神经系统概述
神经系统由两种主要的细胞组成:神经元细胞和神经胶质细胞。
神经元是神经系统的主要细胞,是神经系统最基本的结构和功能单位,它们由一个细胞体突起组成,包含了细胞核、细胞膜和细胞质,当有一组神经元细胞体在中枢神经系统中彼此相邻时,这个结构被称为神经核。
而位于中枢神经系统之外的系统里的一组神经元细胞体则被称为神经节,例如:腹腔神经节、肠系膜神经节等。
神经元有从神经元细胞体延伸出来的神经纤维,这些要么是接收来自其他神经元的信号的树突,要么是向其他神经元发送信号的轴突。
两个神经元衔接的地方被称为突触,轴突的一端就是在这里释放神经递质,进一步将信号传递给树突或直接传递给下一个神经元的细胞体。为了触发神经递质的释放,神经元使用一种沿轴突传播的电信号,这被称为动作电位。
为了帮助电信号的传输——轴突被一种叫做髓磷脂的保护鞘间歇性包裹着,髓磷脂主要由中枢神经系统中的少突胶质细胞和外周神经系统的施旺细胞构成。
还有一种类型的胶质细胞称为星形胶质细胞,只存在于中枢神经系统中。星形胶质细胞为神经元提供结构和代谢支持,同时它也是驻留的免疫细胞,有助于保护人体血脑屏障。
血脑屏障由人体脑部毛细血管的内皮细胞紧密连接而构成。除了这些内皮细胞之间的紧密连接,周围还有基底膜和星形胶质细胞,这会导致内皮细胞之间变得更加紧密,同时这也进一步加强了屏障。
我们可以将血脑屏障想象为大脑的门卫,这可以比作是一种高度选择性的“膜”,它将漂浮在血液中的细菌和其他大分子拒之门外,同时允许水、氧气、葡萄糖以及其他较小、脂溶性分子进入。
大脑被分为几个区域,最明显的是大脑皮层,它被分为两个大脑半球。右大脑半球接收传入神经纤维并向身体左侧发送传出神经纤维,而左大脑半球也接收传入神经纤维并向身体右侧发送传出神经纤维。
如果我们观察大脑的截面,会发现最外层区域是大脑灰质皮层,由数十亿个神经元细胞体组成。最内层区域是白质,由神经元的轴突组成。
脑皮质分为额叶、顶叶、颞叶和枕叶四个功能区域。额叶控制运动和执行功能,即我们的决策能力。顶叶处理感知信息,使我们能够精确定位自己在空间中的物理位置。颞叶在听觉、嗅觉、记忆以及对人脸和语言的视觉识别方面发挥作用。颞叶围绕着海马体并与之传递信息,帮助将短期记忆转化为长期记忆。最后是枕叶,主要负责视觉功能。
在白质中还有更深层的结构,位于皮质之下,它就是内囊,它就像一条高速公路,允许信息通过神经元在不同皮质之间传递。
此外还有基底神经节,实际上是由两个深层结构——苍白球和纹状体构成,纹状体还可以进一步分为尾状核和壳核。纹状体接收来自大脑皮层的关于所需运动的信息,然后向其他基底神经节结构发送输出,通过抑制不需要的运动来控制运动。例如,当你走路时,你必须一次移动一条腿——所以当一条腿向前迈进时,另一条腿会被基底神经节抑制,使其静止——这样可以防止你摔倒!
接下来是间脑,由上部的丘脑和下部的下丘脑组成。丘脑是一些核团的集合,包含数百万个神经细胞体,它们处理来自身体传入的感官信息以及从大脑皮层传向身体的运动信息。下丘脑是一个小区域,执行各种功能,如调节体温、睡眠和觉醒周期、饮食和饮水,下丘脑主要通过调节相关内分泌激素的释放来完成这些重要功能。
交感神经系统:交感神经系统通常被认为是激活的、兴奋的系统。它在应激、紧张或需要动力的情况下起作用,被称为“应激反应”或“战斗或逃跑反应”。它使心率加快、呼吸加深、血压升高、瞳孔扩张等,以准备身体进行应对。 副交感神经系统:副交感神经系统通常与放松、休息和恢复相关联。它促进身体在安静状态下的正常功能,如消化、吸收营养、降低心率、放松肌肉等。
中枢神经系统&周围神经系统
我们的神经系统在整个生命活动中起着不可替代的作用。早晨咖啡的味道,去年圣诞节的记忆,以及皮肤被烫的痛苦,这些都是你的神经系统在起着作用!
