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    神经系统

    显示脑和脊髓的人的中枢神经系统

    基本的结构

    神经系统由脑子、脊髓和外周神经组成。

    它由叫神经元的神经细胞和叫神经胶质细胞的

    支持细胞所构建。

    神经元有3種:感觉神经元与感受器相连接,感受器专门探测内、外环境的不同性质的刺激,并对之起反应,感受器对光、声音、机械和化学

    刺激的变化很敏感,从而能感知视觉、听觉、触

    觉、嗅觉和味觉。当机械、温度或化学对皮肤的

    刺激超出一定强度,就能造成组织损伤,这時,一

    套特异的感受器叫做伤害性感受器被激活,此道

    致防护性反射和痛觉(参见第5章节触觉和痛觉)。运动神经元控制肌肉的活动,它对包括语言在

    内的所有行为都起有支配的作用。插在感觉神经

    元和运动神经元之间的是中间神经元,在人脑中,它是数量最多的神经元,中间神经元即调控简单

    的反射,又能传达脑的最高指令。神经胶质细胞,一直以来被认为只作支持神经元的作用,现在已

    知道它对神经系统的发育和维持成人脑功能也起

    着重要的作用。这些细胞数量繁多, 但他们不象

    神经元那样地传送信息。

    神经元的结构包括细胞体和两个叫做“突”的

    部分,其中一个叫做轴突,它们的工作是将信息从

    神经元传给与其连接的其它细胞。另一个叫做树

    突,它们的工作是接受其它神经元的轴突所传送

    出来的信息。这两个“突”都参于叫做“突触”的特

    殊接连(参见第2和3章 动作电位和化学信使)。

    神经元组成复杂的链子和网络, 这些网络是传送

    神经系统中信息的通路。

    脑和脊髓通过组成外周神经的长轴突与感受

    器和肌肉相连。脊髓有二个作用:其一是简单反

    射的所在地,例如膝反射和从一个热的物体或针

    刺迅速移开肢体的反射;另一个作用是比较复杂

    的反射,它还在身体和脑之间形成一条双向性的

    高速信息传导通路。

    神经系统的这些基本结构在所有脊椎动物是

    相似的,所不同的是人的脑与身体的比例比其它

    动物大,这是因为在进化演变中,人的中间神经元

    在数量上大大增加,使人对环境反应有宽广的选

    择。

    脑的解剖学

    脑包括脑干和大脑半球。

    脑干被划分成后脑、中脑和其间的间脑。后

    脑是脊髓的延伸,它包含由神经元网络构成的控

    制生命基本功能的中心,如呼吸和血压,在这些中

    心里面,神经元的活动控制这些功能。后脑的顶

    部是小脑,它对运动的控制和协调同步起绝对的

    中心作用(见有关章节 运动和诵读困难)。

    中脑包含几组神经元,每组都似乎使用一个

    特殊类型的化学信使,它们都投射到大脑半球,它

    们被认为在脑的更高中心起调整的作用,譬如睡

    觉、注意力或奖励。间脑被划分成二个非常不同

    的区域,称丘脑和下丘脑:丘脑传递所有来自感

    觉系统到大脑皮层的冲动,大脑信息又送回到丘

    脑,这种在脑里的上下连通性是有趣的--信息传

    导不是单向的;下丘脑控制象吃和喝的功能,它

    也调控与性功能有关的激素释放。人脑的上面, 下面和侧面。

    有大脑皮层,人才能有随意活动、语言、演讲和有如思想与记忆等高级功能,这些功能

    多数是由大脑两半球同时执行,但一些功能只

    由一侧大脑半球执行,这些象演讲(大多数人的

    演讲区在左脑半球)的更高级功能区域已被辨

    认。然而,还有很多问题有待研究,尤其是象

    意识那样的引人入胜的课题,因此,大脑皮层功

    能的研究是最令人兴奋、也是神经科学里研究

    的热门。

    现代神经科学之父然蒙尼 卡豪尔

    Ramon y Cajal , 摄于1890

    年和他的显微镜。

    Cajal 的第一张神经元

    和它们的树突的图片。

    Cajal 的精妙的小

    脑神经元的图画。

