生理学杨莉神经系统功能(二)

第四节 CNS的感觉分析功能,感觉的产生,内、外环境的变化,内外感受器（一般或特殊感受器）,感觉传导通路,丘脑,大脑皮层,特定的感觉,相应的反射,一、躯体感觉的中枢分析, 脊髓与脑干感觉传入通路（图）,躯体感觉（一般感觉）：深感觉和浅感觉传导一般感觉，共三级神经元参与传送,浅感觉：痛、温觉和轻触压觉,深感觉：深部压觉、肌肉本体觉（运动觉） 和辨别觉,BACK,特点,浅感觉：先交叉再上行；,深感觉：先上行（延髓）再交叉。,触压觉、肌肉本体感觉： A类纤维。,温度觉、痛觉和触压觉： A类纤维。,温度觉、痛觉和触压觉： C类纤维。,皮肤内感觉感受器,感觉信号上传途径,脊髓丘脑侧束,浅感觉：痛觉、温度觉,脊髓丘脑前束,深感觉：本体感觉、触压觉,后索及内侧丘系,精细触觉、肌肉本体感觉,问题：脊髓损伤后的感觉障碍： A、脊髓半横切？ B、脊髓空洞症？,2、丘脑的核团,分类：,A、感觉接替核：,后外侧腹核：,躯干、四肢感觉脊髓丘脑束浅）、内侧丘系（深）后外侧腹核 中央后回, 后内侧腹核：,头面部感觉三叉丘系后内侧腹核中央后回, 内侧膝状体：,耳蜗听神经内侧膝状体听皮层, 外侧膝状体：,视网膜视神经外侧膝状体视皮层,B、联络核, 丘脑前核：,下丘脑乳头体丘脑前核扣带回（内脏感觉与调节）,丘脑外侧核,小脑、苍白球、丘脑后腹核丘脑外侧腹核皮层运动区（调节肌肉运动）,丘脑枕：,内、外侧膝状体丘脑枕顶、枕、颞叶中间联络区（各种感觉联系）,丘脑内侧核：,C、中线核群（髓板内核群）,包括：板内核、中央中核、束旁核、网状核和腹前核等,通过多突触接替，弥漫大脑皮层广泛区域,3、 丘脑的感觉投射系统Thalamic Sensory Projection System,A、特异性投射系统（specific projection system）,概念,总结对听众的要求总结您要进行的工作,特点：,点对点的投射关系；,与皮层第细胞形成突触；,倒置分布；,投射面积与外周感受野有关。,功 能,产生特定感觉；,激发皮层发出冲动，引发相应的反应。（骨骼肌活动、内脏反应和情绪反应）。,B、非特异性投射系统 non-specific projection system,概念：,功能：,改变大脑皮层兴奋状态，维持觉醒。 （兴奋的背景）,实验依据,A、刺激猫脑干网状结构，引起唤醒作用；,B、中断中脑头端网状结构，引起昏睡；,C、巴比妥类安眠药作用。,脑干结构上行激动系统ascending reticular activating system,两大投射系统的比较,特异性投射系统,非特异性投射系统,中继核,感觉接替核(主) 联络核（次）,中线核群（髓板内核群）,传导路径,固有特异的,无特异的,换元次数,35次,5次以上（可达几十次）,投射特点,点对点,弥散广泛(大脑皮层各层),突触类型,轴-体型,轴-树型,功能,产生特定感觉 引发相应反应,提高大脑皮层兴奋性维持皮层兴奋一定背景, 大脑皮层的感觉代表区,大脑皮层是感觉的最高中枢，其功能定位即为感觉代表区。,1、结构特点,1、神经元数量多，联系复杂；,2、皮层分6层；,3、大脑皮层功能单位,“功能柱”（由6层细胞纵行排列而成）,感觉柱：主要在中央后回。,运动柱：主要在中央前回。,细胞以纵向的柱状排列构成感觉皮层的最基本功能单位。,传入第四层；传出第三、五、六层；抑制周围第三层。,11/21/2017,24,2、 皮层分区：,A、Brodmann分区：52区（1909年）；,B、功能法分区：,感觉区、运动区、联络区等,3、大脑皮层典型功能代表区：,方法：诱发电位测定法,11/21/2017,29,大脑皮层体感诱发电位,11/21/2017,30,正常人脑干听觉诱发电位,第一体表感觉区: 中央后回（3-1-2区）,特点,交叉投射，但头部是双侧的,倒置投射，但头部是正立的,投射范围与外周感受器的灵敏成正比关系（有利进行精确的感觉分析）,对感觉有精细的分析功能，能定位。