初中生物社团课件创意神经元

第二章 神经元的结构与功能
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第一节 神经元的结构特点
一、神经元的基本结构
神经元（Neuron）是神 经系统的结构和功能单
位，是指一个神经细胞
的胞体及其所有突起 （轴突和树突）。
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神经元功能：接受刺激，产生冲动，传递信息。 神经元实现调控功能的基础是生物信息的传送， 其间既包括细胞膜的电信息传导、跨膜信息转导以 及胞内信使分子介导的效应，还包括不同神经元共 同组成的调制环路。 人类行为的复杂性主要决定于大量神经元形成 的精确神经环路。
(1)结构 钠泵膜的脂质双分子层中 镶嵌着的一种特殊蛋白质 它是由α和β亚单位组成 的二聚体蛋白质，肽链多 次穿越脂质双分子层，是 一种结合蛋白质。 2个α亚单位: 催化亚单位， 2个β亚单位. (2)功能 Na+: 将细胞内的Na+转运 到膜外 K+: 将细胞外的K+转运到 膜内
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(3)生理意义
可产生兴奋，它们在兴奋时虽然有不同的外部表现，但在受 刺激时有一个共同的、最先出现的、可传导的生物电活动变 化，即在静息电位的基础上产生动作电位的过程。
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一、神经元生物电现象的观察和记录方法
神经干的 复合电位
近代电生理研究记录和测量神经干电位的方法
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神经元生物电的细胞内记录方法
感应区。轴突粗细均匀、 表面光滑而绝缘、很少分
支，末梢分支与其他神经
元构成突触联系，实现其 信息传递。
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二、神经元分类
传入神经元 兴奋性神经元 按作用效应
按神经元的功能
中间神经元
传出神经元
抑制性神经元 Aα、β、γ、δ

.
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• AR参数模型谱估计
• AR模型首先选择最佳 阶次问题 , 常用的定阶准则有信 息论准 则 ( AIC) ,最终预测误差准则 ( FPE)等 ,阶次确定后按信号数据列与它 的估计量之间均方误差最小准则 ,求取ak 值。 AR系数的算 法有 Yule-Walker, Burg algorithm , Least Squares等 ,各有利弊。
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大脑对信息的处理
• 意识产生等
•1 系统组织成不同的通路对视觉信息的不同侧面进行传递和处理。
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• 2、 的敏感化和经典条件反射实验得到的。学习与连接感觉神经细胞
期记忆与长期记忆均发生在突触部位。LTP和LTD的调节。
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• 3、
忆、识别、联想、比较、
.
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.
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细胞核
多位于神经细胞体中央，大而圆，异染 色质少，多位于核膜内侧，常染色质多， 散在于核的中部，故着色浅，核仁l～2个 ，大而明显。细胞变性时，核多移向周边 而偏位。
.
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细胞质
• 位于核的周围，又称核周体，其中含有发达的高尔基复合体、滑 面内质网，丰富的线粒体、尼氏体及神经原纤维，还含有溶酶体、 脂褐素等结构。具有分泌功能的神经元，胞质内还含有分泌颗粒， 如位于下丘脑的一些神经元。
组成神经系统的基本元件
信息整合功能
接受刺激
信息储存功能
传递信息
.
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脑电信号的产生机制，获取和分析方法
脑电信号是生物电信号的一种。生物电的科学解释是指生物细 胞的静电压，以及在活组织中的电流，如神经和肌肉中的电流。生 物细胞用生物电储存代谢能量，用来工作或引发内部的变化，并且 相互传导信号。生物学家认为，组成生物体的每个细胞都像一台微 型发电机。一些带有正电荷或者负电荷的离于如钾离子、钙离子、 钠离子、氯离子等，分布在细胞膜内外，使得细胞膜外带正电荷， 膜内带负电荷。当这些离子流动时就会产生电流，并造成细胞内外 电位差。

