神经系统

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神经系统
TE-Nervous system diagram.svg
人类神经系统
细节
拉丁语 systema nervosum
识别标示
MeSH D009420
TA英语Terminologia Anatomica A14.0.00.000
FMA FMA:7157
解剖学术语英语Anatomical terminology

神经系统是由神经元这种特化细胞的网络所构成的。其身体的不同部位间传递讯号。动物体藉神经系统和内分泌系统的作用来应付环境的变化。动物的神经系统控制着肌肉的活动,协调各个组织和器官,建立和接受外来情报,并进行协调。神经系统是动物体最重要的连络和控制系统,它能测知环境的变化,决定如何应付,并指示身体做出适当的反应,使动物体内能进行快速、短暂的讯息传达来保护自己和生存。

神经组织最早是出现在五亿到六亿年前的埃迪卡拉生物群中。脊椎动物的神经系统分为二部分:分别是中枢神经系统(CNS)及周围神经系统(PNS)。

中枢神经系统包括脊髓,周围神经系统主要是由神经构成,是由长神经纤维或是轴突组成,连接中枢神经系统及身体各部位。

传送由大脑发出信号的神经称为运动(motor)神经或是下行(efferent)神经,而将身体各部位产生信号传送到中枢神经的神经称为感觉(sensory)神经或是上行(afferent)神经。大部分的神经是双向传递信号,称为混合神经。

周围神经系统可分为躯体神经系统自律神经系统肠神经系统。躯体神经系统处理随意运动,也就是依生物体意愿而产生的运动,自律神经系统又可分为交感神经副交感神经,交感神经是在紧急情形时驱动,而副交感神经是在器官呈休息状态时驱动。

肠神经系统则控制消化道。自律神经系统及肠神经系统都会不随意愿的自主动作。从脑部发出的神经称为脑神经,而从脊髓发出的神经称为脊神经英语spinal nerves

以细胞层面来看,神经系统是以一种称为神经元的细胞组成。神经元有特殊的构造,可以快速且准确的传送信号给其他细胞,传送的是电化学信号,借由称为轴突的神经纤维传输。

在神经元发生冲动时时,会由突触释放神经传导物质。神经元之间的连结形成了神经回路及,神经网络,控制了生物体的感知及其行为。神经系统除了神经元外,还有神经胶质细胞,提供支持及新陈代谢等机能。

大部分的多细胞生物皆有神经系统,但复杂度有很大的差异[1]。多细胞生物中只有多孔动物门扁盘动物门中生动物门等结构非常简单的生物完全没有神经系统。

放射状对称的生物,包括栉水母刺胞动物门(包括海葵水螅珊瑚水母),其神经系统为发散状的神经网英语nerve net

其他大部分的多细胞生物其神经系统都包括一个脑、一条脊髓(或二条脊髓平行排列)及由脑或脊髓发散到全身的神经,只有一些蠕虫例外。神经系统的大小随生物体而不同,最简单的蠕虫其神经系统由数百个细胞组成,非洲象的神经系统则有三千亿个细胞[2]

中枢神经系统的功用是在身体全部位之间传送信号,而接收反馈。神经系统的机能障碍可能是因为先天基因问题造成,也可能是因为外伤或是中毒导致的伤害,或是因为感染或是年老所产生。

神经内科研究有关神经系统的疾病,并寻找预防或治疗的方式。周围神经系统最常见的问题是神经传导不良,其原因有很多种,包括糖尿病神经病变英语diabetic neuropathy,或著是多发性硬化症肌萎缩性脊髓侧索硬化症等脱髓鞘疾病。

神经科学是研究神经系统的科学。

结构[编辑]

神经系统得名自神经,是柱状的纤维束(神经元轴突)由脑或脊髓开始延伸到身体的各个部位[3]。古埃及人、希腊人及罗马人就已经发现神经的存在[4],但其内在构造一直到了显微镜发明后才为人类了解[5]

“很难想像在1900年代时,人间还不知道神经元是大脑的基本单位(圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔),也很难想像大脑的化学传输信号的概念到1930年代才为人所知(亨利·哈利特·戴尔)及(奥托·勒维)。人类一直到1950年代才了解神经元传递讯息的电现象,也就是动作电位(艾伦·劳埃德·霍奇金安德鲁·赫胥黎约翰·卡鲁·埃克尔斯)。在1960年代才了解神经网络代码刺激的基本概念(大卫·休伯尔托斯坦·威泽尔)。化学革命在在1980年代席卷了美国校园。在1990年代许多现象的分子机制才广为人知(埃里克·坎德尔[6]

透过显微镜可以看出神经主要是由轴突组成,其中有不同的薄膜包覆,即为神经束膜。神经元不是完全在神经内,其细胞也在脑、脊髓及外周神经节中[3]

所有比海绵要先进的动物都有神经系统。但即使是海绵、单细胞动物甚至像粘菌之类的非动物物种都有细胞和细胞之间的讯息慱输机制,这也是神经系统的前身[7]。像珊瑚及水母之类的放射状对称的生物,其神经系统为一神经网英语nerve net是由许多细胞形成的发散状网络[8] 。大部分的动物是两侧对称动物是的前身,其神经系统的共同结构起源于约五亿五千万年前的埃迪卡拉纪[9]

细胞[编辑]

神经系统主要由两种细胞组成,其中神经元是神经系统的主要细胞,而神经胶质是神经系统的次要细胞结构与营养。

兴奋的传输[编辑]

在神经系统中的迅速神经信号传输主要通过以下两种方式:

  • 在神经细胞里:兴奋通过神经纤维上的电位差传输。
  • 在神经细胞间:兴奋依靠突触前膜释放的递质传递到下一个神经细胞的突触后膜。

神经的功能[编辑]

