动物神经系统的演化
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浅谈动物神经系统的结构与机能演化历程陈章(学号:201421191529)摘要:神经系统是动物有机体重要的机能调节系统。
大多数动物, 特别是脊椎动物,神经系统调节和控制着机体的绝大部分重要的生命活动。
在动物的器官系统中,与演化历程联系最紧密的是神经系统。
在演化阶段上地位越高的动物,其神经系统的发达和复杂程度就越高,其机能行为也越复杂,致使其适应环境的能力也越强。
本文主要讨论了从动物神经系统的结构和机能的演化过程,阐述了神经系统在动物与环境的适应性进化中的重要作用,这将有助于我们进一步加深对动物进化趋势的理解。
关键词:神经系统;结构;机能;神经元;脑神经系统是随着动物进化而不断进化发展的,可以说动物的进化程度越高,神经系统的分化程度就越高。
在不同阶段神经系统都有不同的特点,在进化过程中有几次飞跃,最终进化为哺乳动物的高级神经系统。
人脑是自然界长期进化过程的产物。
从没有神经系统的单细胞动物,到脊椎动物复杂的神经系统,再到高度复杂的人脑,经过了上亿年的发展。
1、无脊椎动物神经系统结构和机能的发展无脊椎动物总的演化趋势是由低级到高级,从简单到复杂,从水生到陆生,从分散到集中。
对这个总的趋势,起柱石作用的是无脊椎动物各大系统的演化趋势。
无脊椎动物各大系统的演化趋势虽然在某些个别阶段上出现了螺旋式变化的现象,但总的方向还是遵循了从低级到高级,从简单到复杂,从分散到集中的进化原则的。
无脊椎动物神经系统的演化是这个原则的具体体现。
无脊椎动物二十多个门,从进化树上来看,越高等一点的类群,其神经系统越发达,越低级一点的类群,其神经系统就越简单。
动物要维持个体生存,必须具备寻找食物和逃避敌害的能力。
要保证物种的延续,还必须具备寻找配偶,进行生殖的能力,这些行为的完成需要神经系统的参与。
机体内各器官系统相互影响,相互制约,相互协调,具备统一的生理功能,也是在神经系统的调节和控制下完成的。
在生物体不断适应体内外环境变化的过程中,神经系统起了决定性作用。
神经系统的进化最简单的神经系统是神经网(nerve nets)。
这种神经网是由神经细胞的很细的神经纤维交织而成的(见图),它在腔肠动物中广泛存在。
刺激作用于机体的某部分所引起的反应可传到刺激点以外一定的距离。
如果在短时间内重复刺激则产生易化作用(facilitation),反应可以传播得更远。
在这种神经网中没有发现传导的方向性。
传导速度为0.1—1.0米每秒。
许多神经细胞体聚集在一起形成神经节是神经系统进化过程中一个重要的进步(见图)。
神经节在腔肠动物中已有发现,在更高水平的动物中普遍存在。
神经节中神经细胞体之间通过轴突的侧支形成多方面的联系(见图)。
在有体节的无脊椎动物中,每一体节都有一个神经节。
每个神经节既管本体节的反射机能,也与邻近几节的反射活动有关。
一系列的神经节通过神经纤维联系在一起形成神经索。
环节动物和节肢动物都有腹神经索(见图)。
神经系统的另一个重要的发展是动物体前部的几个神经节趋向于融合在一起形成“脑”。
这些融合在一起的神经节的结构更加复杂,而且对其它神经节有不同程度的控制作用。
脑对中枢神经系统后部的优势,部分原因是由于身体前部大量的感受器将感觉输入送至脑内,此外还由于脑内调节中枢的发展。
在进化过程中,神经系统中神经细胞的数目越来越多,章鱼(头足类)的神经系统是无脊椎动物中最发达最复杂的,仅在脑内就约有1亿神经元。
脊椎动物神经系统的神经元为数更多,结构更复杂。
脊椎动物中枢神经系统的发育脊椎动物的中枢神经系统是由外胚层内陷形成的神经管发展而成的(见图)。
在发育的早期,神经管的前端膨大形成三个原始脑泡:前脑(forebrain,prosencephalon)、中脑(midbrain,mesencephalon)和菱脑(hindbrain,rhombencephalon)(见图)。
神经管的其余部分发育成脊髓(spinal cord)。
三个脑泡继续发育,前脑分化为端脑(telencephalon,即大脑cerebrum)和间脑(diencephalon),中脑不再分化,菱脑分化为后脑(metencephalon,即小脑cerebellum)和髓脑(myelencephalon,即延髓medulla oblongata)。
神经系统的进化最简单的神经系统是神经网(nerve nets)。
这种神经网是由神经细胞的很细的神经纤维交织而成的(见图),它在腔肠动物中广泛存在。
刺激作用于机体的某部分所引起的反应可传到刺激点以外一定的距离。
如果在短时间内重复刺激则产生易化作用(facilitation),反应可以传播得更远。
在这种神经网中没有发现传导的方向性。
传导速度为0.1—1.0米每秒。
许多神经细胞体聚集在一起形成神经节是神经系统进化过程中一个重要的进步(见图)。
神经节在腔肠动物中已有发现,在更高水平的动物中普遍存在。
神经节中神经细胞体之间通过轴突的侧支形成多方面的联系(见图)。
