Dynamics of Neuronal Excitability 神经元的数学物理模型 神经元兴奋动力学
内容回顾 Hodgkin-Huxley神经元方程的模拟与计算 ●介绍了Hodgkin和Huxley最初的几篇论文实验、模型、模拟 ●介绍了HH方程在当前前沿科学中被广泛使用 ●分析了HH方程特点，介绍了怎样利用欧拉积分方法求解HH方程 ●给出了模拟HH神经元发放的Matlab程序 ●模拟了单个动作电位、不同刺激强度下的动作电位时间演化、刺 激强度与动作电位发放频率
如左图所示，乌贼巨轴突的一小片膜接受图（A ）刺激得到的结果，要求编写程序画出左图中的所有曲线： A 刺激脉冲为矩形的电流； B 膜电位随时间的演化； C 钠电导（实线）和钾电导（虚线）随时间演化 D 钠电流（实线）和钾电流（虚线）随时间演化提示： （1）刺激矩形脉冲幅度位53 μA/cm 2，持续0.2ms （2）第二次脉冲刺激的到达时间延迟15ms （3）静息态膜电位位-60mV ，温度为T = 6.3?C. 作业：
神经元的其他数学物理模型 在APS数据库里输入neuron 你会发现： 大量关于神经 元模型的论文
神经元的数学物理模型 Integrate-and-fire neurons Rate models McCulloch and Pitts Hodgkin-Huxley FitzHugh-Nagumo Wilson-Cowan Morris-Lecar Hindmarsh-Rose Phase oscillator models Map models
(wuwei1970的博客) 原来心肌复极、静息状态的电活动分别是由不同类型的钾通道负责：高钾、低钾血症对心肌兴奋性的影响 问题1：高钾血症时，心肌复极时钾通道通透性增大，钾外流变快，但心肌静息状态时钾外流却减慢，两者不是矛盾吗？ 问题2：低钾血症时，为什么骨骼肌、平滑肌的兴奋性下降、而心肌细胞的兴奋性升高？ 答：可兴奋细胞（心肌、骨骼肌、平滑肌等）细胞膜上钾通道电流越强，钾外流越多，细胞内负电荷就越多，细胞的兴奋性越低;反之，钾外流越少，细胞内负电荷越少，细胞的兴奋性就越高。 心肌细胞的钾通道种类多，分为： 1. 电压依赖性钾通道，包括： Ik (延迟外向整流钾通道）：Ikr（快激活整流钾电流）, Iks（慢激活整流钾电流）, Ikur （ultra-rapid激活整流钾电流) Ik1(内向整流钾通道(inward rectifier potassium current），Ito (瞬时外向钾通道） 2. 配体/ 受体激活的钾通道，包括：IkATP (ATP依赖性钾通道）, IkAch（乙酰胆碱依赖性钾通道, IkAA（花生四烯酸依赖性钾通道） 上述各种钾通道，在心肌细胞的正常电生理活动和病理状态下的电活动中各自发挥其特定的作用。一般而言，电压依赖性钾通道和IkAch在心肌细胞的正常电生理活动中起重要作用，而在心肌缺血等病理条件下，配体/ 受体激活的钾通道如IkATP，IkAA等变得重要。 心肌细胞动作电位复极化及静息膜电位的形成，分别由不同类型的钾通道参与： （1）心肌细胞动作电位复极相的主要离子流取决于Ikr（快激活整流钾电流）, 其辐值大小决定了动作电位复极的速率。细胞外钾离子浓度变动对心肌Ikr的通透性会产生影响，即: 细胞外低钾时，心肌细胞Ikr变弱，钾外流减少，复极变慢，故心肌收缩性（平台期钙内流）
() 原来心肌复极、静息状态的电活动分别是由不同类型的钾通道负责：高钾、低钾血症对心肌兴奋性的影响 问题1：高钾血症时，心肌复极时钾通道通透性增大，钾外流变快，但心肌静息状态时钾外流却减慢，两者不是矛盾吗 问题2：低钾血症时，为什么骨骼肌、平滑肌的兴奋性下降、而心肌细胞的兴奋性升高 答：可兴奋细胞（心肌、骨骼肌、平滑肌等）细胞膜上钾通道电流越强，钾外流越多，细胞内负电荷就越多，细胞的兴奋性越低;反之，钾外流越少，细胞内负电荷越少，细胞的兴奋性就越高。 心肌细胞的钾通道种类多，分为： 1. 电压依赖性钾通道，包括： Ik (延迟外向整流钾通道）：Ikr（快激活整流钾电流）, Iks（慢激活整流钾电流）, Ikur（ultra-rapid 激活整流钾电流) Ik1(内向整流钾通道(inward rectifier potassium current），Ito (瞬时外向钾通道） 2. 配体/ 受体激活的钾通道，包括：IkATP (ATP依赖性钾通道）, IkAch（乙酰胆碱依赖性钾通道, IkAA（花生四烯酸依赖性钾通道）
