神經(jīng)細胞
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神經(jīng)系統(tǒng)的細胞,主要包括神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞?! ?/p>
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神經(jīng)元
神經(jīng)元(Neuron)是一種高度特化的細胞,是神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位之一,它具有感受刺激和傳導(dǎo)興奮的功能。
神經(jīng)元是高等動物神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)單位和功能單位。神經(jīng)系統(tǒng)中含有大量的神經(jīng)元,據(jù)估計,人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)中約含1000億個神經(jīng)元,僅大腦皮層中就約有140億。
神經(jīng)元描述:神經(jīng)細胞呈三角形或多角形,可以分為樹突、軸突和胞體這三個區(qū)域。
雖然神經(jīng)元形態(tài)與功能多種多樣,但結(jié)構(gòu)上大致都可分成胞體(soma)和突起(neurite)兩部分。突起又分樹突(dendrite)和軸突(axon)兩種。軸突往往很長,由細胞的軸丘(axon hillock)分出,其直徑均勻,開始一段稱為始段,離開細胞體若干距離后始獲得髓鞘,成為神經(jīng)纖維。習(xí)慣上把神經(jīng)纖維分為有髓纖維與無髓纖維兩種,實際上所謂無髓纖維也有一薄層髓鞘,并非完全無髓鞘。
胞體的大小差異很大,小的直徑僅5~6μm,大的可達100μm以上。突起的形態(tài)、數(shù)量和長短也很不相同。樹突多呈樹狀分支,它可接受刺激并將沖動傳向胞體;軸突呈細索狀,末端常有分支,稱軸突終末(axon terminal),軸突將沖動從胞體傳向終末。通常一個神經(jīng)元有一個至多個樹突,但軸突只有一條。神經(jīng)元的胞體越大,其軸突越長。
神經(jīng)元按照用途分為三種:輸入神經(jīng),傳出神經(jīng), 和連體神經(jīng)?! ?/p>
神經(jīng)元的基本構(gòu)造
神經(jīng)元的基本結(jié)構(gòu):可分為細胞體和突起兩部分。胞體包括細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核;突起由胞體發(fā)出,分為樹突(dendrite)和軸突(axon)兩種。樹突較多,粗而短,反復(fù)分支,逐漸變細;軸
突一般只有一條,細長而均勻,中途分支較少,末端則形成許多分支,每個分支末梢部分膨大呈球狀,稱為突觸小體。在軸突發(fā)起的部位,胞體常有一錐形隆起,稱為軸丘。軸突自軸丘發(fā)出后,開始的一段沒有髓鞘包裹,稱為始段(initial segment)。由于始段細胞膜的電壓門控鈉通道密度最大,產(chǎn)生動作電位的閾值最低,即興奮性最高,故動作電位常常由此首先產(chǎn)生。軸突離開細胞體一段距離后才獲得髓鞘,成為神經(jīng)纖維?! ?/p>
神經(jīng)元的功能
神經(jīng)元的功能:神經(jīng)元的基本功能是通過接受、整合、傳導(dǎo)和輸出信息實現(xiàn)信息交換
神經(jīng)元是腦的主要成分,神經(jīng)元群通過各個神經(jīng)元的信息交換,實現(xiàn)腦的分析功能,進而實現(xiàn)樣本的交換產(chǎn)出。產(chǎn)出的樣本通過聯(lián)結(jié)路徑點亮丘覺產(chǎn)生意識。
信息的接受和傳導(dǎo)
在眼的視網(wǎng)膜上有感光細胞能接受光的刺激,在鼻粘膜上有嗅覺細胞能接受氣味的變化,在味蕾中有能接受化學(xué)物質(zhì)刺激的味覺細胞等,這些細胞都屬于神經(jīng)細胞。神經(jīng)元的細胞結(jié)構(gòu)包括細胞體和突起兩個部分,突起可分為樹突和軸突。神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)的基本單位結(jié)構(gòu)和功能單位。我們周圍的各種信息就是通過這些神經(jīng)元獲取并傳遞的。
