内容正文:
第2章 神经调节
第2节 神经调节的基本方式
01 课程标准 以课标为纲,锚定学习核心方向
02 核心导图 梳理知识脉络,搭建系统知识体系
03 教材梳理 拆解教材知识点,夯实学习根基
04 难点强化 突破学习难点,强化解题能力
05 限时必刷 限时45min训练,精准查漏补缺
2.2.1用概念图来描述反射弧的组成,概述神经调节的基本方式是反射(可分为条件反射和非条件反射),其结构基础是反射弧。
2.2.2简述条件反射是由大脑皮层控制的高级神经活动,.比较分析条件反射与非条件反射的异同以及条件反射的意义。
2.2.3结合生活实例,分析非条件反射及条件反射的建立、强化与消退。
知识一 反射与反射弧
1.反射产生感觉≠发生反射
(1)概念: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______________反应。
(2)实例:缩手反射、眨眼反射、膝跳反射等。
(3)结构基础——反射弧
①基本结构:感受器→传入神经→______________→传出神经→效应器。
②结构模式图
2.兴奋
(1)概念:动物体或人体内的某些细胞或组织(如神经组织)感受外界刺激后,由__________________状态变为______________状态的过程。
(2)传导方向
①可在____________中传导。
②可在___________________________________________________等中枢神经系统中传导。
[例1]下列有关反射和反射弧的叙述,错误的是( )
A.反射是神经调节的基本方式,其结构基础是反射弧
B.在缩手反射中,兴奋会从脊髓的低级中枢传导到大脑皮层产生相应的感觉
C.只有保持完整的反射弧结构才能完成反射活动
D.任何反射弧中的神经中枢都位于脊髓
[例2]下图是人体神经调节示意图。下列有关叙述正确的是( )
A.如果传入神经受损,其他结构正常,那么刺激感受器,大脑皮层依然有感觉
B.如果传出神经受损,其他结构正常,那么刺激感受器,大脑皮层依然有感觉
C.如果传入神经受损,其他结构正常,那么刺激感受器,效应器依然有反应
D. 如果传出神经受损,其他结构正常,那么刺激感受器,效应器依然有反应
必会知识二 非条件反射与条件反射
1.非条件反射:出生后____________就具有的反射,如缩手反射等。
2.条件反射
(1)概念:出生后在生活过程中通过学习和训练而形成的反射。
需要大脑皮层参与
(2)条件反射的建立(以狗的唾液分泌与铃声关系为例)
(3)条件反射的消退
原因
反复应用条件刺激而不给予__________刺激
机理
条件反射的消退不是条件反射的简单丧失,而是中枢把原先引起兴奋性效应的信号转变为产生抑制性效应的信号
实质
条件反射的消退使得动物获得了两个刺激间新的联系,是一个新的学习过程,需要________________的参与
(4)建立意义
①使机体具有更强的预见性、__________和适应性。
②大大提高了动物应对________________的能力。
[例1]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
[例2]让宠物狗不再随“便”,养成良好的排便习惯,是创建良好卫生环境的基本要求。宠物狗的主人可在宠物狗将要排便的时候,对其排便的地点进行固定,在其排便完成后进行语言或动作“鼓励”使其形成一种条件反射。下列相关叙述错误的是( )
A.在建立上述反射的过程中,语言或动作由非条件刺激转化成条件刺激
B.宠物狗定点排便的条件反射消退之后,可再建立相同的条件反射
C.若条件反射消退,则原先引起兴奋性效应的信号可能会转变为产生抑制性效应的信号
D.条件反射经后天学习和训练而建立,使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性
难点知识一 反射与反射弧
1.反射的发生与感觉的形成