上述各种钾通道，在心肌细胞的正常电生理活动和病理状态下的电活动中各自发挥其特定的 作用。一般而言，电压依赖性钾通道和IkAch在心肌细胞的正常电生理活动中起重要作用，而在心肌缺血等病理条件下，配体/ 受体激活的钾通道如IkATP，IkAA等变得重要。 心肌细胞动作电位复极化及静息膜电位的形成，分别由不同类型的钾通道参与： （1）心肌细胞动作电位复极相的主要离子流取决于Ikr（快激活整流钾电流）, 其辐值大小决定了动作电位复极的速率。细胞外钾离子浓度变动对心肌Ikr的通透性会产生影响，即: 细胞外低钾时，心肌细胞Ikr变弱，钾外流减少，复极变慢，故心肌收缩性（平台期钙内流）＼自律性（复极4相自发钠内流）增强; 反之，细胞外高钾时，Ikr变强，钾外流增多, 复极变快，心肌收缩性、自律性下降。 (2) 心肌细胞静息膜电位（正常：-90mv) 则主要受Ik1(内向整流钾通道)及背景钠内流的影响（参见人卫，朱大年等主编的“生理学”第8版P101-102）这一点与骨骼肌、平滑肌不同，骨骼肌、平滑肌无Ik1）。整流是引用物理学上的名词,指电流易向一个方向流动,而不易向反方向流动；内向整流（inward rectification)是指正离子易从细胞外流入胞内,而不易从细胞膜内流向膜外（参见人卫，姚泰的“生理学”第5版P88）。Ik1(内向整流钾通道)开放程度受膜电位的影响。低钾血症，心肌细胞膜发生超极化趋势时（静息膜电位在-85mv 以下），Ik1激活，促进钾内流的电场力大于促进钾外流的浓度势能，钾则内流；以阻止钾外流，而基础的钠内流又使膜部分去极化，从而使心肌细胞的静息电位绝对值减小，故兴奋性增高。而骨骼肌、平滑肌无Ik1,所以低钾血症骨骼肌、平滑肌发生超极化趋势时，无法阻断钾的外 流，从而最终引起超极化现象，骨骼肌、平滑肌的兴奋性下降。 (3) 高钾血症,心肌细胞静息状态时根本无超极化发生（因为高血钾导致心肌细胞静息状态时细胞内外钾浓度差缩小，钾外流变少，静息膜电位绝对值变小，如为-75mv),心肌兴奋性会因为较接近阈电位而暂时升高，但当静息膜电位过于接近阈电位-60mv时，快钠通道完全失活，心肌兴奋性下降。 综合（1）（3）点可回答问题1，第（2）点可回答问题2。 总之，细胞外钾变化对心肌的影响是：低钾血症时，钾外流变少，心肌兴奋性、自律性升高; 高钾血症时，（复极）钾外流变多，自律性下降，心肌兴奋性先升后降。因自律性就是心肌自律细胞的兴奋性，故简而言之，低钾血症时心肌兴奋性升高，高钾血症时心肌兴奋性降低！
协同参与调节其复极过程, 并以延迟整流钾通道（delayed rectifier potassium cur- rent,IK）的作用最为重要。20 世纪60 年代末,Noble 和Tsien 首次在羊浦 成分, 分别称为IK1和IK2［1］。1990 年Sanguinetti等观察了E24031对豚鼠单 不同的敏感性分别命名为快速激活的延迟整流钾通道（rapidly activated delaye ctivated delayed rectifier potassuim curr- ent, IKs）。目前，普遍认为IK 包含3个成分，除了上述的两种通道以外，还包含超快激活的延迟整流钾电流（ul
