1、神經生物學第15章自主神經系統 第一節 自主神經系統的結構和功能特性自主神經系統與軀體神經系統的感覺神經在形態結構和功能上沒有很大區別，但它們的運動神經在結構和功能上存在很大差異。此外自主神經系統中交感神經和副交感神經在分布和功能上有各自特征.一. 自主神經與軀體神經的主要區別軀體神經從中樞神經元發出的纖維都是直接到達所支配的效應器官; 自主神經的傳出纖維必須經過一個周圍神經節交換神經元后，再支配其效應器官。由中樞發出到神經節的纖維稱為節前纖維，由神經節發出的纖維則稱為節后纖維(下圖)。軀體神經以神經干的形式存在; 自主神經系統則常常先攀附在臟器和血管表面形成神經叢, 再由神經叢分出分支到達效

2、應器官.軀體部分為單神經支配；內臟器官除腎上腺髓質、汗腺和骨骼肌外, 大部分都接受交感和副交感神經雙重支配，而它們對內臟器官的效應是相互拮抗的。軀體神經終末釋放單一的神經遞質(Ach);而自主神經系統神經終末釋放的神經遞質是多種多樣的, 包括Ach, 去甲腎上腺素, 肽類等。二. 交感神經和副交感神經的結構及機能特征 交感神經節(sympathetic ganglion)大都位于椎旁神經節組成的神經干內,節前纖維在那里換元后發出節后纖維到達效應器官, 其節前纖維短, 節后纖維長, 興奮時發生的反應比較彌散; 副交感神經節(parasympathetic ganglion)則多位于效應器官的壁內

3、或附近, 其節前纖維長, 節后纖維短, 興奮時發生的反應比較局限(下圖)。 交感神經分布很廣,幾乎所有臟器都有交感神經支配；副交感神經分布稍差，在腎上腺髓質、汗腺、脾臟、豎毛肌和大部分內臟的血管沒有副交感神經支配。 自主神經對效應器官的支配有持久的緊張性作用。如切斷支配心臟的迷走神經(副交感神經)引起心率加快, 說明它原本有緊張性沖動傳出, 對心跳頻率有持久的抑制作用; 切斷心交感神經則心率減慢, 說明它也有緊張性沖動傳出。 交感神經系統的活動比較廣泛，當它作為一個完整的體系進行活動時，其主要作用在于促進機體適應環境的急劇變化。即動員機體許多器官的潛在力量適應環境的急變。非迫切需要的活動被抑制

4、。副交感神經的活動比較局限，而且在機體安靜狀態時增強，在于保護機體。三. 內臟的感覺傳入最早提出自主神經系統概念的Langley曾堅持認為自主神經系統中沒有向中樞輸入的纖維，以后用電生理學等方法有力地證明在自主神經系統中存在傳入纖維。內臟感覺傳入神經雖然在形態和結構上與軀體感覺神經大致相同，但仍然具有自身的有些特點：內臟感覺纖維數目較少，僅占傳入纖維總數的10%，其中細纖維占多數。其痛閾較高。對于一般強度，能引起皮膚的刺激并不引起主觀感覺(手術時翻動內臟并不引起病人疼痛)。但當內臟在比較強烈的活動時可引起感覺, 如空腹收縮引起饑餓。內臟感覺的傳入纖維行走于交感與副交感神經纖維內，但它的傳入途徑

5、較為分散，即一個臟器的傳入纖維可經過幾個節段的脊神經進入中樞。由于一個脊神經中常包含幾個臟器的感覺纖維，因此內臟疼痛往往是彌散的，而且定位也不準確。如當心肌缺血發生心絞痛時，常伴有心前區、左肩和左上臂的牽扯痛。 第二節 自主神經系統的遞質和受體英國生理學家Loewi通過蛙心灌流實驗發現，當電刺激支配蛙心的迷走神經引起心率減慢，用此蛙心的灌注液灌注另一蛙心標本，可使后一蛙心率也隨之減慢。當時將此引起心臟抑制的物質稱為迷走素。后來有人實驗發現交感神經終末興奮時也釋放化學物質，稱為交感素。不久證明迷走素是乙酰膽堿，交感素是去甲腎上腺素。一. 自主神經系統的遞質 1. 乙酰膽堿(Ach)交感和副交感神

6、經節的節前纖維、副交感神經節的節后纖維終末都釋放ACh作為遞質。極少部分的交感神經節的節后纖維也釋放ACh.2. 去甲腎上腺素(NE)除支配汗腺的交感神經和支配骨骼肌的交感舒血管纖維外, 極大部分的交感神經節后纖維均以去甲腎上腺素作為遞質。3. 嘌呤類和肽類遞質這一類遞質主要存在于胃腸道內, 其細胞核位于消化道壁內神經叢, 接受副交感神經節前纖維支配。研究發現心臟中存在多肽類神經纖維(左圖)。二. 自主神經系統遞質的受體遞質的受體是指突觸后膜或效應器膜上能與遞質特異結合的某些大分子蛋白質。遞質必須與受體結合才能發揮作用。有的遞質對其所支配的效應器既具有興奮性效應，同時也有抑制性作用，其原因在于

