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大脑生理学不考虑整个神经系统我们就无法理解大脑,因为大脑是神经系统中最重要的组成部分。所有的动物,包括人类都有神经系统,尽管不同种类的动物的神经系统的复杂性各不相同。
人类的神经系统是所有动物神经系统中最复杂的,它由两个部分组成。第一个组成部分是中枢神经系统,它由脑和脊髓组成。脑是神经系统的控制中心,它负责解释和储存从各个感官获取的信息,并利用它们控制身体。
周围神经系统
神经系统的第二分区是周围神经系统,它由脊神经和脑神经构成。周围神经系统将中枢神经系统与身体其他部分相连。在周围神经系统中的神经几乎都是脊神经,它们通过脊髓同脑相互影响。脑神经则不通过脊髓与脑联系,它们与脑直接发生联系。除了迷走神经外,脑神经大部分与头部、背部和肩部相连。它们把大脑与眼睛、耳朵及头部的其他部分联系起来。脊神经与脊髓相连并把中枢神经同身体其他部分相连,包括内脏、皮肤和肌肉等。
自主神经系统与体神经系统
周围神经系统本身分成两个部分,即自主神经系统和体神经系统。自主神经系统控制身体内部的自动功能(无意识的或不自愿的),如分泌唾液、瞳孔放大、呼吸、心跳和消化等。体神经系统控制附着在骨骼上的骨骼肌肉,主导身体的自愿运动(故意的或有意识的)。
自主神经系统与体神经系统由两种神经元(神经细胞)发送信息。
传入神经或者说感觉神经把来自内部器官的信息,或者来自眼睛、耳朵、鼻子、舌头和皮肤等传感器的信息传给中枢神经系统。
传出神经或者说运动神经沿着相反的方向传递信息,把中枢神经发出的信息传给自主神经系统的内部器官和体神经系统的肌肉。
交感神经与副交感神经
自主神经系统可以分成两个部分:交感神经系统与副交感神经系统,两者都能处理中枢神经系统传给身体内部器官的神经冲动。交感神经与副交感神经的作用是身体需要突然的能量变化时,在身体上产生平衡反应。
如果一个人要跑,心和肺被激活,而消化系统的活动被降低。为了达到这个目的,就要通过传入神经得到感官信息的反馈,但这两个神经系统大部分都由传出神经构成。
交感神经系统与副交感神经系统控制着身体内各个器官所应有的能量及应有能量的获取时刻。交感神经系统与副交感神经系统的神经活动的水平以及两个神经系统的交互影响决定着每个器官的运动结果。通常来说,交感神经刺激活动;副交感神经减少活动。交感神经促使身体各器官释放更多的能量;副交感神经促使各器官保存能量。一个人受到惊吓时产生的斗争——脱险反应就是交感神经系统的功能之一。
中枢神经系统
脊髓位于椎管内,长约45厘米;它受到脊骨中脊椎(相互交错的骨骼)的保护,脊髓上端平枕骨大孔处接延髓,下端平第一腰椎体下缘。脊椎的横断面图显示它含有一片被白色组织包裹的H形的灰质。灰质包含着高密度的神经细胞体,这些细胞体直接与把脊髓与身体其他部位连在一起的神经细胞相连。白色组织由能够在脊髓中上下传递信息的神经元组成。
含有脂肪的髓磷脂包裹着白色组织并赋予它鲜明的色彩。人类在胎儿的阶段,脊骨围绕着脊髓生长,形成厚厚的骨盾,保护着脊髓这个脆弱的神经组织。猛烈的冲击(如汽车碰撞)会撞碎脊骨从而对脊髓构成严重的伤害。当这种情况出现时,受到损伤的脊髓以下的身体部分无法与大脑交流信息,立刻会陷入瘫痪。受到严重损伤的脊髓中的神经细胞会断裂,且无法重新连接起来,因此,这种瘫痪是完全的、永久性的。
髓膜
