18新利最新登入神经是如何工作的

胚胎肢体皮肤中的神经(绿色)和动脉(红色)。查看更多大脑的照片

考虑这一点。当你接触到一个热的物体时,立即把它放下,或者把手从热源上移开。你做得太快了,想都没想。18新利最新登入这是怎么发生的?你的神经系统协调一切。它感应到热的物体,向你发出信号肌肉放手吧。你的神经系统,由你的大脑脊髓、周围神经和自主神经协调你所有的动作、思想和感觉。在这篇文章中,我们将检查你的神经系统的结构和功能,神经细胞如何与其他组织和各种组织沟通,以及当神经受损或患病时可能出现的问题。18新利最新登入

神经系统:

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  • 感知你的外部和内部环境
  • 在你的大脑、脊髓和其他组织18luck手机登录之间传递信息
  • 协调志愿活动
  • 协调和调节非自主功能,如呼吸、心率、血压和体温。

大脑是神经系统的中心,就像电脑里的微处理器电脑。脊髓和神经是连接,就像电脑里的门和线。神经在神经系统的不同区域之间以及神经系统与其他组织和器官之间传递电化学信号。神经分为四类:

  1. 颅神经连接你的感觉器官(眼睛(耳朵、鼻子、嘴巴)到大脑
  2. 中枢神经连接大脑和脊髓内的区域
  3. 周围神经把脊髓和四肢连接起来
  4. 自主神经连接大脑和脊髓与你的器官(,胃,肠,船等)

中枢神经系统由脑和脊髓组成,包括颅神经和中枢神经。的周围神经系统由周围神经和自主神经系统是由自主神经组成的。快速反射,比如迅速把手从热源上移开,涉及到周围神经和脊髓。思维过程和器官的自主调节涉及大脑的各个部分,并通过脊髓和周围/自主神经传递给肌肉和器官。

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脊髓和神经元

脊髓通过背部每根椎骨的中空开口延伸。它包含各种神经细胞体(灰质)和神经突或轴突(白质),这些神经突或轴突往返于大脑大脑向外延伸到身体。周围神经通过每个椎体的开口进出。在脊椎骨内,每根神经分成背根(感觉神经细胞突和细胞体)和腹侧的根(运动神经细胞过程)。自主神经细胞体沿着一条与脊髓平行的链分布在椎骨内,而它们的轴突则位于脊神经鞘中。

神经细胞

大脑、脊髓和神经由1000多亿个神经细胞组成神经元。神经元收集并传递电化学信号。它们具有相同的特征和部件细胞但是电化学方面使它们能够远距离(长达几英尺或几米)传输信号并相互传递信息。

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2007年18新利最新登入HowStuffWorks

神经元有三个基本部分:

  • 胞体:这个主要部分包含细胞的所有必要成分,如细胞核(其中含有蛋白质)DNA),内质网还有核糖体(制造蛋白质)和线粒体(制造能量)。如果细胞体死亡,神经元也会死亡。细胞体聚集在一起称为神经节它们位于大脑和脊髓的不同部位。
  • 轴突:细胞的这些细长的电缆状突起携带着电化学信息(神经冲动动作电位)沿着细胞的长度。根据神经元的类型,轴突可以覆盖一层薄薄的髓鞘,就像绝缘的电线。髓磷脂是由脂肪它有助于加速神经冲动在长轴突上的传递。有髓鞘神经元通常存在于周围神经(感觉和运动神经元)中,而无髓鞘神经元存在于大脑和脊髓中。
  • 树突神经末梢:这些细胞上的小分支状突起与其他细胞连接,使神经元能够与其他细胞交谈或感知环境。树突可以位于细胞的一端或两端。

神经元有很多种大小。例如,你指尖的一个感觉神经元有一个轴突,它可以延伸到你手臂的长度,而大脑中的神经元可能只延伸几毫米。神经元的形状取决于它们的功能。运动神经元控制肌肉收缩的一端是细胞体,中间是长轴突,另一端是树突;感觉神经元两端有树突,由长轴突连接,中间有细胞体。

神经元的功能也各不相同:

  • 感觉神经元将身体外部(外围)的信号传递到中枢神经系统。
  • 运动神经元(运动神经元)将中枢神经系统的信号传递到外部(肌肉(皮肤、腺体)
  • 受体感知环境(化学物质,(声音、触觉),并将这些信息编码成电化学信息,由感觉神经元传递。18luck手机登录
  • 中间神经元连接大脑和脊髓内的各种神经元。

在外周神经和自主神经中,轴突根据它们的来源和去向被捆绑成一组。束被不同的膜(束膜)覆盖。小血管穿过神经为组织提供氧气并清除废物。大多数周围神经在四肢深处靠近骨骼的大动脉附近活动。