7、效應器細胞膜的受體有不同的亞型。 1. 膽堿能受體有兩大類: 一類能同毒蕈堿(muscarine)結合而產生與乙酰膽堿結合類似效應的受體, 稱為M型受體; 另一類能與煙堿(nicotine)結合的稱為N型受體。M型受體廣泛分布于副交感神經節后纖維支配的效應器膜上，結合遞質后產生一系列副交感神經興奮效應，如心臟活動的抑制，消化腺分泌增加，腸胃平滑肌收縮等。根據受體阻斷劑的不同又分為M1，M2和M3三種亞型，它們分別分布于神經組織，心臟和外分泌腺。阿托品是M型受體的通用阻斷劑。N型ACh受體分布于交感和副交感神經節神經元的突觸后膜和骨骼肌神經肌接頭的終板膜上，分別為N1和N2亞型。N1可被六烴季銨

8、阻斷，N2阻斷劑是十烴季銨。筒箭毒是N型受體的通用阻斷劑。 2. 腎上腺素受體能與兒茶酚胺(包括去甲腎上腺素和腎上腺素)結合的受體有兩類: 型腎上腺素受體(受體)和型腎上腺素能受體(受體),受體又分為1和2 兩種亞型。 受體和受體的分布情況不同，有的組織只有受體或受體，有的組織器官既有受體又有受體(下表)。兒茶酚氨與受體或受體結合后產生的效應是不同的。一般來說，與受體結合后引起的效應以興奮為主，但對平滑肌的作用是抑制的；與受體結合后的效應主要是抑制，但對心臟的作用卻是興奮的。 第三節 自主神經對主要內臟系統活動的調節人機體內一些器官和組織共同組成與某類活動有關的系統，完整而協調的系統實際上是各

9、器官間相互關系的綜合。一個系統的各器官之間及其與其他系統之間的協調，主要是由交感和副交感神經系統進行調節。自主神經系統對內臟活動調節的基本形式是反射，包括內臟-內臟、內臟-軀體和軀體-內臟反射。一. 自主神經系統對心血管活動的調控 1. 心臟和血管的神經支配 1) 心臟的神經支配心臟受交感神經系統的心交感神經和副交感神經系統的迷走神經的雙重支配。前者對心臟具有興奮作用，后者則有抑制作用。兩種神經都經常發出沖動到心臟?？刂菩呐K的搏動頻率和收縮強度。心交感神經節前纖維從脊髓 1-5 胸段發出，在胸腔星狀神經節或頸交感神經節內交換神經元。其節后纖維形成心臟神經叢，其分支支配心臟各部位，它釋放去甲腎上

10、腺素與心肌細胞膜上受體結合，使心率加快、房室交界傳導加速、心房肌和心室肌收縮加強。心交感神經的這些效應分別稱為正性變時、正性變傳導和正性變力作用。支配心臟的副交感神經節前纖維從延髓的迷走神經背核或疑核發出,行于心迷走神經干中。在胸腔內心迷走神經纖維與心交感神經一起組成心臟神經叢，其分支進入心臟后在心內神經節交換神經元。節后纖維支配竇房結、房室束及其分支和心房肌。其終末釋放乙酰膽堿, 與心肌細胞膜上M受體結合，導致心率減慢、房室傳導速度減慢, 心房肌收縮力減弱, 具負性變時、負性變傳導和負性變力作用. 2) 血管的神經支配除了毛細血管外, 血管壁都有平滑肌分布, 大多數平滑肌活動都受自主神經調節

11、。它們分為縮血管神經纖維和舒血管神經纖維。體內幾乎所有血管都受交感縮血管纖維支配，只是不同部位血管中它們分布的密度不同。其終末釋放去甲腎上腺素，它支配的血管平滑肌上存在和受體。去甲腎上腺素與受體結合引起血管平滑肌收縮,與受體結合則導致血管平滑肌舒張.由于去甲腎上腺素與受體結合比與受體結合能力強，故縮血管纖維興奮時引起縮血管效應.舒血管纖維主要包括交感和副交感舒血管神經纖維。交感舒血管纖維存在于支配骨骼肌微動脈的交感神經纖維內，其終末釋放乙酰膽堿。這些纖維平時沒有緊張活動，只有當情緒激動和發生防御反應時發放沖動，使骨骼肌血管舒張而血流量增加。少數器官如腦膜、唾液腺和外生殖器等血管平滑肌既受交感舒

12、血管神經纖維支配，又受副交感神經纖維支配。副交感舒血管神經纖維終末釋放乙酰膽堿.與血管平滑肌上的M型膽堿能受體結合，使血管舒張。副交感舒血管神經的活動只對器官的局部血流起調節作用，對循環系統的總外周阻力影響很小。2. 心血管中樞心理學中把與控制某一活動有關的神經元集中的部位稱為中樞。而控制心血管的神經元并不集中在中樞神經系統的某一部位，它廣泛分布于從脊髓到大腦皮層的各個水平上。它們的功能不同，但又相互聯系和配合，協調心血管系統的活動。 1) 延髓是心血管活動的基本中樞早期橫斷腦干的實驗發現，只要保留動物的延髓及延髓以下中樞部分的完整，心血管系統就可以維持其正常的緊張性活動，并能實現一定的心血管

