内容正文:
第39讲 神经系统的分级调节和人脑的高级功能
对应学生P220
知识体系———定内容 核心素养———定能力
生命
观念
运用结构与功能观理解大脑对躯体运动及内脏活
动的分级调节
科学
思维
学习用概念图或流程图构建高级神经中枢和低级
神经中枢对躯体运动的分级调节过程
科学
探究
构建语言功能与言语区的关系模型、记忆与学习
的关系模型
对应学生P220
考点1 神经系统的分级调节
[必备知识复盘]
1.神经系统对躯体运动的分级调节
(1)大脑皮层与躯体运动的关系
①除头面部肌肉代表区外,皮层代表区
的位置与躯体各部分的关系是倒置的.
②皮层代表区范围的大小与躯体的大小无关,与
躯体运动的精细程度有关.
③对躯体运动的调节支配具有交叉支配的特征
(头面部多为双侧性支配),一侧皮层代表区主要
支配对侧躯体的肌肉.
(2)躯体运动的分级调节
激素的分泌过程存在分级调节,神经系
统同样存在分级调节.
2.神经系统对内脏活动的分级调节
(1)排尿反射的分级调节
①低级中枢的调控:脊髓对膀胱扩大和缩小的控
制是由自主神经系统支配的:副交感神经兴奋,会
使膀胱缩小;交感神经兴奋,不会导致膀胱缩小.
②高级中枢的调控:人能有意识地控制排尿,是因
为大脑皮层对脊髓进行着调控.
(2)其他内脏活动的分级调节
1.大脑可通过传出神经支配呼吸肌.
(2023山东卷,9B)(√)
2.手的运动受大脑皮层中央前回下部的调控.
(2022辽宁卷,5B)(×)
3.对内脏活动调节的神经中枢都不在大脑. (×)
1.(选择性必修1P34“思考讨论”节选)在资料1中
老人的上肢、下肢和脊髓都没有受伤,为什么不能
运动呢? 这说明大脑与脊髓之间有什么关系?
答案:资料1中的老人上肢、下肢和脊髓都没有受
伤,但大脑某区受损伤,肢体失去了大脑的控制,所
以不能运动.这说明脊髓控制的运动受到大脑的
调控.
972
第七单元 稳态与调节
2.(选择性必修1P35“思考讨论”节选)成人可以有
意识地控制排尿,婴儿却不能,二者控制排尿的神
经中枢的功能有什么差别?
答案:脊髓对膀胱扩大和缩小的控制是由自主神经
系统支配的.成年人之所以能有意识地控制排尿,
是因为大脑皮层对脊髓进行着调控;而婴儿大脑皮
层发育不完善,还不能对脊髓排尿反射中枢进行有
效的控制.
3.(情景探究)“脑卒中”又称“中风”,是一种急性脑血
管疾病,是由脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致
血液不能流入大脑而引起脑组织损伤导致的.脑
卒中的最常见症状为一侧脸部、手臂或腿部突然感
到无力或突然发生口眼歪斜、半身不遂等.
(1)脑卒中患者的上、下肢和脊髓都没有受伤,却不
能运动,这说明大脑和脊髓之间有什么关系?
答案:脊髓控制的运动受大脑的调控.
(2)如果某脑卒中患者出现左侧半身不遂,其脑出
血的发病部位在大脑皮层的哪个位置? 请说明判
断理由.
答案:由于大脑皮层运动代表区与躯体相应部位呈
对侧管理,左侧肢体运动障碍,说明脑出血的发病
部位在大脑皮层右半球的第一运动区.
4.人在排尿反射的分级调节过程中,存在反馈调节的
理由是什么?
答案:由于尿液对尿道的刺激可反射性地加强排尿
中枢的活动,所以排尿反射过程中的反馈调节使尿
液顺利排出.