神經(jīng)元的功能分區(qū),無論是運動神經(jīng)元,還是感覺神經(jīng)元或中間神經(jīng)元都可分為:
1)輸入(感受)區(qū) 就一個運動神經(jīng)元來講,胞體或樹突膜上的受體是接受傳入信息的輸入?yún)^(qū),該區(qū)可以產(chǎn)生突觸后電位(局部電位)。
2)整合(觸發(fā)沖動)區(qū) 始段屬于整合區(qū)或觸發(fā)沖動區(qū),眾多的突觸后電位在此發(fā)生總和,并且當(dāng)達到閾電位時在此首先產(chǎn)生動作電位。
3)沖動傳導(dǎo)區(qū) 軸突屬于傳導(dǎo)沖動區(qū), 動作電位以不衰減的方式傳向所支配的靶器官。
4)輸出(分泌)區(qū) 軸突末梢的突觸小體則是信息輸出區(qū),神經(jīng)遞質(zhì)在此通過胞吐方式加以釋放。
神經(jīng)元和神經(jīng)纖維
神經(jīng)系統(tǒng)有大量神經(jīng)元,神經(jīng)元之間的聯(lián)系僅表現(xiàn)為彼此互相接觸,但無原生質(zhì)連續(xù)。典型的神經(jīng)元樹突多而短,多分支;軸突則往往很長,在其離開細胞體若干距離后始獲得髓鞘,成為神經(jīng)纖維。
神經(jīng)纖維對其所支配的組織能發(fā)揮兩個方面的作用:一方面是借助于興奮沖動傳導(dǎo)抵達末梢時突觸前膜釋放特殊的神經(jīng)遞質(zhì),而后作用于突觸后膜,從而改變所支配組織的功能活動,這一作用稱為功能性作用;另一方面神經(jīng)還能通過末梢經(jīng)常釋放某些物質(zhì),持續(xù)地調(diào)整被支配組織的內(nèi)在代謝活
動,影響其持久性的結(jié)構(gòu)、生化和生理的變化,這一作用與神經(jīng)沖動無關(guān),稱為營養(yǎng)性作用。關(guān)于神經(jīng)沖動的有關(guān)問題,已在第四章中進行了討論(詳見第四章人體的基本生理功能)。這里僅對神經(jīng)的營養(yǎng)性作用進行討論。
神經(jīng)營養(yǎng)性作用的研究,主要是在運動神經(jīng)上進行的。實驗見到,切斷運動神經(jīng)后,肌肉內(nèi)的糖原合成減慢、蛋白質(zhì)分解加速,肌肉逐漸萎縮;如將神經(jīng)縫合再生,則肌肉變化可以恢復(fù)。目前認為,營養(yǎng)性作用是由于末梢經(jīng)常釋放某些營養(yǎng)性物質(zhì),作用于所支配的組織而完成的。營養(yǎng)性物質(zhì)是由神經(jīng)元胞體合成的,合成后借助于軸漿流動運輸?shù)?a href="/w/%E7%A5%9E%E7%BB%8F%E6%9C%AB%E6%A2%A2" title="神經(jīng)末梢">神經(jīng)末梢加以釋放的。軸漿流動與神經(jīng)沖動傳導(dǎo)無關(guān),因為持續(xù)用局部麻醉藥阻斷神經(jīng)沖動的傳導(dǎo),并不能使軸漿流動停止,其所支配的肌肉也不會發(fā)生代謝改變而萎縮。軸漿經(jīng)常在流動,而且流動是雙向性的:一方面部分軸漿由細胞體流向軸突末梢,另一方面部分軸漿由末梢反向地流向胞體?! ?/p>
神經(jīng)元之間相互作用的方式
(一)突觸傳遞
神經(jīng)系統(tǒng)由大量的神經(jīng)元構(gòu)成。這些神經(jīng)元之間在結(jié)構(gòu)上并沒有原生質(zhì)相連,僅互相接觸,其接觸的部位稱為突觸。由于接觸部位的不同,突觸主要可分為三類:①軸突-胞體式突觸;②軸突-樹突式突觸;③軸突-效應(yīng)器式突觸.一個神經(jīng)元的軸突末梢反復(fù)分支,末端膨大呈杯狀或球狀,稱為突觸小體,與突觸后神經(jīng)元的胞體或突起相接觸。一個突觸前神經(jīng)元可與許多突觸后神經(jīng)元形成突觸,一個突觸后神經(jīng)元也可與許多突觸前神經(jīng)元的軸突末梢形成突觸。一個脊髓前角運動神經(jīng)元的胞體和樹突表面就有1800個左右的突觸小體覆蓋著。