13、反射活動。進一步實驗證實此中樞至少包括 4 個部位的神經元，位于延髓頭部腹外側的縮血管區，其神經元的興奮引起交感縮血管神經和心交感神經的緊張性活動；位于延髓尾部腹外側部的舒血管區，其神經元興奮抑制縮血管區神經元的活動，使心血管緊張性活動減弱；心迷走神經元細胞體集中的迷走神經背核和疑核稱為心抑制區，通過心迷走神經節后纖維抑制心臟的活動；位于延髓的孤束核作為傳入神經接替站，接受來自心臟血管的各類感受器的傳入活動，再將信息傳給其他各中樞部分的神經元，繼而影響心血管的活動。2) 延髓以上的心血管活動整合中樞延髓以上的腦干、大腦和小腦都存在與心血管活動有關的神經元，它們對心血管活動的調節比延髓基本中心更

14、高級，主要完成心血管活動與機體其他功能之間的復雜整合。如下丘腦在體溫調節、攝食及發怒和恐懼等情緒反應的整合中伴有心血管活動的變化。在遇到危急信號時出現的“防御反應”就是下丘腦整合中樞起重要協調作用.大腦一些部位能影響下丘腦和腦干心血管神經元的活動。小腦某些部位受刺激哭引起心血管活動反應，主要與姿勢和體位變化相關。3. 主要的血管反射1) 頸動脈竇和主動脈弓壓力反射這是重要的內臟-內臟反射，起調節血壓的作用。其感受器存在于頸動脈竇和主動脈弓血管外膜下的感覺神經終末。血壓升高而動脈管壁被牽拉時，壓力感受器的傳入沖動增加。感受器傳入沖動沿竇神經和迷走神經到達延髓孤束核后通過對延髓心血管中樞的影響，使

15、心迷走神經緊張性活動加強，心交感神經和交感縮血管神經的緊張性活動減弱(右圖) 。反射的效應為心率減慢，心輸出量減少，外周血管舒張及動脈血壓下降。反之, 當動脈血壓降低時, 壓力感受器傳入沖動減少, 迷走神經緊張性減弱而交感神經的緊張性加強, 動脈血壓回升。壓力感受器反射在心輸出量、外周血管阻力、血量等發生突然變化時，對動脈血壓進行快速調節時起著重要作用。2) 心肺感受器引起的心血管反射在心房、心室和肺循環的大血管壁上存在許多與心血管活動有關的感受器，總稱心肺感受器。其中一類機械或壓力感受器，當心房、心室或肺大血管壁內壓力升高或血容量增多時受到牽拉而發生興奮;另一類為化學感受器，可被前列腺素、環

16、激肽和某些藥物如藜蘆堿等刺激而產生興奮。心肺感受器的傳入纖維行走于迷走神經內，到達延髓的心血管中樞后使交感緊張性降低，心迷走緊張性加強，心率減慢，雪輸出量減少，外周血管阻力降低，導致血壓下降。動物實驗發現，心肺感受器興奮時腎交感神經活動的抑制最明顯，可使腎血流增加，腎排水和排鈉量增多。說明心肺感受器引起的心血管反射在血量以及體液的量和成分方面的調節具有重要的生理意義。二. 自主神經系統對胃腸功能的調節1. 胃腸系統的神經支配及其作用神經系統對胃腸功能的調節是通過自主神經和胃腸內在神經兩個系統的相互協調而實現的。食管到肛門消化道管壁的結構擦內到外包括: 粘膜層、粘膜肌層、粘膜下層、環形肌層、縱形

17、肌層和漿膜層.胃腸的內在神經是位于粘膜下層的粘膜下神經叢(Meissner plexus)和位于環形肌和縱形肌之間的肌間神經叢(Auerbach plexus)組成。其內有神經元和神經纖維，神經元約108個，包括感覺神經元、運動神經元和中間神經元。神經叢內的神經纖維把胃腸管壁上的各種感受器和效應器細胞與神經元相連接，起傳遞感覺信息、調節運動神經元活動的作用(圖示)。支配胃腸的交感神經和副交感神經稱為外來神經。交感神經從脊髓腰段側角發出經腹腔神經節、腸系膜神經節或腹下神經節換元后節后纖維分布到胃腸壁的肌束、血管平滑肌和內在神經叢的神經元，其釋放的去甲腎上腺素可抑制內在神經叢中神經元的興奮性，從而

