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Chapter13SenseOrgansandtheSensoryFunctionofNervousSystem

(神經(jīng)系統(tǒng)的感覺機能與感覺器官)

Section1Summary

1.Definitionandkindsofthereceptorsandsenseorgans(感受器、感覺器官的概念及分類)

Receptors(感受器):Internalandexternalstimulusaresensedbysensoryreceptorswhichareoftengroupedintosenseorgans.Stimulus:includepressure,temperature,chemicalsubstances,vibrations(振動),mechanicaldeformation(機械變形)andradiantenergy(輻射能).

(專門感受機體內外環(huán)境變化的結構或裝置)Senseorgans(感受器官)

Thesensoryequipmentiscomposedofreceptorandnon-nerverpertainstructure.(感受器和非神經(jīng)性附屬結構一起構成的感受裝置)Theclassificationofthereceptor：Classifybyposition:Interoceptors(內感受器)Exteroceptors(外感受器)Classifybycharacterofstimulus:Mechanoreceptor(機械R)

Chemoreceptor(化學R)Thermoreceptor(溫度R)......

Classificationofsensory(感覺的分類)Traditional：

vision,audition,taste,olfactorysensation,touchsensation,musclesensation,visceralsensationsetc.(視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺、肌覺、內臟覺等)

Clinical：

Specialsenses(特殊感覺)Superficialorcutaneoussensations (表面感覺)Deepsensations(深部感覺)Visceralsensations(內臟感覺)

Section2Generalprinciplesoffeeling

process(感覺過程的一般原理)

1.Generalphysiologicalcharacteristic

ofsensory

receptors(感受器的一般生理特性)

(1)Adequatestimulus(適宜刺激)各感受器有自己(2)Energyconversionandamplification

(換能作用與放大作用)

stimulus跨膜信號轉換發(fā)生器電位Fig.12-1

(3)Encodingaction(編碼作用)

stimulusinformationAPsequenceTheintensityofstimulusiscodedbyAPfrequencyofsinglenessNFandtheamountofNFthattakepartininformationtransmission.(刺激的強度是通過單一NF上AP頻率的高低和參加這一信息傳輸?shù)腘F數(shù)目多少來編碼)Fig.12-2刺激信息AP序列(4)Adaptationphenomenon(適應現(xiàn)象)stimuluscontinueAPfrequencyFig.12-7刺激繼續(xù)AP頻率2.Generalprinciplesofthefeelingprocess

(感覺過程的一般原理)(1)Impulseprinciplesofreceptor(感受器的沖動發(fā)放)Stimulusreceptor

electricpotentialAP(2)Sensoryintroduction(感覺的傳入)

Theconductedonsuperficialreceptiontransmitchannel(淺感覺傳導通路傳導)：

Senseofpain(痛覺),Senseoftemperatureandtouch(溫度覺與輕觸覺)Theconductedondeepreceptiontransmitchannel(深感覺傳導通路傳導)：

Senseofmusclebodyanddeeppartpressure(肌肉本體感覺和深部壓覺)Sensoryimpulse（stair）Dorsalrootspinalcord（thesecondclass）Tradeneuron,intercross

superficial

thalamus(posteriorbellynucleus)（thethirdclass）tradeneuronMyelence-phalon(thesecondclass)deepTradeneuron,intercross頂葉中央后回(體覺區(qū))Thalamicspecificprojection感覺沖動背根脊髓換元,交叉淺丘腦換元交叉延髓換元特異性丘皮投射感覺傳導通路

Nonspecificascendingtransmitsystem(非特異性上行傳導通路)Branchofthesecondclassneuronreticularformationof(二級N元的分支)brainstem(腦干網(wǎng)狀結構)Thalamencephalon(丘腦)(manynervenucleus)Thalamicnonspecificprojection（dispersion）

（rootinspinalcordormyelencephalon）Cerebralcortexregion(大腦皮層各區(qū))

(timeandagaintradeneuron)Fig.12-8(3)Sensoryanalysisfunctionofcerebralcortex

(大腦皮層的感覺分析功能)①Superficialsenseregion(淺表感覺區(qū))

：

Projectioncharacteristicofpostcentral

gyrus

(淺表感覺投射至中央后回的特點)Intercross(交叉)(頭面部例外)inversion

(倒置)(頭面部例外)

投射區(qū)大小與感覺靈敏度有關②本體感覺區(qū)：中央前回聽覺，視覺等見后(4)SensoryProjection(感覺的投射)APsenseSenseprojectiontoexteriorenvironmentorstimulipositionoccurrence.(感覺投射到外部環(huán)境或刺激發(fā)生部位)(5)Centralinhibitionofreceptor(感受器的中樞抑制)