感受器接受刺激产生兴奋,兴奋由传入神经传导至脊髓等处的低级中枢。在此处,兴奋一方面经神经中枢分析和综合后由传出神经传至效应器发生反射;另一方面沿脊髓向上传至大脑皮层,形成感觉。躯体感觉中枢位于大脑皮层中央后回,是感觉形成的部位。受到刺激后,人体一般是先发生反射,后形成感觉,原因是兴奋由脊髓传至大脑皮层经过的突触数量多,耗时长。
2.反射弧中传入神经和传出神经的判断
(1)根据是否具有神经节:有神经节的是传入神经。
(2)根据脊髓灰质内结构判断:图示中与“感受器”相连的为传入神经,与“效应器”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(靠近中枢的位置),肌肉收缩,则切断的为传入神经,反之则为传出神经。
[温馨提示] 反射正常进行必需的两个条件
(1)完整的反射弧:反射弧的完整性是完成反射的前提条件。若反射弧结构不完整,进行人为刺激时,尽管能够引起效应器的活动,但不属于反射。
(2)需要适宜的刺激:反射的进行需要接受适宜的刺激,刺激过强或过弱,都将导致反射活动无法进行。
命题角度1 反射弧结构识别与传入 / 传出神经判断(基础识图单选)
如图为反射弧的部分模式图,图中甲、乙、丙、丁表示结构,①~⑥表示反射弧中的位点,其中②④⑥表示突触。格林巴利综合征患者在发病前多数有病毒的感染,产生的抗体引起神经纤维脱鞘(脱鞘是影响神经正常功能的疾病),患者出现灼烧、麻木等感觉,肌肉逐渐无力,甚至出现心脏、呼吸衰竭。下列叙述正确的是( )
A.该图可为膝跳反射的反射弧,甲为感受器
B.患者神经纤维脱鞘是病毒感染神经胶质细胞导致的
C.神经纤维脱鞘的部位最可能是部位⑤
D.由图可知,可在神经元之间、神经元与肌肉或腺体间形成突触
命题角度2 反射弧受损后感觉与效应综合分析
下图是人体膝跳反射示意图。下列叙述错误的是( )
A.若脊髓受损,可能导致人体膝跳反射无法完成
B.膝盖下方的皮肤破损不会影响膝跳反射的发生
C.刺激传入神经元,抑制性中间神经元不会兴奋
D.膝跳反射的反射弧中,传出神经元的胞体位于脊髓中
命题角度3低级中枢与高级中枢调控关系(新高考多选)
3.某人深夜独自驾车遭遇野鹿突然冲出,受到过度惊吓急刹车,随后发生不自主排尿。关于此现象最科学的解释是( )
A.惊吓导致脊髓骶段排尿中枢受损,反射弧完整性被破坏
B.大脑皮层感觉中枢过度兴奋,直接发出排尿指令至效应器
C.高级中枢对脊髓排尿反射中枢的抑制作用减弱
D.交感神经兴奋,使膀胱缩小,导致不自主排尿
命题角度4反射与内环境跨模块综合(新高考提升多选)
氨基酸脱氨基产生的氨经肝脏代谢转变为尿素。此过程发生障碍时,大量进入脑组织的氨与谷氨酸反应生成谷氨酰胺,谷氨酰胺含量增加可引起脑组织水肿、代谢障碍,患者会出现昏迷、膝跳反射明显增强等现象。下列说法正确的是( )
A.此时内环境稳态遭到破坏,必将引起酶促反应速率加快
B.兴奋经过膝跳反射神经中枢的时间比经过缩手反射神经中枢的时间长
C.患者膝跳反射增强的原因是高级神经中枢对低级神经中枢的控制减弱
D.患者能进食后,应大量增加蛋白类食品的摄入
难点知识二 非条件反射与条件反射
1. 非条件反射与条件反射
反射类型
形成
特点
意义
实例
非条件
反射
遗传获得,与生俱来
不经过大脑皮层;先天性;终生性;数量有限
使机体初步适应环境
眨眼反射、啼哭、膝跳反射、吃东西分泌唾液等
条件反射
后天形成
经过大脑皮层;后天性;可以建立,也能消退;数量可以不断增加
使机体适应复杂多变的环境
学习、“望梅止渴”“画饼充饥”等
2.“三看法”判断条件反射与非条件反射
命题角度1 两类反射区分(生活情境基础单选)
动物可通过学习将条件刺激(CS)与非条件刺激(US)有效关联建立条件反射,研究人员利用果蝇的“气味-电击”学习模型开展研究。果蝇对气味甲、乙的偏好无差异。利用下图1装置进行实验,探究气味甲与施加电击两种处理的时间间隔对果蝇建立气味与电击关联的影响。先向训练臂通入气味甲并施加电击,置换新鲜空气之后通入气味乙,训练后将果蝇转移至测试臂进行测试。测试实验开始时,果蝇全部放在中间,一段时间后检测并计算右测试臂果蝇数量减去左测试臂果蝇数量的差值占果蝇总数的比例(PI),绘制曲线如图2。
