神經學簡介

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(1)版權所有，請勿散佈. 視覺模糊、頭痛、頭昏眼花、嘔吐、癲癇、@. ….. 685 小孩被送上救護車大部分人在送醫途中恢復正常. 150 小孩需要住院觀察 2 人需住院超過二星期. 4～14歲的小孩中，大約每1000人有8個人會有這種危險的症狀發生！. 1.

(2) 版權所有，請勿散佈. Response to environment. Physical Factors:. 生物 vs. 辨識系統. 無生物. Sound Light Heat Gravity. “接受器” Chemical Factors: Taste Odor Drugs. Listening in the D ark. Seeing in the D arkness 2.

(3) 版權所有，請勿散佈. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2004 "for their discoveries of odorant receptors and the organization of the olfactory system". Richard Axel. Linda B. Buck. USA. USA. Columbia University New York, NY, USA; Howard Hughes Medical Institute. Fred Hutchinson Cancer Research Center Seattle, WA, USA; Howard Hughes Medical Institute. b. 1946. b. 1947. Olfactory tract Olfactory bulb Nasal cavity. Bone. ~5 million olfactory neurons are located in the olfactory epithelium on the wall of the nasal cavity. The cilia of the olfactory neuron have specific receptors for odorants & the signal transduction machinery needed to amplify sensory signals. 3.

(4) 版權所有，請勿散佈. Olfactory bulb 4. the signals are transmitted to higher regions of the brain. bone Olfactory receptor cells. 3. the signals are relayed in glomerus. 2. Olfactory receptor cells are activated & send electrical signals. 1. Ordorants bind to receptors. 神經細胞是沙咪碗糕呢？. 一般來說，每個神經元的寬度大約是10微米，相當的小。也就是說一公分的長度相當於1000個神經元並排，那一千億個神經元細胞有多長呢?並排起來可以達到1000公里那麼遠呢!. 100,000,000,000 1300 克體重的 2%. Neurons are the oldest and longest cells in the body !. 4.

(5) 懷孕20週出生 18個月大三歲成年. 100克 400克 800克 1100克 1300克. 神經發育初期,以每分鐘 25萬個神經細胞的數目增加，出生時幾乎所有的神經元細胞都已經存在，出生後腦部重量仍會增加，原因主要是由於膠原(glia cell) 細胞數目的增加。. 鳥類. 腦重量(公斤). 版權所有，請勿散佈. 男女. 年. 齡 (歲). 青蛙 Brain : Body. 猴子. 貓咪. 人類. 兔子. 金剛. Fish Birds Mammals Humans. 1:5000 1:220 1:180 1:50. 神經細胞大小差異很大,有的甚至可以長達1公尺以上呢!. 樹突. 神經末梢軸突. 低等和高等動物間除了大腦體積的差異之外，大腦表面縐褶的有無是很大的差異。. 髓鞘. 神經細胞體訊息傳入. 訊息傳出. 5.

(6) 版權所有，請勿散佈. 神經細胞和身體其他的細胞有何差異呢？神經細胞有特殊的形狀及大小. 樹突與細胞體. Neurons have diverse forms 神經細胞彼此會藉由形成突觸而互相聯繫 Neurons communicate with each other at synapses 神經細胞具有產生細胞電性差異的能力 Neurons have ability to generate electricity 神經細胞具有極高的代謝活動 Neurons have high rate of metabolic activity 神經細胞具有有效的運輸系統 Neurons have an efficient transport system. 主要負責接收外界的傳入訊號. 軸突主要負責將興奮的訊號傳遞到軸突末梢. 軸突末梢主要負責將興奮的訊號傳遞給後面的動器（如另一個神經細胞或肌肉細胞）. …..族繁,不及備載。. The Somato-dendritic Tree 細胞體形狀：多樣化的錐狀（大腦皮質及海馬回中的 Pyramidal neurons）軟圓形（小腦皮質的 Purkinje neurons）紡垂狀的（pallidal complex 中的神經元細胞）星狀的（脊髓中的 Motoneuron）一般來說，每個細胞體約可延伸出1~9條一級樹突，而後每條一級樹突在繼續分支而形成樹突樹(dendritic tree)；樹突的形狀較不規則，剛由細胞體分出時最粗，然後隨著延伸的距離越長會便得越細。在樹突樹突之上可以看到許多向外突出的卵圓形突出物，稱為dendritic spine，每個神經元細胞上dendrite spine 的數目不盡相同，有的高達 4萬~10萬個(spiny)，有的則只有極少數的dendrite spine (smooth)。. The Dendritic Spine 6.