至少两倍。有研究证明在KCNQ1/KCNE1通道上有两个功能各不相同的PKC作用位点，KCNE1上的磷酸化位点N102是PKC对IKs进行调控的作用位点［13］。除此之外，PKC预调控会阻碍PKA对IKs的调控，而且PKC对于已经因为PKA调控而增强的IK s电流不产生作用，这说明PKA和PKC对IKs的调控是互相排斥的。 4 IKs阻断剂 IKs对甲磺酸盐类有抵抗作用，但可被色原烷醇类（293B、HMR-1556）,吲 哚帕胺，硫喷妥钠，异丙酚和地西泮（L-768、673，L735、821或L-7）选择性阻断［15～17］。此外，色原烷醇类对于开放通道的阻断作用具有对映选择性，（-）3 R，4S-293B和（-）3R，4S-HMR1556为有效的IKs选择性阻断剂就是很好的例子［1 8］。 IKs一开始就是Ⅲ类抗心律失常药的非常有吸引力的作用靶点。这是因为I Ks由于它的缓慢失活特性在高速驱动频率下会出现累积，于是IKs阻断剂有希望在高频率下更有效地延长APD。实际上，在人心室肌细胞中，293B延长APD和不应期且与频率无关，所以认为IKs阻断剂与IKr阻断剂相比较而言，致心律失常性更低［19］。另外，因为IKs激活发生0mV附近，而这个电压较浦肯野纤维的动作电位更正，IKs在这个水平上应该不会延长APD。而在心室肌细胞中，平台电位更正（≈+20mV），使得IKs本质上更多地被激活，反而阻断IKs可能会明显延长APD。这两种作用的净结果可能是减少了极化过程中药物诱发的离散程度并降低致心律失常性。 IKs阻断剂延长心脏APD和QT间期，并能缓解已治愈心肌梗死动物由于急 性冠脉缺血、运动而引发的室性快速心律失常，这种QT间期延长可因为受到β-肾上腺素的刺激而得到增强。犬左心室动脉灌流中，293B延长心室APD和QT间期， 并且并不引发TdP，然而在293B存在的情况下，异丙肾上腺素会缩短心内膜和心外膜上的ADP，但对M细胞没有影响，这样就加强了复极化过程中的透壁不均一性， 引发TdP［20］。这就是为什么β-肾上腺素对LQT1及LQT5型病人有治疗作用，但
第二章神经系统 鱼体各器官系统的功能都直接或间接处于中枢神经系统的调节控制下，它一方面协调机体内的器官、系统的活动，另一方面还协调机体与外界环境之间的关系，以适应机体内外经常变化的环境，维持生命活动正常进行。 本章主要内容 一概述 二神经系统对躯体运动的调节 三神经系统对内脏活动的调节 第一节概述 内容： 一、中枢神经系统（CNS）的结构二、中枢联系三、中枢神经系统内的兴奋过程四、中枢神经系统内的抑制过程五、神经递质和受体六、中枢神经系统内的协调活动七、条件反射 一、中枢神经系统（CNS）的结构 CNS包括：脑（前脑；中脑；后脑）和脊髓。 神经中枢神经系统：脑、脊髓 系统周围神经系统：脑神经、脊神经 CNS的结构和功能单位是神经元(neuron）。而神经元之间的机能联系则是突触。 神经元和神经胶质细胞形态和生理机能完全不同。 神经元：接受刺激、传递和整合信息。 神经胶质：支持、连接、保护和营养。 1 神经元的结构：典型的神经元包括三部分：树突、胞体和轴突。其中，树突可以将冲动传送到细胞体，胞体则可接受传来的冲动，并能产生兴奋，进而将冲动传到轴突。轴突（神经纤维）则可将冲动传到他处。 2 神经胶质：不具有传导神经冲动的功能，分布于神经元周围。 功能： （1）支持作用（2)隔离绝缘作用，高电阻防止神经冲动时电流扩散（3）摄取化学递质（4）分泌功能（5）修复与再生（6）神经系统的发育（7）营养作用 二中枢联系 （一）突触联系和类型 1 概念狭义的概念：是指一个神经元与另一个神经元之间的接触部位。 广义的概念：一个神经元与另一个神经元、肌细胞或腺体细胞之间的、有特殊结构的接触部位都称为突触。 2 突触的类型 按接触形式，突触可以分为轴突-胞体型、轴突-树突型、轴突-轴突型、树突-树突型等类型，以前两者为最常见。实际上，两个神经元的任何部分都可能彼此形成突触。 按神经元的作用机制，可将神经元分为化学性突触和电突触。 ●化学突触依化学递质和突触后膜受体的性质不同分为兴奋性化学突触和抑制性化学突触。化学突触在脊椎动物体内很普遍，在哺乳动物更普遍。 ●电突触又称缝隙突触或缝隙连接，依突触后膜的性质不同可分为兴奋性电突触和抑制性电突触。电突触在无脊椎动物（如虾、蟹）和低等脊椎动物（如鱼类）神经元之间较常见，在哺乳动物中枢神经系统中也存在。 （二）突触传递是神经冲动通过突触从一个神经元传到另一个神经元的过程。兴奋通过突触的机制，即信息在神经元与神经元之间的传递，是通过化学递质和电变化两个过程来完成的。