[关键能力提升]
◆[提升点] 通过神经系统的分级调节,考查生命
观念
1.(2025湖南师大附中调研)下图是与人体内尿液
形成和排出相关的部分调节简图.图中①②表示
大脑与脊髓之间的神经通路,下列叙述错误的是
( )
A.若损伤①③,则不能产生尿意,不能完成排尿
反射
B.若损伤①②,则不能产生尿意,能完成排尿反射
C.若损伤②③,则不能产生尿意,不能完成排尿
反射
D.若损伤③④,则不能产生尿意,不能完成排尿
反射
解析:C [若损伤①,位于脊髓的低级中枢不能将
兴奋传递到大脑皮层的高级中枢,则不能产生尿
意;若损伤②就意味着位于脊髓的低级中枢失去了
大脑皮层高级中枢的控制,但可以产生尿意;若损
伤③,反射弧不完整,不能完成排尿反射;若损伤④
(传入神经),兴奋不能到达脊髓低级中枢,更无法
到达大脑皮层高级中枢,则不能产生尿意,不能完
成排尿反 射.由 以 上 分 析 可 知,A、B、D 正 确,C
错误.]
2.(不定项)(2025山东临沂质检)如图为人体神经
调节过程中高级中枢对运动的控制图.下列有关
说法正确的是 ( )
A.膝跳反射等简单反射的神经中枢位于脊髓
B.小脑接收的信息只来自大脑皮层的皮质运动区
C.脑干可通过调节呼吸来调节细胞能量供应进而
影响脊髓功能
D.躯体的运动受大脑皮层以及脑干、脊髓等的共
同调控
解析:ACD [膝跳反射是人生来就有的,属于简单
反射,膝跳反射的神经中枢位于脊髓,A正确;由图
可知,小脑接收的信息可来自大脑皮层的皮质运动
区和脑干,B错误;呼吸中枢在脑干,故脑干可通过
调节呼吸来调节细胞能量供应进而影响脊髓功能,
C正确;分析题图可知,躯体的运动受大脑皮层以
及脑干、脊髓等的共同调控,且脊髓的低级中枢受
脑中相应的高级中枢的调控,D正确.]
082
高考总复习 生物学
考点2 人脑的高级功能
[必备知识复盘]
1.语言功能
(1)言语区功能受损出现的症状(连线)
(2)常见的生理或病理现象及参与或损伤的神经中枢
生理或病理现象 参与或损伤的神经中枢
考试专心答题时
大脑皮层V区和 W区(言语
区)参与
聋哑人表演“千手
观音”舞蹈时
大脑皮层视觉中枢、言语区
的V区、躯体运动中枢参与
某同学跑步时
大脑皮层、小脑、下丘脑、脑
干和脊髓参与
植物人
大脑皮层损伤,小脑功能退
化,但下丘脑、脑干、脊髓等
功能正常
高位截瘫 脊髓受损伤,其他部位正常
2.学习和记忆
(1)
(2)
(3)
图中①②③容易遗忘,④则不易遗忘.
(4)学习和记忆的物质基础及相关结构
3.情绪
1.不直接涉及记忆功能改善的生命活动是突触间信
息传递增加. (2024广东卷,6B改编)(×)
2.大脑皮层言语区的 H 区神经细胞受损伤,患者不
能听懂话. (√)
3.学习和记忆过程可能涉及脑内某些种类蛋白质的
合成. (√)
1.(选择性必修1P39“旁栏思考”)在学习过程中,老
师经常强调要动用多种器官.这有什么道理?
答案:学习的过程是一个信息获取和加工的过程,
在获取信息的过程中需要多种器官的共同参与;学
习与记忆不是由单一脑区控制的,而是有多个脑区
和神经通路的参与.
2.(选择性必修1P42“拓展应用2”)有的同学经常熬
夜学习,这样做有什么危害?
答案:经常熬夜会影响睡眠,影响神经系统的发育,
熬夜学习易导致视觉疲劳,影响视力,还会降低免
疫系统的功能,使免疫力下降.
