《生理心理学》课程授课教案（讲稿）第二章 神经元的电活动与信息交流

讲授内容注解第二章神经元的电活动与信息交流内容一、神经元与突触二、神经元的电活动第一节神经元与突触一、神经元和神经胶质细胞（一）神经元1、神经元的一般结构尽管神经元的大小、形状、细胞结构各异，但每个神经元一般都可分为胞体、突起（树突、轴突）和终末三部分。（1）胞体：是神经元营养、代谢和功能活动中心。分布：主要位于大脑和小脑的皮质、脑干和脊髓的灰质以神经系统的神经展示神经元结节。构的示意图体积：神经元胞体大小差异很大，小的直径仅5-8um，如小脑的颗粒细胞及视网膜的双极细胞等；大的直径达100-150um，如运动神经元等。结构：胞体表面是细胞膜，内为细胞质和细胞核。神经元的特征结构：尼氏体和神经原纤维尼氏体：由粗面内质网和核糖体构成。染色质溶解：神经元受伤或轴突被切断时，尼氏体溶解并消失，这种现象称为染色质溶解（chromatolysis)。用途：切断轴突造成尼氏体溶解的实验，可以追踪其起源的细胞。尼氏染色和镀神经原纤维在光镜下，镀银染色（Cajal法）切片中胞质内的很多棕黑色的细纤维交银染色图片示教错成网，并伸入树突和轴突。电镜下，神经原纤维由排列成束的微管和神经细丝（neurofilament）组成，它们与微丝共同构成神经元的细胞骨架，并参与物质的运输等。(2)突起形成：自胞体伸出，包括树突和轴突，组成中枢神经系统的神经网络及神经通路和遍布全身的周围神经。形态：各种神经元突起的长短、数量与形态各异。是神经元分类的依据之树突（dendrite）通常有多个，一般自胞体发生后即成锐角反复分支，逐渐变细而终止。当树突多且分支多时，形成光镜下明显的树突状外观。在树突的分支上，常有多种形状的小突起，通成树突棘。树突棘是接受信息的装置，是神经元之间形成突触的主要部位。轴突只有一条，由胞体发出，可有侧支。1

1 讲授内容 注解 第二章 神经元的电活动与信息交流 内容 一、神经元与突触 二、神经元的电活动 第一节 神经元与突触 一、神经元和神经胶质细胞 （一）神经元 1、神经元的一般结构 尽管神经元的大小、形状、细胞结构各异，但每个神经元一般都可分 为胞体、突起（树突、轴突）和终末三部分。 （1）胞体：是神经元营养、代谢和功能活动中心。 分布：主要位于大脑和小脑的皮质、脑干和脊髓的灰质以神经系统的神经 节。 体积：神经元胞体大小差异很大，小的直径仅 5- 8um，如小脑的颗粒细胞 及视网膜的双极细胞等；大的直径达 100-150um，如运动神经元等。 结构：胞体表面是细胞膜，内为细胞质和细胞核。 神经元的特征结构：尼氏体和神经原纤维 •尼氏体：由粗面内质网和核糖体构成。 染色质溶解：神经元受伤或轴突被切断时，尼氏体溶解并消失，这种 现象称为染色质溶解（chromatolysis)。 用途：切断轴突造成尼氏体溶解的实验，可以追踪其起源的细胞。 神经原纤维 在光镜下，镀银染色(Cajal 法）切片中胞质内的很多棕黑色的细纤维交 错成网，并伸入树突和轴突。 电镜下，神经原纤维由排列成束的微管和神经细丝（neurofilament )组 成，它们与微丝共同构成神经元的细胞骨架，并参与物质的运输等。 (2)突起 形成：自胞体伸出，包括树突和轴突，组成中枢神经系统的神经网络及神 经通路和遍布全身的周围神经。 形态：各种神经元突起的长短、数量与形态各异。是神经元分类的依据之 一。 •树突（dendrite）通常有多个，一般自胞体发生后即成锐角反复分支，逐 渐变细而终止。当树突多且分支多时，形成光镜下明显的树突状外观。在 树突的分支上，常有多种形状的小突起，通成树突棘。树突棘是接受信息 的装置，是神经元之间形成突触的主要部位。 •轴突只有一条，由胞体发出，可有侧支。 展示神经元结 构的示意图 尼氏染色和镀 银染色图片示 教

