備課素材：雙重交互神經(jīng)支配 高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修1

雙重交互神經(jīng)支配先看一道試題：當(dāng)人的一只腳踩到釘子時(shí),會(huì)引起同側(cè)腿屈曲和對(duì)側(cè)腿伸展,使人避開(kāi)損傷性刺激,又不會(huì)跌倒。其中的反射弧示意圖如下,“+”表示突觸前膜的信號(hào)使突觸后膜興奮,“-”表示突觸前膜的信號(hào)使突觸后膜受抑制。甲~丁是其中的突觸,在上述反射過(guò)程中,甲~丁突觸前膜信號(hào)對(duì)突觸后膜的作用依次為（

）A.+、-、+、+

B.+、+、+、+

C.-、+、-、+

D.+、-、+、-解析：本題主要考查神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)。由題意可知，當(dāng)人的一只腳踩到釘子時(shí)，會(huì)引起同側(cè)腿屈曲和對(duì)側(cè)腿伸展，使人避開(kāi)損傷性刺激，又不會(huì)跌倒，由圖可知，對(duì)腳的有害刺激位于左側(cè)，因此左側(cè)腿屈曲，與屈肌相連的甲突觸表現(xiàn)為興奮，為“+”，與伸肌相連的乙突觸表現(xiàn)為抑制，為“-”；右側(cè)腿伸展，與伸肌相連的丙突觸表現(xiàn)為興奮，為“+”；與屈肌相連的突觸表現(xiàn)為抑制，但丁為上一個(gè)神經(jīng)元，會(huì)釋放抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，因此表現(xiàn)為興奮，為“+”，因此甲~丁突觸前膜信號(hào)對(duì)突觸后膜的作用依次為＋、－、＋、＋，故本題正確答案為A。這道試題中出現(xiàn)了雙重交互神經(jīng)支配的多元反射。很多同學(xué)機(jī)理搞不清楚，試題解答困難。那么，如何理解屈反射、交叉伸反射與雙重交互神經(jīng)支配的多元反射？多元反射弧是由三個(gè)以上神經(jīng)元所組成的反射弧，同側(cè)屈反射屬于多元反射。屈反射、交叉伸反射與雙重交互神經(jīng)支配圖示注釋?zhuān)鹤饔糜谄つw的有害刺激激活痛覺(jué)傳入神經(jīng)，神經(jīng)沖動(dòng)傳到同側(cè)中間神經(jīng)元，中間神經(jīng)元興奮同側(cè)屈肌運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元（②③）引起屈肌收縮，同時(shí)還興奮抑制性中間神經(jīng)元，使同側(cè)伸肌運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元（①④）被抑制，同側(cè)中間神經(jīng)元還使對(duì)側(cè)中間神經(jīng)元興奮，引起對(duì)側(cè)伸肌運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元（①④）興奮，屈肌運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元（②③）抑制。

1.屈反射

屈反射是肢體對(duì)損傷性刺激的屈曲反應(yīng)，它的感受野(能引起這種反射的刺激部位)比較廣泛，包括廣大的皮膚表面，也包括深部結(jié)構(gòu)。

傳入神經(jīng)在皮神經(jīng)或肌神經(jīng)中，進(jìn)入脊髓后通過(guò)一個(gè)中間神經(jīng)元的接替，再與脊髓傳出(運(yùn)動(dòng))神經(jīng)元聯(lián)系，傳出沖動(dòng)主要傳送到同側(cè)屈肌。隨著刺激強(qiáng)度的增加，屈反射反應(yīng)的范圍擴(kuò)大。

例如，當(dāng)弱刺激作用脊蛙的腳趾時(shí)，可能只引起踝關(guān)節(jié)的屈肌收縮，刺激強(qiáng)度逐步加大就會(huì)出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)和臀部的屈肌收縮，并且可能引起對(duì)側(cè)肢體的運(yùn)動(dòng)。

反射性收縮的持續(xù)時(shí)間有時(shí)比刺激作用的時(shí)間更長(zhǎng)，這是由于傳入沖動(dòng)停止后，沖動(dòng)經(jīng)過(guò)復(fù)雜的中間神經(jīng)元回路一再反復(fù)作用，傳出神經(jīng)元多次受到刺激，繼續(xù)發(fā)放沖動(dòng)到肌肉。2.交叉伸肌反射和雙重交互神經(jīng)支配在屈反射中，主要是屈肌的收縮，但同時(shí)也出現(xiàn)與這些屈肌相拮抗的伸肌的舒張，使這一對(duì)拮抗肌在反射活動(dòng)中協(xié)調(diào)起來(lái)。同樣在伸反射中，在伸肌收縮的同時(shí)，也出現(xiàn)與這些伸肌相拮抗的屈肌的舒張。這種由同一傳入神經(jīng)刺激對(duì)拮抗肌產(chǎn)生相反的交互作用，叫做交互神經(jīng)支配。

這是反射活動(dòng)的一個(gè)重要的基本原則。由于拮抗肌的相反相成的作用，反射性反應(yīng)才能成為協(xié)調(diào)的動(dòng)作，所以交互神經(jīng)支配是動(dòng)作協(xié)調(diào)的機(jī)制。

如果刺激達(dá)到足夠的強(qiáng)度，一側(cè)的損傷性刺激引起同側(cè)的屈反射，還會(huì)同時(shí)引起對(duì)側(cè)出現(xiàn)伸反射(交叉伸肌反射)，伸肌收縮，屈肌舒張，這也是交互神經(jīng)支配。所以在交叉伸反射中可以看到雙重交互神經(jīng)支配。