脊髓和脑被3层被称为髓膜的组织保护起来。最外层是一层坚硬的防水物质叫做硬膜。一些头骨受到损害的人,会因为他们的硬膜会完好无损地保存下来而不会有任何程度的脑损伤。在硬膜里面是蛛网膜,之所以这样命名是因为它的形状类似蛛网。蛛网膜像海绵一样紧密地联结在一起,就像汽车的挡板一样保护大脑。在蛛网膜下面是蛛网膜下隙,它里面包裹着血管。紧贴着脑与脊髓神经组织表面的是脆弱的软膜,当伤害发生时,软膜可以起到缓冲的作用。
脑脊液
脑与脊髓还受到液体——脑脊液的保护。像水晶一样清楚的脑脊液充满了脑与脊髓中的蛛网膜下隙和脊髓的中空部分或中央管。因此,脊髓和脑实际上是悬浮在脑脊液中。它可以对身体运动引起的冲击起到缓冲作用。
脑脊液由脑中4个相互连通的称做脑室的腔产生。脑脊液流经大脑中的两个侧室和第三室,到达脑干中的第四室。然后经过第四室,向上进入蛛网膜下隙,向下进入脊髓中央管和脊髓外鞘。最后,脑脊液流入颈部的静脉血管。如果脑脊液的流动受到阻碍,就会产生聚集并引起脑室的膨胀,这会引起叫做脑水肿的疾病。为了治疗脑水肿,外科医生会在脑室中插入机械导管,这样就可以使多余的脑脊液流出。
大脑各部
大脑有3大区域:脑的最后部、中脑、前脑。解剖学家将3个区域分为5个部分,每个部分都是因为其他动物的进化所引起。每个分支都有自己的功能,并在日常生活中发挥重要作用。
脑的后部1:脑脊髓
脑脊髓也叫延髓。脑脊髓把大脑其他部分的信息传递给脊髓,再由脊髓传到身体各部分。在末脑中,脑桥是一个网状结构,之所以称为脑桥是因为它像网一样。网状结构几乎与我们自主神经系统的所有活动紧密联系在一起,包括我们的睡眠和呼吸反射。同时,它也在我们的认知活动(如集中注意力和指引运动方向)中发挥着很大的作用。
脑的后部2:后脑
后脑是脑的最后半部的第2个组成部分,分为脑桥和小脑。
脑桥脑干表面的突出部分,包含有一部分不位于脑髓中的网状结构。一些脑神经也存在于脑桥中。
小脑后脑的第2部分是小脑,小脑就是小型的脑。它是脑干后部较大的结构,形状有点像花椰菜,与脑的其他部分有明显的区别。它的主要功能与运动活动有关(肌肉运动),对感觉运动、感官接收器与肌肉反映的相互作用至关重要。小脑受到损害的人缺乏方向感与平衡感。
脑的中部
与后脑和前脑不同,中脑没有别的分支。中脑被一层叫做脑盖的组织覆盖。在中脑的顶部,脑盖形成两个块状物——上丘和下丘。下丘负责处理来自耳朵的信息,上丘负责处理来自眼睛的信息。中脑还有一个大脑导水管,连接第三、第四脑室。大脑导水管被导水管周围灰质所包裹,灰质可以缓解疼痛,有类似于麻醉剂的作用。在中脑中还有两个叫做脑黑质和红核的区域。这两个区域对感觉运动系统至关重要。
脑的前部1:间脑
脑的前部由间脑与终脑两部分组成。间脑包括丘脑、下丘脑和视交叉。
丘脑丘脑位于脑干的上部,是一对圆形突起块,都位于第三脑室的一边。这一对圆形突起块由一条穿过第三脑室的灰质团块(中间块)相连。一些人没有丘脑间粘合,但是科学家认为这些人的大脑会得到适应性的补偿——大脑某些方面的适应能力叫做神经可塑性。
丘脑经常被认为是感官与脑皮质间的传送站。脑皮质是脑的最外部,有许多皱褶和沟回,更准确地说是脑回和脑裂。丘脑处理原始信息然后向脑皮质的正确区域发送信息,来自眼睛的信息由外侧膝状核处理,而中侧膝状核则负责处理耳朵的信息。前侧膝状核负责处理有全身各部分的体觉神经接收器发送的信息。丘脑更突出的部分与大脑的其他区域相连,其中一些与解释感觉刺激无关。
下丘脑它的结构比丘脑更小。它在身体的许多行为和活动中(如情绪状态)扮演着重要角色。它还能通过控制与小脑直接相连的脑下垂体释放的荷尔蒙来影响一些情绪。脑下垂体有时也叫做内分泌腺之母,因为它的功能是促使一些腺体释放荷尔蒙。脑下垂体对性功能十分重要,它还能引发妇女的生理期。