在有体节的无脊椎动物中,每一体节都有一个神经节。
每个神经节既管本体节的反射机能,也与邻近几节的反射活动有关。
一系列的神经节通过神经纤维联系在一起形成神经索。
环节动物和节肢动物都有腹神经索(见图)。
神经系统的另一个重要的发展是动物体前部的几个神经节趋向于融合在一起形成“脑”。
这些融合在一起的神经节的结构更加复杂,而且对其它神经节有不同程度的控制作用。
脑对中枢神经系统后部的优势,部分原因是由于身体前部大量的感受器将感觉输入送至脑内,此外还由于脑内调节中枢的发展。
在进化过程中,神经系统中神经细胞的数目越来越多,章鱼(头足类)的神经系统是无脊椎动物中最发达最复杂的,仅在脑内就约有1亿神经元。
脊椎动物神经系统的神经元为数更多,结构更复杂。
脊椎动物中枢神经系统的发育脊椎动物的中枢神经系统是由外胚层内陷形成的神经管发展而成的(见图)。
在发育的早期,神经管的前端膨大形成三个原始脑泡:前脑(forebrain,prosencephalon)、中脑(midbrain,mesencephalon)和菱脑(hindbrain,rhombencephalon)(见图)。
神经管的其余部分发育成脊髓(spinal cord)。
三个脑泡继续发育,前脑分化为端脑(telencephalon,即大脑cerebrum)和间脑(diencephalon),中脑不再分化,菱脑分化为后脑(metencephalon,即小脑cerebellum)和髓脑(myelencephalon,即延髓medulla oblongata)。
脊椎动物的中枢神经系统发育过程摘要:中枢神经系统是神经系统的主要部分,其主要功能是传递、储存和加工信息,产生各种心理活动,支配与控制动物的全部行为。
整个中枢神经系统都源于神经管, 其形态发生过程较为复杂, 主要过程可分为:神经诱导、神经管的形成、神经管细胞的增殖和细胞间联系和粘附、神经管细胞迁移与分化、神经细胞间的联系以及细胞死亡这几个阶段。
这些过程往往相互关联, 交叉重叠, 构成神经系统发育分化的复杂性。
关键中枢神经系统; 脊椎动物;神经管;神经细胞The vertebrate central nervous system development process Abstract :The central nervous system is the main part of the nervous system, its main function is to transfer, storage and processing information, to produce a variety of psychological activity, command and control all the behavior of animals. The whole of the central nervous system are derived from neural tube, the morphogenesis process is relatively complex, the main process can be divided into: neural induction and proliferation of nerve cells, the formation of the neural tube ,the connections between cells and adhesion, migration of neural cell differentiation, the connections between neurons, the death of nerve cells. These processes are often interrelated and overlapping, divide the complexity of the development of the nervous system. Keywords:The central nervous system; Neural tube; Nerve cells; development 关于脊椎动物中枢神经系统发育方面的研究很多。
浅谈神经系统的进化历程浅谈神经系统的进化历程摘要神经系统是随着动物进化⽽不断进化发展的,可以说动物的进化程度越⾼,神经系统的分化程度就越⾼。
在不同阶段神经系统都有不同的特点,在进化过程中有⼏次突跃,最终进化为⼈类的⾼级神经系统。
⼈脑是⾃然界长期进化过程的产物。
从没有神经系统的单细胞动物,到脊椎动物复杂的神经系统,再到⾼度复杂的⼈脑,经过了上亿年的发展。
从原始的感觉神经到具有初步应激反应的⽹状神经,再到如环节动物门呈节索状串联神经,构成索状神经系统,再进⼀步进化形成神经管,脊神经,经过⼤⾃然物种不断适应环境,出现了⼤脑的分化和分区。
关键词神经经系统进化神经元脑⽆脊椎动物神经系统的发展⼀、感觉细胞1.单细胞⽣物的刺激感应。