18、抑制下行傳導的活動。副交感神經通過迷走神經和盆神經支配胃腸，它以節前纖維的形式終止于內在神經叢的神經元上。叢內多數副交感神經纖維為興奮性膽堿能纖維，少數為非膽堿能非腎上腺素能的抑制性纖維。其終末釋放的是肽類物質如血管活性腸肽(VIP)、P物質、腦啡肽和生長抑制素等，故稱肽能纖維.2. 自主神經系統對消化器官活動的調節消化道壁的內在神經叢含有豐富的感覺神經元，它們能感受腸腔內機械性和化學性刺激，以局部反射的方式調節消化器官的運動和分泌。自主神經可間接通過改變內在神經叢中神經元的興奮性來調節消化器官的活動；也可作用于消化道平滑肌和腺體，直接調節它們的運動和分泌，其中迷走神經的作用占比較重要的地位。

19、 1) 自主神經對胃的運動和分泌的影響當胃開始充盈時, 迷走神經活動引起胃擴張, 這種由于吞咽反射引起的胃舒張也稱為容受性舒張(receptive relaxation), 它直接減少胃內壓以容納更多食物入胃。與容受性舒張有關的是迷走神經中的VIP肽類神經纖維。在其他時相迷走神經活動使胃運動增加；當迷走神經被切除后胃的排空明顯減慢。迷走神經對胃酸分泌的調節也具有多種控制作用。迷走神經還刺激胃粘膜釋放促生長素抑制素。2) 自主神經的小腸運動調節食物在腸內運動的主要形式是蠕動, 引起蠕動是腸壁平滑肌的交替舒張活動。副交感神經節肽能神經元的節后纖維抑制腸的蠕動，交感神經節后纖維只是調節副交感神經元的

20、傳遞。副交感神經元中的膽堿能神經元釋放乙酰膽堿，可興奮腸壁縱形肌興奮，其產生的動作電位可擴散到環形肌。環形肌還受到腸腔內食物的機械和化學刺激形成內在神經元興奮的影響和副交感神經節肽能神經元的周期性抑制。由于這種興奮-抑制-興奮-抑制的交替影響，形成收縮-舒張-收縮-舒張活動，從而產生蠕動。但這只是一種模式而已(下圖)。3) 自主神經對膽囊和胰腺分泌活動的調控切除迷走神經引起膽囊擴張, 流出膽汁明顯減少,膽囊到十二指腸的阻力明顯降低。這可被膽堿能受體阿托品模擬。提示正常情況下支配膽囊的迷走神經膽堿能纖維具有一定緊張性活動，使膽囊和膽管處于收縮狀態。近來實驗也證明，迷走神經可抑制膽囊的收縮，促進膽

21、汁大量排放。胰腺包括分泌胰消化酶、碳酸鹽的外分泌腺和分泌胰島素、胰高血糖素的內分泌腺。這兩部分均受自主神經的調節.電刺激迷走神經導致胰液分泌，迷走神經對外分泌活動又具有抑制作用。動物實驗證明，迷走神經興奮可刺激胰島素和胰高血糖素的釋放；同時又可通過刺激胰島釋放生長抑制素間接抑制它們的釋放.三. 自主神經系統對呼吸運動的調節呼吸運動是一種特殊的自主運動。它主要是通過支配呼吸肌的軀體運動神經系統實現的。但自主神經系統迷走神經對呼吸節律形成和維持都具有重要作用。1. 呼吸節律的產生完整動物的呼吸節律產生于腦干。延髓存在呼吸節律的基本中樞，其中的呼吸神經元主要集中在背側和腹側的兩組神經核團內，它們的軸

22、突下行支配與呼吸有關的骨骼肌。關于呼吸節律產生的機制有各種假說。最流行的是局部神經元回路反饋控制假說。認為在延髓內存在一個中樞性吸氣運動發生器，可引發吸氣神經元呈現斜坡型漸進性放電，產生吸氣；另外還存在一個吸氣切斷機制，使吸氣切斷而轉為呼氣。二者既有相互間的作用, 又各自受到腦橋內側核和迷走神經活動的調節。2. 呼吸節律的反射性調節呼吸節律雖然產生于腦干，但其活動又受到來自呼吸器官本身、骨骼肌和其他系統的感受器傳入的反射性調節。主要有：1) 肺牽張反射肺牽張反射包括肺擴張反射和肺縮小反射兩部分。前者指肺充氣或被動擴張引起吸氣抑制的反射。其感受器存在于呼吸道平滑肌中。當肺擴張感受器興奮時，沖動經

23、迷走神經傳入延髓，使吸氣切斷機制激活，使吸氣轉為呼氣和使呼吸頻率加快。肺縮小反射是由于肺縮小引起吸氣運動的反射。其感受器也在呼吸道平滑肌中。它對平靜呼吸調節無多大意義，對阻止過度呼吸和防止肺不張具有意義。2) 防御性呼吸反射整個呼吸道內存在與這一反射相關的感受器, 它們是迷走傳入神經的終末。當呼吸道內有異物、炎癥或分泌物時，感受器受到刺激而引起防御性呼吸反射，以清除異物和防止它們進入肺泡。如咳嗽反射，其感受器在呼吸道粘膜。感受器的沖動經迷走神經傳入至延髓,觸發一系列協調動作，引起咳嗽。噴嚏反射是與咳嗽反射類似的防御性反射，只是它的刺激來自鼻粘膜感受器，傳入經過三叉神經。四. 自主神經系統對瞳孔

