可归入此区，是小脑中最原始的部分。前庭小脑与前庭核之间有双向纤维联系，它可直接或间接通过前庭核接受前庭器官的感觉传入，其传出纤维又经前庭核换元，再通过前庭脊髓束抵达脊髓前角内侧部分的运动神经元，控制躯干和四肢近端肌肉的活动。因此，前庭小脑参与身体姿势平衡功能的调节。切除绒球小结叶的猴子，或第四脑室附近患肿瘤压迫绒球小结叶的患者，不能保持身体平衡，出现步基宽（站立时两脚之间的距离增宽）、站立不稳、步态跳蹦和容易跌倒等症状，但其随意运动的协调不受影响。动物实验还证明，狗在切除绒球小结叶后不再出现运动病（如晕船、晕车等）。


生理学 ..半球蛹部.：贰►:重五：外侧部中间部皮层小脑脊髓小脑：重声:贰)J:前叶／原裂I(声：呱玉：••-J耋炯｀角前分至内行衡动动运执运动角动前分运核骂尸皿至外至皮至划策平运体球躯眼后外侧裂绒球小结叶匕二］大脑皮层传人匠荨脊恸和三叉传人荨视觉和听觉传入臣莘前庭传入 此外，前庭小脑可通过脑桥核接受外侧膝状体、上丘和视皮层等处的视觉传入信息，调节眼外肌的活动，从而协调头部运动时眼的疑视运动。猫在切除绒球小结叶后可出现位置性眼震颤(posi tionalnys tagmus)寻，即当其头部固定千某一特定位置（即凝视某一场景）时出现的眼震颤。这一功能活动实际上与保持身体平衡的调节是密切配合的。 （二）沓髓小脑 脊髓小脑(spinocerebellum)由小脑前叶和后叶的中间带区（包括蚽部和半球中间部）组成。脊髓小脑主要接受脊髓（主要是来自躯干和四肢皮肤、肌肉和关节的感觉）和三叉神经（头面部躯体感觉）的传入信息，也接受视觉和听觉的传入信息。蛹部发出的传出纤维经顶核投射到达大脑皮层和脑干，再经皮质脊髓束、网状脊髓束和前庭脊髓束下行至脊髓前角内侧部分的神经元，控制躯干和四肢近端·WTb。的肌肉运动。小脑半球中间部的传出纤维向间位核投射，再经皮层脊髓束下行至脊髓前角外侧部分的神经元，控制四肢远端肌肉的运动。可见，脊髓小脑与脊髓和脑干有大量的纤维联系，其主要功能是调节进行过程中的运动，协助大脑皮层对随意运动进行适时的控制。当运动皮层向脊髓发出运动指令时，通过皮层脊髓束的侧支向脊髓小脑传递有关运动指令的＂副本”；另外，运动过程中来自肌肉与关节等处的本体感觉信息传入以及视、听觉信息传入等也到达脊髓小脑。脊髓小脑通过比较来自大脑皮层的运动指令和外周的反馈信息，察觉运动指令和运动执行情况之间的偏差，并通过上行纤维向大脑皮层发出矫正信号，修正运动皮层的活动，使之符合当时运动的实际情况；同时又通过脑干－脊髓下行通路调节肌肉的活动，纠正运动的偏差，使运动能按预定的目标和轨道准确进行。脊髓小脑受损后，由于不能有效利用来自大脑皮层和外周感觉的反馈信息来协调运动，因而运动变得笨拙而不准确表现为随意运动的力量、方向及限度发生紊乱。例如，患者不能完成精巧动作，肌肉在动作进行过程中抖动而把握不住方向，尤其在精细动作的终末出现震颤，称为意向性震颤(intention tremor)司~;行走时跨步过大而躯干落后，以致容易倾倒，或走路摇晃呈酪酐踉珊状，沿直线行走则更不平稳；不能进行拈抗肌轮替快复动作（如上臂不断交替进行内旋与外旋），且动作越迅速则协调障碍越明显，但在静止时则无肌肉运动异常的表现。以上这些动作协调障碍统称为小脑性共济失调(cerebellar此外，脊髓小脑还具有调节肌紧张的功能、｀。小脑对肌紧张的调节既有抑制作用，也有易化作用。抑制肌紧张的区域是小脑前叶虳部，其空间分布是倒置的，即其前端与下肢肌紧张的抑制功能有关，后端及单小叶与上肢及头面部肌紧张的抑制功能有关。易化肌紧张的区域是小脑前叶两侧部和后叶中间部，前叶两侧部的空间安排也是倒置的。小脑对肌紧张调节的双重作用可分别通过脑干网状结构抑制区和易化区来实现。在进化过程中，小脑抑制肌紧张作用逐渐减退，而易化作用逐渐增强。所以，脊髓小脑受损后常有肌张力减退和四肢乏力的表现。（三）皮层小脑皮层小脑(corticocerebellum)是指半球外侧部，它不接受外周感觉的传入，而主要经脑桥核接受大脑皮层广大区域（感觉区、运动区、联络区）的投射，其传出纤维先后经齿状核、红核小细胞部、丘脑外侧腹核换元后，再回到大脑皮层运动区；还有一类纤维投射到红核小细胞部，经换元后发出纤维投射到下橄榄核主核和脑干网状结构。投射到下橄榄核主核的纤维，换元后经橄榄小脑束返回皮层小脑，形成小脑皮层的自身回路；而投射到脑干网状结构的纤维，换元后经网状脊髓束下达脊髓（图10-28)。皮层小脑与大脑皮层运动区、感觉区、联络区之间的联合活动与运动的策划和运动程序的编制有关。如前所述，一个随意运动的产生包括运动的策划和执行两个不同阶段，并需要脑在策划和执行之间进行反复的比较来协调动作。3例如，在学习某种精巧运动（如打字、体操动作或乐器演奏）的开始阶段，动作往往不甚协调，在学习过程中，大脑皮层与小脑之间不断进行联合活动，同时脊髓小脑不断接受感觉传入信息，逐步纠正运动过程中发生的偏差，使运图10-28皮层小脑－大脑皮层纤维联系示动逐步协调起来。在这个过程中，皮层小脑参与运动的策意图划和运动程序的编制。当精巧动作逐渐熟练完善后，皮层1.大脑皮层运动区；2.脑桥核；3皮层小小脑内就储存起一整套程序。当大脑皮层发动精巧运动脑；4小脑齿状核；5红核；6丘脑外侧时，首先通过大脑－小脑回路从皮层小脑提取程序，并将它腹核；7下橄榄核主核；8脑干网状结构回输到运动皮层，再通过皮层脊髓束发动运动。这样，运动就变得非常协调、精巧和快速。但是，在狗和猴的实验中观察到切除小脑半球外侧部后并不产生明显的运动缺陷；在人类，小脑半球外侧部受损后也无明显临床表现。因此，皮层小脑调节运动的机制还有待进一步研究。