在電鏡下觀察到,突觸部位有兩層膜,分別稱為突觸前膜和突觸后膜,兩膜之間為突觸間隙。所以,一個突觸由突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜三部分構(gòu)成。前膜和后膜的厚度一般只7nm左右,間隙為20nm左右。在靠近前膜的軸漿內(nèi)含有線粒體和突觸小泡,小泡的直徑為30~60nm,其中含有化學(xué)遞質(zhì)。在前膜的內(nèi)側(cè)有致密突起和網(wǎng)格形成的囊泡欄柵,其空隙處正好容納一個突觸小泡,它可能有引導(dǎo)突觸小泡與前膜接觸的作用,促進突觸小泡內(nèi)遞質(zhì)的釋放。當(dāng)突觸前神經(jīng)元傳來的沖動到達突觸小體時,小泡內(nèi)的遞質(zhì)即從前膜釋放出來,進入突觸間隙,并作用于突觸后膜;如果這種作用
足夠大時,即可引起突觸后神經(jīng)元發(fā)生興奮或抑制反應(yīng)。
目前還觀察到,單胺類遞質(zhì)的神經(jīng)元的突觸傳遞另有一種方式。這類神經(jīng)元的軸突末梢有許多分支,在分支上有大量的結(jié)節(jié)狀曲張體。曲張體內(nèi)含有大量的小泡(圖11-3),是遞質(zhì)釋放的部位。但是,曲張體并不與突觸后神經(jīng)元或效應(yīng)細胞直接接觸,而是處在它們的附近。當(dāng)神經(jīng)沖動抵達曲張體時,遞質(zhì)從曲張體釋放出來,通過彌散作用到突觸后細胞膜的受體,產(chǎn)生傳遞效應(yīng)。這種傳遞方式,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)和交感神經(jīng)節(jié)后纖維上都存在?! ?/p>
(二)縫隙連接
高等動物神經(jīng)元之間的信息聯(lián)系還可通過縫隙連接來完成。例如,大腦皮層的星狀細胞、小腦皮層的籃狀細胞等都有縫隙連接。局部電流可以通過縫隙連接,當(dāng)一側(cè)膜去極化時,可由于電緊張性作用導(dǎo)致另一側(cè)膜也去極化。所以,縫隙連接也稱為電突觸。
神經(jīng)元實驗
神經(jīng)元:40號切片,4號切片等
低倍鏡下,可見到一些大型帶突起的藍染細胞——脊髓腹角運動神經(jīng)細胞。這種神經(jīng)細胞有很多突起,但由于切片關(guān)系,只能看到其中的數(shù)個突起。胞質(zhì)內(nèi)有染色呈深藍紫色的塊狀或顆粒狀物質(zhì),稱尼氏體,在電鏡下為粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。胞核著色較淡,多位于細胞中央,內(nèi)含少量染色質(zhì),核膜明顯,有一個大而圓的核仁。
高倍鏡下繪圖:示神經(jīng)細胞的構(gòu)造。
注解:胞體、胞突、胞核、尼氏體、核仁?! ?/p>
神經(jīng)膠質(zhì)細胞
神經(jīng)系統(tǒng)中還有數(shù)量眾多(幾十倍于神經(jīng)元)的神經(jīng)膠質(zhì)細胞(neuroglia),如中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞、小膠質(zhì)細胞以及周圍神經(jīng)系統(tǒng)中的施萬細胞等。由于缺少Na+通道,各種神經(jīng)膠質(zhì)細胞均不能產(chǎn)生動作電位?! ?/p>
膠質(zhì)細胞的主要功能
膠質(zhì)細胞的主要功能有:
① 支持作用
星形膠質(zhì)細胞的突起交織成網(wǎng),支持著神經(jīng)元的胞體和纖維;
② 絕緣作用
少突膠質(zhì)細胞和施萬細胞分別構(gòu)成中樞和外周神經(jīng)纖維的髓鞘,使神經(jīng)纖維之間的活動基本上互不干擾;
③ 屏障作用
星形膠質(zhì)細胞的部分突起末端膨大,終止在毛細血管表面(血管周足),覆蓋了毛細血管表面積的85%,是血-腦屏障的重要組成部分;
④ 營養(yǎng)性作用
星形膠質(zhì)細胞可以產(chǎn)生神經(jīng)營養(yǎng)因子(neurotrophic factors, NTFs),維持神經(jīng)元的生長、發(fā)育和生存;
⑤ 修復(fù)和再生作用