Avoidingoverageresponseofreceptor.forexample:retina,cochlea,vestibuleetc.(避免感受器過度反應,如視網(wǎng)膜,耳蝸,前庭等)Section3Chemoreception(化學感受性)Chemoreception(化學感受性)：

Chemoreceptionincludeswhatarecommonlycalledtasteandsmell,althoughinteroceptionofbodyfluidoxygen,carbondioxideandPHarealsoformsofchemoreception.(指嗅覺感受器和味覺感受器對溶于水的化學物質的感受機能)Smellreceptor(嗅覺感受器)：

Olfactorycell（doublepoleneuron）

嗅細胞（雙極N元）

Fig.12-9獨特的花香會喚起一個人久遠的美好回憶，但一種難聞的氣味也會讓人對某種食物避之唯恐不及。嗅覺不僅讓人的感受更加細致入微，而且對很多動物感知周圍環(huán)境、以至于更好地生存也起著重要作用。在人類諸種感覺中，嗅覺產(chǎn)生機理一直是最難解開的謎團之一。人能夠分辨和記憶約1萬種不同的氣味，但人具有這種能力的基本原理是什么？一直沒有找到答案。此前由于人們對于嗅覺系統(tǒng)的研究主要局限于運用生理學的原理和方法，所以一直沒有取得令人滿意的結果。隨著基因工程學的原理和技術的發(fā)展，特別是80年代末PCR技術的興起，為人們研究嗅覺系統(tǒng)原理提供了非常重要的條件。2004年度諾貝爾生理學或醫(yī)學獎獲獎者、美國科學家理查德·阿克塞爾和琳達·巴克，通過自己開拓性的工作找到了解開這一謎底的鑰匙，清楚地闡明了人類嗅覺系統(tǒng)的工作方式。2004年諾貝爾生理或醫(yī)學獎2004年諾貝爾生理或醫(yī)學獎Figure1.TheOlfactoryNeuroepitheliumandaPathwayfor OlfactorySignalTransductionFigure2.PositionsofGreatestVariabilityin theOlfactoryProteinFamily多基因家族的大小阿克塞爾和巴克于1991年聯(lián)合發(fā)表論文，宣布他們發(fā)現(xiàn)了包括約1000種不同基因的一個基因大家族，以及這些基因對應著的相同數(shù)目的氣味受體種類。之后兩人各自獨立研究，從分子層面到細胞組織層面清楚地闡明了嗅覺系統(tǒng)的工作原理。

嗅覺機制每一嗅覺受體只對幾個氣味特別敏感，而一千個嗅覺受體可以偵測到一萬多種的氣味。嗅覺受體屬于G蛋白連接受體（G-protein-coupledreceptors），它會刺激cAMP（環(huán)單磷酸腺苷）的形成，而打開離子管道去傳導嗅覺訊息。

空氣中的「有味」分子由鼻孔進入而與嗅覺受體結合，結合后就活化嗅覺細胞而開始傳送電波到微型嗅球（glomeruli，嗅覺蕾的所在地），進入mitral細胞，最后傳到幾個腦神經(jīng)部位。腦皮層會把每一種傳送到的氣味整理歸歸檔，而把該氣味的記憶存在腦海。動物大多靠嗅覺生存大部分的動物是靠著嗅覺生存的，如剛出生的幼鼠或狗，是靠嗅覺才能找到媽媽吃奶，這也有基因因素。動物的進化演變過程會使每種動物的嗅覺不一樣，如魚大約有一百個嗅覺受體，小鼠有一千多個嗅覺受體，但是狗的嗅覺內皮層的面積比人大四十倍，這說明為什么救難或治安人員訓練狗來偵查特殊藥物或人的氣味。

Gustatoryreceptor(味覺感受器)：

tastebud(味蕾)（tasteC+sustainC）

(味覺C+支持C)

Fig.12-10

TasteC(receptorpotential)Ⅶ(AP)

味覺C(感受器電位)

Basictastesensation(基本味覺)：

Sour,sweet,bitter,salty.(酸、甜、苦、咸)Distinguishtastemechanism(區(qū)分味覺機制)：通過來自四種基本味覺的專用N通路上N信號的頻率和不同組合來感知各種味覺.