注解讲授内容轴浆运输为双向运输顺向运输：由胞体到末梢。运输神经元的营养物质和神经递质。逆向运输：由末梢到胞体。运输神经元的代谢废物和神经递质的重吸收。2.神经元的分类：多种，如演示轴浆运输（1）按突起的数目分动画图片（2）按生理功能分（3）按释放的递质（二）神经胶质展示神经元的1.结构、功能特点分类图片（1）无树突和轴突之分。（2）不能传导神经冲动。（3）终身保持分裂能力。2.形态分类（1）星形胶质细胞（2）少突胶质细胞（3）小胶质细胞二、突触展示神经胶质（一）化学突触：指通过递质传递信息的突触，由突触前成分、突触后成细胞的图片分和突触间隙构成。1.突触前成分2.突触后成分3.突触间隙展示突触的微（二）电突触：以电耦合传递电信号，电阻抗低，双向离子流传递，速度观结构示意图快。第二节神经元的电活动一、神经元的生物电记录技术（一）细胞外记录（二）细胞内记录二、静息电位及动作电位（一）静息电位（二）动作电位及其产生机制离子通道：由大分子蛋白质组成的各种特殊结构跨越膜的两层：它们充当了特定离子从一个水相非脂肪区（神经元外）进入另一区（细胞内）的桥梁。然而，由于这些蛋白质通路紧紧地插入穿过膜中间层，它更像一个隧道。由K+外流造成的这种以膜为界的内负外正的电位差，将成为阻止K+外流的力量。随着K+外流的增加，阻止K+外流的电位差也增大。当促使K+外流的浓度差和阻止K+外流的电位差这两种拮抗力量达到平衡时，将不再有K*的净移动。此时，膜两侧内负外正的电位将稳定于某2

2 讲授内容 注解 轴浆运输为双向运输 顺向运输：由胞体到末梢。运输神经元的营养物质和神经递质。 逆向运输：由末梢到胞体。运输神经元的代谢废物和神经递质的重吸 收。 2.神经元的分类：多种，如 （1）按突起的数目分 （2）按生理功能分 （3）按释放的递质 （二）神经胶质 1.结构、功能特点 （1）无树突和轴突之分。 （2）不能传导神经冲动。 （3）终身保持分裂能力。 2.形态分类 （1）星形胶质细胞 （2）少突胶质细胞 （3）小胶质细胞 二、突触 （一）化学突触：指通过递质传递信息的突触，由突触前成分、突触后成 分和突触间隙构成。 1.突触前成分 2.突触后成分 3.突触间隙 （二）电突触 ：以电耦合传递电信号，电阻抗低，双向离子流传递，速度 快。 第二节 神经元的电活动 一、神经元的生物电记录技术 （一）细胞外记录 （二）细胞内记录 二、静息电位及动作电位 （一）静息电位 （二）动作电位及其产生机制 离子通道：由大分子蛋白质组成的各种特殊结构跨越膜的两层：它们充当 了特定离子从一个水相非脂肪区（神经元外）进入另一区（细胞内）的桥 梁。然而，由于这些蛋白质通路紧紧地插入穿过膜中间层，它更像一个隧 道。 由 K+外流造成的这种以膜为界的内负外正的电位差，将成为阻止 K+ 外流的力量。随着 K+外流的增加，阻止 K+ 外流的电位差也增大。 当促使 K+ 外流的浓度差和阻止 K+外流的电位差这两种拮抗力量达到 平衡时，将不再有 K+的净移动。此时，膜两侧内负外正的电位将稳定于某 演示轴浆运输 动画图片 展示神经元的 分类图片 展示神经胶质 细胞的图片 展示突触的微 观结构示意图

