第十章 肌肉活动的神经控制
第一节 神经系统概述 一、神经组织 细胞体 神经细胞(神经元) 树突 神经组织 轴突 神经胶质细胞
(-)神经元 1、基本结构: (1)胞体:接受、整合信息部位 (2)树突:接受、传导信息部位 (3)轴突:传导信息部位 是神经系统的基本结构和功能单位。 1、基本结构: (1)胞体:接受、整合信息部位 (2)树突:接受、传导信息部位 (3)轴突:传导信息部位 (4)末稍:递质释放部位 2、基本功能: (1)感受刺激→兴奋或抑制 (2)整合、分析、贮存信息 (3)传导信息或分泌激素
(-)神经元 3、分类: 感觉神经元:将体内外环境变化的信息由 外周传向中枢。 运动神经元:将信息由中枢传向外周。 中间神经元:介于上述两类神经元之间。 中枢神经系统内的神经元绝大部分属于中间神经元。
(二)神经胶质细胞 形态:多样,细胞很小,但数量较多,约为神经元的6~10倍。 功能 (1)转运功能:构成神经元与血管之间的代谢物质的 “ 转运站”。 (2)参与血脑屏障的组成。 (3)构成神经纤维的髓鞘,具有绝缘作用。 (4)填补神经元的缺损。 (5)参与离子和递质的调节,胶质细胞还可摄取和贮藏神经元所释放的递质,需要时重新释放出来,以调节神经元间的信息传递过程。
第一节 神经系统概述 二、神经冲动的产生和传导 (一)神经冲动的产生 原理同动作电位的产生(局部反应→动作电位 ) (二)神经冲动的传导 无髓鞘神经纤维:局部电路(已兴奋区→临近 未兴奋区) 有髓鞘神经纤维:跳跃传导(在郎飞氏结之间进行 跳跃式传导)
第一节 神经系统概述 (三)神经传导的一般特征 (1)生理完整性:神经纤维在结构上和生理 功能上必须都是完整的 (2)绝缘性:髓鞘的绝缘作用所致 (3)双向传导:刺激神经纤维的任何一点, 所产生的冲动可同时向两侧方向传导 (4)相对不疲劳性:在适宜的条件下,以50- 100HZ的电脉冲连续刺激12小时,神经 纤维仍能产生和传导冲动
第一节 神经系统概述 三、神经元间的信息传递 突触传递:神经元之间的结构为突触,通过此部位,信息从前一个细胞传递给后一个细胞,这一信息传递过程被称为突触传递
第一节 神经系统概述 (一)化学性突触传递 1、突触结构(前膜、间隙、后膜 ) 2、突触电位 兴奋性突触后电位(EPSP):突触前膜释放兴奋性递质导致后膜去极化效应(Na+通透性升高)。 抑制性突触后电位(IPSP):突触前膜释放抑制性递质导致后膜超极化效应(Cl- 通透性升高)。
第一节 神经系统概述 特点: ①空间总和:同时有冲动抵达多个突触前膜 ②时间总和:先后有一连串冲动抵达同一突触前膜 ③突触延搁:冲动到达突触前膜约0.5~1.0ms后, 突触后神经元的去极化才开始,这段时间称为突触延搁。
第一节 神经系统概述 (二)电突触传递 在哺乳动物的脊髓、海马和下丘脑等部位的神经元之间,广泛存在着相当数量的电突触。 结构基础:细胞的缝隙连接,即神经元膜紧密接触的部位。 特点:连接部位的膜阻抗较低,其间的信息传递是一种电传递。电传递的速度快,几乎不存在潜伏期(即突触延搁)。
第一节 神经系统概述 四、中枢抑制 交互抑制:一个感觉传入纤维进入脊髓后,一方面直接兴奋某一中枢的神经元,另一方面发出其侧支兴奋另一抑制性中间神经元,然后通过抑制性神经元的活动转而抑制另一中枢的神经元。
交互抑制
第二节 运动的神经控制 一、脊髓对躯体运动的调节 (一)脊髓神经元 1、运动神经元池 第二节 运动的神经控制 一、脊髓对躯体运动的调节 (一)脊髓神经元 1、运动神经元池 一块肌肉通常由若干运动神经元支配。这些神经元位于脑干或脊髓前角,称为运动神经元池。 运动神经元 大运动神经元 运动神经元池 小运动神经元 神经元