,第二体表感觉区：,中央前回与岛叶之间,特点,1. 双侧投射；正立投射；,2. 对感觉仅有粗略的分析，不能定位, 本体感觉代表区,中央前回（4区）, 躯体感觉,躯体各种感受器,机械感受器,肌梭,高尔基腱器官,皮肤机械感受器,1、 触-压觉 （touch-pressure）,感受器点状分布，四肢、尤其是手指较敏感；,通过后索与内侧丘系、前外侧系两条通路上行；,触觉与压觉为不同类型感觉，前者为精细感觉。,2、 肌肉本体感觉,本体感觉（深部感觉）：包括位置觉和运动觉；,感受器大部分为肌梭，部分为关节及其周围的感受器，以及触压觉感受器；,来自这些感受器的信息传入，在大脑进行综合，对躯体的空间位置形成一个清晰的图象，从而感知躯体的空间位置、姿势、运动状态和方向,3、 温度觉,温度觉包括冷、热觉，属浅感觉；感受器呈点状分布，不均，冷感受器多于温感受器；,4、 痛觉,概 述, 痛的概念：,痛觉 pain（伤害感受）nociception,伤害刺激引起的不愉快的感觉体验，常伴有情绪反应、植物神经反应和防御反应。, 意义,保护性反应, 伤害感受器,（nociceptor）,本质：游离神经末梢,特性：无适宜刺激, 痛觉分类：,按性质,快痛,慢痛,按部位,浅表痛（皮肤和粘膜）,深部痛（关节、内脏等）,快 痛,产生快，消失快；,定位精确、感觉鲜明（主要投射到S1、S2区）,主由A 传导。,慢 痛,产生和消失慢；,定位不明确、感觉不鲜明（主要投射到扣带回）,主由C类纤维传导,常伴有情绪和心血管、呼吸等内脏功能变化,痛觉产生机制,1、致痛物质,2、痛的调节,3、痛觉上传通路,致痛物质激活伤害感受器示意图,痛觉产生机制,1、致痛物质,2、痛的调节,3、痛觉上传通路,痛的外周调制,痛的中枢调制,痛信号下行性调制突触前抑制,痛觉产生机制,1、致痛物质,2、痛的调节,3、痛觉上传通路,传导痛觉的外周神经纤维及在脊髓上行示意图,痛觉信号上行途径,二、内脏感觉的中枢分析,内脏感觉（visceral sensation）感受器分布较少（如温度觉和触压觉）无本体感受器痛觉主要存在痛觉感受器,皮层代表区,第一、二体表感觉区运动辅助区边缘系统皮层, 内脏感觉,主要为痛觉（内脏痛觉）体腔壁浆膜痛觉由躯体神经传入,1、内脏痛 （visceral pain）,特点, 属于慢痛,（缓慢、持久、定位不精确、对刺激分辩力差）, 对切割、烧灼等致皮肤痛不敏感，但 对牵拉、缺血、痉挛等刺激激敏感；,常伴有不安、甚至恐惧感；,常伴有牵涉痛。,2、牵涉痛（referred pain）, 概念, 常见的牵涉部位,内脏病变时引起体表牵涉痛示意图, 牵涉痛意义, 牵涉痛产生机制：,会聚学说 (convergence theory),易化学说 (facilitation theory),三、特殊感觉的中枢分析,特殊感觉视觉听觉平衡觉嗅觉味觉,1、视觉 传入路径,2、视觉代表区 枕叶内侧、距状裂上、下缘,枕叶 感受野(视网膜),左侧,左眼颞侧右眼鼻侧,右眼颞侧 左眼鼻侧,距状裂 感受野,上缘 上半视网膜,下缘 下半视网膜,后部 黄斑部前部 周边部,右侧, 听觉及其代表区: 双侧性,颞上回、颞横回（41、42区）,11/21/2017,67,第五节 脑的电活动与觉醒睡眠周期,Electric Activity of Brain WakingSleep Cycle,11/21/2017,68,一、脑电活动,自发脑电活动诱发脑电活动,11/21/2017,69, 皮层诱发电位 evoked cortical potential, EP,1、概念,刺激感觉传入系统皮层表面记录脑电变化,11/21/2017,70,2、种类,听觉诱发电位视觉诱发电位体感诱发电位,11/21/2017,71,大脑皮层体感诱发电位,11/21/2017,72,正常人脑干听觉诱发电位,11/21/2017,73,11/21/2017,74,11/21/2017,75,3、主要成分,主 反 应 、 次反应和后 发 放,特性,有一定的潜伏期；有一定的皮层空间分布；各种诱发电位的型式不同 （波型不同）。