内容正文:
第4节 神经系统的分级调节
[学习目标]
1.生命观念:通过对神经系统分级调节和语言活动的学习,形成结构与功能观。
2.科学思维:运用模型与建模的方法,阐明神经系统分级调节的内涵。
3.社会责任:基于神经系统的分级调节,理解神经系统对健康的意义。
一、神经系统对躯体运动的分级调节
1.大脑皮层
2.大脑皮层与躯体运动的关系
3.躯体运动的分级调节
(1)分级调节示意图
(2)分级调节的意义:机体的运动在大脑皮层以及其他中枢的分级调节下,变得更加有条不紊与精准。
二、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)脊髓对膀胱扩大和缩小的控制是由自主神经系统支配的。
(2)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。
(3)没有高级中枢的调控,排尿反射仍可以进行,但排尿不完全,也不能受意识控制。
2.调节内脏活动的中枢
(1)脊髓是调节内脏活动的低级中枢。
(2)脑干中有调节呼吸运动、心血管活动的中枢等。
(3)下丘脑是调节内脏活动的较高级中枢,可以调节体温、水平衡、摄食等主要生理过程。
(4)大脑皮层是许多低级中枢活动的高级调节者,它对各级中枢的活动起调整作用,这使得自主神经系统并不完全自主。
通常情况下,成年人的手指不小心碰到针刺会不自主地收缩,反映了完成此反射的神经中枢不受大脑皮层的支配;打针时却可以不收缩,反映了大脑皮层的高级运动中枢可控制脊髓的低级运动中枢。基于对神经系统分级调节的理解,判断下列表述是否正确。
1.脑与脊髓中的神经中枢分工明确,独立地调控机体的生命活动。 (×)
提示:脑与脊髓共同调控机体的生命活动。
2.自主神经系统是不受意识控制的,因此它对机体活动的调节与大脑皮层无关。(×)
提示:大脑皮层是许多低级中枢活动的高级调节者,它对各级中枢的活动起调整作用,这就使得自主神经系统并不完全自主。
3.自主神经系统是不受意识控制的,因此它是完全自主的。 (×)
提示:大脑皮层是许多低级中枢活动的高级调节者,它对各级中枢的活动起调整作用,这就使得自主神经系统并不完全自主。
4.中枢神经系统的不同部位,存在着控制同一生理活动的中枢。(√)
5.控制排尿反射的高级中枢在大脑皮层。(√)
神经系统对躯体运动的分级调节
[材料情境] 眼球的水平运动受到内直肌和外直肌的共同作用。动眼神经支配内直肌,外展神经支配外直肌,外直肌与内直肌共同作用使眼球呈单一水平运动,如内直肌收缩、外直肌舒张时,眼球内收;内直肌舒张、外直肌收缩时,眼球外展。
(1)动眼神经和外展神经属于反射弧结构的哪一部分?动眼神经和外展神经释放的神经递质的类型相同吗?
提示:传出神经。不同。
(2)神经—肌肉接头类似于突触,神经纤维传来的兴奋通过神经—肌肉接头传递给肌细胞,使其收缩。动眼神经末梢释放的乙酰胆碱怎样诱发内直肌收缩?
提示:动眼神经末梢释放的乙酰胆碱与内直肌细胞膜上的特异性受体结合后,引起钠离子大量内流形成动作电位,诱发内直肌收缩。
(3)外展神经受损麻痹(不产生兴奋)后,人会出现内斜视而影响美观。A 型肉毒素能抑制突触前神经元释放乙酰胆碱。若用 A 型肉毒素治疗内斜视,则应该向内直肌(填“外直肌”或“内直肌”)注射A 型肉毒素。该方法可能会对眼球运动带来什么问题?
提示:眼球不能做水平运动。
(4)当物品近距离飞过眼前时,人通常会不受控制地眨眼,而长时间训练后可以不眨眼,据此可以得出什么结论?