神经元分类
❖ 按突起数目分类
➢ 多极神经元，神经元有一个 轴突和多个树突，如脊髓的 运动神经元
➢ 双极神经元，神经元有两个 突起，一个是树突，另一个 是轴突，例如视网膜的双极 神经元
➢ （假）单极神经元，从胞体发出 一个突起，距胞体不远又以T形 分为两支，一支分布到外周的其 他组织器官，称为周围突；另一 支进入中枢神经系统，称为中枢 突，如背根神经节中的细胞。 （假）单极神经元的两个分支， 按神经冲动的传导方向，中枢相 当于轴突，周围突相当于树突。
影响化学性突触传递的因素
❖ 细胞外Ca2+浓度升高或 Mg2+浓度降低能使递质释放 增多。
❖新斯的明、有机磷农药等可抑制胆碱酯酶，使乙酰 胆碱持续发挥作用，从而影响相应的突触传递。
❖ 筒 箭 毒 碱 可 特 异 地 阻 断 骨 骼 肌 终 板 膜 上 的 Ach 受 体 通道，使神经-肌接头的传递受阻，肌肉松弛。
❖ 中间神经元间，辐散与聚 合式联系同时存在可形成 链锁式或环式联系。
❖ 链锁式联系→扩大其作用 范围。
❖ 兴奋冲动通过环式联系， 可因负反馈而使活动及时 终止，或因正反馈而使兴 奋增强和延续。后发放
2.2 胶质细胞
❖数量：1-5×1012，为神经元数量的10～50倍。 ❖种类：在周围神经系统，有施万细胞和卫星
细胞；在中枢神经系统，有星形胶质细胞， 少突胶质细胞，小胶质细胞。
❖ 生理特性： ❖ 无树突轴突之分，无化学性突触，无动作电位。 ❖ 细胞间由低电阻缝隙连接。 ① 分裂增殖能力强。
神经胶质细胞的功能
❖ 支持和引导神经元迁移：中枢内除神经元和血管外，其 余由星形胶质细胞充填，起支持神经元胞体和纤维的作 用。
② 逆向轴浆运输

System: a group of functionally related organs that work
together to perform a certain physiological task.. Organ: a collection of tissues joined in structural unit to serve a common function. Tissue: an ensemble of cells, not necessarily identical but from the same origin, that carry out a specific function.
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• 神经原纤维 呈细丝束，交织 成网。电镜下是 微丝或微管集合 成束，分散在细 胞质中，神经原 纤维具有支持作 用，还与蛋白质、 化学递质及离子 的转运有关。
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（二）突起
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1865年O. Deiter区分出脊髓大运动神经元有两 种纤维，一种纤维发自胞体，然后不断分支，他 称这种纤维为原生质的延长部，即后来的树突； 另一种纤维发自胞体的锥状突。呈管状，不分支， 即后来的轴突。以Gerlach为代表的很多人认为， 神经细胞彼此之间的关系就象毛细血管那样连接 成网，即所谓的“网状学说（reticular theory）”。
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在当时也还流行着以Cajal为代表的“细胞学说 （cell theory）”。这在当时要想解决两个学派之争 是不可能的。解决这个问题的唯一途径是创立一种可 以染出最细的纤维分支的组织学方法。 1873年意大利组织学家Golgi用银染色方法实现了。 1885年他用意大利文发表了他的一些观察结果。这 一事件并未在解剖学界引起足够的重视。 1888年Santiago Ramon y Cajal也发现了这种方 法，对多种动物神经系统多个部位的神经结构进行了 大量的观察与描述。在1889年柏林召开的德国解剖 学年会上展示了脑、脊髓和视网膜组织切片，引起了 与会者的极大兴趣，成为该届年会的中心人物。他的 工作开辟了一个阐明神经元结构的及其相互关系的新 纪元，Golgi 和Cajal年共享 1906诺贝尔奖。 9

离子通道
1 神经元 胞体
细胞质：线粒体、ATP，分解葡萄糖等，为细胞生
命活动提供能量
细胞核：染色体：蛋白质合成的模板 基因：染色体上的片断
神经元的胞体:在于脑和脊髓的灰质及神经节内，是神经元的代谢和营养
中心。其形态各异，常见的形态为星形、锥体形、梨形和圆球形状等。胞体的结
构与一般细胞相似。
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•8
静息电位，大都是从直径大于20μm的神经元 中获得。
•17
静息膜电位的离子学说
静息膜电位产生的基本因素： ①细胞内外离子分布的不平衡 ②膜上离子通道关闭和开放对离子产生不同的
通透性 ③生电性钠泵的作用，即钠钾泵。
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The sodium-potassium pump
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Electrical current flow across a membrane
•9
终胞： 在周围神经系统中少突胶质细胞，为轴突提供支持。 周围神经系统
卫星细胞
中枢神经 系统
星型胶质细胞 少突胶质细胞 小胶质细胞
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（一）神经胶质细胞的特征： 有突起，但无树突和轴突之分，不形成突触；不
能产生动作电位。
（二）神经胶质细胞的功能： 1、支持作用：中枢神经系统没有结缔组织，星性胶 质细胞以其长突起交织成网，支持神经元。 2、修复和再生作用：神经元一般无再生能力，胶质 细胞可以再生。 3、免疫应答作用：星型胶质细胞作为抗原呈递细胞
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神经细胞的静息电位和记录
静息电位（resting potential）：神经元未受 刺激时，存在于细胞膜内外两侧的电位差。
海马CA1区锥体细胞RP －60mv 视网膜上的视杆细胞RP －30～－40mv 大脑皮层的锥体细胞RP －60～－80mv