生理学 （二）沓髓小脑 综上所述，小脑与基底神经节都参与运动的策划和程序的编制、运动的协调、肌紧张的调节，以及本体感觉传入冲动信息的处理等活动，但两者的作用并不完全相同。基底神经节主要在运动的准备和发动阶段起作用，而小脑则主要在运动进行过程中发挥作用。另外，基底神经节主要与大脑皮层之间构成回路，而小脑除与大脑皮层形成回路外，还与脑干及脊髓有大量的纤维联系。因此，基底神经节可能主要参与运动的策划，而小脑除了参与运动的策划外，还参与运动的执行。


生理学 六、大脑皮层对躯体运动的调控 大脑皮层是运动调控的最高级也是最复杂的中枢部位。它接受感觉信息的传入，并根据机体对环境变化的反应和意愿，策划和发动随意运动。（一）大脑皮层运动区1.主要运动区在灵长类动物，大脑皮质运动区包括初级运动皮质(primary motor c ortex)和运动前区(premotor area)或称次级运动区(secondary motor cortex)，是控制躯体运动最重要的区域。它们接受本体感觉冲动，感受躯体的姿势和躯体各部分在空间的位置及运动状态，并根据机体的需要和意愿调整和控制全身的运动。初级运动皮质位于中央前回(Brodmann分区的4区），对运动的调控表现有独特的功能。