讲授内容注解一数值不变，此即K+的平衡电位，也就是静息电位。因此，静息电位主要是K+外流所形成的电一化学平衡电位。1.描述膜两侧电荷分布状态的术语膜的极化（polarization）：静息电位存在时，膜两侧所保持的内负外正状态称为膜的极化。膜的超极化（hyperpolariza-tion）：当静息电位的数值向膜内负值加大的方向变化时，称作膜的超极化。复极后：此时，膜对K的通透性恢复正常，Na通道失活状态解除，并恢复到可激活状态。钠泵激活，将进人膜内的Na+泵出细胞，同时把扩散到膜外的K+泵入细胞，从而恢复静息时细胞内外的离子分布，以维持细胞的正常兴奋性。三、神经电信号的产生与传导（一）局部电位（二）动作电位（一）局部电位的神经信号传递阅下刺激仅能引起该段膜中钠通道的少量开发，于是少量的钠离子和电刺激造成的去极化叠加起来，在受刺激的膜的局部出现一个较小的膜的去极化反应，称为局部反应或局部兴奋，局部兴奋由于强度较弱，且很快被外流的假K+所抵消，因而不能引起再生性的循环而发展成动作电位。局部电位的神局部兴奋的基本特性经信号传递的①不是“全或无”的，而是随着阅下刺激的增大而增大。动画展示②不能在膜上作远距离的传播，膜的去极化随距离加大而迅速减小至消失。③局部兴奋是可以互相叠加。（二）动作电位神经电信号的产生与传导动作电位的传导是已兴奋的膜部分通过局部电流“刺激”了未兴奋的膜部分，使之出现动作电位；这样的过程在膜表面连续进行下去，就表现为兴奋在整个细胞的传导。动作电位在无髓神经纤维上传导机制发生动作电位的兴奋部位，膜两侧电位极性暂时倒转，呈内正外负，而相邻的静息膜仍处于内负外正的极化状态。于是，兴奋部位与静息区之间出现电位差而有电荷移动，形成局部电流。局部电流对相邻的静息区的膜以有效刺激，使之去极化并达到阈电位而爆发动作电位。这样的过程在膜上连续进行下去，就表现为动作电位在整个细胞膜上的传导。有髓神经纤维传导兴奋呈跳跃式，因动作电位只能在郎飞结处产生。跳跃式传导速度快，如较粗的有髓神经纤维传导速度可达100m/s左右，而纤细的无髓纤维仅Im/s左右。动作电位传导兴奋传导特点（1）突出的特点是不衰减，即动作电位的幅度、传导速度不会因传导距离的增加而减小，即全或无”现象。3

3 讲授内容 注解 一数值不变，此即 K+的平衡电位，也就是静息电位。因此，静息电位主要 是 K+外流所形成的电一化学平衡电位。 1.描述膜两侧电荷分布状态的术语 膜的极化（polarization）：静息电位存在时，膜两侧所保持的内负外正状态 称为膜的极化。 膜的超极化（hyperpolariza-tion)：当静息电位的数值向膜内负值加大的方 向变化时，称作膜的超极化。 复极后：此时，膜对 K 十的通透性恢复正常，Na'通道失活状态解除，并恢复到 可激活状态。钠泵激活，将进人膜内的 Na+泵出细胞，同时把扩散到膜外的 K+ 泵入细胞，从而恢复静息时细胞内外的离子分布，以维持细胞的正常兴奋性。 三、神经电信号的产生与传导 （一）局部电位 （二）动作电位 （一）局部电位的神经信号传递 阈下刺激仅能引起该段膜中钠通道的少量开发，于是少量的钠离子和 电刺激造成的去极化叠加起来，在受刺激的膜的局部出现一个较小的膜的 去极化反应，称为局部反应或局部兴奋，局部兴奋由于强度较弱，且很快 被外流的假 K+ 所抵消，因而不能引起再生性的循环而发展成动作电位 。 局部兴奋的基本特性 ①不是“全或无”的，而是随着阈下刺激的增大而增大。 ②不能在膜上作远距离的传播，膜的去极化 随距离加大而迅速减小至消 失。 ③局部兴奋是可以互相叠加。 （二）动作电位神经电信号的产生与传导 动作电位的传导是已兴奋的膜部分通过局部电流“刺激”了未兴奋的膜 部分，使之出现动作电位；这样的过程在膜表面连续进行下去，就表现为 兴奋在整个细胞的传导。 动作电位在无髓神经纤维上传导机制 发生动作电位的兴奋部位，膜两侧电位极性暂时倒转，呈内正外负，而 相邻的静息膜仍处于内负外正的极化状态。于是，兴奋部位与静息区之间 出现电位差而有电荷移动，形成局部电流。局部电流对相邻的静息区的膜 以有效刺激，使之去极化并达到阈电位而爆发动作电位。这样的过程在膜 上连续进行下去，就表现为动作电位在整个细胞膜上的传导。 •有髓神经纤维传导兴奋呈跳跃式，因动作电位只能在郎飞结处产生。跳跃 式传导速度快，如较粗的有髓神经纤维传导速度可达 l00m/s 左右，而纤细 的无髓纤维仅 lm/s 左右。 动作电位传导兴奋传导特点 （1）突出的特点是不衰减，即动作电位的幅度、传导速度不会因传导距离 的增加而减小,即“全或无”现象。 局部电位的神 经信号传递的 动画展示

