神经生物学要点.doc

1、下丘脑的自稳态调节(1) 体液反应(Humoral response)：下丘脑神经元通过刺激或抑制垂体激素释放入血，对感觉信号作出反应。(2) 内脏运动反应(Visceromotor response)：下丘脑神经元通过调节自主神经系统(ANS)交感和副交感神经输出的平衡，对感觉信号做出反应。(3) 躯体运动反应(Somatic motor response)：下丘脑神经元，尤其是下丘脑外侧区的神经元，通过激发适当的躯体运动行为，对感觉信号做出反应，即激发动机性行为(Motivated behavior)。2、下丘脑与摄食双侧损毁大鼠的下丘脑引起的摄食行为和体重变化。人类(a)损毁下丘脑外侧区引起的以厌食为特征的下丘脑外侧区综合征。(b)损毁下丘脑腹内侧区引起的以肥胖为特征的下丘脑腹内侧区综合征脂肪细胞释放激素水平下降 下丘脑视周神经监测神经元 下丘脑外侧区摄食神经元 摄食（空格用箭头表示）人脑冠状切面，部分显示控制摄食行为的3对重要核团：弓状核，室旁核和下丘脑外侧区。下丘脑的致厌食肽和促食欲肽2、 多巴胺在动机形成中的作用脑皮层边缘叶的多巴胺系统。动物行为-摄食，被以一些方式刺激多巴胺在基底前脑区释放而激发起来-快感奖赏有关。3、 脑内奖赏系统自然奖赏包括摄食、饮水和性行为；依赖性药物奖赏隔区：位于侧脑室下方的前脑喙部。病人选择自我刺激的位点。4、 多巴胺能系统为奖赏系统的神经基础中枢神经多巴胺系统主要有三条通路黑质-纹状体通路（nigrostriatal pathway）中脑皮层通路（mesocortical pathway）中脑边缘通路（mesolimbic pathway5、 药物依赖与成瘾的危害急性中毒 戒断综合症 人格改变 感染 社会功能损失 其它身心障碍6、 神经细胞结构和功能 阿尔茨海默病(Alzheimer):神经元细胞骨架异常 轴突： 单一，起于轴丘(axon hillock)；不含粗面内质网，仅有少量游离核糖体，不能合成蛋白质；大量的细胞骨架，参与轴浆运输；其末端称为轴突终末(axon terminal)，包含众多的突触小泡，参与递质的释放。前额皮质成熟是儿童自我控制能力和选择能力发育的关键。、老化科学：是集中研究脑老化的过程、机理、影响因素与其“调控”规律，研究脑老化的病理转化过程，以及研究对其干预的理论与实践的专门学科。“脑老化病理转化过程”，是指以Alzheimer病为代表的一大类神经退行性变性疾病。阿尔莫兹海病：进行性记忆和语言功能丧失 伴随有中枢神经系统中淀粉样蛋白(APP)和神经纤维缠结(NFTs)的沉着老年斑（senile plaques） - 淀粉样蛋白（Amyloid）核心外包绕变性神经元突起；神经原纤维缠结（neurofibrillary tangle） - 含tau蛋白和其它细胞骨架蛋白的异常纤维缠绕；引起神经元突触丢失和神经元变性；老年人记忆减退的神经生理学基础：1、 老年人记忆减退与海马生理功能减退有关2、 早年研究发现老年人有全脑广泛神经元丢失3、 正常老年人记忆障碍并不需要海马神经元大量丢失4、 正常老龄化中海马纤维联系受到明显影响5、 正常老龄化前额皮质主管的执行功能下降6、 与老龄相关的神经元丢失涉及某些皮质下系统丘脑是信息通向大脑的门户。顶盖分化为上丘（superior colliculus）和下丘。上丘接受眼的信息（视顶盖）；控制眼的运动（与支配眼肌神经元形成突触，并有始发纤维支配眼肌）。下丘是听觉信息到丘脑的重要中继站（relay station）被盖分化为黑质和红核。与随意运动控制有关。散在于整个中脑的神经元投射到脑的广泛区，调节意识、情绪、欣快和痛觉等。