net=XW
(0,0)
o=f(net)
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BP网络的构成—网络的拓扑结构
BP算法适用于非循环多级网络的训练
x1 x2
.
o1
.
o2
xn
. om
但在说明BP算法的具体原理时，只需一个二级网络
x1
o1
x2
o2
xn
om
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BP网络拓扑结构的几点注意事项
设网络有n层，第h(1<=h<=n)层神经元的个数为Lh, 该层神经元的激活函数用Fn表示 联结矩阵用W(h)表示
• 突触的“联结强度”可以随系统受到的训练而 被改变。
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生物神经元的六个基本特征
1、神经元及其联结
2、联结强度决定信号传递的强弱
3、联结强度可以随训练而改变
4、信号可以是刺激作用的，也可以是抑制的
5、一个神经元接受的信号的累积效果决定 该神经元的状态
6、每个神经元可以有一个“阈值”
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神经网络的定义
(1) 从样本集中取一个样本(Xp，Yp)，将Xp输入网络； (2) 计算相应的实际输出Op；
3、向后传播阶段
(1) 计算实际输出Op与理想输出Yp的差；
(2) 根据这个误差，按极小化误差方式调整权矩44阵；
精度要求控制
1、网络关于第p个样本的误差测度为：
Ep= (ypjopj)2/2
2、网络整个样本集的误差测度为：
O=F(NET)
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多级网
研究表明，单级网的功能是有限的，适当增加网络 的层数是提高网络计算能力的一个途径。
x1 x2
.
o1
.
o2
xn
. om

人民教育出版社七年级下册生物
神经元的结构和功能
授课教师：刘西
2017年可编6辑月pp7t 日
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树 的 艺 术
可编辑ppt
2
神经元的定义
构成神经系统的基本单位叫神经元。 神经元即神经细胞，由细胞体、树突和 轴突三部分组成，细长的突起使它在形 态上有别于其它细胞。
可编辑ppt
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神经元=神经细 胞
神经细胞和其 他细胞有什么 不同？
可编辑ppt
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可编辑ppt
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接受刺激，产生冲动，传导冲动。
树突
胞体
神经末梢
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信息传导的方向：
树突 细胞体 轴突 下个神经元的树突
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知识小结
神经元----神经系统的结构和功能基本单位
1、结构
细胞体
神
经
树突: 较短而分枝多，
元
接受信息
突起
轴突: 只有1个，较长，
传导信息
2、功能：接受刺激，产生神经冲动，传导神经冲动
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一、神经元的结构
细胞体（简称胞体）
功能：信息的整合加工
神经末梢
功能：传递信息
树突
特点：较短而分枝多 功能：接受信息
轴突
特点：只有1个，较长
功能可：编传辑p导pt信息
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细胞体
神
经 元
树突: 较短而分枝多，
接受信息
突起
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轴突: 只有1个，较长，
传导信息
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类比记忆
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Neuroscience
二、神经系统的组织发生
神经系统的形态发生的主要过程 ： •神经诱导(neural induction) •神经上皮细胞的增殖(proliferation) •细胞间的联系(connection)和黏附(adhesion) •细胞的迁移(migration) •神经细胞的分化(differentiation) •细胞群体中特殊联系的建立 •神经元之间的联系和细胞死亡 •已建立联系的神经组织的功能发育
Neuroscience
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㈠ 神经元的发生
神经元结构发展的三个主要阶段：细胞增殖 细胞迁移 细胞分化
1、细胞增殖 (cell proliferation )： S期(合成DNA)，胞核靠近外侧膜处。 M期(有丝分裂)，
胞核移到靠近管腔的位置，分裂产生的子细胞又移行至外界 膜，再合成DNA并重复其增殖周期。
通过阿米巴样运动引导轴突延伸，有利于轴突的生长、 途径的选择、对靶细胞的识别。
Neuroscience
片状伪足 丝状伪足
• 介导轴突生长的机制 轴突生长受到细胞外基质(extracellular matrix, ECM)、细胞
粘连分子(cell adhesion molecule, CAM)及其周围的可溶性物质 如生长因子和靶细胞释放的可溶性物质的影响，这些物质可 增强和吸引或抑制和排斥生长锥的生长。
Neuroscience
Inside-out development of cortex
3、细胞分化(Neuron differentiation): 由一个neuroblast转变成具有neuron特性的多步骤
过程，不仅包括形态上的改变（细胞从圆形或卵圆形到有 突起，轴突的发生在前，树突的发生在后），更重要的是 其内在的变化。

