内容正文:
第2讲 神经调节的结构基础及基本方式
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命
观念
通过分析反射弧各部分结构的破坏对功能的影响,建立结构与功能相统一的观点
科学
思维
通过研究反射弧的结构模型,学会建立模型
科学
探究
通过对破坏脑的青蛙的反射实验的探究,学会实验分析与设计
考点1 神经调节的结构基础
[必备知识·整合]
1.神经系统的基本结构
2.组成神经系统的细胞
(1)神经元(神经细胞)
(2)神经胶质细胞具有 支持、保护、营养和修复神经元 等多种功能。
1.自主性神经系统是支配内脏、血管、腺体的传出神经,它们的活动不受意识支配。( √ )
2.脊髓是调节运动的低级中枢,与其相连的是脊神经。( √ )
3.神经胶质细胞对神经元有辅助作用,参与构成神经纤维表面的髓鞘。( √ )
4.神经细胞的轴突长度一定比树突长,数量一定比树突多。( × )
(选择性必修1P18“思考·讨论”节选)
(1)你可以控制自己是否跑开,但却不能控制自己的心跳,这是为什么呢?
答案:躯体的运动如“跑开”是由躯体运动神经支配的,它可以受意识的支配;心跳等内脏器官的活动是受自主神经系统支配的,不受意识控制。
(2)长跑或静坐时,呼吸、心率和胃肠蠕动是怎样变化的?比较这两种不同状况下这些生理活动变化的特点,你能发现什么规律?
答案:长跑时,呼吸、心率将加快,胃肠蠕动将减弱;静坐时,呼吸、心率将减慢,胃肠蠕动将加强。由此可见,运动与静止时,内脏器官的活动是相反的。
(情景探究)2018年3月14日,著名物理学家霍金逝世。霍金因患有运动神经元疾病,俗称“渐冻人症”而全身瘫痪,不能言语,但他的勇气和坚持鼓舞了全世界。请思考回答下列有关神经元的问题。
(1)神经纤维与神经之间的关系是怎样的?
答案:许多神经纤维集结成束,外面包上包膜就是神经。
(2)有些神经元轴突很长,且树突很多,这有什么意义?
答案:有些神经元轴突很长,有利于信息的传导,树突很多,有利于建立广泛的联系,实现调节的复杂性。
[关键能力·提升]
◆[提升点] 通过神经系统的组成考查理解能力和获取信息的能力
1.下列有关中枢神经系统结构与功能的叙述,错误的是( )
A.小脑位于大脑的后下方,能够协调运动,维持身体的平衡
B.大脑表面的大脑皮层是调节躯体活动的最高级中枢
C.下丘脑是脑的重要组成部分,含有体温调节中枢、水平衡调节中枢
D.脑干是连接脊髓和躯干、内脏的重要通路,有调节呼吸、心脏功能的基本活动中枢
解析:D [小脑位于大脑的后下方,它能够协调运动,维持身体的平衡,A正确;大脑表面是大脑皮层,大脑皮层是调节躯体活动的最高级中枢,B正确;下丘脑是脑的重要组成部分,其中含有体温调节中枢、水平衡调节中枢等,C正确;脑干是连接脊髓和脑其他部分的重要通路,有许多维持生命的必要中枢,如调节呼吸、心脏功能的基本活动中枢,D错误。]
2.心脏的搏动受交感神经和副交感神经的调控,实验测定狗的正常心率为90次/分,阻断副交感神经心率为180次/分,阻断交感神经心率为70次/分。有关叙述正确的是( )
A.交感神经和副交感神经属于传入神经
B.交感神经释放的去甲肾上腺素可升高心率
C.副交感神经兴奋导致心脏搏动加快
D.交感神经和副交感神经活动受意识支配
解析:B [交感神经和副交感神经属于传出神经,A错误;根据题意,阻断交感神经心率降低,说明去甲肾上腺素可升高心率,B正确;根据题意,阻断副交感神经心率大幅度提高,说明副交感神经对心脏搏动有抑制作用,其兴奋导致心脏搏动减慢,C错误;交感神经和副交感神经是调节人体内脏功能的神经装置,所以也叫内脏神经系统,其功能不完全受人类的意识支配,D错误。]
