神经系统功能基本原理2-神经纤维

元元的备忘录 2024-08-17 12:48:39

神经元的轴突(及感觉神经元的周围突),称为神经纤维(nerve fiber)。

神经纤维主要功能是传导电信号,包括在单一神经纤维上的传导及不同神经元间的传导。为满足此功能,在神经纤维内、外及上需要做一些事情。

神经纤维内 --- 进行轴浆运输:

细胞内物质在胞浆中的位移,并非主要依靠扩散,更以细胞骨架蛋白(微丝、微管)为“轨道”进行运输。

神经元,在轴突内,物质进行胞浆(轴浆)运输。

按运输方向分:

1. 从胞体向轴突末梢运输,叫顺向轴浆运输(anterograde transport)。

进一步,按运输速度,可分:

慢速轴浆运输(slow axonal transport):0.5-40 mm/day,主要涉及细胞内液小分子溶质的运输,机制不明;

快速轴浆运输(fast axonal transport):100-400 mm/day,主要与(突触)囊泡在细胞内液的运输有关(如下图)。

慢速、快速轴浆运输,不同教材描述(特别是对其速度的描述)略有不同。个人感觉影响不大,诸位不必太过执着。

Fast axonal transport of vesicles. 驱动蛋白(kinesin)一端连接囊泡,另一端具类似横桥的功能,在微管形成的“轨道”上移动(消耗ATP),将囊泡沿着微管进行运输(引用自Principles of Human Physiology(Sixth edition)by Cindy L. Stanfield)

2. 从轴突末梢向胞体运输,叫逆向轴浆运输(retrograde transport)。

主要为轴突末梢摄取的物质,如神经营养因子、狂犬病毒、破伤风毒素、辣根过氧化物酶等。约205 mm/day,与动力蛋白(dynein)有关(工作机理似驱动蛋白)。

神经纤维外 --- 包饶髓鞘(或神经膜):

神经纤维(axon),由髓鞘(myelin sheath)包裹(主要起绝缘作用,下图d)。髓鞘的形成(包饶)方式在中枢及外周神经系统基本相同(a)。中枢神经系统(b)由少突胶质细胞(oligodendrocyte)而外周神经系统(c)由施万细胞(Schwann cell)形成髓鞘。两者均存在郎飞氏结(node of Ranvier)。

Formation and origins of myelin sheaths(引用自Principles of Human Physiology(Sixth edition)by Cindy L. Stanfield)

神经纤维,加上外面包饶的髓鞘,合称轴索(axis-cylinder)。

有髓(myelinated)和无髓(unmyelinated)神经纤维,差别不在有没有髓鞘(两者都有),而在于髓鞘对神经纤维包裹的严密程度。

反复缠绕,包裹严密的叫有髓纤维(下图A);髓鞘单薄,稀松包裹的叫无髓纤维(下图B)。

(引用自Textbook Of Medical Physiology(14thedition)by Guyton)

神经纤维(膜)上 --- 传导动作电位(电信号):

轴丘产生动作电位后,沿神经纤维进行传导。

具备以下几个特点:

1. 依赖完整的神经纤维结构和功能:涉及神经纤维膜上离子通道、髓鞘、轴浆运输等等结构及功能的完整性。

2. 神经纤维间互不干扰:不光髓鞘起“绝缘”作用,细胞外液对“漏”出来的电流快速“消耗”也有重要贡献。

3. 双向性:理论上,神经纤维具备双向传导动作电位的能力。

*但生理条件下,因细胞膜不应期的存在,神经纤维上信息流(动作电位传导)方向通常为单向的。

4. 相对不疲劳性:得益于动作电位间的静息期,离子分布得以恢复,才保障长时间动作电位传导的能力。

动作电位,在神经纤维上的传导速度,与神经纤维直径成正相关(导线越粗,电阻越小,导电越快)。

有髓纤维动作电位传递快,无髓纤维动作电位传递慢。

因为:

无髓纤维,全部神经纤维膜均(依次)参与传导动作电位;

有髓纤维,动作电位只在相邻郎飞氏结间,进行“跳跃式传导(Saltatory conduction,下图)”:产生去极化的郎飞氏结与相邻未去极化郎飞氏结间,形成局部电流,诱发未去极化郎飞氏结去极化产生动作电位,如此,动作电位依次在郎飞氏结上“跳跃”。

(引用自Textbook Of Medical Physiology(14thedition)by Guyton)

有髓纤维跳跃式传导动作电位的意义:

1. 提速:因“跳跃”(步幅大),有髓纤维动作电位传导速度是无髓纤维的5-50倍。

2. 节能:有髓纤维传导动作电位,因只有郎飞氏结参与,所需离子移动量仅约为无髓纤维(全部神经纤维膜参与)的1/100。这样,在(离子泵)恢复离子分布(迎接后续动作电位传来)时,节省能量。

轴浆运输保障含有神经递质的囊泡在突触前“准备好”,髓鞘保障动作电位在神经纤维传导时不“漏电”,动作电位才能在突触部位“触发”神经递质的释放。

诸位,为了传递信息,单看一个神经纤维就要提供如此复杂的操作。由此可见整个神经系统功能的复杂程度。当然,功能复杂就难免出错!因而,要多多理解,对身边那些“痴咗线”事物报以适当宽容的态度。

来源: 生来有理

作者:黔宁王Meta-Eater

1 阅读:30
评论列表
  • 2024-08-17 17:10

    整篇文章~我看懂最后那一段了!【诸位,为了传递信息,单看一个神经纤维就要提供如此复杂的操作,由此可见整个神经系统功能的复杂程度。当然,功能复杂就难免出错!因而,要多多理解,对身边那些“痴咗线”事物报以适当宽容的态度。】[呲牙笑]

  • 2024-08-27 01:07

    神经病就是神灵在渡劫[点赞][点赞]