讲授内容注解（2）其次为①双向性。即兴奋能从受刺激的部位向相反的两个方向传导。②完整性。神经纤维的结构和功能都完整时，才能正常传导兴奋：损伤、动作电位传导麻醉、“低温等，均可造成传导阻滞。的动画展示③绝缘性。一根神经干中的各条神经纤维，各传导自己的兴奋而基本上互不干扰，从而保证了神经调节的精确性。④相对不疲劳性。用每秒50一100次的电刺激连续刺激神经9一12h，发现神经纤维始终保持着传导兴奋的能力。与突触传递相比，显示神经传导不易疲劳。思考题1.试述神经兴奋的产生机制及其传导方式第三节神经元的信息交流一、概述1.神经信息：指神经电活动所携带的信号意义，具体表现形式为局部电位和动作电位。局部电位反应神经元的兴奋性，表现为膜的去极化和超极化。动作电位是神经元功能活动的标志。2.神经信息编码神经信息编码通过动作电位发放的频率和模式进行。在单个神经元上，主要以时间序列编码；在多个神经元通过突触联系而形成的网络中，则以时间序列和空间序列两种方式编码。动作电位发放的模式：位相型和紧张型。举例说明，手机位相型：锋电位发放有间歇性。分为爆发型和周期型。的号码是0-9的紧张型：锋电位发放持续、规则。数字，神经信息3.神经信息的交流编码是动作电神经信息交流：是以动作电位为载体，通过神经元间的信号传递完成。信号传递方式主要是突触传递。另外还有非突触传递。位的序列突触传递：是指动作电位在神经元间、以及元和效应器细胞间的电信号传播。分为化学突触传递和电突触传递。一、神经电信号的传递（一）化学突触传递1.化学突触传递的基本过程（1）突触前神经元合成神经递质。（2）神经元的轴突将神经递质运到轴突末梢。（3）动作电位传至轴突末梢，钙离子流入突触前神经元，使神经递质释化学突触传递放到突触间隙。的基本过程的（4）神经递质与突触后膜上的受体结合后改变了突触后神经元的活性，导致突触后膜去极化或超极化，产生突触后电位。动画演示（5）神经递质与受体分开，被酶分解失活或被突触前神经元再摄取。2.突触后电位4

4 讲授内容 注解 （2）其次为①双向性。即兴奋能从受刺激的部位向相反的两个方向传导。 ②完整性。神经纤维的结构和功能都完整时，才能正常传导兴奋；损伤、 麻醉、‘低温等，均可造成传导阻滞。 ③绝缘性。一根神经干中的各条神经纤维，各传导自己的兴奋而基本上互 不干扰，从而保证了神经调节的精确性。 ④相对不疲劳性。用每秒 50 一 100 次的电刺激连续刺激神经 9 一 12h，发 现神经纤维始终保持着传导兴奋的能力。与突触传递相比，显示神经传导 不易疲劳。 思考题 1. 试述神经兴奋的产生机制及其传导方式 第三节 神经元的信息交流 一、概述 1.神经信息 ：指神经电活动所携带的信号意义，具体表现形式为局部电位 和动作电位。 局部电位反应神经元的兴奋性，表现为膜的去极化和超极化。 动作电位是神经元功能活动的标志。 2.神经信息编码 神经信息编码通过动作电位发放的频率和模式进行。 在单个神经元上，主要以时间序列编码；在多个神经元通过突触联系而 形成的网络中，则以时间序列和空间序列两种方式编码。 动作电位发放的模式 ：位相型和紧张型。 位相型 ：锋电位发放有间歇性。分为爆发型和周期型。 紧张型 ：锋电位发放持续、规则。 3.神经信息的交流 神经信息交流： 是以动作电位为载体，通过神经元间的信号传递完成。 信号传递方式主要是突触传递。另外还有非突触传递。 突触传递 ：是指动作电位在神经元间、以及元和效应器细胞间的电信 号传播。分为化学突触传递和电突触传递。 一、神经电信号的传递 （一）化学突触传递 1.化学突触传递的基本过程 （1）突触前神经元合成神经递质。 （2）神经元的轴突将神经递质运到轴突末梢。 （3）动作电位传至轴突末梢，钙离子流入突 触前神经元，使神经递质释 放到突触间隙。 （4）神经递质与突触后膜上的受体结合后改变了突触后神经元的活性，导 致突触后膜去极化或超极化，产生突触后电位。 （5）神经递质与受体分开，被酶分解失活或被突触前神经元再摄取。 2.突触后电位 动作电位传导 的动画展示 举例说明，手机 的号码是0-9 的 数字，神经信息 编码是动作电 位的序列 化学突触传递 的基本过程的 动画演示