自主神经系统组成与功能的比较
比较
交感神经
副交感神经
来源
从脊髓发出
从脑和脊髓发出
功能
对瞳孔的调节
扩张
收缩
对肺的调节
使支气管扩张
使支气管收缩
对心脏的调节
加快
减慢
对血管的调节
收缩
无副交感神经支配
对胃肠的调节
抑制
促进
特点
交感神经与副交感神经作用通常相反,均不受意识支配
意义
交感神经和副交感神经对同一器官的作用,犹如汽车的油门和刹车,可以使机体对外界刺激作出更精确的反应,使机体更好地适应环境的变化
考点2 神经调节的基本方式
[必备知识·整合]
1.反射与反射弧
①反射:在中枢神经系统的参与下,机体对内外刺激所产生的规律性应答反应。
②反射弧:是完成反射的结构基础。
2. 非条件反射与条件反射
1.感受器通常是指感觉神经末梢,效应器指运动神经末梢。( × )
2.刺激支配肌肉的神经,引起该肌肉收缩的过程属于反射。( × )
3.缩手反射和膝跳反射都属于非条件反射,不需要大脑皮层的参与。( √ )
4.条件反射一定建立在非条件反射的基础上。 ( √ )
1.(选择性必修1P23“思考·讨论”)膝跳反射与缩手反射在神经元之间的连接上有什么不同?
答案:膝跳反射没有中间神经元,缩手反射有中间神经元。
2.(选择性必修1P24正文拓展)流感病毒进入鼻腔,刺激鼻黏膜的神经末梢引起打喷嚏排出病毒,这种反射的方式是什么?
答案:这种反射是非条件反射。
(情景探究)如图是反射弧的结构模式图。a、b分别是放置在传出神经和骨骼肌上的电极,用于刺激神经和骨骼肌;c是放置在传出神经上的电位计,用于记录神经兴奋电位;d为神经与肌细胞接头部位,是一种突触。
(1)用a刺激神经,产生的兴奋传到骨骼肌引起的收缩________ (填“属于”或“不属于”)反射。
(2)用b刺激骨骼肌, ________ (填“能”或“不能”)在c处记录到电位。
(3)正常时,用a刺激神经会引起骨骼肌收缩;传出部分的某一处(骨骼肌或传出神经或d)受损时,用a刺激神经,骨骼肌不再收缩。根据本题条件,完成下列判断实验:
①如果用a刺激神经,在c处不能记录电位,表明________受损。
②如果用b刺激骨骼肌,骨骼肌不收缩,表明________受损。
③如果用a刺激神经,在c处记录到电位,骨骼肌不收缩;用b刺激骨骼肌,骨骼肌收缩,表明____受损。
答案:(1)不属于 (2)不能 (3)①传出神经
②骨骼肌 ③d
[关键能力·提升]
◆[提升点1] 通过反射弧的组成考查信息提取能力、理解能力
1.如图是某反射弧的组成示意图(虚线内为神经中枢),据图分析,下列结论错误的是( )
A.图中兴奋传导的方向是④③②①
B.图中箭头表示神经冲动的传导方向,A、B、C、D四个箭头表示的方向都正确
C.图中表示神经元之间的突触有5个
D.图中表示当④受到刺激而②损伤时,人体能产生感觉
解析:B [题中图示反射弧的结构中,③②分别为传入神经和传出神经,④①分别为感受器和效应器,兴奋传导的方向是④③②①;④受到刺激时,兴奋能通过传入神经传到神经中枢,使人体产生感觉,A、D项正确;由题图可知,神经元之间的突触有5个,C项正确;图中A、D都与反射弧中的神经元的轴突相连,可以接收到从神经元传出的信号;而C与反射弧中的神经元的细胞体相连,不能接收到从该神经元传出的信号,因为信号只能从上一个神经元的轴突末梢传到下一个神经元的树突或细胞体,B项错误。]
反射弧中传入神经和传出神经的判断方法
(1)根据是否具有神经节:有神经节的是传入神经。
(2)根据突触结构判断:图示中与“”相连的为传入神经,与“”相连的为传出神经。
(3)根据脊髓灰质结构判断:与前角(膨大部分)相连的为传出神经,与后角(狭窄部分)相连的为传入神经。