神经系统使得身体的各个系统之间可以相互沟通与交流,并且监测身体内部和外部的变化,建立适当的反应,使我们保持活力!
现在,为了便于理解,神经系统在结构上被细分为两个解剖部分,即中枢神经系统(CNS),由脑和脊髓组成,以及外周神经系统(PNS),由中枢神经系统外的其余神经系统组成。
神经
中枢神经系统和外周神经系统都由神经系统的功能单元组成,即神经元(也叫神经细胞)。
神经元有很多部分,其中最主要的部分是细胞体,里面容纳着细胞核。
从细胞体发出两种类型的延伸:一种是树突,它是较为短的一种突起,一个细胞体上可能有很多;一种是轴突,或者称为神经纤维,它是一个看起来像线的长延伸。
神经元能够接收和发送电脉冲,与其他神经元以及肌肉细胞等效应细胞进行通信。
这个过程始于树突,树突接收来自其他神经元的电信号并将其传递给细胞体,然后细胞体产生电脉冲并通过自己的单个轴突发送出去。
许多轴突表面覆盖着一层包含脂质和蛋白质的结构,这些脂质和蛋白质加速了电脉冲的传导,这个结构被称为髓鞘。
电脉冲最终到达被称为轴突末端的轴突的远端。
在这里,轴突末端可以与另一个神经元的树突接触,这个接触点被称为突触,突触有助于神经元之间的交流。同时突触过程也是指神经信号在突触处传递的具体步骤。(详细步骤包括:1.神经冲动到达突出前膜、2.钙离子通道开放、3.神经递质释放、4.神经递质扩散、5.受体结合和激活、6.神经递质清除、7.突触后信号传递。)
神经元的不同类型
如果根据结构划分,人体神经系统中的神经元可分为不同种类。像我们刚才描述的这种有两个或更多树突和一个轴突组成的神经元为多极神经元。
多极神经元是整个神经系统中最常见的神经元类型,比如几乎所有控制人体自主肌肉的运动神经元都是多极神经元。
其他类型的神经元包括双极神经元和假单极神经元。
双极神经元是一种细胞体一侧有单个树突,另一侧有单个轴突的神经元。双极神经元通常充当感觉神经元,也就是说,它们将感觉传递给中枢神经系统。
例如,鼻腔顶部的双极细胞有助于将特殊感觉信息或我们的嗅觉传递给大脑。
最后,是假单极神经元,它有一个从细胞体延伸出来一分为二的短的突起,所以它看起来只有一个但实际上有两个突起。
这一常见的突起分为从感觉受体延伸到细胞体的外围突起和从细胞体向中枢神经系统延续的中心突起。
因此,在受体处产生的电脉冲(如皮肤中的触摸或疼痛受体),穿过外周突起,然后通过其中心突起继续进入中枢神经系统。
神经胶质细胞
神经元总是需要有细胞来支持,这支持来源就是神经胶质细胞。
神经胶质细胞是神经系统中唯一的其他细胞类型,尽管有几种不同类型的神经胶质细胞,但它们都有支持和滋养神经元的作用。
虽然神经胶质细胞比神经元要小,但是神经胶质细胞的数量是体内神经元的五倍之多!