下列相关叙述错误的是( )
A.电击会引发果蝇的躲避反应,属于非条件反射,实验中气味甲作为条件刺激
B.非条件反射是条件反射的基础,条件反射建立后要维持下去,还需CS的强化
C.时间间隔为20s时野生型果蝇的PI为0,表示条件反射的建立失败
D.如果长时间应用CS而不给予US,会发生条件反射消退,这是一个新的学习过程
命题角度2 条件反射建立机理(巴甫洛夫实验图文题)
俄国生理学家巴甫洛夫利用狗设计了著名的条件反射实验,经过反复的训练,狗一听到铃声就会分泌唾液。下列关于该实验的叙述,正确的是( )
A.实验中铃声由非条件刺激变为条件刺激
B.实验中相关反射弧的效应器都是唾液腺
C.铃声和唾液分泌的联系建立后就牢固不变
D.建立条件反射的过程可体现脑的高级功能
命题角度3 条件反射消退机制(概念辨析单选)
斑马鱼取食时有先天性聚集行为。研究人员利用斑马鱼探究条件反射的建立与消退及对觅食行为的影响。先对斑马鱼进行红光-喂食配对训练,一段时间后进行迷宫觅食测试,结果如下图,随后进行条件反射的消退实验。下列说法正确的是( )
A.只要反射弧结构完整,给予适宜的刺激,即可出现反射活动
B.迷宫测试应在完全无光条件下进行,实验结果说明斑马鱼已建立红光-食物条件反射
C.条件反射的建立涉及学习和记忆,短时记忆包括第一级记忆和第二级记忆
D.条件反射消退后,红光刺激转变为产生抑制性效应的信号,需要大脑皮层参与
命题角度4 条件反射实验探究
胰腺能分泌胰液,食物是刺激胰液分泌的自然因素。胰液通过导管注入小肠,其分泌的调节过程如下图所示,下列叙述错误的是( )
A.食物引起胰液分泌仅为非条件反射
B.进食时胰液分泌受神经和体液双重调节
C.据图推测,迷走神经兴奋不引起促胰液素的释放
D.迷走神经兴奋能引起胰液分泌,此时分泌的胰液中含有一定量的酶
1.反射是神经调节的基本方式,完成反射的结构基础是反射弧。
2.效应器是指传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等。
3.兴奋除了在反射弧中传导,还会在脑与脊髓等中枢神经系统中传导。
4.条件反射是指出生后在生活过程中通过学习和训练而形成的反射。
5.条件反射需要大脑皮层的参与,建立在非条件反射的基础之上。
6.条件反射的建立大大提高了动物应对复杂环境变化的能力。
一、单选题
1.有些人吃苦药时,会在药里加糖,但仍然感觉很苦。下图是哺乳动物感知味觉、调节摄食相关机制的过程,下列相关叙述错误的是( )
A.产生苦味和甜味这两种感觉的中枢在脑干
B.苦药里加糖,仍然感觉很苦,是因为GCbt区会抑制脑干甜味中枢
C.猫科动物因为缺失了甜味化合物的受体编码基因,所以品尝不出甜味
D.吃苦药产生苦觉的过程不属于非条件反射
2.神经系统对维持机体生命活动的正常进行具有重要作用。下列关于神经系统的叙述正确的是( )
A.交感神经和副交感神经属于自主神经系统,由完整的反射弧构成
B.副交感神经兴奋,消化腺分泌活动减弱,抑制胃肠蠕动不利于食物消化
C.大脑、小脑共同组成人体的中枢神经系统,小脑能够维持身体平衡
D.神经胶质细胞数量远多于神经元,并参与构成神经纤维表面的髓鞘
3.下列关于人体神经系统组成及神经调节基本方式的叙述,正确的是( )
A.中枢神经系统由大脑和脊髓组成
B.自主神经系统是只受意识支配的完全自主性的运动神经
C.反射是在大脑皮层参与下,机体对内外刺激作出的规律性应答
D.条件反射的消退是一个新的学习过程,需要大脑皮层的参与
4.心理学家进行过一项有关恐惧条件反射的实验。受试者是个九个月大的婴儿,当他第一次看到老鼠时,表现出好奇甚至是喜悦。当他伸手去摸它时,一根钢筋被锤子击中,发出很大的声音,每次受试者试图伸手去摸老鼠时,这种巨大的噪音就会产生。几次后,受试者只要看到老鼠就表现的特别恐惧。关于此条件反射,说法正确的是( )