24、活動的調節瞳孔由虹膜所圍成, 虹膜內有環狀和輻射狀兩種平滑肌。環狀肌也稱瞳孔括約肌,受動眼神經中的副交感神經纖維支配,收縮時瞳孔縮小;輻射狀肌也稱瞳孔散大肌，受交感神經支配收縮時瞳孔開大。兩組平滑肌處于對立統一狀態，維持它們于一定緊張性，瞳孔保持一定口徑。1. 瞳孔對光反射瞳孔大小會隨光照強度而發生變化, 稱為瞳孔對光反射，屬于內臟-內臟反射。其感受器為視網膜中感光細胞。當強光引起感光細胞興奮后，沖動沿視神經傳入，經外側膝狀體到中腦的四疊體頂蓋前核換元后，其節后纖維將沖動傳到動眼神經的縮瞳核，再換元到達瞳孔括約肌，使瞳孔縮小。瞳孔對光反射具有雙側性效應，當一側眼睛受強光刺激時，可同時引起兩側瞳

25、孔縮小，也稱為互感性光反射(consensual light reflex)。這是因為視神經傳入到對側也傳入到同側；而頂蓋前核發出的纖維也在后聯合處交叉到對側(圖示)。這可幫助對神經系統病變定位診斷。2. 瞳孔皮膚反射任何性質的疼痛刺激都可引起瞳孔擴大。臨床上把抓或夾捏下頜、面部皮膚引起的瞳孔擴大反應稱為瞳孔皮膚反射，屬于軀體-皮膚反射。當皮膚感受器受到刺激，興奮三叉神經的感覺纖維傳入到腦干網狀結構，通過網狀脊髓束下行終止于脊髓胸段(T12)的灰質側角。由側角的交感神經元發出節前纖維再到達上頸交感神經節內換元，再發出節后纖維使虹膜輻射狀肌收縮，瞳孔擴大。人類當頸部脊髓損傷后，從腦部向下傳遞的沖

26、動不能到達脊髓，頸以上的面部再給予疼痛刺激也不會引起瞳孔擴大；而在胸部給予同樣的疼痛刺激時，瞳孔依然會擴大?？梢姶税l射通路只有通過脊髓引起交感神經興奮以后才會出現，也說明皮膚瞳孔反射必須有完整的交感神經參與才行。 第四節 高級中樞對自主神經系統活動的影響一. 脊髓和低位腦干對內臟活動的調節交感神經和部分副交感神經起源于脊髓的外側柱或相當的部位，因此脊髓可成為內臟反射的初級中樞。在脊髓頸第5節段以下斷離的動物和臨床脊髓高位斷離的病人脊髓休克后可見血管張力反射、發汗反射、排尿和排便反射等恢復，說明這些基本反射可在脊髓中樞內完成。然而這種反射的調節是很初級的，不能很好適應生理功能的需要。二. 下丘腦

27、對自主神經活動的調節下丘腦是第三腦室壁底的結構。其前端以視交叉前緣平面為界, 向后延伸到乳頭體后方, 背側有下丘腦溝將它與丘腦分開, 腹側通過漏斗柄與垂體相連。它體積較小, 重約4g，僅占人腦1/300，但它的功能非常復雜和重要，是皮層下自主神經活動較高級的調節中樞。1. 下丘腦的結構下丘腦由較多的神經核團組成，一般將其分為視前區、視上區、漏斗區和乳頭體區四部分，每個區都由幾個核團組成。下丘腦接受來自大腦皮層、邊緣系統和丘腦的纖維，也接受來自中腦網狀結構、室周灰質、蒼白球、視網膜及脊髓和腦干的纖維。下丘腦則通過乳頭丘腦束、下丘腦被蓋束和室周圍傳出纖維到達丘腦,中腦紅核及腦干的泌延核、迷走神經運

28、動核、三叉神經運動核和舌下神經核等。此外視上區視上核、室旁核及促垂體區核團中的肽能神經元可調節垂體的分泌活動(下圖)。2. 下丘腦的功能下丘腦原有整合軀體活動的功能, 但隨動物進化此項功能逐漸減少,主要成為自主神經系統功能的高級整合中心。通過刺激、切割和灼傷下丘腦的方法及臨床資料了解下丘腦的功能。 1) 對攝食行為的調節電極刺激下丘腦外側區引起動物多食, 破壞此區導致拒食; 而刺激下丘腦腹內側區導致動物拒食, 破壞此區動物食欲劇烈增加并逐漸肥胖。認為下丘腦內側區存在攝食中樞(feeding center), 而腹內側核存在飽中樞(satiety center)。它們是調節攝食活動的主要神經結構