中枢神经系统
现在让我们讨论一下中枢神经系统,它由脑和脊髓组成。
中枢神经系统的主要作用是协调和整合来自外围的神经元信号,并执行更高级的功能,如学习。
让我们从灰质和白质开始探索。
首先我们来看看大脑的冠状切面。大脑组织有两个不同颜色的区域。灰质形成大脑的外部,我们可以从中发现神经元细胞体。
大脑的这一外部结构通常被称为大脑皮层。另一方面,白质形成大脑的内部(主要由轴突组成)将信号从一个区域传递到另一个区域。
轴突覆盖着由脂质组成的髓鞘,这就是为什么白质看起来显白的原因。
脊髓也有灰质和白质,但是从横截面上,我们可以看到它组织颜色和大脑是相反的。
灰质位于中心,白质位于外围。脊髓灰质形状像蝴蝶,有两个主要部分,前部称为前角,后部称为后角。
此外,一组神经元细胞体有时可能占据大脑和脑干深处被白质包围的区域。
在这种情况下,中枢神经系统中的一组神经元细胞体被称为细胞核。例如,在大脑中,被白质包围的是几个不同的细胞体组,称为基底核。
中枢神经系统内的一束轴突被称为束,就像皮质脊髓束一样,它由从大脑皮层延伸到脊髓的运动神经元的轴突组成。
外周神经系统
神经系统的另一个分支是外周神经系统,它向中枢神经系统传递信息,由中枢神经系统外的神经元细胞体和轴突及神经纤维组成。
外周神经的组成部分与中枢神经相似,但使用的医学术语略有不同。在外周神经系统中,一组细胞体被称为神经节。
外周感觉神经元的细胞体位于脊髓外的背根神经节中。一束轴突在外周神经中一起走行被称为一束神经。
周围神经系统中有两种类型的神经:来自脊髓的神经,称为脊神经,以及来自大脑的神经,也称为颅神经。
颅神经
让我们从颅神经开始认识一下,它是12对通过不同开口或孔隙钻出头骨的神经。颅神经主要到达头部和颈部的神经支配结构。
根据它们携带的信息类型,这些神经可以分为三组,即感觉神经、运动神经或混合神经。分别为:
1. 嗅神经(Olfactory Nerve, CN I):
- 功能:传递嗅觉信息(气味)。
2. 视神经(Optic Nerve, CN II):
- 功能:传递视觉信息。
3. 动眼神经(Oculomotor Nerve, CN III):
- 功能:控制大部分眼球运动,包括上睑提肌;调节瞳孔大小和晶状体形状。
4. 滑车神经(Trochlear Nerve, CN IV):
- 功能:控制眼球的上斜肌,负责向下和向外的眼球运动。
5. 三叉神经(Trigeminal Nerve, CN V):
- 功能:分为三支(眼神经、上颌神经、下颌神经),提供面部感觉和咀嚼肌的运动功能。
6. 展神经(Abducens Nerve, CN VI):
- 功能:控制眼球的外直肌,负责向外的眼球运动。
7. 面神经(Facial Nerve, CN VII):
- 功能:控制面部表情肌,提供舌前2/3的味觉,控制泪腺和唾液腺的分泌。
8. 前庭蜗神经(Vestibulocochlear Nerve, CN VIII):
- 功能:传递听觉和平衡信息。
9. 舌咽神经(Glossopharyngeal Nerve, CN IX):
- 功能:提供舌后1/3的味觉和咽部感觉,控制部分咽肌,调节唾液腺分泌。
10. 迷走神经(Vagus Nerve, CN X):
- 功能:负责广泛的自主神经功能,包括心脏、肺、胃肠道的感觉和运动;也控制部分喉肌。
11. 副神经(Accessory Nerve, CN XI):
- 功能:控制胸锁乳突肌和斜方肌,参与肩部和颈部的运动。
12. 舌下神经(Hypoglossal Nerve, CN XII):
- 功能:控制舌肌,负责舌的运动。
每对颅神经都有特定的路径和功能,协同作用确保人体的正常感觉和运动功能。
请记住,尽管颅神经起源于中枢神经系统的大脑,但它们仍然被认为是外周神经系统的一部分。
脊神经的根部
外周神经系统中另一种神经是脊神经,它是通过两个根直接从脊髓产生的神经,称为腹根(前根)以及背根(后根)。
现在,腹根或前根由脊髓内灰质前角的许多传出神经纤维或运动神经纤维组成。这些神经纤维将运动信息从中枢神经系统传递到身体的肌肉。
另一方面,背根或后根由传入或感觉神经纤维组成,这些神经纤维将感觉信息从脊髓灰质的外周传递到后角。
你可以通过简单的方式来记住这些术语——传入纤维到达脊髓,传出纤维离开脊髓!