A.此条件反射中,巨大噪音属于无关刺激,老鼠属于非条件刺激
B.人类恐惧条件反射的形成使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性
C.此条件反射形成需大脑皮层参与,但其消退不需大脑皮层参与
D.条件反射建立后,老鼠反复出现而没有噪音,此反射不会消退
5.人动脉血压升高时会刺激颈动脉窦压力感受器产生兴奋,最终使心肌收缩力减弱、心率减慢、血管平滑肌舒张以降低血压。相关传出神经释放的神经递质及其作用效果如下表,下列叙述正确的是( )
传出神经
神经递质
种类
作用效果
心交感神经
去甲肾上腺素
心肌收缩力增强,心率加快
心迷走神经
乙酰胆碱
心肌收缩力减弱,心率减慢
交感缩血管神经
去甲肾上腺素
血管平滑肌收缩
血管平滑肌舒张
A.上述反射弧的效应器是心脏和血管
B.表中的传出神经属于自主神经系统
C.动脉血压升高将会引起心交感神经活动增强、心迷走神经活动减弱
D.心肌细胞和各种血管平滑肌细胞的去甲肾上腺素受体蛋白结构相同
6.美国科学家戴维·朱利叶斯和雅顿帕塔普蒂安在“热感和机械感受器方面”的贡献被授予诺贝尔生理学或医学奖。研究发现,炎症因子(如IL-6)、辣椒中的辣椒素和伤害性热刺激(>43℃)可以通过与TRPV1受体(位于伤害性感觉神经元上的阳离子通道热敏受体)结合激活神经末梢,最终引起灼烧疼痛等感觉。图为炎症因子IL-6引起炎症痛的分子机制,下列有关叙述正确的是( )
A.吃辣椒会感觉痛而吃薄荷会感觉清凉,属于非条件反射
B.合成TRPV1受体的细胞器是核糖体、内质网和高尔基体
C.IL-6与GP130结合后对Ca2+通透性改变,逆浓度运进细胞
D.据图可知,IL-6通过P13K发挥作用的两个途径是促进TRPV1蛋白合成和促进含TRPV1蛋白的囊泡与细胞膜融合
7.如图表示人体排尿反射的调节过程。下列叙述错误的是( )
A.膀胱的扩大和缩小受自主神经系统的支配
B.图中d表示交感神经支配逼尿肌和内括约肌
C.大脑皮层通过调控脊髓有意识地控制排尿属于分级调节
D.若某人的脊髓胸段受到损伤会导致排尿不完全
8.人体体表痛和内脏痛的形成存在共用神经元时,神经中枢无法判断刺激的来源,但神经中枢更习惯于识别体表信息,将内脏痛误认为是体表痛,这种现象称为牵涉痛。参与牵涉痛的神经结构如图所示,有关说法正确的是( )
A.图中a为传出神经,c为支配内脏的交感神经或副交感神经
B.牵涉痛的产生共用了神经纤维b,由脊髓产生痛觉
C.牵涉痛的形成过程中,皮肤被误作“感受器”,神经元a并没有产生兴奋
D.牵涉痛属于条件反射,其结构基础是完整的反射弧
9.为探究反射弧中兴奋传导的特性,研究者进行了实验,如下图所示,其中字母代表反射弧的结构,①②③代表刺激位点。实验分组、处理及结果如下表所示。下列叙述错误的是( )
组别
刺激位点
延迟时间/ms
腓肠肌收缩幅度/%
1
③
16.2±0.3
100
2
①
3.8±0.2
100
3
②
4.1±0.2
100
4
②
无法测出
0
注:延迟时间指从刺激开始至腓肠肌收缩的时间;第4组刺激距离第3组刺激时间间隔1ms。
A.对比1、3组实验结果可知,兴奋在突触处的传递速度远低于在神经纤维上
B.测量出刺激点①②之间的距离,可计算出兴奋在神经纤维上的传导速度
C.实验3、4组的结果说明刺激间隔时间过短会造成神经纤维膜上钾离子通道无法开放
D.若要证明兴奋在突触处只能单向传递,还应刺激②并在③处放置一个电流表
10.人通过学习和训练可获得各种条件反射,能提高人对复杂环境变化的适应能力。下列属于条件反射的是( )
A.婴儿吸吮母乳 B.膝跳反射
C.司机看见红灯会踩刹车 D.手碰到热物体立即缩回
二、多选题
11.斯金纳通过实验发现:将大鼠放入特制的实验箱中,当其偶然按压杠杆后为其提供食物,多次重复后,大鼠按压杠杆的频率显著增加。但若之后按压杠杆不再提供食物,该行为会逐渐减少直至消失。下列相关叙述正确的是( )