第二节 运动的神经控制 运动神经元的功能: 运动神经元:支配肌纤维的舒缩活动。 神经元:调节肌肉长度和张力。 大小原则: 第二节 运动的神经控制 运动神经元的功能: 运动神经元:支配肌纤维的舒缩活动。 神经元:调节肌肉长度和张力。 大小原则: 运动神经元的兴奋性与细胞大小呈负相关,其抑制性则与细胞大小呈正相关。
第二节 运动的神经控制 2、中间神经元 位置:位于脊髓传入纤维与传出纤维之间 数量:与运动神经元之比为30:1 第二节 运动的神经控制 2、中间神经元 位置:位于脊髓传入纤维与传出纤维之间 数量:与运动神经元之比为30:1 功能:介导传入与传出信号,并将传入信息整合成为新的、不同模式的输出。
将传入信号转变为抑制信号,起信号转换器作用。 调节外周感觉信号传至运动神经元的闸门。
第二节 运动的神经控制 (二)脊髓反射 脊髓反射:脊髓是初级反射中枢。凡潜伏期短,活动形式固定,只需外周传入和脊髓参与的反射活动称为脊髓反射。
概念:在脊髓完整的情况下,一块骨骼肌如受到外力牵拉使其伸长时,引起受牵拉肌肉反射性缩短,该反射称为牵张反射。 1、牵张反射 概念:在脊髓完整的情况下,一块骨骼肌如受到外力牵拉使其伸长时,引起受牵拉肌肉反射性缩短,该反射称为牵张反射。 特点:属于单突触反射 腱反射(又称位相性牵张反射) 肌紧张(又称紧张性牵挂反射)
膝跳反射
腱反射:是指快速牵拉肌腱时发生的牵张反射。 感受器:肌梭 效应器:快肌纤维 肌紧张:是指缓慢持续牵拉肌肉时受牵拉肌肉的紧张性收缩,是维持躯体姿势最基本的反射活动,是姿势反射的基础。 感受器:肌梭 效应器:慢肌纤维
牵张反射的生理意义:维持站立姿势、增强肌肉收缩力量。 举例:投掷前的引臂动作,起跳前的膝屈动作,都是利用牵拉投掷和跳跃的主动肌,使其收缩更有力。 应用:需要较大力量的运动,在一定范围内,应尽可能高速牵拉肌肉。在牵拉与随后的收缩之间的延搁时间愈短愈好,否则牵拉引起的增力效应将减弱或消失。
2、屈肌反射 概念:当动物皮肤受到伤害性刺激时,受刺激一侧的肢体出现屈肌收缩而伸肌弛缓,这一反射称为屈肌反射。 特点:属于多突触反射 使肢体离开伤害性刺激,具有保护性意义。
(三)脊髓运动的控制 脊髓是控制行走的低位中枢,它以一种比较固定的程序触发四肢规律性的步态活动。
二、脑干对肌紧张和姿势反射的调控 脑干网状结构:脑干中有许多形状和大小各异的神经元组成的脑区,其间穿行着各类走向不同的神经纤维呈网状。 (一)网状结构对肌紧张的调节 抑制区:抑制肌紧张和肌肉运动的区域 (范围较小)。 易化区:加强肌紧张和肌肉运动的区域(范围较大)。
网状下行抑制系统:电刺激抑制区,可使原先正在进行中的腿部伸直动作即被制止;四肢肌肉的紧张性下降。将这部分结构及其下行神经路径称为脑干网状下行抑制系统。(活动较弱) 脑干网状下行易化系统:电刺激易化区,使正在进行中的四肢牵张反射大大加强,这一脑干部位及其下行路径称为脑干网状下行易化系统。 (活动较强) 正常情况下,这两种作用保持动态平衡。
去大脑僵直:在动物中脑四叠体的上、下丘之间切断脑干,造成去大脑动物,此时动物全身伸肌的紧张性立即显现亢进,表现为四肢僵直,颈背肌肉过度紧张,头部向背面弯曲,尾部也向背面翅起呈背弓反张。
原因:在上,下丘之间切断中脑后使脑干网状结构中抑制区活动减弱,而易化区的活动加强→牵张反射过度加强,造成伸肌肌紧张亢进。 中脑血肿、肿瘤、病毒性脑炎, 可出现类似去大脑僵直现象