生理学 六、大脑皮层对躯体运动的调控 运动前区(Brodmann分区的6区）包括运动前皮层(premotor cortex)和运动辅助区(supplementary motor area)，前者位于6区的外侧部，后者位千6区的内侧部。电刺激运动前区所引起的运动比较复杂，一般是引起双侧性的运动反应，因此运动前区与运动的双侧协调有关。破坏该区可使双手协调性动作难以完成，复杂动作变得笨拙。此外，在记录猴子运动前区神经元放电活动的实验中观察到，在随意运动开始前运动前区神经元放电频率增加，因此运动前区更重要的作用是参与随意运动的策划和编程。2.其他运动区第一感觉区以及后顶叶皮层也与运动有关。应用电刺激大脑皮层引起肌肉收缩的研究表明，皮层脊髓束和皮层脑干束中约31％的纤维来自中央前回，约29％的纤维来自运动前区和运动辅助区；约40％的纤维来自后顶叶皮层(5、7区）和第一感觉区。在大脑皮层运动区也可见到类似感觉区的纵向柱状排列，从而组成运动皮层的基本功能单位，即运动柱(motor column)。一个运动柱可控制同一关节几块肌肉的活动，而一块肌肉可接受几个运动柱的控制。


生理学 （二）运动传出通路 1.皮层音髓束和皮层脑干束由皮层发出，经内痰、脑干下行，到达脊髓前角运动神经元的传导束，称为皮层脊髓束(corticospinal tract)，而由皮层发出，经内娱到达脑干内各脑神经运动神经元的传导束，称为皮层脑干束(corticobulbar tract)。它们在调节躯于、四肢和头面部运动中发挥重要作用。


生理学 （二）运动传出通路 2.运动传出通路损伤时的表现皮层脊髓束和皮层脑干束是在进化过程中逐渐发展起来的。非哺乳脊椎动物基本上没有皮层脊髓束和皮层脑干束传导系统，但它们的运动非常灵巧；猫和狗在该系统完全被破坏后仍能站立、行走、奔跑和进食；只有人和灵长类动物在该系统损伤后才会出现明显的运动缺陷。在灵长类动物实验中，横切其延髓锥体，高度选择性地破坏皮层脊髓侧束，动物立即出现并持久地丧失用两手指夹起细小物品的能力，但仍保留腕以上部位的运动能力，动物仍能大体上应用其手，并能站立和行走。这与失去神经系统对四肢远端肌肉精细的、技巧性的运动控制有关。另一方面损伤皮层脊髓前束后，由于近端肌肉失去神经控制，躯体平衡的维持、行走和攀登均发生困难。这种因单纯的运动传出通路损伤而引起的运动能力减弱，常伴有肌张力下降，但没有胞反射和肌紧张亢进的表现，故将这种运动障碍称为不全麻痹(p釭es i s)。运动传导通路损伤后，临床上常出现柔软性麻痹(flaccid paral ysis，简称软瘫）和痉挛性麻痹(spastic paralysis，简称硬瘫）两种表现..0两者虽然都有随意运动的丧失，但软瘫表现为牵张反射（包括腿反射和肌紧张）减弱或消失，肌肉松弛，并逐渐出现肌肉萎缩，巴宾斯基征阴性，见于脊髓运动神经元损伤，如脊髓灰质炎；而硬瘫则表现为牵张反射亢进，肌肉萎缩不明显，巴宾斯基征阳性，常见于中枢性损伤，如内襄出血引起的卒中。临床上常将运动控制系统分为下、上运动神经元，下运动神经元是指脊髓运动神经元，而上运动神经元则是指皮层和脑于中支配下运动神经元的神经元，尤其是指皮层脊髓束神经元。根据以上软瘫和硬瘫的发生规律得出下运动神经元损伤引起软瘫，而上运动神经元损伤则导致硬瘫的结论，但这一结论显然与前述切断延髓锥体实验中观察到动物出现不全麻痹的事实不符。所以目前认为，中枢运动控制系统中存在功能上的分化，有部分上运动神经元主要在姿势调节中发挥作用，称为姿势调节系统，对牵张反射有重要调节作用，临床上出现硬瘫主要是由千姿势调节系统受损而引起；此外，有部分上运动神经元主要在运动协调中发挥作用，如小脑和基底神经节中的一些神经元，而由大脑皮层运动区发出的运动传出通路，其主要作用是将皮层运动指令下传给下运动神经元。