后脑：由嘴侧至尾侧分别分化为小脑、脑桥和延髓。前端分化成小脑与脑桥。脑桥是联系小脑与大脑皮层的重要的交换器后脑：尾侧分化为延髓。延髓重要的结构：延髓椎体与椎体交叉；蜗神经核（听力）；运动神经元（控制舌部肌肉）绝大部分是基因编程决定了轴突的正确迁移路线和正确靶位，少部分但重要的后期联系是在儿童早期接受的外界感觉信息完成的。遗传与环境神经细胞的发育过程1）.神经细胞的产生（born）：三个阶段：细胞增殖；细胞迁移；细胞分化。2）.细胞连接的发生：轴突生长；轴突引导，突触的形成。3）.细胞和突触的消亡：细胞死亡；突触容量的改变。4）.活动依赖性突触的重排：突触分离等室层细胞通过“细胞芭蕾舞”产生皮层所有神经元和神经胶质细胞：舞蹈分为5步1)伸出突起至软脑摸2）细胞核移向软脑摸，DNA复制3）细胞核重新回到脑室侧4）突起缩回5）细胞分裂细胞增殖：早期以垂直方式为主，后期以水平方式为主。垂直分裂和水平分裂子细胞的命运不同不同神经元和神经胶质细胞均来源于相同的前体细胞，因此前体细胞又称为神经干细胞。细胞分化：细胞呈现神经元表型和特征的过程即为细胞分化。分化是特殊时空模式基因表达的结果。细胞水平分裂时，细胞分化就开始了。分化伴随着迁移同时进行。细胞形成的突起早期都一样，以后出现轴突和树突。但轴树突精细结构的形成依赖于皮层的环境因素。神经突起的生长顶端称为生长锥（growth cone），生长锥为突起的延伸识别正确的路径。神经纤维成束化：神经纤维之间通过一种细胞粘连分子使得轴突粘连起来成为一束共同生长。突触容量：每一个神经元能在树突和胞体上接受有限数量的突触，这一数量叫做神经元的突触容量突触重排：突触容量保持不变的情况下，神经元从一种突触方式改变为另一种突触方式，称为突触重排。未成熟脑中存在突触重排。突触重排是轴突定位选择过程的最后一步，通路形成早期步骤主要受遗传控制；而突触重排却是活动依赖性的，主要发生于出生后，并且受到婴幼儿感觉经验的深远影响。突触重排包括突触分离、突触汇聚和突触竞争。突触重排可塑性只存在于出生后一段时间。这一段时间称为关键期。发育过程关键期：细胞间通讯能改变细胞命运的一段时间。 比如，胚胎组织移植，寄主组织出现宿主组织的表型。神经板源于原肠胚。神经粘附分子（neural cell adhesion molecule，NCAM）是细胞表面的一种糖蛋白，在神经元发育中，NCAM参与粘附与轴突生长及延伸，并可能促进突触的可塑性。在成人脑中，NCAM分子可能与突触结构的维持、模式重建以及神经元出芽生长有关。 神经元凋亡：凋亡可发生于感觉神经元、运动神经元、自主神经元和中间神经元，以中间神经元居多。胶质细胞也会发生凋亡。神经生长因子NGF是一种多功能生长因子，主要促进感觉、交感和运动神经元生长、分化和再生。由靶组织产生、释放的NGF被神经元轴突摄取，并逆向运输至神经元，以促进神经元生存。若轴浆运输被破坏，即使靶组织释放NGF，神经元也无法存活。NGF是神经元选择性存活因子（不引起细胞分裂，对交感和感觉神经元的正常发育和成熟动物有关神经元的存活维持作用）。影响神经元的分化。引导神经元轴突生长方向（靶源性）。天然奖赏与药物奖赏：食物和性等天然奖赏需经缓慢而多步骤的过程，才能引起DA分泌；静脉注射毒品引起脑中DA浓度急剧升高。 天然奖赏中，NAc神经元发出的神经纤维返回到DA神经元的胞体和突触前末梢，释放强啡肽和GABA抑制其活动，减少DA的释放，从而发挥负反馈抑制作用。但药物奖赏无。 药物剂量可以在药效耐受后不断增加，使之维持奖赏作用；而生理刺激不仅不能无限增加，且随着生理要求的满足而产生某种耐受。进食的情绪兴奋作用可能与脑内5-羟色胺的释放有关。