视交叉它是间脑的重要组成部分,来自眼部的视神经在此汇集。神经从视交叉出发进入大脑形成视神经。由于一些来自眼部的神经会进入各自相反的脑部,所以视交叉成X形。
两眼的左视野会被传到右脑,而两眼的右视野会被传到左脑。丘脑中其他需提到的部分是两个乳状突起,负责脑下垂体的一些活动。
脑的前部2:终脑
终脑是人类大脑中最大的组成部分。它包括两个脑半球和脑皮质。终脑负责大部分信息的接收、处理和储存,并启动一些自愿运动。学习、记忆、语言理解、处理问题等这些功能都在终脑里进行。人类最复杂的解剖结构也在终脑。
脑皮质脑皮质是带有褶皱的组织,覆盖在脑半球的最外面。褶皱加大了脑皮质的数量使其能被头盖骨容下。大的褶皱叫脑裂,较小的褶皱叫脑沟。脑回是褶皱间的桥梁。脑裂在所有人的脑中都处于同一位置,但是不同人的脑沟的大小和形状有很大差异。纵的脑裂将大脑分成两个部分,神经束是两个半球进行信息交流的唯一途径。最大的神经束叫做胼胝体。每个脑半球有一个外侧裂和中侧裂,它们增加了皮质的大小。前中央脑回包含了身体各部的详细信息并与运动行为相关。后中央脑回很大程度上与身体的感官接收器系统相连。解剖学家根据沟回来定义每个脑半球的四个主要脑叶,按照从距离脸部的近远顺序依次是:额叶、颞叶、顶叶、枕叶。
额叶两个额叶正好位于脸的后部,在中间脑沟处结束,前中间脑回属于额叶的一部分。在进化意义上,额叶是人类大脑最新具有的组织,包含着参与人类非常复杂认知功能和行为的一些区域。额叶受损会产生“执行功能障碍”,在这种情况下,患者无法规划行动,变得注意力分散,并会失去抑制冲动的能力,也叫抑制解脱。左额叶的一个重要组成部分称为布洛卡区域,与语言产生有关。
颞叶颞叶位于每个脑半球的底部。它们接受来自丘脑、与听觉及平衡相关的脑神经传来的信息。语言是一项与颞叶相关的重要功能,在许多人的左颞叶都有一个与语言理解密切相关的韦尼克区。短期记忆转换为长期记忆也与颞叶相关。
顶叶顶叶位于中间脑沟和每个脑半球的枕叶之间。后中央脑回是颞叶的一部分。顶叶以比较高级的方式处理空间信息,如创建心理图像和辨认脸部特征等。
顶叶也同负责感觉身体组织活动的本体感觉系统有些关联。对顶叶的破坏会造成单侧性忽视,在这种情况下,患者会忽视来自空间另一边的刺激。受单侧性忽视影响的人不会注意身体某一边的事物,他们只能对脸的一边化妆或仅梳理一边的头发。
枕叶枕叶位于每个脑半球的后部,视神经的末端在此区域内。枕叶的主要功能是处理视觉信息。枕叶把视神经携带的信息分为颜色、形状和单个物体的特征。对枕叶的破坏会导致失明和只能以照片的方式而非移动图片的方式观察世界。
心理学家对颞叶和额叶的研究比对大脑其他区域的研究要多。在脑皮质下,脑半球的大部分区域被皮质上的神经连接所占据,这部分区域可以粗略地称为脑边缘系统。它的功能是激发与联系间脑与终脑。一些行为如吃、战斗、逃跑、性唤起等都由脑边缘系统控制。脑边缘系统的组成部分基底神经节由那些似乎与自发肌肉运动有联系的神经细胞组成。出现肌肉运动问题如僵化和颤抖特征的帕金森病就是基底神经节的神经细胞受损的结果。
神经体系中的细胞
人体中有各种不同种类的细胞。每个细胞都有自己特殊的功能,要么与胃部相连,要么与身体其他部分相连。神经系统的各个细胞也分成不同的种类,每种细胞都有自己的功能。在人体神经细胞中主要有两种细胞:神经元和神经胶质细胞。
神经元