突触后膜：电镜下：一层致密层。有多 种特异蛋白质（受体、通道、酶）。
3)、电突触（electric synapse)： 缝隙连接（gap junction）
特征：间隙小（2nm），每一侧的膜上 都由6个蛋白质亚基组成的颗粒，颗 粒的中心是一个亲水性的通道。
电突触的信息传递依赖电信号的离子流， 突触一侧的电位变化，直接通过动 作电流的作用到达下一级神经元或 靶细胞。
神经纤维(传导兴奋)
神经纤维兴奋传导特征 ①生理完整性(包括结构和功能完整); ②绝缘性 ③双向传导； ④不衰减性 ⑤相对不疲劳性。
神经丝
Байду номын сангаас
微丝
神经纤维的分类
按有无髓鞘分： 有髓纤维 无髓纤维
根据电生理特性分：
Aα Aβ A类 Aγ Aδ
有髓躯体传入 和传出纤维
B类(有髓)：自主神经的节前纤维
C类(无髓)：自主神经的节后纤维 后根中的痛觉传入纤维
F型（含扁平行囊泡-flattened vesicle)突触
2)、化学突触
化学突触通过化学物质在细胞之间传递神经信息。 分为突触前、突触后和突触间隙。
特点：单向传递，神经信号通过这类突触时有明显 的突触延搁存在。
突触前成分常根据不同细胞类型的连接而有不同的 术语，如在神经元之间、神经元和肌肉之间等，有突触 前终末、终扣、终球、曲张体等名称。
脑髓的区域化及相互关系
脑干背面观
成年男子的大脑平均重1424克，老年萎缩到 1395克。男子大脑的重量纪录是2049克。 正常的、未萎缩的大脑最轻为1096克。
人体的大脑皮层展开，抚平皱褶，可得到一张厚3毫米，面积为 90×60平方厘米的“发面饼”。
皮层功能初略分区
采用人和猴大脑 皮层Brodmann 分区图(更细致的 分区：人脑皮层可 以分为46区；而 猴大脑皮层分为 27区)。

是轴突的窄段。轴突始段有两个特征：一 是轴膜下含有电子致密层（朗飞氏结处也 有），该出的兴奋阈值最低，称为触发器 （trigger）; 二是微管在此处集合成小束， 束中微丝和微管在一定间隔处有横桥相连。 轴突表面光滑，分支也少，一般分支从主
干成直角发出，称为侧枝（collateral）。
神经元(ppt)
优选神经元
大脑具有广泛而复 杂的纤维联系!
“杂乱” 中存在高 度的有序 和结构美！
概述（神经生物学的细胞学基础：简史）
100多年以前，人们还不知道细胞学说是否也可以应用 于神经系统。
1836年Purkinye 发表了对小脑细胞的观察结果，当时 只8~1891年，Cajal连续发表了许多文章与 著作；另一些人的研究成果也与Cajal的主张相吻 合，如1887年W. His对神经细胞胚胎发生的研究； 1888年A. Forel关于神经细胞独特地对损伤起反 应的研究；1891年解剖学家兼病理学家W. Waldeyer在德国医学杂志上对此进行了评述，率 先采用神经元（neuron）一词。
在当时也还流行着以Cajal为代表的“细胞学说 （cell theory）”。这在当时要想解决两个学派之争 是不可能的。解决这个问题的唯一途径是创立一种可 以染出最细的纤维分支的组织学方法。
1873年意大利组织学家Golgi用银染色方法实现了。 1885年他用意大利文发表了他的一些观察结果。这 一事件并未在解剖学界引起足够的重视。
（一）细胞体
• 神经元的细胞体的形态和大小有多种类型。如梭形、圆 形、星形、锥体形等，胞体是神经元代谢和营养的中心。
• 细胞器：神经元胞体内有细胞核、尼氏体、神经原纤维 和线粒体，还有高尔基复合体、中心体、脂滴、色素等。
• 尼氏体 是胞质中的嗜碱性物质，可被苯胶类染料着色。 在大型神经元内尼氏体呈块状分布，在小型感觉神经元 内尼氏体呈颗粒状分布于周围．电镜观察尼氏体由粗面 内质网与游离的核糖体组成、尼氏体可合成神经元活动 消耗的蛋白质。