第三章躯体运动的神经控制 一、名词解释 1.突触延搁 2.本体感受器 3.肌梭 4.兴奋性突触后电位 5.化学突触 6.抑制性突触后电位 7.神经递质 8.位觉 9.腱器官10.受体 11.运动单位12.姿势反射13.感受器14.前庭功能稳定性15.前庭反应 16.牵张反射17.静态牵张反射18.动态牵张反射19.电突触20.屈肌反射 21.最后公路22.迷路紧张反射23.颈紧张反射 二、填空题 1.神经组织由神经细胞和组成，神经细胞又称为。 2.大脑皮质对身体运动的调节功能是通过和下传而完成的。 3.一个神经元通常具有一条细长的圆柱状，将神经元信息传出至另一神经元或效应器。 4.中枢内神经纤维集中的部位称为。 5.神经元依其功能分为三大类：、、。 6.前庭小脑的功能主要是和。 7.视觉系统中对光敏感、接收光的部位是、。分别感受视觉和亮光视觉。 8.从高处跳下时，可反射性引起前臂，下肢，以保持身体的重心，减少震动。 9.外膝体是视觉信息传入大脑的中继站，视觉中枢位于大脑皮质的叶。 10.声音刺激的机械能是通过换能作用将声波转化为电信号来传递声音信息的。 11.翻正反射的中枢在，在人类由引起的翻正反射最重要。 12.脑干对脊髓的运动神经元具有和作用，它们主要是由实现的。 13.声音通过外耳道、、及镫骨底板传到外淋巴后，部分机械能量推动外淋巴从前庭阶经蜗孔及鼓阶到。 14.投掷前的引臂，起跳前的膝屈都是利用的原理，可增加肌肉收缩。 15.动态牵张反射的感受器是受牵拉肌肉中的，效应器是受牵拉肌肉中的纤维。 16.牵张反射是一种单突触反射，可分为和。这两类牵张反射的中枢都在。 17.脊髓中的运动神经元，按功能可分为和，它们的轴突经脊髓直达所支配肌肉。 18.腱器官的传入冲动对同一肌肉的α运动神经元起作用，而肌梭的传入冲动对同一肌肉的α运动神经元起作用。 19.兴奋性突触后电位是由于突触后膜对、尤其是通透性升高而去极化所致。 20.大α运动神经元支配纤维，小α运动神经元支配纤维，γ运动神经元支配骨骼肌中的纤维。 21.肌梭的主要功能是当它所在的那块肌肉被拉长时，可发放牵拉和变化的信号。 22.骨骼肌长度的改变与关节的角度变化密切相关，因此感受器是中枢神经系统了解肢体或体段相关位置的结构 三、判断题 1.神经细胞是神经系统的基本结构与功能单位。( ) 2.运动愈精细的肌肉，大脑皮质对支配该肌肉的下运动神经元具有愈多的单突触联系。（） 3.一个神经元通常具有一个树突和多个轴突，树突可将细胞体加工、处理过的信息传出到另一个神经元或效应器。( ) 4.运动区定位从上到下的安排是按躯体组成顺序进行的，头面部肌肉代表区在皮质顶部，下肢肌肉的代表区在皮质底部。( ) 5.在神经细胞任何一个部位所产生的神经冲动，均可传播到整个细胞。( ) 6.以局部电流方式传导的神经信号，不仅传导速度快，而且能量消耗多。( ) 7.电突触主要是单向传递的兴奋性突触；化学突触则是双向传递，并且既有兴奋性的，又有抑制性的。 8.兴奋性递质可导致突触后膜产生去极化效应，产生的后电位称为兴奋性突触后电位。( ) 9.皮质对躯体运动的调节为交叉性支配，即左侧皮质支配右侧肢体，而右侧皮质支配左侧肢体。( ) 10.大脑皮层功能代表区的大小与运动的精细复杂程度有关，运动越精细越复杂，其功能代表区就越小。( ) 11.视网膜是一种光感受器，它包含视杆细胞和视锥细胞。( )
第十章神经系统 考纲解析 1.掌握 (1)突触传递的过程和原理 (2)特异性与非特异性投射系统的路径和功能。 (3)肌紧张及其生理意义。 (4)交感和副交感神经的主要功能和生理意义，植物性神经外周递质和受体。 2.熟悉 (1)兴奋性和抑制性突触后电位。 2)痛觉与牵涉痛 (3)小脑的功能 3.了解 (1)神经元的基本结构。 01块,小 (2)突触的结构，突触传递的特征，中枢递质概念，中枢抑制，神经元的联系方式及其生理意义 (3)脊髓牵张反射的反射弧，腱反射的生理意义，脑干网状结构对肌紧张的易化和抑制，大脑皮质对躯体运动的调节 (4)条件反射的形成和消退，条件反射的生物学意义，脑电图的波形和意义 第一节神经元及反射活动的一般规律 知识。