下丘脑外侧区产生强烈的觅水和饮水动机。【动机性行为】血管紧张素级联系统激活过程：血容量减少和血压降低肾脏分泌肾素进人血液肾素促进血管紧张素II的合成血管紧张素II兴奋下穹窿器的神经元引起ADH分泌增加和口渴。体温调节：下丘脑前部嗅味是作为一种单独的感知信号被感知，复杂嗅味的单独感知是嗅觉的特征。嗅觉信息的时空表达决定不同的气味：1）每个气味由大量神经元的活动所表达群体编码；2）神经元对特定气味的反应组成空间分布图嗅觉分布图；3）动作电位发放的时间为特定气味的基本编码。气味信息取决于放电的数量，时间模式，节律性以及细胞间的放电同步。放电的时间模式是嗅觉的基本特征。学习与记忆1学习是获得新信息和新知识的神经过程;记忆是对所获取的信息的保存和读出的神经过程;2非联合型学习： 习惯化； 敏感化3 联合型学习：经典条件反射；操作式条件反射4陈述性记忆：事实,事件以及它们之间关系的记忆,能够用语言来描述；非陈述性记忆-许多类型的记忆是在无意识参与的情况下建立的,内容无法用语言来描述;5陈述性记忆和非陈述性记忆的明显差异：（1）通常通过有意识的回忆获取陈述性记忆；可以用语言描述被记忆的内容；非陈述性记忆不能。但它可以很熟练地运用技巧；（2）陈述性记忆容易形成也容易遗忘；非陈述性记忆需要多次的重复练习，一旦形成则不容易遗忘；6逆行性遗忘:对症状发生前一段时间的经历不能回忆,忘掉了已知的事物,即不能从长期储存的记忆中回忆;顺行性遗忘:是病人不能再储存新获得的信息,即不能记住伤后的事件; 脑外伤后,两种成分常常存在;此外,由于一些过激因素对脑血流的影响,可以突然发生几分钟到几天的顺性性遗忘症(一过性完全遗忘症).11遗忘症: 脑震荡、慢性酒精中毒、大脑炎、脑肿瘤以及中风可以损坏记忆；逆行性遗忘:对症状发生前一段时间的经历不能回忆,忘掉了已知的事物,即不能从长期储存的记忆中回忆;顺行性遗忘:是病人不能再储存新获得的信息,即不能记住伤后的事件;12记忆障碍“慢性酒精中毒-顺行性遗忘症,不能将短时性记忆转化为长时性记忆;脑震荡,脑溢血,电击,麻醉-逆行性遗忘症,不能从长时性记忆中提取信息或丧失记忆内容;大脑两半球功能一侧化的生物学意义：婴儿在出生前,与语言相关的大脑皮层区就已经存在左右不对称,即婴儿在学习语言之前,左半球的结构优势就已经存在;在婴儿或儿童时期,左半球受到伤害后,经过一定时间,语言功能会得到恢复;右半球会替代左半球行使语言功能;随着年龄的增加,左半球受到伤害后的语言恢复效果越来越差; 大脑功能越复杂,越高级,实现这一功能的神经网络联系随之变得越广泛,越复杂;假如每一种脑高级功能都要求左右两个半球来共同实现的话,那么,联系两半球的胼胝体必然会越来越粗大,以至于颅内空间无法容纳;因此,把复杂的高级脑功能局限在单侧半球内,可能是大脑对颅内空间的进化适应;使左右半球有所分工,以实现更多的高级功能;4语言障碍的表现形式：失语症是由特定的脑区(皮层)损伤(血管破坏,创伤,肿瘤等)所导致的语言障碍;特定脑区的损伤并不导致语言能力的全面减退,而是不同脑区损伤引起不同形式的语言障碍; 失语症的标志是那种不能归因于机械因素的语言能力障碍,或者是理解能力的障碍,或者是生语能力的障碍;失语症有别于其他形式的讲话障碍:如构语障碍起因于控制发声装置的肌肉功能减退或活动不协调,它只是讲话的机械过程的异常,基本不影响语言的理解和表达的中枢过程;5右半球的语言功能：人类的语言除了认知功能外，还具有重要的情感成分；这些成分包括音乐性的语调（语韵）和情感性的姿态。Ross发现：语言的某些情感成分依赖右半球的专门处理；与右半球损伤相关的语言情感成分丧失称为语韵缺失；右半球前部损伤的患者，无论是悲或喜，讲话时的语调总是平板的；右半球后部损伤的患者，不能理解别人语言中的情感成分人脑的重量约1.5公斤，占体重的22.3%左右。 