生理学 （二）运动传出通路 巴宾斯基征(Babinski sign)-$是神经科常用检查之一，因最早由法国神经学家巴宾斯基发现而得名。用一钝物划足距外侧，出现拇趾背屈和其他四趾外展呈扇形散开的体征称为巴宾斯基征阳性（图10-29A)，是一种异常的拓伸肌反射，常提示皮层脊髓束受损。成年人的正常表现是所有足趾均发生距屈，称为巴宾斯基征阴性（图10-29B)。正常人的巴宾斯基征（即阴性）是一种屈肌反射，由于脊髓平时受高位中枢的控制，这一原始反射被抑制而不表现出来。婴儿因皮层脊髓束发育尚不完全，成年人在深睡或麻醉状态下，也都可出现巴宾斯基阳性体征。


生理学 （二）运动传出通路 图10-29巴宾斯基征阳性和阴性体征示意图A阳性体征；B阴性体征需要说明的是，运动传出通路在传统上分为锥体系(pyramidal system)和锥体外系(extrapyramidalsystem)两个系统。学术界对两者的概念有不同的看法S心。（三）大脑皮层对姿势的调节大脑皮层对姿势反射也有调节作用。前文巳述，皮层与皮层下失去联系时可出现去皮层僵直，说明大脑皮层也具有抑制伸肌紧张的作用。除去皮层僵直外，在去皮层动物中还可观察到两类姿势反应受到严重损害，即跳跃反应(hopping reaction)和放置反应(placing reaction)。跳跃反应是指动物（如猫）在站立时受到外力推动而产生的跳跃运动，其生理意义是保持四肢的正常位置，以维持躯体平衡。放置反应是指动物将腿牢固地放置在一支待物体表面的反应。例如，将动物用布带蒙住眼睛并悬吊在空中，让动物足部的任何部分或动物的口鼻部或触须接触某一个支持平面（如桌面），动物马上会将它的两前爪放置在这个支持平面上。这两个姿势反应的整合需要大脑皮层的参与。（赵华）


生理学 （二）运动传出通路 第四节神经系统对内脏活动、本能行为和情绪的调节机体的内脏活动不同于躯体运动，它不受意识控制，主要接受自主神经系统的调控。本能行为受下丘脑和边缘系统其他结构等神经中枢的调控。情绪由脑内奖赏系统和惩罚系统调控，并引起自主神经系统活动的改变。 一、自主神经系统 自主神经系统(autonomi c nervous sys tem)曾被称为植物神经系统(veget ati ve ne1'Vous system)或内脏神经系统(v i sceral nervous system)，其主要功能是调节内脏活动。自主神经系统主要包括交感神经系统(sympathe ti c nervous sys tem)和副交感神经系统(parasym pathe ti c nervous system)，它们均受中枢神经系统的控制。


生理学 (—)自主神经系统的结构特征 自主神经系统由节前神经元和节后神经元组成。节前神经元胞体位于脊髓和低位脑干内，发出的神经纤维称为节前纤维(prega nglioni c fiber)。自主神经节前纤维在抵达效应器官前进入神经节内换元，由节内神经元发出节后纤维(postganglioni c fiber)支配效应器官。交感神经节位千椎旁节和椎前节内，离效应器官较远，因此节前纤维短而节后纤维长；副交感神经节通常位于效应器官壁内，因此节前纤维长而节后纤维短（图10-30)。


生理学 节后百管、汗腺椎旁神经节歹s2~S4脊神经节前祗部副交感神经前神经节交感神经部分副交感神经部分 交感神经起自脊髓胸、腰段(Tl-L3)侧角的神经元，副交感神经起自脑干的脑神经核和脊髓祗段(S2~S4)侧角的神经元。交感神经兴奋时产生的效应较广泛，而副交感神经兴奋时的效应则相对局限。其主要原因是：心交感神经分布广泛，几乎支配所有内脏器官；而副交感神经分布相对较局限，有些器官没有副交感神经支配，如皮肤和骨骼肌内的血管、一般的汗腺、竖毛肌、肾上腺髓质和肾脏只有交感神经支配。＠交感神经在节前与节后神经元换元时的辐散程度较高，一个节前神经元往往与多个节后神经元发生突触联系；而副交感神经在节前与节后神经元换元时的辐散程度较低。哺乳动物交感神经节后纤维除直接支配效应器官细胞外，还有少量纤维支配器官壁内的神经节细胞，对副交感神经发挥调节作用。