29、，在功能上它們是相互拮抗的，其神經元具有相互制約的關系。通常攝食中樞占優。2）對體溫的調節哺乳動物在下丘腦以下部位橫斷腦干后，不再能保持體溫的相對恒定；而在以上水平切除大腦皮層仍能保持相對體溫穩定，提示在間腦水平存在與調節體溫有關的中樞?，F已肯定在下丘腦。刺激視前區和視上區引起劇烈喘氣，皮膚血管舒張等散熱活動，故稱此區為“散熱中樞”。而刺激下丘腦后區產生顫抖、血管收縮、心率加快、基礎代謝率升高等產熱效應，稱此區為“產熱中樞”。進一步研究發現，視前區有30%神經元對溫度上升敏感的熱敏神經元，其余為對溫度下降敏感的冷敏神經元，它們統稱中樞性溫度感受器(thermo-receptor)。因此認為視前

30、區是中樞溫度感受器存在的部位。下丘腦后部將中樞溫度感受器和皮膚等周圍感受器傳來的沖動整合后，根據機體體溫情況發出控制產熱或散熱的信號。3）對水平衡的調節人體通過渴感引起攝水，主要依靠腎臟排水。損壞下丘腦引起煩渴和多尿，說明下丘腦具有調節水攝入和排出的功能。破壞下丘腦外側區，動物除拒食外飲水也明顯減少；刺激該區則引起動物大量飲水。下丘腦控制腎臟排水的功能是通過其分泌的抗利尿激素實現的.4) 對生物節律的控制機體內各種活動按照一定的時間順序發生變化, 這種變化的節律稱為生物節律(biorhythm)。如體溫、血細胞數、飲水和排尿等每天都有一個波動期。人體內各種不同的細胞都有各自的日周期規律，但人體

31、的組織和器官表現為統一的日周期，說明存在一個總的生物節律控制中心。研究證明下丘腦的視交叉上核就是這樣的中心。其代謝強度和放電活動表現出明顯的日周期節律，這在胚胎期就已建立.破壞視交叉上核使飲水、排尿等日周期節律活動消失。它還通過視網膜-視交叉上核束與視覺器官聯系，使外環境晝夜光照變化與體內的日周期生物節律同步起來。5) 在情緒反應中的作用下丘腦參與發動和整合伴隨著情緒反應而出現的自主性活動和軀體性運動。電刺激清醒貓的下丘腦，引起貓張牙舞爪、吼叫咆哮等發怒反應，同時心率加速、胃腸運動抑制、呼吸加深加快等交感神經系統功能亢進的現象，稱為假怒。這在去大腦動物中更易出現。說明這受到大腦皮層的抑制。下丘

32、腦存在防御反應區(defense zone), 位于下丘腦近中線兩旁的腹內側區。電刺激該區，出現防御性行為.三. 邊緣系統大腦半球內側面與腦干聯結部位和胼胝體旁的環周部分曾被稱為邊緣葉。其最內側的環狀結構包括海馬、穹隆等稱為古皮層；其外圈的環狀結構包括扣帶回、海馬回等稱為舊皮層。邊緣葉曾被認為只與嗅覺有關，而稱為嗅腦?，F在認為它還是調節內臟活動的重要高級中樞。邊緣葉在結構和功能上與大腦皮層的島葉、顳極、眶回等以及皮層下的杏仁核、隔區、丘腦前核等密切相關(下圖)，將邊緣葉和這些結構統稱邊緣系統。刺激邊緣系統不同部位引起的內臟活動反應表現很復雜，血壓可以升高或降低，呼吸可以加快或減慢，胃腸活動可以

33、加強或減弱，瞳孔可以放大或縮小等。這些結果說明,邊緣系統對于自主神經活動的調節功能與脊髓初級中樞的功能不一樣。刺激初級中樞引起的反應比較肯定和一致，刺激邊緣系統產生的結果變化比較大。可以設想，初級中樞的作用比較局限，活動的反應也比較簡單；邊緣系統作為初級中樞的調節者，通過促進或抑制各初級中樞的活動達到調節復雜的生理活動的功能，因此其反應更復雜多變。四. 下丘腦和腦干的孤束核在自主神經系統調節中的整合作用除了下丘腦和邊緣系統以外，腦內許多區域和神經核團都涉及到自主神經系統的中樞性調節，其中包括大腦皮層、視皮層、丘腦、基底神經節、小腦和網狀結構等等。近年的研究發現，這些核團的大部分都與下丘腦有廣泛

34、的聯系，它們對自主神經系統的調節是通過下丘腦實現的。下丘腦接受上述結構傳入的信息后，經過整合再以兩種方式對內臟器官等的活動進行調節：一是下丘腦投射到腦干和脊髓的有關核團以控制體溫、心率、血壓和呼吸等生理活動；另外,下丘腦通過其釋放的各種肽類調節內分泌腺的激素分泌，間接影響自主性功能的活動。因為下丘腦的這種綜合性調節作用，被稱為自主神經系統的首腦神經節(head ganglion)。盡管如此，仍有許多自主性功能不需要下丘腦的連續監控。因為在腦橋以上橫斷腦干仍能保持完整的心血管和呼吸功能。說明腦干中核團能整合自主性活動,已確認是腦干中的孤束核。它接受體內大部分器官的感覺輸入后以兩種方式調節自主性活