神经元(神经细胞)要么单个间相互交流信息,要么百万或千万个组成网络相互交流信息。中枢神经外的细胞结合成电缆状神经链,通过脊髓把大脑与身体其他部分连接起来。按照功能的不同,神经元可以分成3种不同的类型:运动神经元、感觉神经元、中间神经元。
运动神经元运动神经元把来自中枢神经的信息传递给肌肉和腺体。运动神经元引起有意识的运动以及其他如激素分泌等活动。典型的运动神经元像一棵树,有根系统、树干、枝叶系统。在根系统的中央,有神经元细胞体。在细胞体内,有细胞核。细胞核是细胞的控制中心和基因物质的存储地。细胞体的其他重要组成部分包括产生细胞所需能量的线粒体和合成蛋白质的核糖体。神经元的“树干”叫做轴突,它的长短取决于细胞的类型。
轴突被一层含有脂肪物质的髓磷脂所包裹。髓磷脂把轴突隔离开来并能加速神经元之间的电活动。但是髓磷脂并没有把轴突完全包裹起来,在髓磷脂鞘之间存在微小的缝隙,这里没有髓磷脂,这些缝隙就是著名的朗飞氏节。轴突的“枝干”部分位于树突的另一端,每个枝干都有轴突终末。轴突终末通过附近的神经细胞连接起来并穿过被称做突触的节点。神经元的每个根和枝干通过突触与其他许多神经的树突或其他组织相连。
感觉神经元感觉神经元把眼睛、耳朵、鼻子、舌头、身体上的感觉接收器、器官和皮肤上的神经冲动传给中枢神经系统。每个感觉神经元都属于特定的感觉系统,它不会报告其他感觉系统侦测到的变化。比如,一些感觉神经元仅可以侦测到热度,另一些则仅可以侦测到压力。感觉神经元不同于运动神经元,因为它的细胞体的轴突从两个方向向外扩展,而它的树突是从轴突的一端向外延伸而不是包裹着细胞体。
中间神经元中间神经元仅存在于中枢神经系统中。单个中间神经元可以把许多神经细胞与许多神经元连接起来,而且神经细胞经常也传递中间神经元。中间神经元没有树突,仅由具有轴突和轴突末端的细胞体组成。
皮质神经元皮质神经元包含两种其他神经体系所不具有的神经元。棱锥形细胞因其棱锥体型而得名。当使用脑电图来记录来自人脑的数据时,脑电图所侦测的电子活动主要由棱锥细胞产生。这是因为棱锥细胞以特殊的方式指向放置脑电图记录电荷的头皮表面。星形细胞是脑皮质的另一主要细胞。
神经胶质细胞
除了神经元以外,中枢神经系统还包含有神经胶质细胞。神经胶质为神经元发挥作用提供支持。在中枢神经系统中,神经胶质的数量是神经元的10倍,对于轴突周围髓磷脂鞘的形成至关重要。神经胶质细胞的重要作用之一就是为神经元提供营养,因此许多神经胶质细胞都同携带营养的血液细胞相互影响。同时,神经胶质会把神经元的老化物质带走以清洁神经元。星形胶质细胞是已知最大的神经胶质细胞,它可以阻止有害物质通过血液进入大脑。
脑皮质的神经元层
脑皮质有6层彼此间有特定联系的细胞,每一层细胞都有不同的类型,并存在着一定的内在联系。科学家把最靠近大脑表面的一层编为I,最深一层为VI。棱锥形细胞在第二层、第三层、第五层,星形细胞存在于第二、第三、第四、第五和第六层中。
我们还没有完全理解不同层之间的相互影响,但是我们知道第五层的星形细胞似乎负责处理来自感官的信息,而第六层有来自丘脑末端的突出物。第五层的菱形细胞发出与肌肉活动有关的神经冲动,并把它们从脑皮质送到脊髓。每一层的厚度取决于它们所覆盖的大脑区域。比如,与感官相连的大脑区域就有比较厚的第六层,而在控制肌肉和腺体活动的区域则有比较厚的第五层。
神经脉冲
为了完成各自不同和复杂的任务,神经元需要相互交流。这包含两个过程:通过神经冲动的电活动、使用神经传递素的化学过程。