接下来,我们将学习神经通路。

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神经通路和动作电位

神经通路

最简单的神经通路是单突触的(单连接)反射通路就像膝跳反射一样。当医生用橡胶锤敲击膝盖上的某个点,感受器通过感觉神经元向脊髓发送信号。感觉神经元将信息传递给控制腿部的运动神经元肌肉。神经冲动沿着运动神经元传递,刺激相应的腿部肌肉收缩。神经冲动也传递到对面的腿部肌肉,抑制收缩,使其放松(这一途径涉及到中间神经元)。这种反应是一种快速的肌肉抽搐,不涉及你的大脑。人类有很多像这样的本能反射,但随着任务变得更加复杂,通路“电路”变得更加复杂,大脑也会参与其中。

动作电位

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我们已经讨论过神经信号并提到它们本质上是电化学的,但这意味着什么呢?

要理解神经元是如何传递信号的18新利最新登入,我们必须先看一下神经元的结构细胞膜。细胞膜是由脂肪或脂质构成的磷脂。每个磷脂都有一个粘在附近的带电头还有两条极地尾巴,可以避开水。磷脂将自己排列成两层脂质三明治,极性头部贴在水中,极性尾部贴在彼此附近。在这种结构中,它们形成了一个屏障,将细胞内部与外部分开,不允许水溶性或带电粒子(如离子)穿过它。

那么带18新利最新登入电粒子是如何进入细胞的呢?我们会在下一页找到答案。

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离子通道

©摄影师:Eraxion | Agency:Dreamstime

因为离子带电且可溶于水,所以它们必须通过小隧道或渠道(特殊的蛋白质)跨越细胞膜的脂质双分子层。每个通道只针对一种类型的离子。钠离子、钾离子、钙离子和氯离子都有特定的通道。这些通道使细胞选择性地渗透对各种离子和其他物质(如葡萄糖)。细胞膜的选择性渗透性使其内部的成分与外部的成分不同。

就神经信号而言,我们感兴趣的是以下特征:

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  • 外部液体富含钠,其浓度约为内部液体的10倍
  • 细胞内部的液体富含钾元素,钾元素在细胞内部的浓度是细胞外部的20倍。
  • 细胞内有大量带负电荷的蛋白质,它们太大而无法穿过细胞膜。它们使细胞内部呈阴性电荷与外部的比较。电荷约为70至80毫伏(mV)——1毫伏是1伏的千分之一。相比之下,你家里的电荷大约是120伏,大约是120万倍。
  • 细胞膜对钠离子和钾离子有轻微的“泄漏”,因此在细胞膜上有一个钠钾泵。这种泵利用能量(ATP)将钠离子从内部泵到外部,将钾离子从外部泵到内部。
  • 因为钠离子和钾离子带正电荷,所以当它们穿过细胞膜时,会携带微小的电流。如果有足够的数量通过膜,你就可以测量电流。

神经信号

神经信号,或者动作电位它是钠离子和钾离子在神经细胞膜上的协调运动。下面是它的工作18新利最新登入原理:

  1. 正如我们讨论过的,内部细胞微带负电荷(静息膜电位为-70 ~ -80 mV)。
  2. 干扰(机械的);(有时是化学的)导致细胞膜上一小部分的钠通道打开。
  3. 钠离子通过开放的钠通道进入细胞。它们携带的正电荷使细胞内部的负电荷稍微少一些(去偏光细胞)。
  4. 当去极化达到一定的阈值时,该区域会打开更多的钠通道。更多的钠流入体内,触发动作电位。钠离子的流入逆转了该区域的膜电位(使其内部为正,外部为负——内部的电势约为+ 40mv)。
  5. 当内部电位达到+ 40mv时(大约1毫秒后),钠通道关闭,不再让钠离子进入(钠失活)。
  6. 形成的正膜电位导致钾离子通道打开。
  7. 钾离子通过开放的钾通道离开细胞。正钾离子的向外移动使膜内部更具负电性,并使膜返回静息膜电位(使细胞再极化)。
  8. 当膜电位恢复到静息值时,钾离子通道关闭,钾离子不能再离开细胞。
  9. 膜电位略高于静息电位,这是由钠钾泵纠正,恢复正常的离子平衡跨膜和恢复其静息水平的膜电位。
  10. 现在,这一系列事件发生在细胞膜的局部区域。但是这些变化会传递到下一个膜区域,然后传递到下一个膜区域,沿着轴突的整个长度传递下去。因此,动作电位(神经冲动或神经信号)在神经细胞中传递(传播)。