    脑子的侧视图,显示在大脑半

    球和脑干之间的分界延伸部

    为小脑

    大脑半球

    小脑

    脑干

    丘脑

    下丘脑

    大脑半球

    胼胝体

    基底神经节

    脑的横剖面图,显示丘脑和下

    丘脑

    脑的横剖面,显示基底神经节

    和胼胝体

    上网链接: http:science.howstuffworks.combrain.htm

    http:faculty.washington.educhudlerneurok.html http:psych.hanover.eduKrantzneurotut.html

    大脑半球包括核心的基底神经节,和薄而

    广泛的一层神经元构成的大脑皮层的灰质。基

    底神经节在起动与控制运动中起着一个中枢作

    用(见第7章 运动)。大脑皮层被包裹在有限的

    颅骨里,它迂回折叠使神经元的薄层表面积大

    大增加。这些皮层组织是人脑的进化中最高的

    发育部分--比大猩猩的要大四倍。它被划分成

    很多独立的区域,每个分区有其特殊的层次和

    连接, 我们已知很多这些区域的功能,如视觉,听觉,和溴觉区,从皮肤接受的知觉(称躯体觉

    区)和不同的运动区。从感觉感受器到大脑皮

    层和从大脑皮层到肌肉的通路是交叉的,所以,身体右边的运动由左边的大脑皮层控制(反之

    亦然)。同样,身体左边把感觉信号发射到右大

    脑半球,例如,左耳接收的声音主要传达到右侧

    大脑皮层。但是,大脑两半球的运作不是孤立

    的,因为左右大脑皮层由一称胼胝体的大纤维

    束连接。神经元和动作电位

    无论神经元是感觉性的还是运动性的,大

    的或是小的,都有一个共同特点:它们的活动

    是电子性和化学性的。神经元互相合作和竞

    争去调控神经系统的整体状态, 就象人们在

    决策过程中的合作与争斗。在树突接受到的

    来自与其相联接的轴突发出的化学信号被变

    换成电子信号,它加强或减弱所有其它突触上

    的电子信号,从而做出决定是否将信号传到别

    处。电子电位会移行到轴突, 传到下一个相

    联接的神经元树突上的突触, 这个过程反复

    进行。

    动态神经元

    我们在上一章叙述了一个神经元包含多

    个树突、一个细胞体、一个轴突和多个突触

    的终端。这个结构反映了它的功能,可分为接

    受、整合和传送内隔间膜,大略地说,树突负

    责接受,细胞体进行整合而轴突负责传送--这

    概念叫做极化状态,因为它们处理的信息只沿

    一个方向进行。

    一个神经元的关键概念

    树突 细胞体 轴突 突触

    接受 整合 传送

    任何一个结构都必须相互连结。由含脂

    质构成的神经元外膜覆盖在一个由小管形和

    丝状蛋白质建成的细胞骨架上,丝状蛋白质延

    伸而成树突和轴突,这种结构有点象帆布被舒

    展在帐篷的管形支架上。神经元的各个部分

    不断地运动,这个重新整理的过程反映出它本

    身和它相邻细胞的活动。当神经元尽力大声

    一点或少声一点谈话时,树突会改变其形状,发出新芽建立新的连接,而撤掉旧芽;轴突则

    生长出新的末梢。

    脊髓运动神经元 锥体细胞 小脑浦肯野细胞

    轴突 轴突

    轴突

    在神经元里面有许多由蛋白质组成的内间隔,这些蛋白质主要在细胞体内合成, 沿细胞骨架运

    输。在树突上突起的微小隆凸叫树突棘, 这里是

    轴突做连接的主要地方。蛋白质被运输到树突棘

    是很重要的, 因为它们创造和维持神经元的连通

    性。这些蛋白质不断地更新,它们完成了它们的工

    作后就会被新的蛋白质所替换。所有这些活动都

    需要“燃料”,在细胞里面的“能量工厂”(线粒体)使

    所有这些运作得以进行 ......

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