,11/21/2017,76,、脑电图electroencephalogram，EEG,脑电图,皮层脑电图,11/21/2017,77,EEG记录电极分布示意图,11/21/2017,78,11/21/2017,79,Computer-Processed EEGFourier Spectral Analysis,EEG,Spectrum,Light,Lens,Prism,Analyzer,11/21/2017,80,8通道记录EEG,11/21/2017,81,11/21/2017,82,Hartikainen, K. Dissertation, U. Tampere, Ser A, Vol. 498, 1996,EEG Amplitude Patterns Describe Synaptic Activity,Awake,Drowsy,Light sleep,Deep sleep,Burst-suppression,Electrocortical silence,11/21/2017,83,觉醒EEG,a波,11/21/2017,84, EEG的基本波形：,1、 波： 8-13Hz，20-100微伏,2、 波： 14-30Hz，5-20微伏,3、 波： 0.5-3Hz，20-200微伏,4、 波： 4-7Hz，100-150微伏,11/21/2017,85, EEG形成机制：,1、EEG是皮层大量神经元突触后电位总和 而形成的场电位；,2、丘脑非特异性的投射系统是脑电活动形成 的基础。,11/21/2017,86,11/21/2017,87,11/21/2017,88,兴奋性突触,抑制性突触,细胞内记录,细胞内记录,细胞外记录,细胞外记录,皮层内场电位记录,11/21/2017,89,11/21/2017,90,二、觉醒与睡眠 (wakefulness and sleep) 重要的昼夜生物节律,觉醒： 1、觉醒反应： 脑电觉醒： 行为觉醒：,11/21/2017,91,2、觉醒维持的机制,脑电觉醒,脑干网状结构（Ach）,中脑蓝斑（NA）,行为觉醒,中脑黑质（DA）,11/21/2017,92,11/21/2017,93,脑干上行Ach激活系统,11/21/2017,94, 睡眠 （Sleep）,概 述人类一生中三分之一时间在睡眠中度过睡眠是一种昼夜节律生物现象睡眠是一种行为和意识受抑制的状态睡眠出现做梦等脑活动现象,11/21/2017,95,11/21/2017,96,1、睡眠的定义：,是对环境的认知及起反应能力丧失的一种复杂的、可逆的、 周期性的生理和行为过程。,剥夺睡眠将出现： 免疫力 情绪变化，易激惹 注意力 ，运动技巧能力,11/21/2017,97,睡眠生理功能变化的监测,11/21/2017,98,异相睡眠,深度睡眠,轻度睡眠,睡眠状态,放松状态,警觉状态,不同状态时EEG波形,11/21/2017,99,Sleep Stages During a Night,11/21/2017,100,11/21/2017,101,11/21/2017,102,Cerebral Metabolic Rate,Sleep Academic Award 103,睡眠时脑代谢变化情况(左:觉醒状态, 右:REM睡眠),11/21/2017,104,2、睡眠两种时相及其生物学意义,慢波睡眠 slow wave sleep， SWS,快波睡眠 fast wave sleep，FWS,11/21/2017,105,慢 波 睡 眠 SWS,表现及特征, EEG呈示为慢波,同步化睡眠（synchronize sleep）,骨骼肌反射活动及肌张力减弱，无肌肉活动, 眼球无快速运动，故又称非快眼动睡眠（non-rapid eye movement sleep，NREM）,感觉功能减退，唤醒阈增高；,内脏活动大都降低，但稳定；,做梦者少；,生长激素分泌增加。