A-level 生物學/哺乳動物生理學和行為/神經系統
哺乳動物的神經系統有兩個主要的細胞 - 神經元和神經膠質細胞。神經元傳遞動作電位,而神經膠質細胞則幫助營養物質從血液進入神經元,並維持其周圍組織液中離子的正確平衡。雪旺細胞是神經膠質細胞。神經系統有兩個主要組成部分 - 中樞神經系統和周圍神經系統。
中樞神經系統包括大腦和脊髓 - 它主要包含中間神經元(樹突短)和許多突觸,以及其他鄰近的神經元。這些神經元接收並整合透過突觸到達的資訊,然後透過動作電位將資訊傳遞給其他神經元。
脊髓從腦底部延伸到第一腰椎。它包括中心的一個包含腦脊液的管,在脊髓的中心有無髓鞘的神經元,看起來呈灰色,其餘部分呈白色。大腦僅僅是脊髓的延伸。
周圍神經系統包括所有位於大腦和脊髓外部的神經元 - 感覺神經元和運動神經元。感覺神經元位於脊髓外側,在背根處,在感受器處拾取資訊並將動作電位從感受器傳遞到它們的細胞體。然後動作電位傳遞到中樞神經系統。運動神經元將動作電位從中樞神經系統傳遞到效應器,它們的細胞體通常位於脊髓中 - 它們的長的軸突從脊髓傳遞到效應器。
感覺神經元的細胞體位於脊髓外的背根神經節中。神經節是神經細胞體的一組。
運動神經元的細胞體位於脊髓中,它們的軸突從脊髓發出並通向效應器。
軸突和樹突排列成束,稱為神經。它們透過脊神經進出脊髓,每個脊神經都有一個背根,背根將衝動傳遞到脊髓,以及一個腹根,腹根將衝動傳遞到效應器。
周圍神經系統還有兩個進一步的子部分 - 體神經系統和自主神經系統 - 體神經系統包括所有感覺神經元,以及將資訊傳遞到骨骼肌的運動神經元,例如典型的反射弧參與僅限於體神經系統。自主神經系統將在下一節中討論。
自主神經系統是所有供應內臟器官的運動神經元 - 自主意味著自我調節,這是因為我們通常不會自願控制它。它控制著體內所有平滑肌的活動,例如小動脈和消化道的壁,心臟中心肌的搏動頻率以及外分泌腺(例如唾液腺)的活動。它進一步分為交感神經系統和副交感神經系統。
交感神經系統可以概括為戰或逃反應系統。運動神經元的細胞體位於脊髓外的神經節中 - 它們的軸突透過腹根發出,與這些神經節中的運動神經元細胞體形成突觸,然後傳遞到體內的所有器官。形成了與心肌、平滑肌的突觸,並且這些物質中大多數的遞質是去甲腎上腺素,刺激它們。
它的作用是:
- 心臟 - 提高心率和收縮力。
- 消化系統 - 收縮括約肌,釋放葡萄糖進入血液。
- 眼睛 - 瞳孔放大,睫狀肌放鬆,遠視。
- 皮膚 - 增加出汗,血管收縮。
副交感神經系統的傳導通路都始於大腦,並且傳遞大腦衝動的神經元會一直延伸到它將刺激效應器神經元的器官內部。副交感神經系統通常利用乙醯膽鹼,乙醯膽鹼對器官通常具有抑制作用。
它的作用是:
- 心臟 - 降低心率和收縮力。
- 消化系統 - 刺激腺體分泌,放鬆括約肌,糖原生成增加。
- 眼睛 - 瞳孔縮小,睫狀肌收縮,近視。
- 皮膚 - 手掌出汗略微增加。

大腦的學習方法多種多樣 - CT、PET、MRI 掃描,以及研究腦損傷患者。例如,皮埃爾·布羅卡研究了無法流利說話或書寫的人,解剖了他們的腦部,他發現左側前部附近的一個小區域受到了損傷 - 現在稱為布羅卡區,即負責語言產生的腦部區域。