讲授内容注解（1）兴奋性突触后电位（EPSP)：突触后膜去极化，极化水平达到阅电位，则产生动作电位。兴奋性突触传递的机制轴突末梢兴奋→突触前膜释放兴奋性递质（如谷氨酸等）递质兴奋性突触后在突触间隙扩散到突触后膜与受体结合一→突触后膜对正离子（Na+等）通电位产生的动透性升高，产生EPSP→轴突始段产生动作电位→兴奋扩布到整个细胞。画演示（2）抑制性突触后电位（IPSP）：突触后膜超极化，突触后神经元的兴奋性降低。抑制性突触传递的机制：突触前膜释放抑制性递质（如甘氨酸等）一→突触后膜对负离子（CI等）通透性升高，产生IPSP。3.突触整合：突触后神经元电位在性质、时间和空间上相互作用，以总和的方式进行整合。（二）电突触传递：突触一侧的膜电位的变化直接通过缝隙连接通道传入另一侧神经元。特点：几乎无延搁；双向传递，速度快，易于同步化；信号可靠。（三）非突触传递：神经内分泌细胞释放神经激素到血液，通过血液运输，远距离发挥作用。二、神经递质与调制（一）神经递质分类（二）神经递质的合成、储存、释放和清除（三）神经肽三、受体与信号转导（一）受体的分类（二）离子通道型受体与快突触传递（三）G蛋白偶联受体与慢突触传递（四）受体间的交互作用四、神经电信号传递的调制（一）突触后调制（二）突触前调制（三）突触可塑性作业1.简述突触后电位的概念、分类及其产生机制5

5 讲授内容 注解 （1）兴奋性突触后电位（EPSP）：突触后膜去极化，极化水平达到阈电位， 则产生动作电位。 兴奋性突触传递的机制 轴突末梢兴奋 突触前膜释放兴奋性递质（如谷氨酸等） 递质 在突触间隙扩散到突触后膜与受体结合 突触后膜对正离子（Na+等）通 透性升高，产生 EPSP 轴突始段产生动作电位 兴奋扩布到整个细 胞。 （2）抑制性突触后电位（IPSP）：突触后膜超极化，突触后神经元的兴奋 性降低。 抑制性突触传递的机制：突触前膜释放抑制性递质（如甘氨酸等） 突 触后膜对负离子（Cl-等）通透性升高，产生 IPSP。 3.突触整合：突触后神经元电位在性质、时间和空间上相互作用，以总和 的方式进行整合。 （二）电突触传递：突触一侧的膜电位的变化直接通过缝隙连接通道传入 另一侧神经元。 特点：几乎无延搁；双向传递，速度快，易于同步化；信号可靠。 （三）非突触传递 ：神经内分泌细胞释放神经激素到血液，通过血液运输， 远距离发挥作用。 二、神经递质与调制 （一）神经递质分类 （二）神经递质的合成、储存、释放和清除 （三）神经肽 三、受体与信号转导 （一）受体的分类 （二）离子通道型受体与快突触传递 （三）G 蛋白偶联受体与慢突触传递 （四）受体间的交互作用 四、神经电信号传递的调制 （一）突触后调制 （二）突触前调制 （三）突触可塑性 作业 1.简述突触后电位的概念、分类及其产生机制 兴奋性突触后 电位产生的动 画演示