关于动作电位的传播有几点需要注意。

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当一个区域经过去极化和再极化,动作电位移动到下一个区域时,在第一个区域再次去极化之前有很短的一段时间(不应期)。这个不应期阻止动作电位向后移动,并使一切都向一个方向移动。

  • 动作电位是一种“全有或全无”的反应。一旦膜达到阈值,它将去极化到+ 40mv。换句话说,一旦离子事件开始,它们就会一直持续到最后。
  • 这些离子事件发生在除神经元外的许多可兴奋细胞中(如肌肉细胞)。
  • 动作电位传播迅速。典型的神经元传导速度为每秒10到100米。传导速度随轴突直径(越大=越快)和髓鞘的存在(有髓鞘=越快)而变化。整个神经回路的快速神经传导使你能在几分之一秒内对刺激做出反应。
  • 这些通道可能会中毒,无法打开。各种毒素(河豚毒素、毒液(蝎子的毒液)可以阻止特定的通道打开,扭曲动作电位,或者完全阻止动作电位的发生。同样,许多局部麻醉剂(如利多卡因、奴佛卡因、苯佐卡因)可以阻止动作电位在一个区域的神经细胞中传播,暂时阻止你感到疼痛。
  • 在实验环境中,动作电位的传播对温度也很敏感。较低的温度会减缓动作电位,但这通常不会发生在个人身上。18新利最新登入然而,你可以使用冷敷技术来暂时麻醉一个区域(比如在受伤的手指上放冰)。

那么,如果动作电位的大小不变,那么动作电位是如何编码信息的呢?18luck手机登录18新利最新登入18luck手机登录信息是由动作电位的频率编码的,很像调频广播。一个小的刺激会引发一个由几个动作电位组成的低频序列。随着刺激强度的增加,动作电位的频率也随之增加。

在下一页,我们将学习神经是如何相互交流的。18新利最新登入

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突触传递

就像你家的电线一样系统,神经细胞在电路中彼此建立联系神经通路。不像你家里的电线,神经细胞不接触,但在突触。在突触处,两个神经细胞被一个微小的间隙分开突触间隙。发送神经元被称为突触前单元格,而接收单元格称为突触后细胞。神经细胞传递化学信息神经递质从突触前细胞向突触后细胞单向传递。

让我们看看神经元中使用神经递质血清素的过程:

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  1. 突触前细胞(发送细胞)从氨基酸色氨酸中产生5-羟色胺(5-羟色胺,5HT),并将其包装在其末端的囊泡中。
  2. 动作电位沿突触前细胞向下传递到其末端。
  3. 血清素穿过突触间隙,与一种叫做受体在突触后细胞(接受细胞)的膜上,并在突触后细胞中建立去极化。如果去极化达到阈值水平,一个新的动作电位将在该细胞中传播。一些神经递质引起突触后细胞超极化(膜电位变得更负,从而抑制突触后细胞动作电位的形成)。5 -羟色胺和它的受体就像和关键。
  4. 有些会被突触前细胞上的特定转运体吸收(再摄取)。这使得神经信号被“关闭”,并为突触接收另一个动作电位做好准备。
  5. 除了血清素,还有几种类型的神经递质,包括乙酰胆碱、去甲肾上腺素、多巴胺和γ -氨基丁酸(GABA)。任何给定的神经元只产生一种神经递质。任何一个神经细胞上都可能有来自兴奋性突触前神经元和抑制性突触前神经元的突触。通过这种方式,神经系统可以将各种细胞(以及随后的神经通路)“开”和“关”。最后,神经细胞在效应细胞(肌肉(腺体等)来唤起或抑制反应。

接下来,我们将学习不同类型的感觉神经元。

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感觉神经元

神经系统有许多类型的感觉神经元。每个神经元一端的神经末梢被包裹在一种特殊的结构中,以感知特定的刺激。

  • 化学感受器感觉的化学物质。监控你的嗅觉的嗅球具有感知气味(空气中的化学物质)的化学感受器。味蕾有化学感受器来检测溶解在液体中的化学物质。化学感受器大脑还要监测空气中二氧化碳的浓度和脑脊液来控制你的呼吸频率。
  • 的机械感应触觉、压力和变形(拉伸)。你体内的拉伸感受器肌肉肌腱是膝跳反射的第一个环节。
  • 光感受器哪一种感觉,存在于你的视网膜中眼睛
  • 温度感受器是感觉温度的自由神经末梢,但我们不确定它们是如何做到的。18新利最新登入温度的变化会影响离子在细胞膜上的运动,从而影响动作电位。
  • 痛觉受器是感觉疼痛的自由神经末梢。它们对各种刺激(热、压力、化学物质)做出反应,并感知组织损伤。
  • 听觉受体内耳感受声波的振动。