原⽣动物尚未形成神经系统,但可以对外界刺激做出反应,可趋向有⼒的刺激⽽避开有害的刺激,草履⾍的刺丝泡遇到刺激时可以释放刺丝。
2.多细胞动物感觉细胞低等的多细胞动物—海绵,就已经存在⼀个原始的神经系统,它具有两种类型的神经元,这些神经元之间没有突出的联系,也没有接受感觉和⽀配运动的机能,因为海绵动物营固着⽣活,不需要太复杂的神经⽀配,所以在进⼀步进化上需要在⼀定程度上以来动物的⽣活习性。
⼆、⽹状神经1.⽆体腔动物在两胚层的腔肠动物体⽔母中,以观察到集结性神经元,可以认为在腔肠动物的⽹状神经系统中开始出现神经成分趋向集中的某些特征。
如⽔螅,它的神经细胞连接成弥散型的最原始的神经⽹,机体的反应仍然是“全反应”型,即神经冲动的传导没有⼀定的⽅向性,没有中枢和外周的极性之分,任何⼀点的刺激可引发全⾝性反应。
2.真体腔动物典型的软体动物神经系统是由脑、侧、脏、⾜四队主要神经节和期间的联络神经所构成。
但头⾜类的神经系统发达且集中,由中枢神经、周围神经及交感神经系统三部分组成。
中枢神经⼜分为脑神经节、脏神经节和组神经节。
之后,随着胶质细胞的出现⽽出现中枢神经系统。
环节动物的真体腔更为发达,同律分节为重要特征,每⼀节都⼀个神经节,这就加快了运动过程中的反应速度。
动物的神经系统神经系统并不是所有的动物都具有的。
像最原始的单细胞动物就没有任何神经系统,稍高级点的腔肠动物,也只有简单的神经细胞,直到更高级的线形动物,才开始具有神经系统。
然后神经系统随着生物的进化也一直进化与完善着。
我们可以看出:随着神经的出现,生物体脱离了单细胞的范畴,开始向比较高级的多细胞生物发展,为系统、器官的形成打下了基础。
所以总的来说,神经的出现代表着生物演化历程踏上了高速路,生物的进化速度大幅度提升。
动物的各种器官和系统在完成不同的生理过程中,神经系统直接调节各器官系统的活动,同时神经系统又对动物的内分泌系统有很大影响。
神经系统可以感受外界刺激、调节动物的运动,并协调整个有机体的活动,使动物有学习、记忆等复杂的行为。
神经系统对生命活动的调节迅速、准确,是动物体内最复杂的结构。
单细胞真核动物●原生动物门:由于结构太过简单,所以不存在神经调节。
如:草履虫无脊椎动物类群●中生动物门:只有体细胞和生殖细胞的分化,故没有神经调节。
●侧生动物——海绵动物门:没有明显的神经系统分化,但是在中胶层的芒状细胞,可能有类似神经的功能,待考证。
如:海绵●辐射对称的动物——肠腔动物门:在肠腔动物的中胶层靠近外胚层的一侧分布着很多的神经细胞,这些细胞彼此连接成网状,与感觉细胞和皮肌细胞相连。
由于这些神经细胞多级,导致他们之间的信息传导无方向,因此肠腔动物没有神经中枢.并且这些细胞的神经传导速度慢,我们将这种原始神经系统成为网状神经系统。
与此同时,肠腔动物的某些细胞如刺细胞等,仍然有独立反应的能力。
如:海绵●三胚层无体腔动物——扁形动物门:扁形动物的神经系统较之肠腔动物已经有了优化,不再是网状神经系统了,开始出现了原始的中枢神经系统,脑也随之产生了,从脑发出了背、腹、侧3对神经索,其中腹面的2条神经索最发达。
神经系统神经系统是动物的重要系统之一,它能使动物感受外界刺激并对刺激做出相应的反应。
根据动物从低级到高级,可以基本推断出动物神经系统的发展史。
1. 原生动物:原生动物即单细胞真核生物或单细胞群体。
它们具有某种应激性,可以趋利避害。
例如草履虫可自发向水中滴入肉汁的方向运动,也可自发向远离滴入盐水的方向运动。
2. 中生动物:中生动物是为介于原生动物和后生动物间的微小多细胞动物,蠕虫状。
和原生动物一样具有某种应激性,但无专门负责感受刺激的细胞。
3. 侧生动物:侧生动物为细胞基本没有组织分化的动物,被认为是多细胞动物进化的侧枝。
以海绵动物门为例,海绵动物依然没有神经系统,只是在中胶层内有些由変形细胞形成的星芒状细胞,被认为具有神经传导机能。
海绵动物营固着生活,所以对外界刺激的反应也几乎没有。
4. 辐射对称动物:以腔肠动物门为例,腔肠动物的中胶层靠近外胚层一侧分布很多神经细胞,这类的神经细胞主要为多极的神经细胞,具有多个树突,彼此联络成网状。
这些神经细胞又与感觉细胞和皮肌细胞联系,感觉细胞接受刺激后,神经细胞传导刺激到效应器(皮肌细胞),对外界刺激做出反应。
腔肠动物的神经系统被称为网状神经系统,无神经中枢,传导无定向,而且传递速度慢。
这基本上可以成为最原始的神经系统。
但值得注意的是,腔肠动物的神经细胞之间,是有突触传递兴奋,且以乙酰胆碱作为神经递质。
这已经与人类等高级动物大致相同了。
5. 三胚层无体腔动物:以扁形动物为例,扁形动物的身体开始形成两侧对称的体制,同时感觉器官逐渐集中于身体前侧,使动物对外界环境的反应更加迅速准确。
扁形动物的神经系统为梯状神经系统,开始出现了原始的神经中枢,从脑发出背、腹、侧3对神经索,其中腹面的两条最为发达,中枢神经系统里有神经细胞和神经纤维,神经索之间还有横神经相连形成梯状。
脑和神经索都有神经纤维与身体各部分联络,但仍未出现神经节。
同时扁形动物出现了眼、耳突、触角、纤毛窝、平衡器等感觉器官。