大脑皮质由1000亿个神经细胞组成，大脑皮质由皮质的灰质和脑本身的白质构成。灰质约有140亿个神经元，每个神经元与其它神经元的连接多达10000条，是宇宙中已知的最复杂的组织结构。每个神经元本身也是一个错综复杂的系统。这些神经元以高度复杂的方式联系在一起。 脑的功能包括认知、语言、情感、睡眠觉醒、学习记忆语言的产生包括用气、发声和发音语言产生的流程：神经冲动 肌肉收缩 运动 声道形状改变 气体压力变化 产生声音Broca位于优势左半球额叶 Wernicke区位于听觉皮层和角回之间传导性失语症:破坏了Broca Wernicke之间的联系 特点:患者理解能力正常而且言语流利.典型的患者能够毫不困难地通过言语表达自己的思想,但是存在复述单词困难.裂脑人的语言加工:大多数人,左侧大脑半球是语言的优势半球,阅读,讲话和书写均由左半球控制.但是,右侧半球具有语言理解能力.右半球可以用非语言方式表达.大脑的解剖不对称性 外侧裂的不对称性.对大部分右利手的人来说,位于左半球外侧裂比右半球的外侧裂长,而且倾斜的角度较小.颞平面的不对称性.这个位于颞叶上部的区域,其左侧通常显著大于右侧.注意巴林特氏综合征：视觉注意和觉知功能上的一种严重混乱，会导致患者在每一刻只能感觉到可供知觉的物体中的一个或一小部分，而且会对知觉到的物体尽行错误的空间定位。有意注意（voluntary attention）：作为一种自上而下的、目标驱动的影响。反射性注意（reflexive attention）：作为一种自下而上的、刺激驱动的影响。皮质下与顶叶中的注意调节作用：丘脑、视觉旁核，以及进入丘脑和视觉皮质的神经投射注意对行为的影响：忽视综合症（右半球后顶叶皮层）、单侧空间忽视、注意缺失综合症（多动症）、注意可以提高检测能力、注意可以加快反应时间不同形式的忽视与不同脑区的功能障碍有关。在单侧忽视病人中，对于损伤同侧视野的偏向性可以通过将目标或分心物置于忽视视野中而得到缓解。这种偏向性的缓解作用表现为对完好视野中线附近目标的探测能力的提高（也就是说在忽视视野的方向上）。注意生理效应：注意的探照灯样效应、顶叶皮层中增强的神经反应注意的定位：丘脑枕核 运动调控运动的等级调控运动的脊髓控制：躯体运动系统、新运动神经元、兴奋收缩耦联、运动单位的脊髓调控Rasmussens syndome （拉斯穆森综合症 ）肌肉和控制它们的神经系统合称为躯体运动系统（somatic motor system)下运动神经元：躯体肌肉组织收到脊髓前角腹侧神经元的支配，称为下运动神经元。只有下运动神经元能够直接命令肌肉收缩，又被称为控制行为的最后公路。下运动神经元的节段性组成： 脊髓颈膨大包含支配上肢肌肉的运动神经元 腰膨大包含支配下肢肌肉的运动神经元运动神经元(alpha motor neuron)：直接负责产生肌力。一个a运动神经元(alpha motor neuron)与它所支配的所有肌纤维构成运动控制的基本单位运动单位。控制一块肌肉的所有a神经元构成的集合称为运动神经元池。运动单位的类型：快运动单位白色肌纤维：线粒体少，收缩迅速有力，但容易疲劳慢运动单位红色肌纤维：富含线粒体和酶，收缩缓慢，不易疲劳 尽管两种类型的肌纤维可以、并且常常共存于一块肌肉中，但每一个运动单位却仅包含一种类型的肌纤维。运动神经元与疾病：1、肌萎缩性脊髓侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)，又称Lou Gehrig氏病，是累及上运动神经元(大脑、脑干、脊髓)，又影响到下运动神经元(颅神经核、脊髓前角细胞)及其支配的躯干、四肢和头面部肌肉的一种慢性进行性变性疾病。