35、動：一是通過簡單的反射弧。來自心、肺和胃腸道感受器的傳入纖維進入孤束核內特異的亞神經核團，其內的神經元發出沖動到達與該反射傳出纖維有關的運動神經核團，控制效應器的活動。另一種方式是孤束核將效應器官反饋的信息分別傳導到高位和低位腦，后者再調控比較復雜的自主性個所需要的整合信息返回到孤束核，以使高級中樞對自主神經系統功能的調節更精細，更協調。孤束核接受內臟器官感覺傳入纖維的特定區域稱為聯合核(commissural nucleus)，聯合核內的神經元軸突再投射到腦干和邊緣系統的部分神經核團，包括杏仁核、下丘腦的室旁核和縱紋的床核等。上述核團又返回到孤束核以及其他低位腦干，通過它們直接支配迷走神經背

36、核和交感神經的節前神經節(下圖)。 第五篇 腦的高級功能 第十六章 彌散性調制系統與行為腦內有多個彌散性調制系統，每個都與腦的其他部位有廣泛的聯系.其神經元通常不傳輸具體的感覺信息，而是行使調節功能，調制大量的突觸后神經元的興奮性和同步化活動。它們對運動控制、記憶,情緒、動機和代謝狀態等許多腦功能都是非常重要的。盡管它們的結構和功能不同，但卻有一些原則上的共性：每個系統核心包含一小套神經元(數千個); 其神經元絕大多數起源于腦干；每個神經元都有軸突，與遍布腦內的10萬個以上的神經元發生突觸聯系并施加影響；彌散性調制系統神經元突觸終末釋放的遞質分子不僅作用于突觸縫隙附近，還彌散到許多神經元周圍，

37、廣泛地產生效應。在此我們將重點介紹去甲腎上腺素(NE)、5-羥色胺(5-HT)、多巴胺(DA)和乙酰膽堿(ACh)系統的功能。所有這些遞質都激活特異性的促代謝型(metabotropic)受體, 這些受體與G蛋白偶聯, 介導它們在腦內的活動。例如，腦內促代謝型ACh受體是促離子型ACh受體功效的10-100倍?？茖W家還沒有完全闡明彌散性調制系統在行為上的確切功能，這兒的某些解釋還有待進一步實驗依據。第一節 去甲腎上腺素能系統去甲腎上腺素除了在周圍自主神經系統中作為神經遞質外，也是腦橋藍斑區神經元的神經遞質。人類藍斑大約有12,000個神經元，其軸突通過幾條通道離開藍斑，呈扇形投射到腦的幾乎每一

38、個部分：所有大腦皮層、丘腦和下丘腦、嗅結節、小腦、中腦及脊髓(下圖).每個藍斑神經元能軸突以不同分支支配大腦和小腦皮層并形成25萬個以上突觸。藍斑神經元在大腦中形成最彌散的纖維聯系。藍斑神經元除了參與學習和記憶、焦慮和疼痛、情緒和腦代謝外，還參與注意力的調節、喚醒和睡眠-覺醒循環等, 幾乎無所不在。實驗證明，環境中新的、不能預知的、非疼痛的感覺刺激是激活藍斑神經元的最佳刺激。去甲腎上腺素使大腦皮層神經元對來自環境的突出感覺刺激具有更大的反應。因此，藍斑神經元的活動通?？梢栽黾又袠猩窠浽姆磻裕铀冱c對點(point-to-point)的感覺和運動系統的信息處理過程，使它們變得更有效。該系統在

39、安靜狀態最不活動;外部的突出刺激使其神經元活動。 第二節 5-羥色胺能系統腦內5-羥色胺能神經元分布于 9 個中縫核內，它們位于腦干中線兩側。每個核投射到腦內不同區域(左圖)?？拷捕?位于延髓)的中縫核支配脊髓，調制與疼痛有關信號；靠近頭端(位于腦橋和中腦)的中縫核和藍斑神經元一樣，以彌散方式投射到腦內大部區域。與藍板神經元類似，中縫核神經元在動物覺醒活動期間放電活動最多，而睡眠期間最安靜。它們屬上行網狀激活系統一部分，負責喚醒和維持前腦活動狀態。中縫核神經元還參與情緒和感情行為調節. 第三節 多巴胺能系統多巴胺能神經元在中樞系統分布廣泛。但在腦內具有多巴胺能投射系統只有兩個(右圖)：一個起

40、源于基底神經節的黑質，其多巴胺能神經元的軸突投射到紋狀體(特別是尾核和殼核)，易化隨意運動的發動。神經元的退化導致帕金森氏病，一種進行性的運動障礙。另一個多巴胺調制系統起源于中腦的腹側被蓋區，靠近黑質。其神經元軸突投射到額葉皮層和部分邊緣系統，因此也稱為中腦-皮層-邊緣多巴胺系統。它具有許多不同的功能。有證據表明，它參與調控精神活動，參與“獎賞”系統以強化某些適應性行為(求偶), 還涉及藥物成隱和精神疾患。 第四節 乙酰膽堿能系統乙酰膽堿是神經-肌肉接頭、自主神經突觸及副交感神經節后突觸的神經遞質。紋狀體和大腦皮層含膽堿能中間神經元。腦內含有兩個主要的彌散型膽堿能調制系統，其中一個稱為基底前腦