腹神经根和背神经根结合形成混合脊神经,混合脊神经既有运动纤维也有感觉纤维。
脊髓共有31 节段,其中有 31 对脊神经。从上部开始依次为 8 对颈椎脊神经、12 对胸椎脊神经、5 对腰椎脊神经、5 对骶椎脊神经和1对尾椎脊神经。
脊髓节段和脊神经由指示其区域和水平的字母和数字来识别。
例如,胸部区域的第五脊神经将缩写为T5脊神经。
脊神经的分支
每条混合脊神经几乎立即分成两个分支,分别为供应身体不同部位的较大的前支和较小的后支。
因为前支和后支都是混合脊神经的分支,所以它们有感觉纤维又有运动纤维。
这些分支,尤其是前分支,在从脊髓远端延伸时,往往会以复杂的方式连接和再分支,形成其他神经和交叉神经网络,称为丛。
例如,脊神经C5至T1的前支连接以形成组成臂丛神经的多个神经,臂丛神经提供供应上肢肌肉和皮肤的分支。
肌节和皮节
很好,现在每个脊神经都支配身体的特定区域。每个脊神经提供运动神经支配的特定肌肉被称为肌节。
每个脊神经还接收来自皮肤特定区域的感觉信息,该区域被称为皮节。
现在,每个皮节和肌节都标有一个字母和一个数字,对应于其相关的脊神经
例如,脐或肚脐周围的皮肤由T10脊神经支配,因此我们将该区域称为T10皮区。
我们经常使用这些彩色皮肤组图来帮助可视化每对脊神经提供的特定区域!
中枢神经系统:大脑皮层
从大脑的后视图看,在大脑半球的中后部周围,有一个叫做的裂缝,它向下和向前延伸。
通过了解脑叶的不同解剖标志,我们可以开始识别大脑皮层的不同功能特化区域。例如,我们大脑皮层中负责控制运动或感觉功能的区域,这些功能帮助我们进行日常生活。
让我们的注意力聚集到初级运动皮层,它负责控制我们身体的自主运动。控制身体某一区域的神经元核被组织在了一起,所以所有控制面部肌肉的核都组织在皮层的一个特定区域,而所有与控制足部相关的核则组织在另一个区域。
枕叶包含楔叶,这是一个由顶枕沟前方和下方的距状沟界定的楔形区域。楔叶和距状沟下方是舌回。
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中枢神经系统:小脑
小脑这个词翻译过来就是小脑袋。不是因为它是一个小动物或婴儿的大脑,而是因为小脑看起来像人类大脑的一个较小版本。
小脑可以协调和调整自主运动。小脑在保持姿势、保持平衡、维持肌肉张力和协调熟练的自主运动活动方面发挥着重要作用,比如骑自行车,或者更冒险的人走钢丝!