归纳 神经元的基本结构 (一)神经组织的组成 1。神经元(神经细胞)：神经系统的基本结构与功能单位 2。神经胶质细胞：对神经元起支持、保护、营养和绝缘作用。 (二)神经元与神经纤维 1。神经元 (1)结构：包括胞体和突起两部分，突起又分为树突和轴突。 (2)功能：合成物质，接受刺激，整合信息，产生并传导动作电位 经纤维 念：轴突离开胞体后外包髓 十 (2)功能：传导兴奋。 销或神经膜 称为神经 经系统 纤维 (3)兴奋传导特征：①生理完整性；②双向传导；③绝缘性；④相对不疲劳性 经元 之间的信息传递 突触：神经元与神经元之间相互联系并传递信息的部位称为突触 1。突触的基本结构 联派彩填算璃話联斗半车4半返啮明站潮明彰(D) 个经递质，前膜兴奋时常释放。
(2)突触间隙：与细胞外液相通，含水解神经递质的酶(如胆碱酯酶)。 (3)突触后膜：膜上有能与相应递质结合的受体。 突触传递过程。 动作电位传至突触前神经元轴突末梢→突触前膜去极化→Ca2内流入突触小 与前膜融合，并通过出胞作用释放递质递质在突触间隙扩散并与突触后之一突触触后膜对离子通透性改变→突触后神经元活动改变。 3。兴奋性突触后电位和抑制性突触后电位 项目 兴奋性突触后电位 抑制性突触后电位 突触前神经元 兴奋性神经元 抑制性神经元 递质 兴奋性递质 抑制性递质 突触后膜离子变化 Na+内流>K+外流 C内流>K+外流 突触后膜电位值 长减小(去极化) 增大(超极化) 结果 突触后膜容易兴奋 突触后膜抑制，不容易兴奋 、反射活动的一般规律 (-)中枢神经元的联系方式 生理意义 联系方式 联系特征 确保信息传递的精确性 单线式 神经元一对一联系，即点对点式 有助于信息的扩散 辐散式 一个神经元与多个神经元联系 有利于信息的总和 聚合式 多个神经元对应一个神经元 后放和反馈的结构基础 环式 神经元的侧支返回与之再联系 在空间上扩大作用范围 锁式
专业与班级：生物科学六班；学号： 12334337；姓名：赵雪泥 在宇宙的形成过程中，物质的运动从未停 止。自然界物质的自发反应始终包含着这样 两个定律，随机性和不可逆性。这本书出版 的目的在于，描述无生命的物质怎样能够获 得自组织及其他的性质，而那些性质一贯认 为是属于生命的。我选择书时，考虑到化学 动力学是已经学完的内容，近期数学学习微 积分。这本书的内容需要的基本知识我已经 具备，通过学习其中的研究方法，可以促进我更好的运用已学过的知识。 本书分为三部分，评述了化学动力学、热力学与分子生物学。运用数学的语言，热力学的定律以解释生命系统中有序性的出现。 第一章物质的结构,作者引导我走过原子结构发现历程,从本质上探讨化学反应的发生。物质的结构决定它的性质,人类在物质结构的探索中逐渐深入到它的性质的根源，通过对结构与性质之间对应关系的规律的探索，诞生了元素周期表。随着近代物理学的发展，我们进入量子力学时代，宏观与微观实现统一。第二章化学动力学从自然现象入手,通过宏观现象的分析让我认识化学动力学的思想，即化学动力学就是研究化学反应速率的科学，它还研究化学反应速率与化学反应机制之间的关系。作者还用微积分的方法表示化学反应速率，即速率方程。通过阅读这部分内容，结合学习过的有效碰撞理论，我了解了化学反应中反应级数，反应分子性与化学计量数之间的区别。反应级数是速率表达式浓度因子上方所写的指数，是一个完全由实验测得的量。根据参与反应步骤的分子种类数对基本反应进行分类，即反应的分子性。反应的分子性从有效碰撞原理角度，将一个复杂的化学反应分解成几个基本元反应。只有在基本步骤中这三个概念才能重合在一起，一旦反应级数与化学计算方程式出现分歧时，这个化学反应是复杂的。了解反应机理，作者继续介绍了反应过程中量的测定，我学到一些有用的微积分分析化学反应方法。实验科学的研究，不单纯依靠实验，还可以通过数学分析的方法简化实验过程，同样可以得出真实有效的结果，甚至可以事结果更加严谨可靠。第三章平衡热力学，概述平衡热力学的应用，主要介绍了热力学研究对象是一个反应的状态。作者由浅入深，首先介绍一个 热力学系统的概念，平衡热力学的概念，热力学零号定律将温度概念延伸到温度计