小膠質(zhì)細胞可轉(zhuǎn)變?yōu)?a href="/w/%E5%B7%A8%E5%99%AC%E7%BB%86%E8%83%9E" title="巨噬細胞">巨噬細胞,通過吞噬作用清除因衰老、疾病而變性的神經(jīng)元及其細胞碎片;星形膠質(zhì)細胞則通過增生繁殖,填補神經(jīng)元死亡后留下的缺損,但如果增生過度,可成為腦瘤發(fā)病的原因;
⑥ 維持神經(jīng)元周圍的K+平衡
神經(jīng)元興奮時引起K+外流,星形膠質(zhì)細胞則通過細胞膜上的Na+-K+泵將K+泵入到胞內(nèi),并經(jīng)細胞間通道(縫隙連接)將K+迅速分散到其它膠質(zhì)細胞內(nèi),使神經(jīng)元周圍的K+不致過分增多而干擾神經(jīng)元活動;
⑦攝取神經(jīng)遞質(zhì)
哺乳類動物的背根神經(jīng)節(jié)、脊髓以及自主神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)膠質(zhì)細胞均能攝取神經(jīng)遞質(zhì),故與神經(jīng)遞質(zhì)濃度的維持和突觸傳遞有關(guān)?! ?/p>
神經(jīng)元的分類
神經(jīng)元有幾種分類法?! ?/p>
根據(jù)突起的多少
根據(jù)突起的多少可將神經(jīng)元分為三種:
①多極神經(jīng)元(multipolar neuron),有一個軸突和多個樹突;
②雙極神經(jīng)元(bipolar neuron),有兩個突起,一個是樹突,另一個是軸突;
③假單極神經(jīng)元(pseudounipolar neuron),從胞體發(fā)出一個突起,距胞體不遠又呈“T”形分為兩支,一支分布到外周的其他組織的器官,稱周圍突(peripheral process);另一支進入中樞神經(jīng)系統(tǒng),稱中樞突(central process)。假單極神經(jīng)元的這兩個分支,按神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)方向,中樞突是軸突,周圍突是樹突;但周圍突細而長,與軸突的形態(tài)類似,故往往通稱軸突?! ?/p>
根據(jù)軸突的長短
根據(jù)軸突的長短,神經(jīng)元可分為:
①長軸突的大神經(jīng)元,稱GolgiⅠ型神經(jīng)元,最長的軸突達1m以上;
②短軸突的小神經(jīng)元,稱GolgiⅡ型神經(jīng)元,軸突短的僅數(shù)微米?! ?/p>
根據(jù)神經(jīng)元的功能
根據(jù)神經(jīng)元的功能又可分:
①感覺神經(jīng)元(sensory neuron),或稱傳入神經(jīng)元(afferent neuron)多為假單極神經(jīng)元,胞體主要位于腦脊神經(jīng)節(jié)內(nèi),其周圍突的末梢分布在皮膚和肌肉等處,接受刺激,將刺激傳向中樞。
②運動神經(jīng)元(motor neuron),或稱傳出神經(jīng)元(efferent neuron)多為多極神經(jīng)元,胞體主要位于腦、脊髓和植物神經(jīng)節(jié)內(nèi),它把神經(jīng)沖動傳給肌肉或腺體,產(chǎn)生效應(yīng)。
③中間神經(jīng)元(interneuron),介于前兩種神經(jīng)元之間,多為多極神經(jīng)元。動物越進化,中間神經(jīng)元越多,人神經(jīng)系統(tǒng)中的中間神經(jīng)元約占神經(jīng)元總數(shù)的99%,構(gòu)成中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)?! ?/p>
根據(jù)神經(jīng)元釋放的神經(jīng)遞質(zhì)
根據(jù)神經(jīng)元釋放的神經(jīng)遞質(zhì)(neurotransmitter),或神經(jīng)調(diào)質(zhì)(neuromodulator),還可分為:
①膽堿能神經(jīng)元(cholinergic neuron);
②胺能神經(jīng)元(aminergic neuron);
③肽能神經(jīng)元(peptidergic neuron);
④氨基酸能神經(jīng)元。
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