41、復合體(basal forebrain complex)。因為膽堿能神經元分散地分布在端腦的核心部位、基底神經節內側和腹側幾個相關神經核團中，最熟悉的是內側隔核和Meynert氏基底核。前者發出的神經纖維投射到海馬;后者的膽堿能神經纖維投射到新皮層。其功能還不清楚。已知老年癡呆癥最先死亡的是基底前腦復合體的膽堿能神經元，但對二者間的直接關系還有待于進一步證實。膽堿能系統也參與在喚醒和睡眠-覺醒周期期間對中樞神經系統一般性興奮性的調節。另外，該系統在學習和記憶形成的過程中也發揮特殊的作用(右圖)。另一個彌散型膽堿能調制系統稱為腦橋-中腦被蓋復合體, 位于其中的膽堿能神經元投射到背側丘腦, 在此與

42、去甲腎上腺素能系統和5-羥色胺能系統一起調節感覺中繼核的興奮性。它們還向上投射到端腦，在腦干和基底前腦復合體之間提供膽堿能聯系(上頁圖)。 第五節 彌散型調制系統和藥物依賴精神活性藥物(psychoactive drug)是一類作用于神經系統, 能改變精神狀態的化合物, 大多數通過干擾化學性突觸傳遞而發揮作用。許多成隱性藥物直接作用于彌散型調制系統。一. 致幻劑致幻劑(hallucinogen)是一類使人產生幻覺的化合物。其使用歷史可追溯到幾千年前，那時主要來源于植物。1938年Hofmann首先合成現代致幻劑麥角酰二乙胺(lysergic acid diethylamide, LSD)。其效

43、力非常大，只要25g就足以產生飄飄然的致幻效果，常伴有感知覺的混雜；比650mg阿司匹林效力高出25,000倍。其化學結構與5-HT接近，表明其作用于5-HT系統，是中縫核神經元5-HT突觸前受體的激動劑。LSD激活這些突觸前5-HT受體，減少5-HT釋放，從而顯著地抑制中縫核神經元放電活動，這是夢境-睡眠時的特征.可見LSD的作用可能就是降低腦內彌散性5-HT調控系統的輸出。但這一假說還有許多問題。第一損毀中縫核神經元并不能模擬LSD的行為;第二中縫核損壞動物仍對LSD作出預期反應。盡管LSD致幻作用和5-HT系統之間的聯系幾乎是肯定的，但其確切本質還不清楚。二. 興奮劑興奮劑(stimul

44、ant)與致幻劑和5-HT間聯系的不確定性形成對比的是,中樞興奮劑可卡因(cocaine)和安非他明(hetamine)的作用機制已非常清楚。它們在多巴胺能和去甲腎上腺素能系統的突觸處發揮作用，使用者警覺和自信都增加，以及有飄飄然和愉快的感覺及食欲降低。這兩種藥物還是擬交感神經藥(sympathomimetic drug), 即引起類似交感神經活動的外周效果, 心率、血壓增加，瞳孔放大等?？煽ㄒ蚝桶卜撬髯钄鄡翰璺影返闹財z取機制(右圖)，從而延長和加強多巴胺和去甲腎上腺素的作用?？煽ㄒ蜻x擇地阻斷多巴胺的重攝?。话卜撬髯钄喽喟桶泛腿ゼ啄I上腺素的重攝取并刺激多巴胺的釋放。使用兒茶酚胺合成的抑制劑

45、，如-甲基酪氨酸(-methyltyrosine)實驗性耗盡腦內的兒茶酚胺可消除可卡因和安非他明的興奮作用。除了上述作用外，可卡因和安非他明另一個行為效應是使用者心理上產生對這些藥物的強烈依賴，發展成對藥物造成的持久愉快感的強烈渴望。這種效應被認為是藥物使中腦-皮層-邊緣多巴胺系統功能增強所致。在正常情況下這是增強適應性行為，而可卡因和安非他明這類興奮劑是增強藥物尋找(drug-seeking)行為。 第六節 彌散性調制系統和精神疾病雖然目前大多數精神疾病的發病機制尚不清楚，但對兩種最嚴重的精神疾病，情感性紊亂(affective disorder)和精神分裂癥(schizoph-renia), 已有有效的治療方法。其機制是通過藥物作用于腦的彌散性調制系統，通?？墒够颊呋謴驼＞駹顟B。一. 抑郁癥情感(affect)是情緒狀態(emotional state)或心境(mood)的醫學用語。情感紊亂就是情緒狀態的紊亂。抑郁癥(depression)是一種極為嚴重的情感紊亂, 特征是情緒狀態處于失控