這種交叉伸反射的生物學(xué)意義在于使動(dòng)物體避開(kāi)損傷性刺激，維持身體的平衡。例如，一只腳踩在釘子上，馬上引起腿的收縮(屈反射)以避開(kāi)損傷性刺激的繼續(xù)作用，而另一條腿同時(shí)伸直以支持身體，使身體不會(huì)跌倒。例、適度運(yùn)動(dòng)是人們倡導(dǎo)的一種健康生活方式。如圖為人體行走過(guò)程中相關(guān)的神經(jīng)環(huán)路示意圖，其中神經(jīng)元A、D為興奮性神經(jīng)元，B、E為抑制性神經(jīng)元，a～e表示不同部位的突觸。請(qǐng)分析回答：（1）神經(jīng)系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)人體生理過(guò)程的基本方式是______。（2）神經(jīng)元A受到刺激后，短時(shí)內(nèi)神經(jīng)元E和神經(jīng)元D的狀態(tài)分別是______，進(jìn)而引起屈肌和伸肌的相應(yīng)活動(dòng)。若該圖表示左腿的神經(jīng)環(huán)路，當(dāng)神經(jīng)元A興奮并引起屈肌收縮時(shí)，右腿的相應(yīng)神經(jīng)環(huán)路中處于興奮狀態(tài)的神經(jīng)元有______（填圖中字母）。（3）研究表明，乙酰膽堿能使骨骼肌細(xì)胞興奮，也能抑制心肌細(xì)胞的興奮，原因可能是兩種細(xì)胞膜上含有的乙酰膽堿______造成的。（4）運(yùn)動(dòng)療法是預(yù)防和治療糖尿病的輔助措施。一定強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)后，骨骼肌細(xì)胞中含有GLUT4成分的囊泡大量向細(xì)胞膜處轉(zhuǎn)移，引起血糖降低，據(jù)此可得出的結(jié)論是______；中等強(qiáng)度和中等時(shí)長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)后，體內(nèi)的一種淋巴細(xì)胞數(shù)量增加，免疫力增強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)后這類(lèi)細(xì)胞數(shù)量反而會(huì)下降，該現(xiàn)象對(duì)普通人運(yùn)動(dòng)鍛煉的啟示是______。（5）毒品成癮的機(jī)制復(fù)雜，其一與突觸間隙中多巴胺含量異常增加有關(guān)。有研究表明，運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)腦內(nèi)多巴胺的合成，也可加快多巴胺的分解，毒品成癮者通過(guò)適度運(yùn)動(dòng)能有效抑制復(fù)吸沖動(dòng)，但急性劇烈運(yùn)動(dòng)卻無(wú)法有效抑制復(fù)吸沖動(dòng)，甚至?xí)T發(fā)復(fù)吸行為，對(duì)此可能的解釋是______。解析：（1）神經(jīng)系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)人體生理過(guò)程的基本方式是反射，其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是反射弧。（2）A為興奮性神經(jīng)元，受到刺激后，釋放興奮型神經(jīng)遞質(zhì)，引起神經(jīng)元E興奮；后者是抑制性神經(jīng)元，興奮后釋放抑制型神經(jīng)遞質(zhì)，引起神經(jīng)元D抑制。當(dāng)左腿屈肌收縮時(shí)，伸肌舒張，右腿對(duì)應(yīng)的拮抗肌正好相反，即伸肌處于收縮狀態(tài)，其生物學(xué)意義是使動(dòng)物體避開(kāi)損傷性刺激，維持身體平衡，故此過(guò)程中D神經(jīng)元會(huì)興奮，釋放興奮型神經(jīng)遞質(zhì)，從而引起B(yǎng)神經(jīng)元也興奮。（3）乙酰膽堿是一種神經(jīng)遞質(zhì)，需要突觸后膜上的受體與之結(jié)合，才能將信息傳至下一個(gè)神經(jīng)元，故乙酰膽堿能作用于骨骼肌細(xì)胞和心肌細(xì)胞，可能是兩種細(xì)胞膜上含有的乙酰膽堿受體的種類(lèi)不同造成的。（4）一定強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)后，骨骼肌細(xì)胞中含有GLUT4成分的囊泡大量向細(xì)胞膜處轉(zhuǎn)移，引起血糖降低，說(shuō)明GLUT4參與葡萄糖的運(yùn)輸，適度運(yùn)動(dòng)可以能夠降低血糖。中等強(qiáng)度和中等時(shí)長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)后，體內(nèi)的一種淋巴細(xì)胞數(shù)量增加，免疫力增強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)后這類(lèi)細(xì)胞數(shù)量反而會(huì)下降，以上信息中的自變量是運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間，因變量是免疫力的強(qiáng)度，從中得到的啟示是運(yùn)動(dòng)鍛煉身體時(shí)要控制好運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度和時(shí)長(zhǎng)。（5）根據(jù)題目信息，“運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)腦內(nèi)多巴胺的合成，也可加快多巴胺的分解”，所以毒品成癮者通過(guò)適度運(yùn)動(dòng)能有效抑制復(fù)吸沖動(dòng)，但急性劇烈運(yùn)動(dòng)卻無(wú)法有效抑制復(fù)吸沖動(dòng)，甚至?xí)T發(fā)復(fù)吸行為，可能是急性劇烈運(yùn)動(dòng)對(duì)多巴胺合成的促進(jìn)作用超過(guò)了對(duì)多巴胺分解的促進(jìn)作用，增加了突觸間隙中多巴胺的含量。