提示:支配躯体运动的低级神经中枢的活动受高级神经中枢调控。
大脑皮层代表区与躯体运动的关系
1.下图为人体神经系统的部分示意图,据图分析下列说法正确的是( )
A.神经冲动在反射弧上的单向传递是由突触的特点来决定的
B.如果②处受损则人体应该能产生相应感觉
C.脊髓缩手反射中枢受损时,刺激图中③处仍可产生正常的反射活动
D.指尖被针刺后缩手反射能快速完成,而刺痛感稍后产生,说明脊髓中的神经中枢没有受到脑的调控
解析:选A。根据题意和图示分析可知:神经冲动在反射弧上的单向传递取决于突触的特点,A正确;如果②处受损,则兴奋不能传入大脑,人体不会产生相应感觉,B错误;脊髓缩手反射中枢受损时,刺激图中③处仍可产生缩手现象,但不能称为正常的反射活动,C错误;指尖被针刺后缩手反射能快速完成,而刺痛感稍后产生,这是因为完成缩手反射的神经中枢在脊髓,缩手反射属于非条件反射,而痛觉形成的神经中枢是在大脑皮层,此过程中不能说明脊髓中的神经中枢是否受到脑的调控,D错误。
2.下列关于躯体运动分级调节的叙述,错误的是( )
A.躯体的运动受大脑皮层以及脑干、脊髓等的共同调控
B.大脑皮层发出的指令必须经过小脑或脑干才能传给低级中枢
C.小脑和脑干能控制脊髓,同时也受大脑皮层的控制
D.大脑皮层是最高级中枢,脑干等连接低级中枢和高级中枢
解析:选B。躯体的运动受大脑皮层以及脑干、脊髓等的共同调控,A正确;分析题图可知,大脑皮层发出的指令可以直接传给脊髓(低级中枢),B错误;分析题图可知,小脑和脑干能控制脊髓,同时也受大脑皮层的控制,C正确;大脑皮层是最高级中枢,脊髓是低级中枢,大脑皮层可通过小脑和脑干与脊髓相连,因此脑干能连接低级中枢和高级中枢,D正确。
神经系统对内脏活动的分级调节
[图形情境] 如图为排尿反射示意图,据图回答下列问题。
(1)当膀胱中的尿液充盈到一定程度(约400 mL)时,人是怎样产生尿意的?
提示:人膀胱中的牵张感受器受到刺激产生神经冲动传导至大脑皮层排尿反射高级中枢,就会产生尿意。
(2)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?
提示:成人和婴儿控制排尿的低级中枢都在脊髓,但它受大脑皮层控制。婴儿因大脑的发育尚未完善,对排尿的控制能力较弱,所以排尿次数多,而且容易发生夜间遗尿现象。
(3)在排尿活动中,交感神经兴奋和副交感神经兴奋对排尿活动的作用分别是什么?某人看到激烈紧张的体育比赛时不想去厕所,比赛结束后往往着急去厕所,原因是什么?
提示:交感神经兴奋不会导致膀胱缩小,副交感神经兴奋会使膀胱缩小(引起膀胱逼尿肌收缩、尿道内括约肌舒张)。紧张时交感神经兴奋,不会导致膀胱缩小,不产生尿意,当比赛结束后安静状态时,副交感神经兴奋使膀胱收缩,尿意更强烈。
(4)尿液进入后尿道,此时,后尿道的尿液可刺激后尿道感受器并产生冲动,冲动传递到脊髓中的排尿中枢。这样加强了脊髓初级排尿中枢的活动,使原有的排尿活动加强,能够使排尿反射越来越强、迅速完成,这是什么调节方式?
提示:正反馈调节方式。
(5)成人在体检时,即使没有尿意的情况下也能够主动排出少量尿液,原因是什么?
提示:大脑皮层排尿反射高级中枢可以支配副交感神经使膀胱缩小,在尿量较少的情况下实现排尿。
(6)有的成人患者出现不受意识支配的排尿情况,是哪里出现了问题?以上实例说明神经中枢之间有什么联系?
提示:大脑皮层排尿反射高级中枢出现问题或者大脑皮层与脊髓的排尿反射低级中枢之间的联系出现问题。说明支配内脏器官的低级中枢受相应的高级中枢的调控。
神经系统对内脏活动的分级调节
1.脊髓是调节内脏活动的低级中枢,脑干中也有许多重要的调节内脏活动的基本中枢,下丘脑是调节内脏活动的较高级中枢。
2.大脑皮层是许多低级中枢活动的高级调节者,它对各级中枢的活动起调整作用,这就使得自主神经系统并不完全自主。
3.神经系统对内脏活动的调控存在着分级调节,下列相关叙述正确的是( )
A.神经系统对内脏活动进行调节的结构基础是反射弧
B.没有高级中枢的调控,排尿反射将不能进行
C.自主神经系统不受大脑皮层等高级中枢的调控
D.内脏活动只受交感神经或副交感神经的单一控制
解析:选A。神经系统对内脏活动的调节是通过反射进行的,其结构基础是反射弧,A正确;控制排尿的低级中枢在脊髓,如果没有高级中枢的调控,排尿反射也可以进行,但排尿不完全,B错误;自主神经系统并不完全自主,会受到大脑皮层等高级中枢的调控,C错误;内脏活动受交感神经和副交感神经的共同调控,只是两者的作用一般相反,D错误。
4.人的排尿活动不仅受到脊髓的控制,也受到大脑皮层的调控。下图是与人体内尿液形成、排出相关的部分调节简图,数字代表结构。据图分析,下列说法正确的是( )
A.图中④⑤属于自主神经系统,它们的活动往往不受意识支配