突触对于细胞之间的交流很重要,神经元之间的交流及其与肌肉和腺体的交流正是发生在突触。一个突触包含有交流的细胞之间的裂缝,它也包括突触裂缝两边的细胞的一部分。比如轴突终末发出信号,树突的一部分接收神经脉冲。神经脉冲从细胞体向下传到轴突再到轴突终末。在那儿,神经脉冲利用神经传递素穿过突触裂缝。
溶液中的化学包
所有的细胞,包括神经元都像溶液中的化学包。细胞膜包裹着细胞和构成细胞的物质,控制着细胞内外物质的流动。细胞膜内的液体称做细胞内液。大脑的细胞之间和细胞外面充满细胞外液,许多重要的化学物质都能溶解在这些液体中,其中最重要的是钠离子和钾离子。离子就是有正负电荷的原子(非常小的微粒),钠离子和钾离子都有正负电荷。
静息电位
当细胞没有被刺激所激活时,细胞膜处于静息状态(或者说静息电位)。在静息电位状态下,细胞内部的钾离子的浓度大于细胞外部的钾离子的浓度,外部钠离子的浓度要大于内部钠离子的浓度。神经细胞不停地将钠离子排到细胞外部,把钾离子吸收到细胞内部。钠离子和钾离子都会以不同速度穿过细胞膜扩散。在静息状态下,钾离子穿过细胞膜扩散起来比钠离子更容易,这导致细胞外面正离子的浓度大于细胞内部正离子的浓度,但是在细胞内部存在的钾离子仍然比细胞外部多。正离子总体上的分布不均使细胞内部呈现微弱的负极。
动作电位
当神经传递素刺激神经元使其产生脉冲时,神经脉冲,或者说动作电位就出现了。细胞膜受刺激的部分打开,钠离子涌进细胞,这导致细胞内部突然呈现正电荷。这种现象叫做去极,因为原有的电荷被颠倒了。当细胞内部与外部电荷差距变小时,钾离子通道微微打开,这使得钾离子可以从细胞中流出,这样细胞内部再次呈现负极。这种现象叫做复极化(因为电荷变为正常)。但此时,进来的钠离子导致细胞膜的邻近地区开放了更多的钠离子通道。结果,更多的钠离子涌进细胞膜,这样就暂时转变了该区域的电荷。接下来,钾离子通道打开,钾离子涌出去,细胞膜的这一区域回到正常的电荷状态。通过这种去极和复极的交替出现,电荷沿着细胞体和轴突传递到轴突终末。
抑制
在神经元回到静息电位之前,不会有进一步的脉冲出现。在复极化过程中,细胞所获得的负电荷大于动作电位出现前它所具有的负电荷。负电荷的微弱加强使得细胞不会反复产生动作电位,这就是我们熟知的抑制期或相对不应期(如果神经元受到强烈的刺激,可能这种刺激是某个感官侦测到某种变化,抑制就不会出现)。当钠离子通道完全紧闭时,也不可能有新的动作电位,这就是绝对不应期,它可以持续两毫秒。相对不应期的一毫秒后,又会有一股钾离子流入细胞中,细胞再次进入静息电位状态。
局部电位
细胞内外电荷的差叫做局部电位。神经元的树突在同一时间内会接受到几千个信号。每个刺激都会导致局部电极转换,但可能不会造成局部动作电位。当许多局部电位出现时,它们的电极就会结合成空间聚类,结果造成一个电极比其他电极更强烈。这种正空间的电荷改变产生动作电位,电荷之间可以互相抵消,使得总电荷为零。
连续激活
如果不受到其他神经元刺激产生神经脉冲,运动和感觉神经元会一直保持怠惰状态,但是中枢神经系统的许多其他神经元会连续产生动作电位。还有一些中枢神经系统会在固定间隔期内产生动作电位,这种现象叫做振动。更多的中枢神经系统的神经元是不规则地产生动作电位。人类大脑非常复杂,人们无法说明这些神经元的电活动产生在中枢神经系统的哪个部位。研究人员认为,许多细胞不用其他细胞刺激会自发地激活自己并产生动作电位。大脑中这些细胞的存在使其可以传递两种形式的信息,而不是一种——自发激活的神经元能够提高或降低它们的活动水平,而受到刺激才会活泼的神经元仅能提高活动水平。
神经传递素