受体：能与内源性配基（递质，调质等）或相应药物与毒素等结合，并产生特定效应的细胞蛋白质。按跨膜信息转导分为：受体门控离子通道，G蛋白耦联受体，酶活性受体。 突触：两个神经元之间或神经元与效应器细胞之间相互接触、并借以传递信息的部位。 神经元：高等动物神经系统的结构和功能单位。包括细胞体、轴突和树突。 神经胶质细胞：广泛分布于中枢神经系统内的，除了神经元以外的所有细胞。具有支持、滋养神经元的作用，也有吸收和调节某些活性物质的功能，参与构成血脑屏障。 曲张体：轴突末梢上形成的串珠状的膨大 兴奋性：指可兴奋组织或细胞受到刺激时发生兴奋反应（动作电位）的能力过特性。极化：由于跨膜电位的存在，细胞处于静息状态时的电模型，膜内负膜外正。处于静息状态的细胞，维持正常的新陈代谢，静息电位总是稳定在一定的水平上，对外不显电性。 去极化：去极化是指跨膜电位处于较原来状态下的跨膜电位的绝对值较低的状态。是通过向膜外的电流流动或改变外液的离子成分而产生。 超极化：细胞膜的内部电位向负方向发展，外部电位向正方向发展，使膜内外电位差增大，极化状态加强。 静息电位：指未受刺激时神经元膜内外两侧的电位差。 动作电位：可兴奋组织或细胞受到阈上刺激时，在静息电位基础上发生的细胞膜两侧的电变化。神经元兴奋和活动的标志，是神经信息编码的基本单元，是信息赖以产生、编码、运输、加工和整合的载体。 阈刺激：引起有机体反应的最小刺激 阈电位：当膜电位去极化达到某一临界值时，就出现膜上的Na﹢大量开放，Na﹢大量内流而产生动作电位，膜电位的这个临界值为。 局部电位：细胞受到阈下刺激时，细胞膜两侧产生的微弱电变化。细胞受刺激后去极化未达到阈电位的电位变化。 突触电位：突触传递在突触后神经元中所产生的电位变化，有兴奋性突触后电位和抑制性。 刺激的全或无定理：小于阈值的刺激，机体不反应。增强刺激，就产生固定形态大小的动作电位，跟强的刺激不能产生更大的动作电位。 条件反射：在生活过程中通过一定条件，在非条件反射的基础上建立起来的反射，是高级神经活动的基本调节方式，人和动物共有的生理活动。形成条件反射的基本条件是无关刺激与非条件刺激在时间上的相结合。 牵张反射：指肌肉在外力或自身的其它肌肉收缩的作用下而受到牵拉时，由于本身的感受器受到刺激，诱发同一肌肉产生收缩的一类反射。是脊髓环路所介导的一种最简单的运动反射，它的反射环路仅由2个神经元，即1个肌梭感受神经元和1个运动神经元所构成。 屈肌反射：当肢体皮肤受到伤害性刺激时（如针刺、热烫等），该肢体的屈肌强烈收缩，伸肌舒张，使该肢体出现屈曲反应，以使该肢体脱离伤害性刺激，此种反应称为屈肌反射。 运动单位：一个α运动神经元与其所支配的所有肌纤维就组成了一个完成肌肉收缩活动的基本功能单位。 去大脑僵直：在去大脑僵直动物上可以看到，动物伸肌的张力增大，四肢伸直，头
专题复习三 兴奋在神经元之间的传递 1. 为了更好地揭示人体生理功能的调节机制，可用猴进行科学实验 （如下图）。请回答下列问题： 实验猴右手指受到电刺激时，会产生缩手反射。在此反射的反 射弧中，神经冲动是 向传递的。头部电极刺激大脑皮层 某区域引起猴右手运动，其兴奋传递过程是：中枢兴奋→传出神经 兴奋→神经末梢释放→ → →后膜电位变化→右 手部肌内收缩。 若某运物离体神经纤维在两端同时受到刺激，产生两个同等强度的神经冲动，两冲动传导至中点并相遇后会 。 2. 离体神经纤维某一部位受到适当刺激时，受刺激 部位细胞膜两侧会出现暂时性的电位变化，产生神经冲动。图示 该部位受刺激前后，膜两侧电位差的变化。请回答： （1）神经冲动在离体神经纤维上以局部电流的方式双向传导， 但在 动物体内，神经冲动的传导方向是单向的，总是由胞体传向 。 （2）神经冲动在突触的传递受很多药物的影响。某药物能阻断突触传递，如果它对神经递质的合成、释放和降解（或再摄取）等都没有影 响，那么导致神经冲动不能传递的原因可能是该药物影响了神经递质 与 的结合。 3.