通常,刺激引起受体神经元树突的离子变化,从而导致受体神经元中动作电位的形成。这些动作电位在感觉神经元之间传递,感觉神经元与脊髓中的运动神经元(也可能是上升神经元)相连。动作电位引起突触前细胞内的神经递质释放。神经递质与突触后细胞结合,在那里产生动作电位。动作电位沿着突触后细胞的长度传递到效应细胞(如肌肉细胞、皮肤、血管、腺体)上的另一个突触,在那里它的神经递质会在效应细胞中引起反应(如肌肉收缩)。或者,突触后细胞可能是另一个神经元,它将信号传递给大脑或脊髓中的另一个神经元。

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当神经受损或患病时会发生什么?我们会在下一页找到答案。

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神经障碍

神经活动可受到毒素、创伤和疾病的影响。

  • 有毒物质干扰钠或钾通道,它们的作用是动作电位的基础。这些有毒物质包括毒液、重金属(如汞和铅)和麻醉剂。
  • 创伤当四肢或脊椎断裂,靠近它们的神经被压碎、挤压甚至切断时,就会发生这种情况。这可能导致疼痛、麻木、完全失去感觉或失去运动能力。损伤和恢复的程度取决于损伤的严重程度和位置。
  • 一个的神经是骨头、关节的常见问题还是肌肉压迫神经并损害其传导,导致疼痛和麻木。这通常发生在脊柱的椎骨之间,肿胀的椎间盘会在神经离开时压迫神经。
  • 另一个常见的例子是腕管综合症,手腕的重复动作(比如打字)电脑)引起骨隧道(腕骨)肿胀,桡神经和尺神经通过腕关节进入手指。坐骨神经痛是一种类似的神经问题,受伤的椎间盘压迫到腿部的坐骨神经,引起疼痛和麻木。
  • 一些疾病直接影响神经功能。例如,多发性硬化症当神经周围的髓鞘退化,影响神经传导时,就会发生多发性硬化。多发性硬化症可能是由自身免疫反应引起的,患者自身的免疫系统攻击有髓神经。重症肌无力(MG)是一种神经细胞和肌肉细胞之间的突触传递被破坏的疾病。

你的神经必须正确地传导冲动,才能调节你的内部环境,对外部环境做出反应,思考和学习。当神经受损时,许多身体功能或生活质量都会受到影响。

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  • 鼓起勇气,芝加哥论坛报在线课程。http://nie.chicagotribune.com/activities_082205.htm
  • HHMI生物交互神经科学虚拟实验室。http://www.hhmi.org/biointeractive/neuroscience/vlab.html
  • 儿童神经科学。http://faculty.washington.edu/chudler/introb.html
  • 纽约时报,“另一个大脑也处理许多问题”http://www.nytimes.com/2005/08/23/health/23gut.html新利国际网站品牌官网
  • 美国国家/国家行业集团公司。"细胞内部" http://publications.nigms.nih.gov/insidethecell/index.html
  • 美国国立卫生研究院,美国国家开发协会课程大脑:通过成瘾研究了解神经生物学。http://science-education.nih.gov/supplements/nih2/addiction/default.htm
  • NLM/NIH Medline Plus,多发性硬化。http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/multiplesclerosis.html
  • NLM/NIH Medline Plus,重症肌无力。http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/myastheniagravis.html。
  • NLM/NIH Medline Plus,神经传导速度。http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003927.htm。
  • 在线词源词典:Nerve。http://www.etymonline.com/index.php?l=n&p=3
  • 今日心理学,“我们的第二个大脑:胃”http://psychologytoday.com/articles/pto-19990501-000013.html
  • Purves, D等人,“神经科学第一章:神经细胞”http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?indexed=google&rid=neurosci.section.50
  • 神经科学学会,星形胶质细胞。http://www.sfn.org/index.cfm?pagename=brainBriefings_adult_neurogenesis
  • 神经科学学会,轴突指导。http://www.sfn.org/index.cfm?pagename=brainBriefings_axonGuidance
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  • 神经科学,髓磷脂和脊髓修复学会。http://www.sfn.org/index.cfm?pagename=brainBriefings_myelinAndSpinalCordRepair
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  • 神经科学学会,神经营养因子。http://www.sfn.org/index.cfm?pagename=brainBriefings_neurotrophicFactors
  • 神经科学,痛觉感受器和疼痛学会。http://www.sfn.org/index.cfm?pagename=brainBriefings_nociceptorsAndPain
  • 神经科学学会,脊髓修复。http://www.sfn.org/index.cfm?pagename=brainBriefings_spinalCordRepair
  • 神经科学学会。大脑的事实。http://www.sfn.org/index.cfm?pagename=brainFacts
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