(4)切断实验法:若切断某一神经,刺激外周段(远离中枢的位置),肌肉不收缩,而刺激向中段(近中枢的位置),肌肉收缩,则切断的为传入神经,反之,则为传出神经。
◆[提升点2] 通过反射弧相关实验考查科学思维和科学探究能力
2.(不定项)科学家记录小鼠在迷宫中的表现,完成迷宫任务后,甲组小鼠得到食物奖励,乙组不会得到奖励,结果如表,分析不正确的是( )
天数/分组
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
平均转
错次数
甲组
9
8
7
6
5
4
3
2
1
1
乙组
10
9
10
9
9
8
7
8
6
5
A.条件反射的建立与非条件反射无关
B.小鼠一旦学会走迷宫,就不会忘记
C.甲组小鼠的表现说明其建立了条件反射
D.实验说明乙组小鼠不能建立条件反射
解析:ABD [条件反射的建立以非条件反射为基础,是出生以后在生活过程中逐渐形成的后天性反射,A错误;当条件反射建立以后,必须用食物刺激强化,才能巩固已建立起来的条件反射,否则,建立起来的条件反射就会消退,B错误; 随着训练天数的增加,小鼠走迷宫时平均转错的次数逐渐减少,由此得出结论:经过训练,小鼠获得了走迷宫的条件反射,C正确; 据表中数据可见:乙组小鼠的转错次数逐渐减少,说明乙组小鼠也能建立条件反射,D错误。]
3.剪去脑保留脊髓的蛙称为“脊蛙”,刚制备的“脊蛙”可出现“休克”,待“休克”过后,仍可进行脊髓反射。用稀硫酸刺激趾尖,将产生屈腿反射。将蘸有稀硫酸的纸片贴在腹部,将产生搔扒反射。为了验证与脊髓相连并分布到后肢的坐骨神经是混合神经(既有传入神经又有传出神经),请根据下列提供的材料和用具,完善实验思路。
材料和用具:头部挂在铁支架上、在左后肢大腿背面暴露出坐骨神经的“脊蛙”一只,小烧杯,1%的硫酸溶液,清水,剪刀,药用棉等。
(要求与说明:实验过程中只能选择后肢趾部为刺激点,1%的硫酸溶液为刺激物,对坐骨神经的有关处理只能在左大腿背面已暴露的坐骨神经处进行。)
①用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”左侧后肢趾部,两侧后肢都会出现屈腿反射;用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”右侧后肢趾部,两侧后肢都会出现屈腿反射;
②用清水清洗刺激部位。
③____________________________________________________________。
④待“脊蛙”平静后,__________________________________________________,并观察记录现象。
解析:③用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”左侧后肢趾部,两侧后肢都会出现屈腿反射;用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”右侧后肢趾部,两侧后肢都会出现屈腿反射,说明“脊蛙”屈腿反射的反射弧结构完整,所以③为剪断左大腿背面已暴露的坐骨神经,再给予刺激,观察。④若用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”左侧后肢趾部,左右侧后肢都不出现屈腿反射;用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”右侧后肢趾部,右侧后肢出现屈腿反射,左侧后肢不出现屈腿反射,说明“脊蛙”的坐骨神经既有传入神经又有传出神经,是混合神经。所以④待“脊蛙”平静后,用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”左侧后肢趾部,然后再用其刺激“脊蛙”右侧后肢趾部,并观察记录现象。