概念:在躯体活动过程中,中枢神经系统不断地调整不同部位骨骼肌的张力,以完成各种动作,保持或变更躯体各部分的位置,这种反射活动总称为姿势反射。 (二)姿势反射 概念:在躯体活动过程中,中枢神经系统不断地调整不同部位骨骼肌的张力,以完成各种动作,保持或变更躯体各部分的位置,这种反射活动总称为姿势反射。 状态反射 翻正反射 直线加速运动反射 旋转加速运动反射
1、状态反射 概念:头部空间位置改变以及头部与躯干的相对位置发生改变时,将反射性地引起躯干和四肢肌肉紧张性的改变,这种反射称状态反射。 (1)迷路紧张反射 指头部空间位置发生改变时,内耳迷路感受器(椭圆囊和球囊)的传入冲动对躯体伸肌紧张性的调节反射。 (2)颈紧张反射 指颈部扭曲时,颈椎关节韧带和颈部肌肉的感受器受到刺激后,对四肢肌肉紧张性的调节反射。
人体状态反射的规律: 头部后仰:引起上下肢及背部伸肌紧张性加强 头部前倾:引起上下肢及背部伸肌紧张性减弱,屈肌及腹肌的紧张相对加强 头部侧倾或扭转:引起同侧上下肢伸肌紧张反射性加强,异侧上下肢伸肌紧张性减弱 正常人体:这类基本反射常被抑制而表现不明显(由于高位中枢的调节)。
2、翻正反射 当人和动物处于不正常体位时, 通过一系列动作将体位恢复常态的反射活动称为翻正反射。(视觉、位觉、大脑皮层) 3、旋转运动反射 人体在进行主动或被动旋转运动时,为了恢复正常体位而产生的一种反射活动,称为旋转运动反射。(位觉) 4、直线运动反射 人体在主动或被动进行直线加速或减速活动时,产生肌肉张力重新调配以恢复常态,这种反射称为直线运动反射。包括升降反射和着地反射。(位觉)
升降反射:人体沿上下方向直线加速或减速运动时,内耳感受器受到刺激,反射性地引起肌张力重新调整的活动称为升降反射。 着地反射:人体从高处跳下时,在着地的一刹那,上肢紧张性加强而下肢两脚分开顺势弯曲,以保持身体重心减少震动,这种反射称为着地反射。
三、小脑和基底神经节在运动控制中的作用 (一)小脑在运动控制中的作用 调节肌紧张、控制躯体平衡、协调感觉运动和参与运动学习。 小脑共济失调性震颤:小脑损伤常见的症状为随意运动出现障碍,出现运动过度或不足、乏力、方向偏移,失去运动的稳定性,特别是在运动的开始、停止和改变方向时,表现共济失调性震颤症状。
(二)基底神经节在运动控制中的作用 大脑皮层下的基底神经节属于古老的前脑结构。它包括有尾核、壳核、苍白球、丘脑底核、黑质和红核。 功能:控制肌紧张使肌肉活动适度、参与随意运动的稳定、与运动程序有关 当基底神经节病变时可表现出两类症状:一类是具有运动过多而肌紧张不全的综合症,例如舞蹈病与手足徐动症等。另一类是具有运动过少而紧张过强的综合症,例如震颤麻痹。
四、大脑皮层在运动控制中的作用 大脑皮层对躯体运动的调节功能,是通过锥体系和锥体外系两条下行通路完成的。 (一)皮层下行传导通路 1、锥体系 在大脑皮层中央前回4区及邻近6区内排列着大锥体细胞和锥体细胞,这些细胞的轴突组成称为下行的锥体系。
下行途径:两个 ①皮层脊髓束:皮层运动区→延髓锥体交叉到对侧→下行→脊髓→躯干、四肢 ②皮层脑干束:皮层运动区→脑干→头面部 功能:支配精细运动
2、锥体外系 锥体外系的皮层起源比较广泛,几乎包括全部大脑皮层。 下行途径复杂。 对脊髓反射的控制常是双侧性的。 功能:调节肌紧张、与肌群的协调性运动有关。
作业 1、牵张反射有哪些特点?举例说明它在运动中的意义。 2、小脑在控制和调节运动方面行使什么功能? 3、大脑皮层的躯体运动命令是通过哪些途径实现的?它们分别行使着什么功能?