(7) 版權所有，請勿散佈. THE. Dendrite Spine. The Dendrite Spine. increase the surface area available for new synapses to form. Normal and Abnormal Dendrite. Dendritic Spine. 在樹突樹突之上可以看到許多向外突出的卵圓形突出物，稱為dendritic spine，每個神經元細胞上dendritic spine 的數目不盡相同，有的高達4萬~10萬個(spiny)，有的則只有極少數的dendritic spine (smooth)。. 7.

(8) 版權所有，請勿散佈. Morris water maze (by Richard Morris): spatial memory Hidden platform. Long-term potentiation (LTP) or learning induces morphological changes in dendritic spines.. Wading pool. Most excitatory synapses in the brain terminate on. dendritic spines. Before learning. After learning. The Somato-dendritic Tree is the neuron’s Receptive Pole 功能：接受外來的訊號，有的神經甚至可與傳入神經建立高達一萬個突觸!! LTP (1 hr later). 整合外界所傳來的興奮性(EPSP)或抑制性(IPSP)訊號，若訊號總和超過一個特定的閥值，則會引發動作電位。. 8.

(9) 版權所有，請勿散佈. Soma:. The Axon & axonal collaterals 和樹突比較起來，軸突具有平滑的外觀，且整條軸突自soma 起始端到末梢的直徑很均一。軸突的長度隨著神經的種類差異很大，在某些神經其長度甚至可長達一公尺以上。. (neuronal cell body). the metabolic center 與身體其他細胞具有相同的胞器，如細胞核、高基氏體、核糖體，粒腺體、內質網等等，可合成蛋白質，為細胞的代謝中樞。. 有些神經的軸突會被膠質細胞（glia cell）所包覆而形成髓峭，軸突在兩段髓峭間未被包覆的區域稱為蘭氏結（Nodes of Ranvier）。神經軸突的末梢會特化成synaptic buttons，藉由這些特化組織，軸突可以和其他神經或標的細胞（如肌肉細胞）形成突觸（synapse），達到聯繫的作用。. 1000. 113Years Old. 1. Presynaptic membranes “deliver information” in the form of neurotransmitters. Postsynaptic membranes “receive information” because they have receptors for neurotransmitters.. 9.

(10) 版權所有，請勿散佈. The Axon & axonal collaterals are the neuron’s Transmitter Pole 功能: 誘發動作電位(Trigger action potential) 以不失真的方式來將動作電位傳遞到神經末梢特化的軸突末端可以感應動作電位的來臨而釋放出神經傳遞物質來影響突觸後的神經或標的細胞. Axons (軸突) 與 Dendrites (樹突) 的差異. 軸突. 樹突. 將訊號傳出神經細胞體. 將訊號傳入神經細胞體. 具平滑的表面. 具粗糙的表面 (dendrite spine). 一個神經元細胞一般只具一條軸突. 一個神經元細胞往往具有很多條樹突. 沒有核醣體. 有核醣體. 有時會有髓峭細胞包覆. 沒有髓峭細胞包覆. 只有在軸突末梢才有分支現象. 在靠近細胞體附近即有分支現象. 神經活性的誘導係因為神經本身細胞膜電位由於細胞外及細胞內各種離子經由離子通道的流動所引發而造成動作電位. ~動作電位的產生~. 動作電位：去極化：鈉離子流入細胞內再極化：鉀離子流出細胞外. 10.

