神經系統的功能


神經系統的功能

在最基本的層面上,對神經系統的功能是將信號從一個細胞給他人,或從身體的一個部分給他人。有兩種基本方法,一個細胞可以發出信號,其他細胞。最簡單的是通過釋放化學物質稱為荷爾蒙的內部循環,使他們能夠擴散到遙遠的地方。與此相反的“廣播”模式的信號,神經系統提供“點至點”信號,神經元軸突項目的具體目標地區,並與特定的突觸連接靶細胞。因此,神經信號的處理能力更高的層次上的特異性高於激素信號。這也是非常快:最快的神經信號的旅行速度每秒超過 100米。

在一個更加綜合的水平,其主要功能的神經系統是控制身體。由於這種一致性,谷氨酸細胞常常被稱為“興奮性神經元”,而GABA能細胞作為“抑制神經元”。嚴格來說這是一個濫用的術語,它是受體是興奮和抑制,而不是神經元,但是它是常見的,即使在學術刊物。

其中一個很重要的一部分有能力的突觸形成記憶痕跡的手段長效活性依賴的突觸強度的變化。最知名的神經記憶形成是一個過程叫做長時程增強(LTP的縮寫),經營,使用在突觸神經遞質谷氨酸作用於一種特殊類型的受體被稱為 NMDA受體。 NMDA受體有一個“聯想”屬性:如果兩個細胞參與了突觸激活都在大約相同的時間,鈣離子通道打開,允許流入靶細胞。鈣進入啟動的第二信使級聯,最終導致了在數量增加的谷氨酸受體在靶細胞,從而提高了有效強度的突觸。這種變化的強度可以持續數週或更長的時間。自1973年發現的LTP,許多其他類型的突觸記憶痕跡被發現,涉及增加或減少所引起的突觸強度的不同情況,最後變時期的時間。所有這些形式的突觸修改性,採取集體,引起神經可塑性,即是一種能力,對神經系統適應變化的環境。

神經電路和系統

神經元功能的基本信號發送到其他細胞,包括神經元的一種能力,為彼此交換信號。互聯網絡群體形成的神經元有能力的各種各樣的功能,包括特徵檢測,碼型生成,和時機。事實上,很難分配界限類型的信息進行處理,可以由神經網絡:沃倫麥卡洛克和沃爾特皮茨表明,即使在1943年形成了從網絡大大簡化的數學抽象的一個神經元有能力普遍計算。查爾斯謝林頓,1906年在他的影響力的書 ''的整合作用的神經系統 '',開發的概念刺激反應機制更加詳細,和行為,學校心理學,主導思想,通過中間的20世紀,試圖解釋人類行為的各個方面的刺激反應條件。

然而,實驗研究了電,開始在20世紀初達到高生產力和20世紀 40年代,結果表明,神經系統包含多種機制產生本質的活動模式,無需外部刺激。神經元被認為是能生產常規序列的動作電位,或序列的破裂,甚至在完全隔離。當神經元的活躍本質相互連接的複雜的電路,產生錯綜複雜的可能性時空格局變得更加廣泛。

反射和其他刺激反應電路

最簡單類型的神經迴路是一個反射弧,它一開始就感覺輸入和輸出端,馬達,經過一序列的神經元之間。 例如,認為“撤回反射”造成的手挺舉回來後,一式熱風爐是感動。該電路開始在皮膚感受器被激活的有害水平的熱:一種特殊類型的分子結構嵌在細胞膜導致熱產生一個電場穿過膜。如果電勢的變化足夠大,它喚起了動作電位,這是沿著軸突傳遞的受體細胞,進入脊髓。在那裡,使興奮性突觸軸突與其他細胞接觸,其中一些項目,在同一地區的脊髓,其他投射到大腦。一個目標是一組脊髓interneurons該項目對運動神經元控制手臂肌肉。該 interneurons激發運動神經元,如果激勵夠強,一些運動神經元產生動作電位,其軸突的旅行下來的地步,他們使興奮性突觸聯繫與肌肉細胞。興奮信號誘導肌肉細胞收縮,這將導致在手臂關節角度變化,拉臂了。

事實上,這種 straightfoward模式是受到許多並發症。 雖然最簡單的神經反射路徑有短,從感覺神​​經元的運動神經元,也有其他鄰近的神經元的參與和調節的電路響應。此外,還有預測從大腦到脊髓是能夠提高或抑制反射。

儘管最簡單的反射可能是通過電路完全在撒謊脊髓,更複雜的反應依賴於大腦中的信號處理。 考慮,例如,當一個對象會發生什麼,在周圍的視野的動作,看起來,一個人朝它。最初的感官反應,在眼睛的視網膜,最後運動反應,在動眼神經核的腦幹,是不是所有的不同於那些簡單的反射,但中間階段是完全不同的。取而代之的是一個或兩個步驟鏈處理,視覺信號通過或許有十幾個階段的整合,涉及丘腦,大腦皮質,基底神經節,上丘,小腦和腦幹核數。這些地區執行信號處理功能,包括特徵檢測,感性分析,記憶,決策,規劃和電機。

特徵檢測是生物中提取相關信息的組合感覺信號。 在視覺系統,例如,在視網膜感受器的眼睛只是個別有能力檢測“點光”外面的世界。 第二級的視覺神經元接收輸入的群體主要受體,更高層次的神經元接收來自輸入組第二級神經元,依此類推,形成一個層次加工階段。在每個階段,重要的信息是從信號中提取合奏和不重要的信息將被丟棄。到最後的過程中,輸入信號代表“點光”已變成一個神經代表性周圍世界中的對象及其屬性。最複雜的感覺處理發生在大腦,而複雜的特徵提取也發生在脊髓和外週感覺器官,如視網膜。

固有模式生成

雖然刺激反應機制是最容易理解,神經系統也能控制身體的方式,不需要外部刺激,通過這一手段內部產生節奏的活動。由於該品種的電壓敏感離子通道,可嵌入在一個神經元的膜,許多類型的神經元有能力,甚至在分離,產生有節奏的動作電位序列,或rhymthic之間交替高速率的破滅,quiessence 。當神經元有內在的節奏是相互連接的興奮或抑制性突觸,由此產生的網絡有能力的各種各樣的動力學行為,包括吸​​引子動力學,週期性,甚至混亂。一個神經元網絡使用其內部結構,以產生暫時性結構化的輸出,而不需要一個相應的結構暫時的刺激,被稱為中樞模式發生器。

內部運作模式上產生廣泛的時間尺度,從毫秒到小時或更長的時間。其中最重要的類型的時空格局是晝夜節律性,也就是說,節律與時間約 24小時。所有的動物已被研究表明神經系統活動的晝夜波動,控制晝夜交替的行為,如睡眠覺醒週期。實驗研究可以追溯到20世紀 90年代已經表明,晝夜節律是產生“遺傳時鐘”組成的一組特殊的基因,其表達水平在上升和下降過程中的一天。不同的動物,昆蟲和脊椎動物有著相似的遺傳時鐘系統。生物鐘是受光,但繼續運行,即使光線水平保持不變,也沒有其他外部時間的天線索可供選擇。時鐘基因的表達在許多地方,神經系統以及許多周邊器官,但在哺乳動物中,所有這些“組織鐘錶”存放在同步發出的信號從主計時員在一小部分的大腦稱為視交叉上核。

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出處 : 維基百科
引用 : http://www.news-medical.net/health/Function-of-the-Nervous-System-(Traditional-Chinese).aspx

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