ALS的病理变化是大？运动神经元的退变，运动皮层内支配a运动神经元的大神经元也受到损害。临床上常表现为上、下运动神经元合并受损的混合性瘫痪。 2、重症肌无力： 是一种神经-肌肉接头部位因乙酰胆碱受体减少而出现传递障碍的自家免疫性疾病。临床主要特征是局部或全身横纹肌于活动时易于疲劳无力，经休息或用抗胆碱酯酶药物后可以缓解。也可累及心肌与平滑肌，表现出相应的内脏症状。兴奋收缩偶联过程 兴奋：a运动神经元的轴突产生一个动作电位 a运动神经元轴突末梢向神经肌肉接头处释放Ach 尼古丁受体通道开放，突触后肌膜去极化(EPSP) 电压门控离子通道开放，肌纤维产生一个动作电位并向肌膜扩散 T管去极化引起肌质网内Ca2+释放 收缩：Ca2+与肌钙蛋白结合 肌凝蛋白在肌纤蛋白上的结合位点暴露肌凝蛋白的头部结合在肌纤蛋白上 肌凝蛋白的头部扭动 随着ATP消耗，肌凝蛋白的头部解离（尸僵之因） 只要有Ca2+和ATP存在，这个循环就会继续 松弛：依靠ATP驱动泵的作用， Ca2+被肌质网回摄 肌凝蛋白在肌纤蛋白的结合点被肌钙蛋白遮盖运动单位的脊髓控制：三种输入来源（上运动神经元、中间神经元、感觉神经元）gY运动神经元(gamma motor neuron)：支配梭内肌的小型神经元-loop：使肌肉维持缩短状态，提高肌梭敏感性运动神经元 梭内肌纤维 a传入 运动神经元 梭外肌纤维高尔基腱器官(Golgi tendon organ):骨骼肌中的另一种感受器， 有类似于张力检测器的作用，即监测着肌肉的张力，或收缩力。位于肌肉和肌腱的接头处，受到Ib类感觉纤维的支配。脊髓中间神经元：接受初级感觉轴突、脑的下行轴突和下运动神经元轴突侧支的突触输入。同时，脊髓中间神经元本身也彼此相互连接形成网络，这种网络能够对多种输入做出反应，并产生能够导致一个协调性肌肉收缩活动的运动程序。产生节律性运动活动的神经环路称为中枢模式发生器(central pattern generator)运动的调控运动的脑控制：下行通路、大脑皮层对运动的计划、基底神经节、初级运动皮层对运动的发起、小脑。外侧通路：在脊髓外侧柱内下行，包括皮质脊髓束和红核脊髓束，参与肢体远端肌肉装置的随意运动，受皮层直接控制。腹内侧通路：在脊髓腹内侧内下行，包括网状脊髓束、前庭脊髓束和顶盖脊髓束，参与身体姿势和行走运动，受脑干控制。基底神经节basal ganglia：基底神经节是大脑皮层的靶核，尤其是大脑皮层的额叶、前额叶和顶叶皮层的靶核。基底神经节包括尾核(caudate nucleus)、壳核(putamen)、苍白球(globus pallidus)、底丘脑核(subthalamic nucleus)和黑质(substantia nigra)。尾核和壳核合称为纹状体(striatum)。黑质是一个位于前脑的基底神经节之间有交互联系的中脑结构。PD：症状静止性震颤、运动迟缓、肌肉僵直、姿态不稳病理：黑质多巴胺能神经元进行性丢失小脑功能障碍：1、意向性震颤(Intention tremor)：肌肉在运动时抖动而把握不住运动的方向, 指向目标时出现明显震颤。2、指鼻试验:共济运动障碍者动作笨拙, 接近目标时动作迟缓及(或)手指出现动作震颤(意向性震颤),指鼻不准, 手指常超过目标或未及目标即停止。3、协同不能：患者不能协调地进行复杂的精细动作。4、快复轮替试验：患者不能完成前臂快速的内旋和外旋动作。 5、小脑步态(Cerebellar gait)：行走时跨步过大而躯干落后,发生倾倒；行走摇晃,状如醉汉,沿直线行走时更为明显。