右图是神经元网络结构示意简图，图中神经元①、②、③都是兴奋性神经元，且这些神经元兴奋时都可以引起下一级神经元或肌细胞的兴 奋。和神经细胞一样，肌肉细胞在受到适宜的刺激后，也能引起细 胞膜电位的变化。图中B处表示神经肌肉接头，其结构和功能与突触类似。请回答： （1）给神经元①一个适宜刺激，在A处能记录到膜电位的变化。这 是因为刺激使神经元①兴奋，引起其神经末梢释放的＿＿＿进入＿ ＿＿，随后与突触后膜上的＿＿＿结合，导致神经元②产生兴奋。 （2）若给骨骼肌一个适宜刺激，在A处＿＿＿（能、不能）记录到 膜电位的变化，原因是＿ ＿＿。 （3）若在A处给予一个适宜刺激，在C处＿＿＿（能、不能）记录到膜电位的变化，原因是＿ ＿＿。 4.
什么神经递质使神经元兴奋，什么神经递质使神经元抑制 课堂上简单介绍： 兴奋性递质：乙酰胆碱（对心肌是抑制性递质），谷氨酸，多巴胺，肾上腺素，去甲肾上腺素，ATP； 抑制性递质：5-羟色胺，甘氨酸，γ-氨基丁酸。 以下内容供教师丰富自己： 重要的神经递质有： ①乙酰胆碱。最早被鉴定的递质。脊椎动物骨骼肌神经肌肉接头、某些低等动物如软体、环节和扁形动物等的运动肌接头等，都是以乙酰胆碱为兴奋性递质。脊椎动物副交感神经与效应器之间的递质也是乙酰胆碱，但有的是兴奋性的（如在消化道），有的是抑制性的（如在心肌）。中国生理学家张锡钧和.加德姆（1932）所开发的以蛙腹直肌标本定量测定乙酰胆碱的方法，对乙酰胆碱的研究起了重要作用，至今仍有应用价值。 ②儿茶酚胺。包括去甲肾上腺素（NAd）、肾上腺素(Ad)和多巴胺（DA）。交感神经节细胞与效应器之间的接头是以去甲肾上腺素为递质。属兴奋性递质。 ③5-羟色胺（5-HT）。5-羟色胺神经元主要集中在脑桥的中缝核群中，一般是抑制性的，但也有兴奋性的。中国一些学者的工作表明，在针刺镇痛中5-羟色胺起着重要作用。 ④氨基酸递质。被确定为递质的有谷氨酸（Glu）、γ-氨基丁酸（GABA）和甘氨酸（Gly）。谷氨酸是甲壳类神经肌肉接头的递质。γ氨基丁酸首先是在螯虾螯肢开肌与抑制性神经纤维所形成的接头处发现的递质。后来证明γ-氨基丁酸也是中枢的抑制递质。以甘氨酸为递质的突触主要分布在脊髓中，也是抑制性递质。 ⑤多肽类神经活性物质。近年来发现多种分子较小的肽具有神经活性，神经元中含有一些小肽，虽然还不能肯定它们是递质。如在消化道中存在的胰岛素、胰高血糖素和胆囊收缩素等都被证明也含于中枢神经元中。
◆基金项目：国家自然科学基金项目（10432010,10702002） ★ E-mail: qishaolu@https://www.doczj.com/doc/6c7564509.html,, yangzhuoqin@https://www.doczj.com/doc/6c7564509.html, 生物神经元系统放电活动和网络行为 的非线性动力学研究◆ 陆启韶1,★ 杨卓琴2 1 北京航空航天大学动力学与控制研究室，北京 100083 2 北京航空航天大学数学系，北京100083 摘要 生物神经系统是由数量极其巨大的神经元相互联结的信息网络系统，在生物体的感觉、认知和运动控制中发挥关键性的作用。本文介绍神经元系统放电和网络动态特性的一些重要的问题， 包括神经元的复杂放电模式、耦合神经元网络系统的同步活动和时空动力学、神经细胞的钙振荡和波动等，并对今后研究给出一些展望。 。 关键词 神经元，网络，放电模式，钙振荡，同步，时空动力学，分岔 Nonlinear Dynamics Research on Firing and Network Behavior of Biological Neuronal Systems Lu Qi-Shao 1 Yang Zhuo-Qin 2 1 Department of Dynamics and Control, Beihang University, Beijing 100083, China 2 Department of Mathematics, Beihang University, Beijing 100083, China Abstract Biological nervous systems are information networks with numerous connected neurons and play a key role in sense, recognition and motion control of biological bodies. This paper concerns some important topics of firing and network dynamical behavior, including complex firing patterns of neurons, synchronization and spatiotemporal dynamics of coupled neuronal networks, Calcium oscillations and waves in neural cells, etc., as well as prospective developments. Key words Neuron, Network, Firing Pattern, Calcium Oscillation, Synchronization, Spatiotemporal Dynamics, Bifurcation 1 引言 生物神经系统是由数量巨大的神经细胞相互联 结组成的，具有极其复杂结构的信息网络系统，包括各种感受器官和中枢神经系统。