B.膀胱充盈时,交感神经兴奋会使膀胱缩小,有利于完成排尿
C.机体处于兴奋状态,有强烈尿意但不能排尿可能是大脑皮层抑制了排尿反射
D.某患者神经系统部分受损,不能产生尿意,但刺激④排尿反射仍能完成
解析:选C。自主神经系统是指支配内脏、血管和腺体的传出神经,⑤上有神经节,属于传入神经,不属于自主神经系统,A错误;膀胱充盈时,副交感神经兴奋使膀胱缩小,尿液排出,交感神经兴奋不会使膀胱缩小,B错误;正常机体处于兴奋状态,出现有强烈尿意但排尿困难的现象,应该是神经系统的分级调节机制发挥作用,据图分析,原因可能是大脑皮层抑制排尿反射的发生,C正确;④是传出神经,刺激④仍能排尿,但没有经过完整的反射弧,不属于反射活动,D错误。
教材拓展
在排尿反射过程中的反馈调节
当膀胱内尿量达400~500 mL时,充盈刺激膀胱壁牵张感受器,盆神经将冲动传至脊髓初级排尿中枢并上传至大脑皮层产生尿意。环境允许时,大脑解除抑制,副交感神经兴奋引发膀胱逼尿肌收缩及尿道内括约肌松弛,尿液进入后尿道。后尿道尿液刺激经盆神经反馈至脊髓中枢,通过正反馈机制增强排尿反射:一方面强化逼尿肌持续收缩,另一方面抑制阴部神经活动(减少副交感神经冲动),使尿道外括约肌松弛,加速尿液排出。此正反馈机制使排尿迅速完成。若环境不适,大脑皮层通过抑制骶髓中枢,激活腹下神经及阴部神经(交感神经兴奋),同时抑制盆神经,终止排尿。幼儿因大脑皮层发育不全,对脊髓中枢调控不足,故排尿频率高且易出现夜间遗尿。
[考查角度]
常以高级、低级神经中枢对膀胱排尿控制为情境,考查神经中枢系统对内脏活动的调节等内容,落实生命观念、科学思维等生物学核心素养。
排便反射
排便反射是一种复杂的反射活动,如图所示。a、b表示相应部位的连接神经,平时人的直肠里通常没有粪便,一旦粪便从结肠被推送到了直肠,就会使直肠中的压力升高,引起脊髓初级排便中枢兴奋。若条件允许,排便就会发生。
题号
能力考查
素养考查
(1)
信息获取与加工能力
语言组织与表达能力
生命观念
(2)
知识迁移能力与表达能力
科学思维
(3)(4)
思维建模能力
理解能力和问题解决能力
科学探究
(1)结肠中有粪便时不会引起排便反射,原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)患者甲受到外伤导致出现排便障碍,可能的原因是
________________________________________________________________________。
患者乙受伤后出现大便失禁,可能的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)如果环境不允许,大脑皮层抑制排便的兴奋传导过程是________________________________________________________________________。
(4)外括约肌的紧缩力比内括约肌大30%~60%,因而人能主动制止粪便由肛门排出,被抑制的粪便可能返回结肠的部分区域,这种结肠逆蠕动对人体正常生命活动是________(填“有利”或“有害”)的。经常抑制便意,会使直肠对粪便的压力刺激的敏感性降低,粪便在大肠内停留过久,水分被过多吸收而变干硬,导致排便困难,这是引起便秘的原因之一。根据以上资料信息分析,请给便秘患者提出一条合理的生活建议:________________________________________________________________________。
解析:(1)结合图示可知,结肠中有粪便时不会引起排便反射是因为结肠壁上缺乏排便反射弧中的感受器。(2)患者甲受到外伤后出现排便障碍,可能的原因是排便反射弧受损。患者乙受伤后出现大便失禁,即排便反射不受大脑皮层控制,原因可能是控制排便的高级中枢或高级中枢下传神经受损。(3)根据图中的兴奋传导路径,环境不允许时通过大脑皮层综合判断产生抑制排便的信号,大脑皮层通过下传神经a控制脊髓骶部排便中枢,使阴部神经控制肛门外括约肌收缩,使盆神经控制肛门内括约肌收缩和直肠舒张,抑制排便活动。(4)结肠逆蠕动有利于人体进行正常的更高级的生命活动,在适宜的条件和环境中排便,对生命活动是有利的。经常抑制排便可能导致便秘,因此需要养成定时排便和有便意后及时排便的良好生活习惯。
答案:(1)结肠壁上没有感受粪便刺激的压力感受器 (2)排便反射弧受损 控制排便的高级中枢或高级中枢下传神经受损 (3)大脑皮层通过下传神经a控制脊髓骶部排便中枢,使阴部神经控制肛门外括约肌收缩,使盆神经控制肛门内括约肌收缩和直肠舒张,抑制排便活动 (4)有利 定时排便、有便意后要及时排便
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