生理学 （二）自主神经系统的功能S札 自主神经系统的主要功能是调节心肌、平滑肌和腺体（消化腺、汗腺、部分内分泌腺）的活动，以维持内环境的稳态。交感和副交感神经系统主要的递质是乙酰胆碱和去甲肾上腺素，这些神经递质均通过与相应的受体结合发挥效应（表10-4)。此外，自主神经系统还存在少量其他种类的递质，如血管活性肠肤、脑啡肤、P物质、生长抑素、5－胫色胺和一氧化氮等，通过结合相应的受体发挥作用。 （三）自主神经系统功能活动的基本特征 3.受效应器所处功能状态的影响自主神经系统的活动与效应器本身的功能状态有关。例如，刺激交感神经可抑制未孕动物的子宫平滑肌，却兴奋有孕动物的子宫平滑肌。这是因为未孕子宫和有孕子宫表达的受体不同（表10-4)。胃幽门处于收缩状态时，刺激迷走神经能使之舒张，而幽门处于舒张状态时，刺激迷走神经则使之收缩。


生理学 （三）自主神经系统功能活动的基本特征 4.作用范围和生理意义不同交感神经系统的活动一般比较广泛，在环境急剧变化的条件下，可以动员机体许多器官的潜在力量，促使机体适应环境的急剧变化。例如，在肌肉剧烈运动、窒息、失血或寒冷环境等情况下，交感神经系统活动增强，机体出现心率加速、皮肤与腹腔内脏血管收缩、体内血库释放血液、红细胞计数增加、支气管扩张、肝糖原分解加速、血糖升高、肾上腺素分泌增加等，从而动员各器官的潜力以适应机体或环境的急剧变化。虽然交感神经系统活动具有广泛性，但对于一定的刺激，不同部分的交感神经的反应方式和程度不同，表现为不同的整合形式（见第四章）。


生理学 （三）自主神经系统功能活动的基本特征 副交感神经系统的活动相对比较局限，其意义主要在于保护机体、休整恢复、促进消化、积蓄能量以及加强排泄和生殖功能等。例如，心脏活动的抑制、瞳孔缩小避免强光的进入、消化道功能增强以促进营养物质吸收和能量补充等｀｀受体效应受体效应自主神经节NI神经节的兴奋传递心脏窦房结M心率减慢队心率加快房室传导系统M传导减慢队传导加快心肌M收缩力减弱13,收缩力增强受体效应受体效应血管冠状血管M舒张al收缩~2舒张（为主）骨骼肌血管M舒张(I)al收缩B2舒张（为主）腹腔内脏血管Q1收缩（为主）B2舒张皮肤黏膜、脑和唾液腺血管M舒张CX1收缩支气管平滑肌M收缩B2舒张腺体M促进分泌U1抑制分泌胃肠胃平滑肌M收缩B2舒张小肠平滑肌M收缩a2舒张(2)腺体M促进分泌0'.2抑制分泌胆襄和胆道M收缩f32舒张膀胱三角区和括约肌M舒张al收缩输尿管平滑肌M收缩（？）al收缩子宫平滑肌M可变(3)Cl.l收缩（有孕） B2舒张（无孕）眼 虹膜环行肌M收缩（缩瞳）虹膜辐射状肌0:1收缩（扩瞳）睫状肌M收缩（视近物）B2舒张（视远物）