一旦神经脉冲到达产生电冲的细胞终端钮,它会携带信息穿过突触(两个相同细胞之间的结合点)。被称为神经传递素的化学物质就是用来完成此项任务的。不是所有的神经都是顺着它们的轴突来传递神经冲动的。运动神经元和感觉神经元中存在轴突,而大脑中某些部位的神经元,包括与学习、记忆、计划和认知有关的区域则没有轴突,不能通过神经脉冲交流,它们使用神经传递素。
释放,吸收和再摄取
神经元的终端钮有一个微小的泡囊(充满液体的囊),里面含有精神传递素和能使细胞内的化学物质变为神经传递素的扁平囊。当神经脉冲到达神经元的终端钮时,它促使一些神经传递素与细胞壁融合,使神经传递素的分子溢出到突出间隙中,这种方式叫做胞外分泌。
在突出间隙中,神经传递素发生两种变化。一些神经传递素扩散到突触的另一边,附着到下一个神经元的突出后膜上,这叫做摄取。另一些神经传递素会在间隙中漂浮,仅被首先释放出它们的同一神经元所摄取,这叫做再摄取。
神经传递素的种类
目前,有4种已知的神经传递素。但是,因为已知的神经传递素无法解释大脑所具有的一些功能,所以至少还应存在另外4种神经传递素。
除了大分子的神经传递素或神经肽外,还有3种主要的小分子神经传递素:氨基酸传递素、一元胺神经传递素和乙酰胆碱。
另外,20世纪80年代,研究者发现气体一氧化氮的分子分裂后可以具有神经传递素一样的功能,这就有了一个新的、第五种气态传递素。
小分子的神经传递素被储存在泡囊中,这些泡囊由突触前膜的一部分或脱离了神经元的终端钮的一部分构成。它们靠近有着很多钙通道的突触前膜区域。当受到神经脉冲的刺激后,钙通道就会打开,突触泡囊与突出前膜相融合,通过通道向突触间隙释放神经传递素(这是细胞外分泌)。
小分子神经传递素与邻近神经元的突触后膜的接收器分子相结合,之后会出现以下3种情况的一种:
(1)分子可能会为一种特殊的化学物质和它的离子打开通道。
(2)分子可能会关闭通道,阻止离子进入细胞。
(3)分子可能会促使突触前膜发生一系列化学反应。当神经传递素与突触后膜细胞结合并与细胞内的化学物质形成新的分子(这些新形成的分子被称为第二信使)时,上述过程就会发生。
小分子神经传递素的生命非常短暂。它们会被突触液体或突触后膜细胞中的酶分解,或者被突触前节点再次摄取和利用。
氨基酸神经传递素 氨基酸神经传递素在距离很近的神经元间的突触发生的快速变化中扮演着重要角色。氨基酸是蛋白质的组成部分之一。氨基酸有天冬氨酸盐、谷氨酸盐、氨基乙酸、伽玛氨基丁酸4种类型。前3种可以从食物营养中获取,伽玛氨基丁酸可以从谷氨酸盐中合成,这种合成过程可以引发神经元产生神经脉冲。其他的氨基酸传递素包括20种具有类似大脑中内啡呔(天然止痛药)作用的大分子缩氨酸。这些氨基酸传递素有时发挥类似身体中荷尔蒙的作用。
一元胺神经传递素 一元胺神经传递素由一元胺氨基酸单独产生。一元胺的效果通常比一元胺酸神经传递素的作用更广泛,它们的化学结构通常也稍稍大一点。在许多神经元细胞体存在的脑干中,一元胺神经传递素的浓度较高。神经元尽可能从不同的地点释放出一元胺,一般有多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素、5-羟色胺4种主要类型。