答案:③剪断左大腿背面已暴露的坐骨神经 ④用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”左侧后肢趾部,然后再用其刺激“脊蛙”右侧后肢趾部
反射弧中兴奋传导特点的实验探究
教师用书独具
[易错点1] 效应器≠传出神经末梢
点拨 效应器是由传出神经末梢和其所支配的肌肉或腺体组成。
[易错点2] 误认为有神经系统参与就是反射
点拨 ①反射活动需要经过完整的反射弧才能实现。反射弧中有任何环节受损,反射就不能完成。②直接刺激传出神经或效应器引起肌肉收缩,不属于反射。③感觉的产生不属于反射。④反射的进行需要接受适宜强度的刺激,刺激过弱或过强,将导致反射活动无法进行。
[易错点3] 反射≠反应≠感觉
点拨 (1)反射的发生要有完整的反射弧和一定条件的刺激,如用针刺脚趾引起的缩腿行为。
(2)反应是指生物体对内、外刺激作出的规律性应答,不需要完整的反射弧,如用针刺坐骨神经引起的与坐骨神经相连的肌肉的收缩。
(3)感觉是在大脑皮层形成的,需要感受器、传入神经、神经中枢参与,传出神经和效应器未参与此过程。
1.反射是神经调节的基本方式。
2.条件反射由大脑皮层完成;非条件反射由大脑皮层以下的神经中枢完成。
3.条件反射建立在非条件反射的基础之上。
4.反射弧是反射活动的结构基础,通常由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器组成。
5.神经元即神经细胞,包括胞体和突起两部分。突起一般包括一条长而分枝少的轴突和数条短而呈树状分枝的树突。神经纤维包括轴突或树突以及包在外面的髓鞘。
[真题研析]——浸润素养
[例](2023·北京高考)人通过学习获得各种条件反射,这有效提高了对复杂环境变化的适应能力。下列属于条件反射的是( )
A.食物进入口腔引起胃液分泌
B.司机看见红色交通信号灯踩刹车
C.打篮球时运动员大汗淋漓
D.新生儿吸吮放入口中的奶嘴
解析:B [食物进入口腔引起胃液分泌是人类先天就有的反射,不需要经过大脑皮层,因此属于非条件反射,A错误;司机看到红灯刹车这一反射是在实际生活中习得的,因此受到大脑皮层的控制,属于条件反射,B正确;运动时大汗淋漓来增加散热,这是人类生来就有的反射,属于非条件反射,C错误;新生儿吸吮放入口中的奶嘴是其与生俱来的行为,该反射弧不需要大脑皮层参与,因此属于非条件反射,D错误。]
[信息破题]
信息
信息转化能力
信息1
条件反射的建立和意义
信息2
条件反射的判断
[考向分析] 教师用书独具
23年已考考向
未考考向
1.非条件反射与条件反射
1.神经元的结构
2.反射与反射弧
2.反射弧的相关实验
3.神经调节的结构基础
[真题品悟]——厚积素养
[考向] 神经调节的结构基础
(2023·山东高考)脊髓、脑干和大脑皮层中都有调节呼吸运动的神经中枢,其中只有脊髓呼吸中枢直接支配呼吸运动的呼吸肌,且只有脑干呼吸中枢具有自主节律性。下列说法错误的是( )
A.只要脑干功能正常,自主节律性的呼吸运动就能正常进行
B.大脑可通过传出神经支配呼吸肌
C.睡眠时呼吸运动能自主进行体现了神经系统的分级调节
D.体液中CO2浓度的变化可通过神经系统对呼吸运动进行调节