它承担着感受外界刺激，产生、处理、传导和整合信号，进行高级认知功能活动（如学习、思维、记忆、情绪等），以及从事运动控制等重要功能。总之，脑和神经系统是生物体活动的司令部和信息中心，是生物体的关键性器官系统之一。目前，对于神经系统的解剖学和生理学研究取得重要成果，并且迅速推向细胞和分子水平，使得人们对神经系统的生理结构、神经信号发生和传导的电生理过程、运转方式和功能特性都有了全新的认识， 但是对于神经活动的复杂机理的本质认识还是很初步的，为此，多学科、多层次的深入综合性研究是神经科学发展的重要趋势，而以脑科学为核心的神经科学已经成为21世纪国际科学技术研究的主要前沿领域之一，正在酝酿着新的重大突破。 生物神经系统活动有两个重要特点。首先，神经元在神经活动中起着重要的基本作用。神经系统的放电活动主要表现为神经元产生和传输动作电位脉冲串的过程，神经信息编码又是通过放电脉冲串的时间节律和振荡模式反映的；其次，神经系统的信息传导和整合过程是通过极其复杂的多层次的网络实现的，因此神经系统的网络行为与其信息活动和认知功能密切相关。本文将就这两方面介绍神经元系统放电和网络动态特性的一些重要的问题，包括神经元的复杂放电 第 34 页
Biophysics 生物物理学, 2019, 7(4), 57-64 Published Online November 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/6c7564509.html,/journal/biphy https://https://www.doczj.com/doc/6c7564509.html,/10.12677/biphy.2019.74006 Study on the Neural Dynamics under the Effect of Electromagnetic Radiation Junli Li, Jingjie Guo, Yi Deng, Jun Tang* School of Physics, China University of Mining and Technology, Xuzhou Jiangsu Received: Nov. 25th, 2019; accepted: Dec. 11th, 2019; published: Dec. 18th, 2019 Abstract Long-term exposure to low-frequency magnetic fields may lead to neurological diseases. Based on the Hindmarsh-Rose neuron model considering electromagnetic radiation, the neuronal fir-ing behavior under the background of electromagnetic radiation was studied. The effects of electromagnetic radiation support a variety of nerve delivery modes including single periodic, multi-periodic and complex-periodic patterns. In the traditional bifurcation analysis of neural models, the external stimulus current is the key factor to determine the mode of neuronal firing. Our results show that the effect of electromagnetic interaction and external stimulus currents together determine the mode of neuronal firing. Changing the effect of electromagnetic interac-tion can induce the mode transition of neuronal firing. This will help us to understand theoreti-cally the key role of electromagnetic effects in neural dynamical behavior, and provide theoret-ical inspiration for the prevention and treatment of neurological diseases related to electro-magnetic radiation. Keywords Hindmarsh-Rose Model, Electromagnetic Radiation, Neuronal Firing 电磁辐射背景下的神经动力学研究 李君励，郭敬杰，邓沂，唐军* 中国矿业大学物理学院，江苏徐州 收稿日期：2019年11月25日；录用日期：2019年12月11日；发布日期：2019年12月18日 *通讯作者。