Fig.12-11Section4Mechanoreceptors

(機械感受性)1.Touch（press）sensationreceptor

觸（壓）覺感受器Mechanism：pressuredifference(壓力差)stretchanddeformationofcellmembrane(細胞膜的牽張與形變)receptorpotentialAP

2.Equilibratorysensationandlocationsensation(平衡覺和位置覺)Senseorgans:

sacculus(球囊),utrisulus(橢圓囊),semicircularcanals(半規(guī)管).

（Vestibuleorgans前庭器官）

Sacculus,utriclus,adequatestimulus(球囊、橢圓囊適宜刺激):

直線變速運動及頭部位置的改變

Adequatestimulusofsemicircularcanal(半規(guī)管的適宜刺激):角變速運動

Enginerysettingofthesemicircularcanal(半規(guī)管的機能裝置)：

Cristaampullaris(壺腹嵴)：（haircell+gumfiniscap)Fig.12-17Enginerysettingofutricleandsaccule(橢圓囊與球囊的機能裝置):

Capsulepatch(囊斑)：

(haircell+otolith耳石）Fig.12-15(毛細胞＋膠質終帽)Receptmechanism(感受機制)：haircell（receptorpotential感受器電位）

Ⅷ(vestibulenerve前庭神經(jīng))AP

Enginerysetting(機能裝置)：haircell(毛細胞)Mechanism：The

bendingdirectionofciliadecidesbendingsizeoffrequencyofthenerveimpulseontheafferentnerves.(纖毛的彎曲方向決定傳入神經(jīng)上神經(jīng)沖動的發(fā)放頻率的高低)Section5VoiceReceptorandAuditionofTheMammal

(哺乳動物的聲音感受器與聽覺)

1.Transmittedvoicesettingandtransmitted voicepath(傳音裝置與傳音途徑)Structureoftheear(1)Transmittedvoicesetting

(傳音裝置)①Collectionvoice,enlargevoiceandresonancecavityaction

ofexternalearandmiddleear.

外耳與中耳的集音擴音和共鳴腔作用.

集音傳音擴音②Superchargingeffectoftympanicmembraneandmiddleearossicularchain

(鼓膜和中耳聽骨鏈的增壓效應)

tympanicmembrane(鼓膜)Preferablyfrequencywithlesserdistortiondegree(較好的頻率響應較小的失真度)

tympanicmembranevibrationandsoundwavealwaysconsistent(鼓膜振動與聲波振動同始同終)

Ossicularchain(聽骨鏈)

malleus(錘骨)→incus(砧骨)→stapes(鐙骨)Drawingshow

Superchargingeffect(增壓效應)

Tympanicmembrane(鼓膜)→ossicularchain(聽骨鏈)→ovalwindow(卵圓窗)Tympanicmembrane:ovalwindowmembrane(鼓膜:卵圓窗膜)=17times

Thelengtharmofossicularchainlever:shortarm(聽骨鏈杠桿長短臂之比)

1.3：1.

17*1.3≈22

Auditorytube(咽鼓管):Accommodatethebalanceoftympaniccavityandpressureoftheatmosphere(調節(jié)鼓室與大氣的壓力平衡)(2)Thepathofvoicetransmission

(傳音途徑)①Airconduction(空氣傳導)②Boneconduction(骨傳導)2.感音裝置與感音機制

---耳蝸的感音換能作用

Adequatestimulus：

Atmosphere’svibrationspacingwaveof16-20000Hz(16-20000Hz的空氣振動疏密波)(1)感音裝置耳蝸的結構感音裝置:Basementmembrane,organofCorti(基底膜科蒂氏器官)Haircell

返回(2)VibrationandTravelingWave TheoryofBasementMembrane

(基底膜的振動與行波理論)

①Basicstructureoftheauditioniscomposedoftheexternalear、middleear、innerear、auditorynerveandauditorycenter(外耳、中耳、內耳、聽N、聽中樞構成聽覺的結構基礎)

②Contentofthetravelingwave

theory(行波理論內容)：Basementmembranethatonbaseofcochleavibrate(蝸底部基底膜振動)Passedfromfundalmembranetothetopofcochleabythewayoftravelingwave(以行波方式沿基底膜傳向蝸頂部)Travelingwavethatcausedbylowfrequencydiffusefar,themaximumamplitudeisnearthetopofcochlea(低頻引起的行波傳播較遠，最大振幅靠近蝸頂部)Travelingwavethatcausedbyhighfrequencydiffusenear,themaximumamplitudeisnearthebaseofcochlea(高頻引起的行波傳播較近，最大振幅靠近蝸底部)Certainfrequency→somewhere(placeofthemostswing)haircell↑(某頻率→某處(最大振幅處)毛細胞↑)SomeplaceofnervecentreProducecertaintonality(中樞某部位產(chǎn)生某音調)CertainNF③Energyconversion(換能)

