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 ......