(11) 版權所有，請勿散佈. “Ion channel” is….. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1963 "for their discoveries concerning the ionic mechanisms involved in excitation and inhibition in the peripheral and central portions of the nerve cell membrane". Hodgkin & Huxley, 1950s …the fluxes of Na+ and K+ ions are through “holes” in the membrane. Awardees of the 1963 Nobel Prize. 細胞膜的雙層脂質形成不通透的厭水性屏障，阻遏了大部分的極性分子通過細胞膜。. 11.

(12) 版權所有，請勿散佈. 運輸蛋白一種蛋白質可選擇性的與特定分子或離子相互作用以便使這些物質通過細胞膜。如神經細胞上的鈉-鉀離子幫浦。. 通道蛋白一種蛋白質可容特定分子或離子自由通過細胞膜，進出細胞。如神經細胞上的鈉離子通道及鉀離子通道。. 神經細胞如何能產生訊號以便將所接收的訊號往下傳達呢?. 2+. Ca. Ca. Na+. 2+. Na. +. K. +. K. +. 大體來說，離子通道對離子的通過是具有選擇性的。如： Na+ 離子通道打開時對 Na+ 的通透性要比 K+ 高10~20倍；而 K+ 離子通道打開時對 K+ 的通透性要比 Na+ 高100倍以上。. 12.

(13) 版權所有，請勿散佈. Neuroscience, Fig 3-5. 細胞膜電壓. 正常生理環境下對giant axon 進行刺激以產生動作電位時，觀察電流的變化. Na+. (mV) 細胞膜電流. 加入TEA. (mA/cm ). 加入TTX. The rapid opening of voltage-gated Na+ channels allows rapid entry of Na+, moving membrane potential closer to the Na+ equilibrium potential (+60 mv). K+. The slower opening of voltage-gated K+ channels allows K+ exit, moving membrane potential closer to the K+ equilibrium potential (-90 mv). 2. TEA：K+通道阻斷劑 TTX：Na+通道阻斷劑. 藍氏結. “跳躍式傳導” 癢的感覺. 比正常人走路的速度還慢. 痛或溫度的感覺. 奧運金牌選手的百米速度. 觸摸的感覺. 飛機起飛的速度. 每秒100公尺. 本體的感覺，如肌肉的反射. 13.

(14) 版權所有，請勿散佈. “On the brain of a scientist: Albert Einstein” Experimental Neurology, vol. 88 pages 198-204, 1985.. Neuron/Glia cell 比值 < 正常人. 1955年8月18日,偉大的物理及數學家愛因斯坦死翹翹了，享年76歲。愛因斯坦死前的一段話,造就了這樣一個故事….. Glial cell The Nervous System Has two Classes of Cells. PNS. CNS. Nerve Cells Glial Cells. 14.

(15) 版權所有，請勿散佈. M yelination. Schwann cell. Myelin sheath in the Central Nervous system. Oligodendrocyte. 15.

(16) 版權所有，請勿散佈. Lipid content of plasma membrane & myelin. Protein Protein. Lipid Lipid. 70%. 軸突傳出. 1000 1. VS.. 樹突傳入. 16.

(17) 版權所有，請勿散佈. Presynaptic Nerve Terminal Synaptic Cleft. Postsynaptic Muscle Cell. 17.

(18) 版權所有，請勿散佈. SYN A PSE (突觸) 動作電位突觸前神經末梢. Transporter Acetyl CoA Choline Choline acetyltransferase. Acetylcholine Acetylcholine. 突觸後神經細胞. 軸突. 神經傳遞物質. 樹突. Acetate. Choline. ACh esterase. ACh Receptor. 18.