Cochlearfunction

basementmembrane(organofCorti)

vibratedmakethetopofhaircelltangentaltotectorialmembrane

使毛細胞頂端與蓋膜相切

arosecochleamicrophonic

potentialpotential

引起耳蝸微音器電位

Auditorycenter

Auditorynerve(3)Bioelectricityphenomenaofcochlea

(耳蝸生物電現(xiàn)象)

①HaircellRP②Microphonicpotential(微音器電位):鉀內流③AuditorynerveAP(4)Auditionobstacle(聽覺障礙)①Conductibilitydeafness(傳導性耳聾)②Sensorineuraldeafness(感音性耳聾)③Centraldeafness(中樞性耳聾)Section6Eyespot(視覺器官)

Adequatestimulus:Thewavelengthofelectromagneticwaveis370-740nm.(370-740nm的電磁波)

Humaneyes1.Refractionsystemandaccommodation

oftheeyes(眼的折光系統(tǒng)及其調節(jié))

(1)Structureoftheeyes(眼的結構)(2)Refractionsystemandimagingoftheeyes(眼的折光系統(tǒng)與成像)Reducedeye(簡化眼)

1.333(3)Accommodation(視調節(jié))①Lensbecomeconvex(晶狀體變凸)：watchingnearobjectimageobjectoutoffocus

inspectregionmidbrainpositivecortexhitnucleus

(中腦正中核)ciliarymusclehangligamentslensbecome

contractionlaxation

convexwatchingobjectobjectimagerefractioninfocusmoveforwardforce↑(視區(qū)皮層)(睫狀肌收縮)(懸韌帶松弛)(晶狀體變凸)

②Miosis(瞳孔縮小)：DecreasesphericalaberrationandColoraberration(減少球面像差和色像差)③Doubleeyeconvergence(兩眼會聚)：使物像落在兩眼視網(wǎng)膜的相稱位置Pupilandpupilreflecttolight

(瞳孔和瞳孔對光反射)Theresponseofthepupilsizeadaptedtointensityofilluminationintensionchange.(瞳孔大小隨光照強度而變化的反應)

light

photoreceptortectumofmidbraincell(感光細胞)

frontalarea

Parasympatheticfiber(副交感纖維)Lefteyesphinctermuscleofpupil(左眼瞳孔括約肌)Righteyesphinctermuscleofpupi(右眼瞳孔括約肌)leftmoveeyenervenucleus(左動眼N核)rightmoveeyenervenucleus(右動眼N核)(中腦頂蓋前區(qū))

Characteristic：互感性對光反射

(雙側性)Meaning：調節(jié)入眼光量，

protectedretina(保護視網(wǎng)膜)，

enhancedefinitionofwatchingobject(增加視像清析度).

(clinicmeaning:assistdiagnose協(xié)助診斷)

(4)Refractionabnormityofeye

(眼的折光異常)①Myopia(近視)②Hyperopia(遠視)③Astigmatism(散光)

Fig.12-36(1)Structurecharacteristic

oftheretinal

(視網(wǎng)膜的結構特點)

(2)Twokindsofsensitizationtransducersystemofretinal(視網(wǎng)膜的兩種感光換能系統(tǒng))項目視錐細胞系統(tǒng)視桿細胞系統(tǒng)分布(人)愈近中心部愈多愈近周邊部愈多信息傳遞單線或聚合程度低聚合程度高感光色素視錐色素(三種)視紫紅質光敏度較差(感受強光)較好(感受暗光)視覺明視覺暗視覺視敏度高低色覺有無動物種系雞等貓頭鷹等(3)Sensitizationexchangeenergymechanism

oftherodcell(視桿細胞的感光換能機制)①Thephotochemicalreactionandmetabolismofrhodopsin(視紫紅質的光化學反應及代謝)opsinAll-transretinal全反型視黃醛rhodopsin11–cisretinal11–順型視黃醛lightdarkR電位Vit.Asupply

(視紫紅質)(視蛋白)②Sensitizationtransducersystemof

photoreceptor(光感受器的感光換能機制)

Receptorpotential:Hyperpolarizationtype(超極化型，脊椎動物)Depolarizationtype(去極化型，無脊椎動物)Rhodopsin(視紫紅質)

opsin＋

retinene(視蛋白＋視黃醛)opsinconformationchange