多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素都由消化酶酪氨酸产生。由释放多巴胺的神经元产生的酶作用于酪氨酸产生左旋多巴,而另一些酶从左旋多巴产生多巴胺。多巴胺参与运动、注意力和学习过程。缺乏释放多巴胺的神经元会造成帕金森病,导致颤抖、肢体僵化以及平衡问题。这种疾病可以通过合成左旋多巴治疗,但短暂的药物作用过去之后,帕金森病的症状会重新出现。过量的多巴胺会造成精神分裂症,在这种状况下,人会无法区分现实与错觉。多巴胺可以用来产生去甲肾上腺素与肾上腺素,这两者可以调节机敏性和对威胁做出快速反应的能力。
5-羟色胺在睡眠与觉醒、对疼痛的敏感性和控制胃口与心情过程中发挥部分作用。它来自于化学物质色氨酸,色氨酸本身是从食物中摄取的营养分解的产物。缺乏5-羟色胺会导致精神分裂行为。
乙酰胆碱 乙酰胆碱由从饮食中获取的胆碱产生。这种神经传递素在肌肉细胞、运动神经以及肌肉连接中的作用非常重要。乙酰胆碱也出现在自主神经系统的突触中,还参与记忆功能。来自同一家族的另一种化学物质会把乙酰胆碱分解成两种更小的化合物,使突触间隙里的乙酰胆碱丧失活性。而分解成的两种化合物会被终端钮摄取,并能被循环利用。
神经肽 一类重要的大分子神经传递素是神经肽,它由一连串的氨基酸分子组成。1975年神经肽被确认为是一种神经传递素。神经肽泡囊表面上比小分子泡囊更黑、更大,它们可以存在于终端钮的任何地方。不仅终端钮功能释放神经肽,突触的一边也可以释放神经肽。因此神经肽比神经系统中的神经传递素作用更大。
许多神经肽都会像身体一些部位的激素一样发挥作用,这些肽由内分泌腺释放。最近,科学家在神经组织中发现了各种浓度的肽。这表明由神经元产生的一些肽主要发挥神经传递素的作用。这种信息也向很多研究者证明了神经肽是一种新的神经传递素而不是荷尔蒙。
肽与胞外分泌 肽的胞外分泌由钙离子控制,这种分泌与小分子传递素的胞外分泌不同。神经细胞会根据细胞中钙离子的水平来慢慢释放肽,钙离子水平的升高是因为通过细胞的神经脉冲速度升高了。神经细胞释放出的肽比仅在局部发挥作用的小分子神经传递素有着更广泛的影响。肽通过细胞外液进入脑室和血流中,黏着在与释放细胞完全不同的神经系统的细胞上,它能在整个大脑中运行并发现适合的黏着点(从老鼠的大脑中的枕叶到额叶都可以发现肽)。当肽最终黏着在细胞膜上,它会引起神经元发生缓慢的由第二信使引起的变化(来自细胞膜的肽形成分子)。与小分子神经传递素产生的瞬间变化相比,肽引起的神经元变化更持久。
神经传递素的功能
神经传递之间的差别显示它们在神经系统中扮演不同的角色。肽神经传递素发挥着神经调质的作用:它们能提高或减少大量神经元的敏感性,达到小分子神经传递素所起的效果。一些研究人员认为,神经调质通过控制大脑中神经传递素的情绪和动机效果来影响我们的行为。小分子神经传递素似乎向周围的突触后膜接收器发送短暂的信息,从而使突触后膜接收器要么提高、要么抑制神经元中神经脉冲的形成。
当神经传递素黏着在突触后膜右边的接收器上时,它只能起到要么提高、要么抑制神经元中电子活动的作用。
位于突触中的传递素不会被突触后膜中最近的没有此种传递素的接收器的树突所接受。一些神经传递素在某些接收器上可以发挥小分子的作用,而在另一些接收器上发挥神经调质的作用。
人们偶然发现,无机元素锂对于躁郁症(也称为狂躁症)患者有治疗作用。躁郁症会导致情绪在狂躁和极度沮丧之间摆动。锂能缓解心情摆动的频率与严重性,对狂躁阶段特别有效。锂在大脑中所引起的化学反应还不十分清楚,根据假定,无机化学结构能约束5-羟色胺的传导,阻止对神经传递素的再摄取。像目前可以得到的许多药物一样,无机元素锂也是反复试验后的产物。起初发明的药物是为了检验精神病人的尿液,而不是在理解了大脑的工作功能后精心生产的。 心理学一本通