神经解剖学--个人理解

1. 概述   

    神经解剖学是解剖学中一个研究神经系统相关结构的分支。在微观层面上,神经解剖学家研究神经元、神经胶质细胞及其支持细胞。宏观层面上,神经解剖学在器官水平上,研究大脑结构和神经回路。

神经解剖学的核心问题是:大脑的结构如何与功能相关联。这引出两个方面的研究:一方面是研究特定的神经元或核团,寻找这些细胞或核团与其他脑区的联系;另一方面,由于细胞是动态变化的,所以神经细胞或者通路的变化是如何、为什么发生的是另一方面的研究。比如:神经通路的改变、神经元细胞之间突触和神经递质的改变。

    研究这些问题常用的实验方法:组织切片染色(研究细胞结构)、用检测示踪剂观察神经元在神经系统中的连接、荧光显微镜、神经影像学(磁共振或MRI。可提供精度为1mm的大脑图片。MRI可通过示踪研究白质,观察轴突束,揭示脑区之间的连接)、动物模型的外科技术操作等。比如:将大脑切成薄片保存,通过分析薄片可获得大脑的详细信息,还可对大脑切片染色,在显微镜下观察其细胞结构;动物实验中,可将幼年大鼠在整个发育过程中暴露于触觉刺激,当它们成年,采集它们的大脑样本染色以观察细胞形态。显示树突形状和数目的变化,这意味着神经元的连接改变了。

    细胞结构的改变与特定的疾病状态紧密相连。结构性神经影像学技术经常结合功能成像,来比较正常和疾病状态下特定大脑区域的活动。

本文将分别从宏观层面和微观层面来描述个人对神经解剖学的理解。

2.宏观层面

(1)神经系统

神经系统包括中枢神经系统和周围神经系统。详细构成参照下图:

(2)脊髓

(3)脑干

(4)小脑

(5)间脑

(6)大脑

(7)边缘系统

3.微观层面

(1)神经元

    神经元形态各异,但结构上大致都可分为细胞体和轴突两部分。神经突又分树突(Dendrites)和轴突(Axon)两种。

    轴突:轴突离开细胞体若干距离后始获得髓鞘,成为神经纤维,神经纤维分为有髓纤维(有髓鞘包裹)与无髓纤维(有一薄层髓鞘)。髓鞘由周围神经系统的施万细胞或中枢神经系统的少突胶质细胞提供髓鞘。轴突可分支为500,000个轴突末端;也可集中在特定的点或区域;也可投射到脑内特定区域。

通常一个神经元有一个至多个树突,但轴突只有一条。神经元的胞体越大,其轴突越长。

    树突:树突分支处的突起是轴-树突触的特异位点。

    神经元胞质中含有大量粗面内质网(功能是合成蛋白质)。高尔基体涉及信号分子的转运和释放。大量的线粒体保证神经元的能量消耗。

(2)突触synapse

    突触是神经元之间、神经元与效应器或靶细胞之间相互联系的位点。突触也是传导动作电位的位点。

    突触分为化学突触和电突触。化学突触的工作机制是:两个神经元之间没有电气耦合,通过释放和接受神经递质实现信号的传递。

信号的传递是从突触前细胞到突触后细胞。

    突触通常形成在突触前细胞的轴突和突触后细胞的细胞体(或树突)之间。突触间隙指的是突触后细胞膜上的突起物与突触前细胞的轴突之间形成的宽约20nm的空隙。

    突触前膜内的突触小泡含有事先在细胞体内合成并且转运过来的神经递质分子。动作电位发生时,去极化引发钙离子内流,突触囊泡与突触前模融合,释放神经递质进入突触间隙,与突触后细胞的细胞膜受体结合,产生突触后细胞电位(即:等级兴奋或抑制性突触后电位),或作用于靶细胞内具有神经调节作用的细胞内信号系统。

(3)神经胶质细胞:

在中枢神经系统,神经胶质细胞(星形胶质细胞、小胶质细胞、少突胶质细胞)为神经元提供支持、保护和维持作用。在周围神经系统,由施万细胞和卫星细胞提供同样的功能。

l 星形胶质细胞:使神经元及其突触在结构上保持独立性,并为神经元提供钾离子整合、营养支持、生长支持和信号功能。

l 少突胶质细胞:形成中枢神经系统内的髓鞘。一个少突胶质细胞形成的髓鞘节段内可包含彼此独立的几条轴突纤维。

l 小胶质细胞:清除细胞参与吞噬作用、炎症反应、胞浆移动和生长因子的分泌,以及中枢神经系统的免疫反应。

l 施万细胞:为周围神经系统的神经元提供髓鞘的形成、营养支持和生长活动的维持,并修复周围的神经元。一个施万细胞只形成一个节段的轴突髓鞘。

l T淋巴细胞:激活的T淋巴细胞可进入中枢系统进行免疫监控。

l 郎飞结:两个相邻的髓鞘节段之间的轴突区域。郎飞结的轴突细胞膜含有钠通道,是动作电位传播的再激发位点(神经冲动的跳跃式传导)。

(4)动作电位:

激发静息状态的膜电位为细胞膜动作电位。突触后电位叫“等级”电位。

(5)神经递质:

存在突触囊泡内的氨基酸可作为神经递质释放。

l 谷氨酸是中枢神经系统最丰富的兴奋性神经递质。

l 儿茶酚胺突触:儿茶酚胺由食物中的酪氨酸合成,进入大脑。酪氨酸可在胞质内合成多巴胺。多巴胺在去甲肾上腺能神经末梢,水解形成去甲肾上腺素。

儿茶酚胺神经递质与突触后膜的受体(多巴胺、肾上腺受体)结合,引发突触后膜和第二信使的兴奋。也可以激活突触前膜受体,并调节突触前膜末端的兴奋性。主要通过突触前膜高亲和力的摄取载体重新摄取和代谢及扩散失活。

l 5-羟色胺突触:5-羟色胺由食物中的色氨酸合成,进入大脑。它与突触后膜受体结合后,引发突触后膜和第二信使的兴奋。也可以激活突触前膜受体,并调节突触前膜末端的兴奋性。主要通过突触前膜高亲和力的摄取载体重新摄取和代谢及扩散失活。

l 肽能突触:

l 胆碱能突触:

内质网:

内质网是细胞内的一个精细的膜系统。分为粗糙型内质网和光滑型内质网。作用分别是:

1、粗糙型内质网的功能是合成蛋白质大分子,并把它从细胞输送出去或在细胞内转运到其他部位。凡蛋白质合成旺盛的细胞,粗糙型内质网便发达。在神经细胞中,粗糙型内质网的发达与记忆有关。

2、光滑型内质网的功能与糖类和脂类的合成、解毒、同化作用有关,并且还具有运输蛋白质的功能。

高尔基体:

高尔基体是完成细胞分泌物(如蛋白)最后加工和包装的场所。高尔基体还合成一些分泌到胞外的多糖和修饰细胞膜的材料。

中脑:

    中脑的传入纤维有:纹状体黑质纤维、尾状核和壳、苍白球黑质纤维、中缝背核黑质纤维、杏仁中央核黑质纤维、终纹床核黑质纤维、倚核黑质纤维。

传出纤维有:黑质纹状体纤维、黑质端脑纤维、黑质丘脑纤维、黑质顶盖纤维、黑质被盖纤维。

    黑质纹状体纤维:主要起自黑质致密部,其次起自网状部及靠近黑质的细胞组。黑质纹状体通路变性,是震颤麻痹重要病理变化之一。

黑质细胞产生多巴胺,经此纤维束供应纹状体。

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