解析:A [分析题意可知,只有脑干呼吸中枢具有自主节律性,而脊髓呼吸中枢直接支配呼吸运动的呼吸肌,故若仅有脑干功能正常而脊髓受损,也无法完成自主节律性的呼吸运动,A错误;脑干和大脑皮层中都有调节呼吸运动的神经中枢,故脑可通过传出神经支配呼吸肌,B正确;正常情况下,呼吸运动既能受到意识的控制,也可以自主进行,这反映了神经系统的分级调节,睡眠时呼吸运动能自主进行体现脑干对脊髓的分级调节,C正确;CO2属于体液调节因子,体液中CO2浓度的变化可通过神经系统对呼吸运动进行调节:如CO2浓度升高时,可刺激脑干加快呼吸频率,从而有助于CO2排出,D正确。]
[真题变式]——迁移能力
(2023·辽宁高考)随着人类星际旅行计划的推进,如何降低乘员代谢率以减少飞船负载是关键问题之一、动物的冬眠为人类低代谢的研究提供了重要参考。图1显示某储脂类哺乳动物的整个冬眠过程包含多个冬眠阵。每个冬眠阵由入眠、深冬眠、激醒和阵间觉醒四个阶段组成,其体温和代谢率变化如图2,回答下列问题。
(1)入眠阶段该动物体温逐渐______,呼吸频率会发生相应变化,调控呼吸频率的中枢位于______。进入深冬眠阶段后该动物维持______,以减少有机物的消耗。
(2)在激醒过程中,从中枢神经系统的______发出的交感神经兴奋,使机体产热增加,体温迅速回升。
(3)该动物在阵间觉醒阶段会排尿,排尿是在高级中枢调控下由低级中枢发出的传出神经兴奋使膀胱缩小完成的,这种调节方式属于______调节。该动物冬眠季节不进食、不饮水,主要通过分解体内的______产生水。
(4)低温不能诱发非冬眠动物冬眠,但利用某种物质可诱导出猕猴等动物的低代谢状态,其机制是激活了下丘脑的特定神经元。据此推测,研究人体低代谢调节机制的关键是要找到 ______和______ ,并保证“星际旅行休眠人”能够及时__________。
解析:(1)分析题图可知,入眠阶段该动物体温逐渐下降,呼吸频率会发生相应变化,调控呼吸频率的中枢位于脑干。进入深冬眠阶段后该动物维持低代谢率,以减少有机物的消耗。
(2)交感神经由脊髓发出。
(3)排尿是在高级中枢调控下由低级中枢发出的传出神经兴奋使膀胱缩小完成的,这种调节方式属于分级调节。该动物冬眠季节不进食、不饮水,主要通过分解体内的脂肪产生水。
(4)研究人体低代谢调节机制的关键是要找到新陈代谢降低相关的神经元,用于接收相应物质的刺激;还应找到激活该神经元的物质,并保证“星际旅行休眠人”能够及时激醒和阵间觉醒。
答案:(1)下降 脑干 低代谢率
(2)脊髓
(3)分级 脂肪
(4)新陈代谢降低相关的神经元 激活该神经元的物质 激醒和阵间觉醒
►[改形式]
动物受到惊吓刺激时,兴奋经过反射弧中的传出神经作用于肾上腺髓质,使其分泌肾上腺素;兴奋还通过传出神经作用于心脏。下列相关叙述错误的是( )
A.兴奋是以电信号的形式在神经纤维上传导的
B.惊吓刺激可以作用于视觉、听觉或触觉感受器
C.神经系统可直接调节、也可通过内分泌活动间接调节心脏活动
D.肾上腺素分泌增加会使动物警觉性提高、呼吸频率减慢、心率减慢
解析:D [兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导,在突触部位以电信号→化学信号→电信号的形式传递,A正确;惊吓刺激可以通过图像、声音、接触等刺激作用于视觉、听觉或触觉感受器,B正确;由题中信息:兴奋经过反射弧中的传出神经作用于肾上腺髓质,使其分泌肾上腺素,从而加快心跳,说明神经系统可通过内分泌活动间接调节心脏活动。由题中信息:兴奋还通过传出神经作用于心脏(效应器即传出神经末梢及其支配的心脏),说明神经系统可直接调节心脏活动,C正确;肾上腺素分泌增加会使动物警觉性提高、呼吸加快、心跳与血液流动加速,D错误。]
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