,11/21/2017,106,体力恢复.,生物学意义,机体生长，,能量贮存；,11/21/2017,107,快 波 睡 眠 FWS,表现及特征, EEG呈示为快波,又称去同步化睡眠（desynchronize sleep），或异相睡眠, 出现海马节律(紧张成分); (位相成分),骨骼肌肌张力进一步减弱，出现肌肉驰缓(紧张成分); （但可出现阵发性肌肉抽搐,并出现眼肌,耳肌和舌肌活动, 眼球快速运动）。 又称快眼动睡眠(rapid eye movement sleep，REM）;,包括紧张性和位相性两成分,11/21/2017,108, 感觉功能进一步减退，唤醒阈更高；, 脑代射增加,脑温升高(紧张成分); 但体温可出现变化(降低)., 内脏活动进一步降低. 心血管和呼吸系统活动不稳定。 因可出现阵发性呼吸急促，血压增高,生殖器充血。 (心绞痛,哮喘等发病多在此期).,做梦；,11/21/2017,109,动物研究表明: 蛋白质合成增加，新突触形成,生物学意义,儿童神经系统(特别是脑)的发育;,学习记忆有关;,精力恢复与情绪稳定.,11/21/2017,110,主动过程： CNS某些脑区发动，上行抑制系统发动, 睡眠发生机制 ?,参与的神经递质： 5-HT（SWS，FWS）、NA（FWS） Ach、GABA,11/21/2017,111,NREM,NREM,REM / W,REM / W,觉醒： 皮层 - ACh,蓝斑 /中缝核 (+),(+) NE, 5-HT,REM ：皮层 - ACh,蓝斑 /中缝核 (-),(-) NE, 5-HT,感觉输入,NREM,NREM,皮层- GABA,丘脑,睡眠所涉及的神经递质,11/21/2017,112,1、脑干诱发睡眠区（Sleep-inducing area),中缝核 (raphe nuclei),孤束核 (Nucleus of solitary tract),兰斑 (Locus coeruleus),2、视交叉上核（SCN)作为昼夜节律的生物钟,3、睡眠过程受中枢单胺类递质和Ach的控制,4、肽类物质参与对睡眠觉醒节律的调节,11/21/2017,113,与睡眠发生有关的中枢结构,11/21/2017,114,猫脑干横切引起睡眠时相变化,脑桥尾侧,巨细胞核,蓝斑,脑桥嘴侧,A和B处横切:嘴侧醒/NREM尾侧REMC处横切:嘴侧均存在尾侧无REM,11/21/2017,115,11/21/2017,116,睡眠引起肌肉松驰机制,11/21/2017,117,第五节 脑的电活动与觉醒睡眠周期,Electric Activity of Brain WakingSleep Cycle,11/21/2017,118,一、脑电活动,自发脑电活动诱发脑电活动,11/21/2017,119, 皮层诱发电位 evoked cortical potential, EP,1、概念,刺激感觉传入系统皮层表面记录脑电变化,11/21/2017,120,2、种类,听觉诱发电位视觉诱发电位体感诱发电位,11/21/2017,121,大脑皮层体感诱发电位,11/21/2017,122,正常人脑干听觉诱发电位,11/21/2017,123,11/21/2017,124,11/21/2017,125,3、主要成分,主 反 应 、 次反应和后 发 放,特性,有一定的潜伏期；有一定的皮层空间分布；各种诱发电位的型式不同 （波型不同）。