神经三大主要功能:

  1. 感觉功能:身体的内在感觉受器探测如血的酸度,血压等内在刺激,在外感觉受器传送由皮肤等身体末端所接受到的外来刺激情报。这些情报经由感觉神经传递至中枢神经。
  2. 综合及指令功能:对于感觉受器所送来的情报进行分析、整理、判断,并做出适当的决定。
  3. 运动功能:将整理之后的情报,经由运动神经传递至末梢,并执行决定。

在1~3的功能当中,中枢神经负责2的功能,周围神经则负责1和3的功能。末梢神经中的1,称之为感觉神经或知觉神经(sensory neurons)、3称之为运动神经(motor neurons)。

人的神经系统[编辑]

人体的神经系统包括脊髓和神经。神经系统只占人体体重的约3%,然而却是人体最复杂的系统[10]。 神经系统被分为二部分:

人类也和其他动物一样,对于体内和体外的环境变化以及压力,需要一个调节器官来与其紧密联系,保持稳定的状态(恒定性),神经系统也和内分泌系统就扮演了非常重要的角色。借由复杂的神经纤维和其他细胞组织连结这两个神经系统,人类才能够因应外界的环境变化而产生适当的身体反应,并且有思考记忆情绪变化的能力。

中枢神经系统[编辑]

中枢神经系统(Central Nervous System)组成了神经系统的主要部分,由脑和脊髓构成。

中枢
神经
系统
前脑 大脑

嗅脑英语Rhinencephalon杏仁体海马体新皮质侧脑室

间脑

上丘脑英语Epithalamus视丘下丘脑底丘脑英语Subthalamus脑下垂体松果体第三脑室英语Third ventricle

脑干 中脑

中脑顶盖英语Midbrain tectum大脑脚英语Cerebral crus脑盖前部英语Pretectal area大脑导水管英语Cerebral aqueduct

后脑 后脑

桥脑小脑

末脑 延髓
脊髓

周围神经系统[编辑]

周围神经系统(Peripheral Nervous System)是指在中枢神经以外的神经纤维[11]。解剖人体后,人类的肉眼可以看得到由许多条神经纤维,外部包以神经膜(neurilemma)而成的神经。其主要功能是将感官接受之兴奋传至中枢神经系统,又将来自后者之讯息传至骨骼肌,以使身体运动。

周围神经系统因分布的部位不同而有三种[12](有些教科书和学者只把周围神经系统的分法归为二种,这二类就是躯体神经系统和自主神经系统。这些教科书或学者通常把肠神经系统纳入自主神经系统的一部分。不管何类分法,在医学上都普遍被接受。):

其他生物的神经系统[编辑]

动物界里的神经系统因动物而异。刺胞动物,例如水螅,还有海葵水母,它们拥有一套脉络状的神经网,当其中的一处产生兴奋,就会像波浪一样波及整个神经系统。这些波同时执行传入和传出的功能,即不单传递有关化学或机械方面的信息,还反馈输出动物的反射应答。而扁形动物门动物有着和传统神经系统更多相似之处,但缺少大脑。环节动物被囊动物则有大脑的雏形,被称为神经节,是神经的束状集合。被囊动物的神经节和脊椎动物胚胎发育过程中大脑的发育有相似之处,被认为是脊椎动物脑干的雏形。

参考文献[编辑]

  1. ^ Nervous System. Columbia Encyclopedia. Columbia University Press. 
  2. ^ Herculano-Houzel S, Avelino-de-Souza K, 等. The elephant brain in numbers. Front Neuroanat. 2014, 8: 46. PMC 4053853. PMID 24971054. doi:10.3389/fnana.2014.00046. 
  3. ^ 3.0 3.1 Kandel ER, Schwartz JH, Jessel TM (编). Ch. 2: Nerve cells and behavior. Principles of Neural Science. McGraw-Hill Professional. 2000. ISBN 978-0-8385-7701-1. 
  4. ^ Finger S. Ch. 1: The brain in antiquity. Origins of neuroscience: a history of explorations into brain function. Oxford Univ. Press. 2001. ISBN 978-0-19-514694-3. 
  5. ^ Finger, pp. 43–50
  6. ^ Nikoletseas Michael M. (2010) Behavioral and Neural Plasticity. ISBN 978-1453789452
  7. ^ Sakarya O, Armstrong KA, Adamska M, 等. Vosshall L, 编. A post-synaptic scaffold at the origin of the animal kingdom. PLoS ONE. 2007, 2 (6): e506. PMC 1876816. PMID 17551586. doi:10.1371/journal.pone.0000506. 
  8. ^ Ruppert EE, Fox RS, Barnes RD. Invertebrate Zoology 7. Brooks / Cole. 2004: 111–124. ISBN 0-03-025982-7. 
  9. ^ Balavoine G. The segmented Urbilateria: A testable scenario. Int Comp Biology. 2003, 43 (1): 137–47. doi:10.1093/icb/43.1.137. 
  10. ^ 杨锡林; 蔡卢浚. 心理与生活. 五南图书出版股份有限公司. 2004: 15–. ISBN 978-957-11-3547-2. 
  11. ^ 道兰氏医学词典中的peripheral nervous system
  12. ^ 神经科学基础. 清华大学出版社有限公司. 2004: 70–. ISBN 978-7-302-08075-6. 
  13. ^ 道兰氏医学词典中的somatic nervous system
  14. ^ 道兰氏医学词典中的autonomic nervous system
  15. ^ Furness, John Barton. The Enteric Nervous System. John Wiley & Sons. 15 April 2008: 35–38. ISBN 978-1-4051-7344-5. 

外部链接[编辑]