为了让小脑发挥这些功能,它必须与大脑皮层保持持续的信息传输。同时它也接收信号并将信号发送到中枢和外周神经系统中的其他结构,并处理关于当前运动和位置状态的信息,以帮助完善、校正和改进运动。
小脑位于颅骨的后部,称为后颅窝,被小脑幕覆盖,小脑幕将小脑与大脑的枕叶和颞叶隔开。
小脑的前方是第四脑室、脑桥和延髓。
就像大脑一样,小脑由两个半球组成。这两个半球由中间一个叫做小脑蚓的结构连接。从下往上看,平行于小脑蚓有两个容易辨别的小叶,称为小脑扁桃体。
小脑可分为三个叶;前叶、后叶和绒球小结叶。从更高的角度来看,我们可以看到前叶,在功能上被称为“脊髓小脑”,它负责调节肌肉张力和调节正在进行的运动。前叶的后部是V形原裂。
从上面看,在这个原裂的后面是后叶,在功能上被称为“大脑小脑”,它包含分隔小脑上下表面的水平裂。后叶是小脑最大的部分,负责协助规划熟练或精细的运动。
从前方观察小脑,后叶以后外侧裂为界。这个裂隙将小脑的后叶与第三叶分开,称为絮状结节叶,或在功能上称为“前庭小脑”。絮状结节叶负责维持姿势和平衡。
如果我们继续从前方观察小脑,我们可以看到小脑与脑干相连的密集白质束。这些白质柄被称为小脑脚,由上、中、下三部分组成。它们包含传出和传入轴突,在小脑和中枢神经系统之间来回传递信号。
小脑上脚连接小脑和中脑,小脑中脚连接脑桥,小脑下脚连接延髓。
小脑的传入纤维可以在所有三个小脑脚中找到,大多数传入信号使用下脚和中脚传递,而小脑发出的信号主要通过上脚传出。
在矢状面上,小脑看起来与大脑相似,因为皮层是折叠的,形成了中间有小沟的“脊”。然而,不同之处在于,小脑的“脊”更薄、更小,并组织成更平行的层,称为“叶”。
这些叶不仅增加了表面积,而且使大面积的皮层能够像大脑一样适应更小的空间。叶包含一个称为小脑皮层的外部灰质层,以及一个位于外部灰质深处的白质区域。
正如我们所看到的,这种白质在叶中的形状形成了一种“树状”的分支模式。
在小脑的横截面上,我们可以看到四簇深灰质核深埋在白质内。这些小脑深核(小脑内核)包含多极神经元,这些神经元接收来自小脑皮层和神经系统其他部分的信号,它们的轴突有助于形成三个小脑脚。
从外侧到内侧,这些小脑深核由齿状核、栓状核、球状核和顶核组成。
小脑皮层除了有解剖学上的划分外,还可以分为三个纵向定位的功能区。最大的功能区域是横向区域。
外侧区向齿状核发送信号,齿状核是小脑深部最大的核,它们一起帮助规划和编程运动。
横向带的中间带是中间区。中间区向栓状核和球状核发送信号。总的来说,这两个核通常一起被称为中间核,因为它们都与中间区一起工作。
最后,最内侧和占据蚓部的是第三功能区,即正中区。正中区将向小脑顶核发送信号,小脑顶核是最内侧的小脑深部核团,位于蚓部,靠近第四脑室顶部。
中间区和正中区及其小脑深部核团分别参与调节外侧和内侧下行运动通路的运动执行。
现在让我们来看看传入通路和传出通路,传入通路将信息带到小脑进行处理,传出通路将信息传出小脑帮助协调运动。
传入通路通常起源于脊髓和脑干、大脑皮层和前庭系统。
让我们先看看“脊髓小脑”的前部通路(腹侧)。它携带来自肌梭、高尔基腱器(神经腱梭)和下肢关节受体的本体感受信息。
之后,传入纤维进入脊髓,在那里 它们与位于脊髓灰质第七层的脊髓边界细胞突触。从这里,这些轴突的大部分与脊髓的对侧交叉,形成脊髓小脑腹侧通路,该通路在脊髓白质中上升到脑干。
在这里,轴突向后交叉,通过小脑上脚进入小脑,到达小脑皮层。脊髓小脑腹侧通路上的信号穿过神经轴,然后往回传输,所以它通常被称为“双交叉器”!