生理学 B2舒张（无孕）眼 唾液腺M分泌大蜇稀沛唾液a,分泌少址黏稠唾液皮肤汗腺M促进温热性发汗(I)al促进精神性发汗竖毛肌Q1收缩内分泌胰岛M促进胰岛素释放a2抑制胰岛素和胰高血糖索释放M抑制胰高血糖素释放B2促进胰岛素和胰高血糖素释放肾上腺简质N,促进肾上腺素和去甲肾上腺素释放甲状腺M抑制甲状腺激素释放a1、B2促进甲状腺激素释放代谢糖酵解B2加强糖酵解脂肪分解队加强脂肪分解(I)为交感节后胆碱能纤维支配(2)可能是突触前受体调制递质的释放所致(3)因月经周期、循环中雌激素、孕激素以及其他因素而发生变动在中枢神经系统的各级水平都存在调节内脏活动的区域，调节主要通过反射完成。较简单的内脏反射通过脊髓即可实现，而复杂的内脏反射则需要延简及以上的中枢参与。


生理学 （一）沓髓对内脏活动的调节 在动物的脊休克恢复后，发汗反射、排尿反射、排便反射、阴茎勃起反射和血管张力反射逐渐恢复表明脊髓是多种内脏反射的基本中枢。一些内脏反射在脊髓水平可以完成，但脊髓水平的内脏反射功能是初级的，不能很好适应或满足正常生理功能的需要。例如，脊髓离断患者在脊休克恢复后，患者的血压可恢复到一定水平，但这类患者由平卧位转为直立位时常感头晕。这是因为脊髓本身的调节功能虽然恢复，但因失去了高位中枢的洞控，此时体位性血压反射的调节能力差。此外，这类患者虽有一定的反射性排尿能力，但不能通过意识控制排尿，因而会出现尿失禁，排尿也不完全。 （二）脑干对内脏活动的调节 延髓发出的副交感神经传出纤维支配头面部的腺体、心、支气管、喉、食管、胃、胰腺、肝和小肠等。脑干网状结构中存在许多与内脏功能活动有关的神经元，其下行纤维支配并调节脊髓水平的自主神经功能。许多基本生命现象（如循环、呼吸等）的反射调节在延髓水平已基本完成，因此延髓有“生命中枢”之称。此外，中脑是瞳孔对光反射的中枢，中脑和脑桥对心血管、呼吸、排尿等内脏活动也有调节作用（详见有关章节）。


生理学 （二）脑干对内脏活动的调节 （三）下丘脑对内脏活动的调节下丘脑通过整合和调控体温、水平衡、内分泌、情绪活动及生物节律等多种生理功能而间接影响内脏活动，是调节内脏活动的较高级中枢。1.自主神经系统活动调节下丘脑通过其传出纤维到达脑干和脊髓，改变自主神经系统节前神经元的紧张性，从而调控多种内脏功能。动物实验中，刺激下丘脑后部和外侧部引起血压升高、心率变快；刺激视前区引起血压下降和心率减慢；刺激灰结节外侧部引起血压升高、呼吸加快、胃肠蠕动减弱和瞳孔扩大，刺激灰结节内侧部则引起心率减慢、胃肠蠕动增强；刺激漏斗后部引起显著的交感神经系统兴奋表现，如心率加快、血压升高、呼吸加戾胃肠蠕动减弱、瞳孔扩大、基础代谢率升高等。2.体温调节视前区－下丘脑前部(PO/AH)是基本体温调节中枢，此处存在温度敏感神经元，可感受所在部位的温度变化，还接受其他部位传来的温度信息，发挥整合作用；并发出指令调节散热和产热活动，使体温保持相对稳定（见第七章）。实验发现，在哺乳动物间脑以上水平切除大脑皮层，能保持体温的相对稳定；而在下丘脑以下部位横切脑干，动物则不能维持其体温。


生理学 （二）脑干对内脏活动的调节 5.生物节律控制下丘脑视交叉上核(suprachiasmatic nucleus, SCN)是哺乳动物控制日节律的关键部位，其主要作用是使内源性日节律适应外界环境的昼夜节律，并使体内各组织器官的节律与视交叉上核的节律同步化，其机制与调控松果体合成和分泌褪黑素(melatonin)有关。实验毁损大鼠视交叉上核可消除其各种内源性的行为和激素分泌的昼夜节律，包括破坏正常的夜间活动和白天睡觉的行为和促肾上腺皮质激素和褪黑素分泌的节律。体外培养的视交叉上核神经元也呈节律性放电，将这种培养的视交叉上核组织移植到已破坏视交叉上核的大鼠，可恢复其昼夜节律。