生物物理 BioPhy2-1教材

第二章神經(jīng)生物物理——神經(jīng)電生理現(xiàn)象及理論2.1

神經(jīng)科學(xué)的研究目標(biāo)了解腦從分子、細(xì)胞、網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)回路和全腦水的平進(jìn)行研究，分析神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，揭示各種神經(jīng)活動的基本規(guī)律，闡明腦的基本工作原理。保護(hù)腦闡明神經(jīng)系統(tǒng)疾患的病因、機(jī)制，預(yù)防和治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病。開發(fā)腦進(jìn)一步開發(fā)人腦的潛力，增強(qiáng)智能，模擬腦的工作原理，設(shè)計制造新型的智能電腦。人腦是宇宙中已知的最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，大約有1011個神經(jīng)元，研究神經(jīng)元及神經(jīng)系統(tǒng)，

是人類探索人腦奧秘的基礎(chǔ)！2.2

神經(jīng)元電生理模型和神經(jīng)元間的通訊方式第一節(jié)、神經(jīng)元及其電生理特性第二節(jié)、靜息電位第三節(jié)、動作電位以及HH方程第四節(jié)：離子通道隨機(jī)性誘發(fā)的自發(fā)動作電位的溫度效應(yīng)研究（科研前沿）第五節(jié)、神經(jīng)元間的通訊方式——突觸突起樹突軸突髓鞘突觸前終末胞體細(xì)胞核神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)1.胞體2.突起（a）神經(jīng)元膜結(jié)構(gòu)：脂質(zhì)雙層液態(tài)鑲嵌模型糖類

細(xì)胞外液

糖脂

糖蛋白

膽固醇

末梢蛋白整合蛋白細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞骨架纖維

細(xì)胞外基質(zhì)纖維

樹突軸突突觸二、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞周圍神經(jīng)系統(tǒng)許氏細(xì)胞衛(wèi)星細(xì)胞中樞神經(jīng)系統(tǒng)星型膠質(zhì)細(xì)胞少突膠質(zhì)細(xì)胞小膠質(zhì)細(xì)胞（一）神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的特征：有突起，但無樹突和軸突之分，不形成突觸；不能產(chǎn)生動作電位。（二）神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的功能：

1、支持作用：中樞神經(jīng)系統(tǒng)沒有結(jié)締組織，星性膠質(zhì)細(xì)胞以其長突起交織成網(wǎng)，支持神經(jīng)元。

2、修復(fù)和再生作用：神經(jīng)元一般無再生能力，膠質(zhì)細(xì)胞可以再生。

3、免疫應(yīng)答作用：星型膠質(zhì)細(xì)胞作為抗原呈遞細(xì)胞

4、物質(zhì)代謝和營養(yǎng)作用：星性膠質(zhì)細(xì)胞的血管周足和突起；釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子

5、絕緣和屏障作用：星型膠質(zhì)細(xì)胞的血管周足參與血腦屏障的形成6、穩(wěn)定細(xì)胞外的K+濃度：星性膠質(zhì)細(xì)胞通過膜上的鈉－鉀泵可攝取細(xì)胞外過多的K+7、攝取和分泌神經(jīng)遞質(zhì)：有助于維持合適的神經(jīng)遞質(zhì)濃度

小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞

星形膠質(zhì)細(xì)胞

少突膠質(zhì)細(xì)胞

室管膜細(xì)胞

第二節(jié)靜息電位一、離子的通透性和膜電位

細(xì)胞的膜電位是由細(xì)胞膜對特異離子的相對通透性和離子的跨膜濃度梯度決定的，這兩個因素稱為電化學(xué)梯度。1.平衡電位和董南平衡

靜息電位是指神經(jīng)元未受刺激時，存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。在所有被測量的神經(jīng)元中，其靜息電位都在-30mV~-90mV之間，膜內(nèi)負(fù)膜外正。平衡電位

細(xì)胞膜電位的建立與離子在膜內(nèi)外分布的濃度梯度和膜內(nèi)外的電學(xué)梯度有關(guān)，這兩個因素稱為電化學(xué)梯度。插入對K+選擇性通透的通道細(xì)胞膜內(nèi)、外離子濃度的分布當(dāng)小室內(nèi)外達(dá)到新平衡時：這一平衡關(guān)系稱為董南平衡(DonnanorGibbs-Donnanequilibrium)細(xì)胞膜內(nèi)、外離子濃度的分布0.045Na+-K+泵去極化復(fù)極化恢復(fù)期靜息期刺激1Hodgkin–Huxley神經(jīng)元模型膜電位某種粒子或過程處于正確位置時才能打開鉀通道的概率

鈉通道活化過程參數(shù)，

鈉通道失活化過程參數(shù)

根據(jù)Hodgkin-Huxley模型，編程模擬動作電位Vm

和門控參數(shù)n、m、h

隨時間t

的變化，并作圖顯示:上述“文獻(xiàn)和計算機(jī)模擬程序”見：/（生物物理研究所）教學(xué)資源