大腦是脊髓的延伸,並且高度特化。它包含充滿腦脊液的腦室,並由神經元組成。大腦最大的一部分是大腦皮層,分為左右半球,由胼胝體連線。每個半球的表面都覆蓋著一層高度摺疊的組織,稱為大腦皮層。大腦皮層的各個部分被賦予了不同的名稱(參見右側的圖片)。在大腦皮層內,有幾個區域有自己的名稱,例如海馬體和杏仁核。
大腦內部是間腦,包含丘腦和下丘腦(與垂體密切相關)。丘腦後方是中腦,中腦上方是小腦,與大腦皮層一樣,小腦也有一個摺疊的表面,並分為幾個葉。小腦下方是延髓,延髓與脊髓相連。
強烈推薦此圖:[1]
大腦負責所有高階過程,例如思考、語言和情感。它在人類中比其他動物大得多。兩個半球的大腦皮層接收來自許多不同來源的感覺衝動。首先接收這些資訊的大腦皮層部分被稱為初級感覺區。聯合區整合來自初級感覺區的資訊,或接收來自它們的資訊。
小腦是運動和姿勢的控制中心,它接收來自中樞神經系統所有其他部位的輸入以實現這一點,以及一些直接來自感覺神經元的輸入。然後衝動被髮送到大腦的其他部位,例如運動中樞。
延髓是大腦底部的一小部分。它控制呼吸、心率和血壓。延髓的神經元群產生有節奏的衝動模式,這些模式傳遞到隔肌和肋間肌的肌肉,並且這種模式可以被血液中CO2濃度改變,呼吸頻率會增加。
另一個部分透過接收來自壓力感受器(壓力)的資訊來控制心率和血壓——連線到通往心臟竇房結的自主神經系統,並可以增加或降低心跳速度。高CO2濃度或低血壓會增加速率,反之亦然。
下丘腦以神經衝動的形式接收來自大腦許多部位的資訊。這些資訊與身體有關,下丘腦整合這些資訊並透過自主神經系統或垂體腺分泌產生反應。例如在穩態中——下丘腦從感覺神經元接收有關皮膚溫度的資訊,以及下丘腦本身內部測量血液溫度的感受器。然後它可以傳送衝動,從而產生適當的反應。
下丘腦有助於控制內分泌腺激素的分泌,並直接連線到垂體。
神經垂體受直接來自下丘腦的神經元控制,其作用是分泌激素(對神經元來說非常不尋常)。這些激素被運送到它們的末端並像神經遞質一樣釋放。抗利尿激素和催產素就是這樣產生的。
腺垂體利用下丘腦中的神經元產生幾種激素,並將這些激素分泌到周圍的血管中。然後激素透過這些血管進入腺垂體,在那裡它們影響其他各種激素的產生(刺激:釋放激素,抑制:抑制激素)和釋放。
阿爾茨海默病是一種痴呆症,是精神能力普遍喪失和下降。
大腦的生理症狀包括神經元中有成束的纖維,稱為纏結,以及神經元之間稱為斑塊的深色染色沉積物,但這些只有在死後才能看到。CAT 或 MRI 掃描顯示腦容量減小。
然而,一般症狀是記憶力逐漸喪失、焦慮、幻覺、性格改變。
神經元中的纏結是由一種稱為 tau 的蛋白質構成的,斑塊包含一種稱為 β-澱粉樣蛋白的肽。該肽由一個稱為 β-澱粉樣蛋白前體蛋白 (APP) 的大蛋白質分子製成,其酶的功能尚不清楚。斑塊的形成是因為分泌了過多的 β-澱粉樣蛋白,這種異常代謝可能是阿爾茨海默病的原因。遺傳性阿爾茨海默病通常表現出編碼 APP 的基因的不同等位基因。然而,遺傳學無法完全解釋它,但還有另一個編碼可疑蛋白質的基因。超過一半的阿爾茨海默病患者具有編碼 APOe 的基因的特定等位基因,並且有證據表明這可能會增加 β-澱粉樣蛋白沉積成斑塊的速度。
衰老也是一個危險因素,頭部嚴重撞擊也是一個危險因素,尤其是在老年人中。
目前還沒有治癒阿爾茨海默病的方法或有效的治療方法。