,11/21/2017,126,、脑电图electroencephalogram，EEG,脑电图,皮层脑电图,11/21/2017,127,EEG记录电极分布示意图,11/21/2017,128,11/21/2017,129,Computer-Processed EEGFourier Spectral Analysis,EEG,Spectrum,Light,Lens,Prism,Analyzer,11/21/2017,130,8通道记录EEG,11/21/2017,131,11/21/2017,132,Hartikainen, K. Dissertation, U. Tampere, Ser A, Vol. 498, 1996,EEG Amplitude Patterns Describe Synaptic Activity,Awake,Drowsy,Light sleep,Deep sleep,Burst-suppression,Electrocortical silence,11/21/2017,133,觉醒EEG,a波,11/21/2017,134, EEG的基本波形：,1、 波： 8-13Hz，20-100微伏,2、 波： 14-30Hz，5-20微伏,3、 波： 0.5-3Hz，20-200微伏,4、 波： 4-7Hz，100-150微伏,11/21/2017,135, EEG形成机制：,1、EEG是皮层大量神经元突触后电位总和 而形成的场电位；,2、丘脑非特异性的投射系统是脑电活动形成 的基础。,11/21/2017,136,11/21/2017,137,11/21/2017,138,兴奋性突触,抑制性突触,细胞内记录,细胞内记录,细胞外记录,细胞外记录,皮层内场电位记录,11/21/2017,139,11/21/2017,140,二、觉醒与睡眠 (wakefulness and sleep) 重要的昼夜生物节律,觉醒： 1、觉醒反应： 脑电觉醒： 行为觉醒：,11/21/2017,141,2、觉醒维持的机制,脑电觉醒,脑干网状结构（Ach）,中脑蓝斑（NA）,行为觉醒,中脑黑质（DA）,11/21/2017,142,11/21/2017,143,脑干上行Ach激活系统,11/21/2017,144, 睡眠 （Sleep）,概 述人类一生中三分之一时间在睡眠中度过睡眠是一种昼夜节律生物现象睡眠是一种行为和意识受抑制的状态睡眠出现做梦等脑活动现象,11/21/2017,145,11/21/2017,146,1、睡眠的定义：,是对环境的认知及起反应能力丧失的一种复杂的、可逆的、 周期性的生理和行为过程。,剥夺睡眠将出现： 免疫力 情绪变化，易激惹 注意力 ，运动技巧能力,11/21/2017,147,睡眠生理功能变化的监测,11/21/2017,148,异相睡眠,深度睡眠,轻度睡眠,睡眠状态,放松状态,警觉状态,不同状态时EEG波形,11/21/2017,149,Sleep Stages During a Night,11/21/2017,150,11/21/2017,151,11/21/2017,152,Cerebral Metabolic Rate,Sleep Academic Award 153,睡眠时脑代谢变化情况(左:觉醒状态, 右:REM睡眠),11/21/2017,154,2、睡眠两种时相及其生物学意义,慢波睡眠 slow wave sleep， SWS,快波睡眠 fast wave sleep，FWS,11/21/2017,155,慢 波 睡 眠 SWS,表现及特征, EEG呈示为慢波,同步化睡眠（synchronize sleep）,骨骼肌反射活动及肌张力减弱，无肌肉活动, 眼球无快速运动，故又称非快眼动睡眠（non-rapid eye movement sleep，NREM）,感觉功能减退，唤醒阈增高；,内脏活动大都降低，但稳定；,做梦者少；,生长激素分泌增加。,11/21/2017,156,体力恢复.,生物学意义,机体生长，,能量贮存；,11/21/2017,157,快 波 睡 眠 FWS,表现及特征, EEG呈示为快波,又称去同步化睡眠（desynchronize sleep），或异相睡眠, 出现海马节律(紧张成分);