3.(情景探究)现代社会中,紧张的生活节奏常常会给
人带来巨大的情绪压力,甚至会导致抑郁症的发
生.研究表明,抑郁症与单胺类神经递质传递兴奋
的功能减弱有关.单胺氧化酶抑制剂是目前常用
的一种抗抑郁药,能有效改善抑郁症状,其作用机
理如图:
182
第七单元 稳态与调节
(1)紧张的生活节奏常常会给人带来巨大的情绪压
力,巨大的情绪压力是如何引起抑郁症的?
答案:巨大的情绪压力可以通过影响情绪调节、干
扰健康应对策略、增加不健康的应对方式、影响生
理机能以及影响社会功能等多种途径引起抑郁症.
(2)单胺氧化酶抗抑郁的作用机理是怎样的?
答案:单胺氧化酶抑制剂能抑制单胺类神经递质降
解酶的活性,阻止脑内神经递质降解,使突触间隙
中神经递质的浓度升高,从而提高了突触后神经元
的兴奋性.
[关键能力提升]
◆[提升点] 通过人脑的高级功能考查科学思维和
综合判断能力
1.(2025山东考前押题)脑科学家通过研究,确认了
下丘脑中的乳头上核区域(Sum)是新颖信号处理
中心,该区域不仅可以广泛地应答各路新颖刺激,
还能选择性地将不同类型的新颖信号导向海马体
的不同区域,并灵活地调节记忆的编码.下列叙述
错误的是 ( )
A.新颖刺激可导致感受器的膜上发生Na+内流
B.该过程中海马体区域可能发生电信号和化学信
号的多次转变
C.下丘脑中的Sum 是应答各路新颖刺激的神经
中枢
D.该过程证明了海马体与长时记忆有关
解析:D [新颖刺激可导致感受器的膜上产生动
作电位,动作电位的产生是由 Na+ 内流造成的,A
正确;该过程中,能选择性地将不同类型的新颖信
号导向海马体的不同区域,在此过程中可能涉及多
个神经元的传递,神经元之间传递时存在电信号和
化学信号的转换,因此该过程中海马体区域可能发
生电信号和化学信号的多次转变,B正确;据题意
可知,下丘脑中的乳头上核区域(Sum)是新颖信号
处理中心,可以广泛地应答各路新颖刺激,因此下
丘脑中的Sum是应答各路新颖刺激的神经中枢,
C正确;据题意可知,该过程能灵活地调节记忆的
编码,并不能确认是哪种记忆类型,因此无法判断
该过程证明了海马体与长时记忆有关,D错误.]
2.请回答下列有关神经调节的问题.
(1)经研究,人的记忆分 、第一级记忆、
第二级记忆和第三级记忆.前两段相当于短时记
忆,后两个阶段相当于长时记忆,其中短期记忆与
有关,尤其是与大脑皮
层下一个 有关.长期记忆可能与
有关.
(2)一般情况下,小鼠的神经元在出生后便不再分
裂,但其大脑海马体中的神经干细胞即使在出生后
也能分裂产生新的神经元,这可能与学习和记忆等
脑的高级功能有关.现已研究证明,某些神经递质
可以促进海马体中神经元的增殖,若令小鼠在转轮
上运动,海马体中神经元的增殖也会加快.为了探
究运动导致神经元再生的原因,对4组小鼠分别进
行了如下处理,并统计了每组小鼠正在分裂中的神
经细胞数目,如下表所示.
组别 实验处理
每只小鼠正在分裂
中 的 神 经 元 数 目
(平均值)
Ⅰ
不施加任何药物,在
配有 转 轮 的 环 境 下
饲养
720
Ⅱ
不施加任何药物,在
没有 转 轮 的 环 境 下
饲养
298
Ⅲ 178
Ⅳ
施加神经递质功能抑
制剂,在没有转轮的
环境下饲养
172
①请列举出两种神经递质的名称: 、
.
②第Ⅲ组的实验处理是
.
③该实验的结论是
.