(19) 版權所有，請勿散佈. 青蛙的心臟其心跳速率會受迷走神經所控制，刺激迷走神經其心跳速率會減慢迷走神經受刺激之後會釋放出神經傳遞物質Acetylcholine 來抑制心臟的收縮速率. The Nobel Prize in Chemistry 1936 "for their discoveries relating to chemical transmission of nerve impulses“. Sir Henry Hallett Dale. Otto Loewi. United Kingdom. Austria. National institute for Medical Research London, United Kingdom. Graz University Graz, Austria. 1875~1968. 1873~1961. 當突觸前神經受到刺激時在突觸會有神經傳遞物質釋放出來. 外加 ACh可以比擬刺激迷走神經所造成的心跳速率變慢現象，顯示 ACh 是刺激迷走神經時所釋放出來而改變心跳速率的化學物質。. Stimulate vagal nerve. Increase AP interval. AP is abolished. 動作電位經Axon 傳到神經末梢造成神經末梢鈣離子通道的打開. 鈣離子流入並造成突觸泡與細胞膜融合破裂而釋放出神經傳遞物質. 神經傳遞物質結合並打開離子通道，造成離子流動而促進或抑制突觸後細胞的興奮性. 19.

(20) 版權所有，請勿散佈. 汞金屬離子中毒事件. 兒童血鉛含量高於歐日調查單位：高雄醫學大學. 時間：1960年左右. 取樣來源：高雄市32所小學三年級某班共935人. 地點：日本漁村Minamata Bay. 結果： 1. 血鉛濃度平均值 5.5微克/100毫升，高於臨界質2.5微克/100毫升。 2. 學童血中鉛含量濃度越高者在班上成績名次越後面，尤其與國語、社會等記憶性課程相關性顯著。. 症狀：走路不穩、躺在床上抽動、智商下降等等. 鉛的危害： 1. 鉛進入人體以後，90%以上沈積及累積在骨骼系統中，稍後可慢慢釋放到血液中,其半衰期達20年。 2. 對兒童最大的影響是中樞神經的發育。. 汞離子：日光燈、電池…… 鉛離子：油漆、報紙油墨、汽油….. 當突觸前神經受到刺激時在突觸會有神經傳遞物質釋放出來. Cone snail funnel web spider. w-Conotoxin. (Agelenopsis aperta) Agatoxin. 動作電位經Axon 傳到神經末梢造成神經末梢鈣離子通道的打開. 鈣離子流入並造成突觸泡與細胞膜融合破裂而釋放出神經傳遞物質. 神經傳遞物質結合並打開離子通道，造成離子流動而促進或抑制突觸後細胞的興奮性. 20.

(21) 版權所有，請勿散佈. Nicotinic ACh Receptor (acetylcholine). Strychnos Toxifera. curare. 百步蛇. 21.

(22) 版權所有，請勿散佈. 雨傘節. 神經傳導物質之去活化擴散. 酵素代謝. 回收. ACh E A. 時間：1995年3月20日地點：東京地下鐵車站經過：奧姆真理教恐怖份子釋放沙林毒氣結果：12人死亡, 超過5000人中毒身體不適. Ch. 時間：1938 年；世界第二次大戰地點：德國人物：德國科學家 Schrader, Ambros, Ririger 及 van der Linde首次製造特性：無色無味致死劑量：吸入0.075~0.1克；15分鐘內死亡！ (相當於一顆米大小). 皮膚接觸1~1.7克；2分鐘內死亡！. 22.

(23) 版權所有，請勿散佈. 神經毒氣沙林作用機轉神經末梢 E. A. Ch. 神經毒劑中毒症狀肌肉麻痺、呼吸衰竭. E. S. ACh. ACh. ACh ACh. 視覺模糊、噁心、嘔吐、盜汗頭痛、昏迷、癲癇發作. ACh 接受器. Atropine. ACh 接受器. 23.

(24) 版權所有，請勿散佈. 24.

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