接下来是脊髓小脑背侧(后部通路)。该通路包含从肌梭、高尔基腱器(神经腱梭)和主要来自躯干和下肢的关节受体接收本体感觉信息的纤维。这些信息从周围神经和背核(又称克拉克核)上的信号突触进入脊髓。
轴突不是在突触后交叉,而是在脊髓的同侧白质中上升到脑干,然后通过小脑下脚进入小脑,到达小脑皮层。
从四肢传输本体感觉信息的最后一条传入通路被称为楔小脑束。该通路中的轴突从上肢、上胸部的肌梭、高尔基腱器(神经腱梭)和关节受体接收本体感觉信息。
该通路内的信号突触位于髓尾端的外侧楔形核(楔形副核)。轴突同侧穿过小脑下脚到达小脑皮质。
现在让我们来看看从大脑皮层到小脑的传入通路,包括皮层-脑桥-小脑通路、橄榄体-脑桥-小脑通路和大脑皮层-网状结构-小脑通路。
这些源自大脑皮层的通路通过脑干结构发出信号,到达小脑,并允许这些区域进行交流,以进一步调节和改变自主运动。
例如,运动活动的启动、计划和时间安排等,这些信息对小脑来说很重要,它可以参与对这些计划进行适当的调整和修改,以实现协同作用和整体运动协调。
皮质-脑桥-小脑通路通路在传递皮层的运动命令中很重要,它始于额叶、颞叶、顶叶和枕叶的传入纤维。这些纤维通过放射冠和内囊向脑桥核上的突触发出信号。
然后,信号沿着被称为脑桥小脑纤维的横向纤维发送,这些纤维穿过并进入小脑中脚,终止于对侧小脑半球的皮层。
橄榄体-脑桥-小脑通路也始于这四个叶的大脑皮层,并将其纤维发送通过放射冠和内囊,在那里纤维在下橄榄核中突触。突触后,这些纤维穿过中线,穿过小脑下脚与对侧小脑半球突触。
大脑皮层-网状结构-小脑通路也来自大脑皮层,但主要来自与顶叶相关的感觉运动皮层区域。轴突以与前两条通路相同的方式下降,并与位于脑桥和髓质的网状结构的细胞核突触。然后,这些纤维穿过小脑中脚和下脚,终止于同侧的小脑半球。
向小脑提供传入信息的最后一个主要系统是前庭小脑通路。它在维持平衡、姿势、身体姿势和眼球运动的协调方面起着关键作用。该通路开始于通过前庭神经从内耳的半规管接收关于运动的感觉输入,以及从小囊和椭圆囊接收相对于重力的身体位置。
在它们的过程中,前庭神经的传入纤维要么直接通过小脑下脚向同侧小脑皮层发出信号,要么首先在脑干的前庭核中突触,然后再向小脑发出信号。这些传入纤维一起到达絮状结节状叶的小脑皮层进行处理。
前庭前庭通路也收集视觉输入信息。这些传入纤维起源于上丘和初级视觉皮层,视觉信息通过小脑上脚传输至絮状结节状叶。
我们已经讨论了小脑的主要传入途径,那么小脑对它所接收到的所有信息做了什么呢?下面就来详细说说。
小脑处理这些信息,小脑皮层将运动改变的信息传递到小脑深核,然后小脑深核将信号沿着传出纤维发送到前庭核、丘脑、红核、网状结构、大脑皮层和脊髓等部位。
在这个过程中,小脑在保持姿势、平衡以及调整、调整和协调身体运动方面发挥着持续的作用。
我们要讨论的第一个传出通路是负责调节伸肌张力的前庭顶通路。这个纤维起源于小脑顶核,穿过小脑下脚到达前庭外侧核上的突触。
在这里,一些传出纤维形成前庭脊髓束,向脊髓的运动神经元发出信号,运动神经元控制有助于保持姿势的抵抗重力的肌肉组织。
其他传出纤维将形成内侧纵向束,该束将信息传递到第三、第四和第六颅神经的运动核,以改变和控制眼睛的运动。
小脑的另一个重要传出通路是齿状回通路,它负责改变同侧运动活动。该通路始于小脑齿状核,神经纤维穿过中线,穿过小脑上脚到达对侧丘脑腹外侧核。
神经纤维在丘脑中突触,信号从丘脑继续通过内囊和辐射冠到达初级运动皮层。
神经纤维在丘脑中突触,信号从丘脑继续通过内囊和辐射冠到达初级运动皮层。一旦到达这里,信息就会传递到运动通路,如皮质脊髓束,这就是小脑如何影响和调节下行运动通路的运动活动。
其次,还有球状-栓状-红核通路,它也影响同侧运动活动。这些传出纤维开始于球状核和栓状核,穿过中线穿过小脑上脚,与对侧红核突触。该通路影响红核脊髓束的运动活动,红核脊髓束作用于上肢近端屈肌组织。
最后,我们有了顶网状通路,传出信号起源于顶核,穿过小脑下脚,然后与网状结构中的神经元突触。
这些信号向内侧和外侧网状脊髓束提供调节信息。
它们共同参与肌肉张力和姿势的调节。