解析:(1)人类的记忆过程分成四个阶段,即感觉性
记忆、第一级记忆、第二级记忆和第三级记忆.前
两段相当于短时记忆,后两个阶段相当于长时记
忆;短时记忆可能与神经元之间即时的信息交流有
关,尤其是与大脑皮层下一个形状像海马的脑区有
关.长时记忆可能与突触形态及功能的改变以及
新突触的建立有关.
(2)①神经递质在突触传递中是担当“信使”的特定
化学物质,常见的神经递质有乙酰胆碱、肾上腺素
和多巴胺等.
②根据实验的单一变量原则,第Ⅲ组的实验处理应
该是施加神经递质功能抑制剂,并在配有转轮的环
境下饲养.
③Ⅱ与Ⅳ对照说明神经递质能够促进神经元的增
殖;Ⅰ与Ⅱ对照说明运动能促进神经元的增殖.综
合分析,该实验的结论是运动通过促进神经递质的
释放,进而促进海马体中神经元的增殖.
答案:(1)感觉性记忆 神经元之间即时的信息交
流 形状像海马的脑区 突触形态及功能的改变
以及新突触的建立
(2)①乙酰胆碱 肾上腺素 ②施加神经递质功能
抑制剂,并在配有转轮的环境下饲养 ③运动通过
促进神经递质的释放,促进海马体中神经元的增殖
282
高考总复习 生物学
对应学生P223
[真题研析]———浸润素养
[例] (2024广东卷)研究发现,耐力运动训练能促
进老年小鼠大脑海马区神经发生,改善记忆功能.
下列生命活动过程中,不直接涉及记忆功能改善
的是 ( )
A.交感神经活动增加 B.突触间信息传递增加
C.新突触的建立增加 D.新生神经元数量增加
[关键信息点]
①
耐力运动训练能促进老年小鼠大脑海马区
神经发生
② 不直接涉及记忆功能改善
解析:A [记忆是脑的高级功能,而交感神经活动
占据优势,心跳加快,支气管扩张,不直接涉及记忆
功能改善,A符合题意;短时记忆可能与神经元之
间即时的信息交流有关,尤其是与大脑皮层下一个
形状像海马的脑区有关,长时记忆可能与突触形态
及功能的改变以及新突触的建立有关,BCD不符
合题意.]
[真题品悟]———厚积素养
[考向1] 神经系统的分级调节
1.(2023山东卷)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.]
2.(2023全国甲卷)中枢神经系统对维持人体内环
境的稳态具有重要作用.下列关于人体中枢神经
系统的叙述,错误的是 ( )
A.大脑皮层是调节机体活动的最高级中枢
B.中枢神经系统的脑和脊髓中含有大量的神经元
C.位于脊髓的低级中枢通常受脑中相应的高级中
枢调控
D.人体脊髓完整而脑部受到损伤时,不能完成膝
跳反射
解析:D [大脑皮层是调节机体的最高级中枢,A
正确;中枢神经系统的脑和脊髓中含有大量的神经
元,B正确;位于脊髓的低级中枢通常受脑中相应
的高级中枢调控,C正确;膝跳反射的神经中枢是
低级神经中枢,在脊髓,故脊髓完整时即可完成膝
跳反射,D错误.]
[考向2] 人脑的高级功能
3.(2024河北卷)某同学足球比赛时汗流浃背,赛后
适量饮水并充分休息.下列相关叙述错误的是
( )
A.足球比赛中支气管扩张,消化液分泌增加
B.运动所致体温升高的恢复与皮肤血流量、汗液分
泌量增多相关
C.大量出汗后适量饮用淡盐水,有助于维持血浆渗
透压的相对稳定
D.适量运动有助于减少和更好地应对情绪波动
解析:A [足球比赛中,交感神经活动占据优势,
心跳加快,支气管扩张,但胃肠的蠕动和消化腺的
分泌活动减弱,消化液分泌减少,A错误;皮肤血流
量增加和汗液分泌量增多都可以增加散热,运动所
致体温升高的恢复与散热增多相关,B正确;大量
出汗后,机体丢失水分的同时还丢失了大量无机
盐,因此,大量出汗后适量饮用淡盐水,有助于维持
血浆渗透压的相对稳定,C正确;积极建立和维系
良好的人际关系、适量运动和调节压力都可以帮助
我们减少和更好地应对情绪波动,D正确.]
4.(2024福建卷)海马是与记忆相关的脑区.雌鼠
在老年期会出现海马萎缩,为研究这一现象与雌激
素分泌减少的关系,科研人员利用正常雌鼠和性成
熟时切除卵巢的雌鼠(GDX雌鼠)进行相关实验,
部分结果如图所示.
回答下列问题:
(1)小鼠雌激素的分泌受到 轴的分级调节.
(2)据图分析,影响雌鼠海马中突触数量和海马体
积的因素是 ;推测GDX雌鼠中
年期会出现记忆障碍,依据是 .
382
第七单元 稳态与调节
(3)进一步的实验证实雌激素调控海马萎缩的靶细
胞是海马星形胶质细胞.已知激素与受体结合后,
可通过特定基因影响靶细胞的生物学效应.为确
定雌激素调控的特定基因,对敲除雌激素受体基因
的海马星形胶质细胞进行 (填“基因组”或
“mRNA”)测序,将测序数据与
细胞相应的测序数据进行比对分析,并结合其他实
验最终确认雌激素调控海马体积的基因为Enol.
(4)根据上述结果,除补充雌激素外,提出一种治疗
雌鼠海马萎缩的思路
.
解析:(1)下丘脑分泌促性腺激素释放激素,促性腺
激素释放激素作用于垂体,垂体合成和分泌促性腺
激素,促性腺激素作用于卵巢,其分泌雌激素,小鼠
雌激素的分泌受到下丘脑-垂体-卵巢轴的分级
调节.
(2)据图分析,青年和中年的正常雌鼠的海马中突
触相对数量比老年正常雌鼠更多,青年和中年正常
雌鼠的海马体积比老年正常雌鼠更大;性成熟时切
除卵巢后,中年GDX雌鼠的海马中突触相对数量
(以及海马体积)与老年GDX雌鼠相同,中年正常
雌鼠的海马中突触相对数量比中年GDX雌鼠的更
多,中年正常雌鼠的海马体积比中年GDX雌鼠的
更大,因此,影响雌鼠海马中突触数量和海马体积
的因素是年龄、卵巢.GDX雌鼠中年期会出现记
忆障碍,依据是相比正常雌鼠中年期,GDX雌鼠中
年期海马体积减小,突触数量减少.
(3)由题意可知,雌激素与海马星形胶质细胞的受
体结合后,会引起海马星形胶质细胞中的特定基因
转录产生特定的 mRNA,从而翻译出特定的蛋白
质,敲除雌激素受体基因的海马星形胶质细胞不会
产生该特定的 mRNA,而正常的海马星形胶质细
胞能产生该mRNA,因此,为确定雌激素调控的特
定基因,对敲除雌激素受体基因的海马星形胶质细胞
进行mRNA测序,将测序数据与正常的海马星形胶质
细胞相应的测序数据进行比对分析,得出相关结论.
(4)已经确认雌激素调控海马体积的基因为海马星
形胶质细胞中的Enol,可推测雌鼠在老年期会出
现海马萎缩,这与海马星形胶质细胞中Enol的表
达量(减少)以及Enol的表达的蛋白质(活性降低)
有关,因此除补充雌激素外,治疗雌鼠海马萎缩的
另外措施可以是调控海马星形胶质细胞中Enol的
表达量 或 调 节 海 马 星 形 胶 质 细 胞 中 Enol 蛋 白
活性.
答案:(1)下丘脑-垂体-卵巢
(2)年龄、卵巢 GDX雌鼠中年期海马体积减小,
突触数量减少
(3)mRNA 正常的海马星形胶质
(4)调控海马星形胶质细胞中Enol的表达量/调节
海马星形胶质细胞中Enol蛋白活性
5.(2023辽宁卷)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
482
高考总复习 生物学