A.大鼠第一次偶然按压杠杆后获得食物,该过程属于非条件反射
B.按压杠杆的行为从偶然变为高频,是基于该行为与食物刺激多次结合建立的
C.停止提供食物后按压行为减少,说明此按压行为的维持需要非条件刺激的不断强化
D.此反射的神经中枢位于大脑皮层,其建立使大鼠能更主动地适应环境
12.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
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
13.肺牵张反射指由肺的扩张和缩小所引起的吸气抑制和兴奋的反射,又称黑—伯反射。当肺过度扩张时,引起吸气动作的抑制而产生呼气,而当肺萎陷缩小时,则引起呼气动作的终止而引起吸气,下图为肺牵张反射的示意图,下列相关叙述正确的是( )
A.图中B为传出神经,其末梢及支配的肺部肌肉构成肺牵张反射的效应器
B.呼吸中枢位于脑干,下丘脑损伤的患者呼吸运动的调节也可能受到影响
C.平静呼吸时,肺牵张反射一般不参与对人体呼吸运动的调节
D.肺牵张反射是一种正反馈调节机制,有助于加深吸气强度保障充足氧气供应
14.正常人的血浆pH通常维持在7.35~7.45,与其中含有的缓冲物质有关,过酸、过碱都会影响细胞正常的代谢。下列说法错误的是( )
A.人体的内环境稳态就是指各种理化性质处于相对稳定的状态,如体温、pH、渗透压的动态平衡
B.血浆中CO2过多会刺激呼吸中枢,进而被排出的过程不属于反射
C.人体内多余的H+主要通过肺的呼吸排出体外
D.人在剧烈运动时产生大量的乳酸,会和血浆中的缓冲物质反应,该过程不属于细胞代谢
15.某人颈脊髓损伤,失去行走能力。在安装脑机接口套件后,该患者恢复了自主行走能力。该套件由三个装置组成,如图所示:装置1安装在大脑皮层中央前回,负责采集信号;装置2穿戴于体外,负责对装置1传来的信息解码并生成控制指令;装置3置于体内脊髓区,负责将装置2的指令转换并传至控制下肢的脊髓运动中枢。下列叙述错误的是( )
A.装置1收到的信号与神经元的Na+、K+跨膜运输有关
B.装置2和大脑皮层一样,具有随意支配下肢运动的能力
C.装置3刺激患者自主神经纤维释放电信号控制下肢肌肉收缩
D.该套件的应用证明大脑可不经反射弧直接支配下肢肌肉
三、解答题
16.七氟醚是临床中常用的麻醉剂。已有研究表明七氟醚对大鼠的认知功能具有负面影响。神经调节蛋白1(NRG1)与ErbB4亲和度较高,通过促进ErbB4受体磷酸化发挥作用,二者在神经系统调节中形成NRG1/ErbB4通路。为研究NRG1/ErbB4通路在七氟醚诱导的大鼠认知功能障碍中的作用,某科研小组做了相关实验,请回答下列问题。
(1)神经调节的基本方式是___________。七氟醚麻醉药的原理是通过阻断神经信号传递,抑制在___________产生痛觉和其他感觉的传导,从而达到麻醉的效果。用针破坏大鼠的大脑,保留脊髓,刺激左后肢的传出神经,左后肢发生屈腿收缩,该过程___________(填“发生”或“未发生”)屈腿反射。
(2)科研小组将生长状况相似的大鼠分为4组,从侧脑室注射等量相关试剂如表所示,用水迷宫实验检测各组大鼠认知功能,将透明圆形平台置于低于水面1cm进行定位巡航实验,每天按随机顺序将大鼠随机放入水中,将大鼠在水中搜寻和爬上平台的持续时间记录为潜伏期。连续训练,记录每天检测结果的平均值,结果如表。
表各组大鼠潜伏期不同时间比较(s)
组别
注入试剂
第1天
第2天
第3天
第4天
第5天
1
对照
40.11
35.26
31.09
29.22
25.43
2
七氟醚
85.29
74.33
61.04
50.06
41.28
3
七氟醚+NRG1-β1
66.62
59.28
48.90
37.33
30.65
4
七氟醚+NRG1-β1+AG1478(ErbB4受体阻断剂)
76.17
67.39
54.81
43.84
35.72
控制大鼠在水迷宫中运动的低级神经中枢是___________,大鼠能凭借认知记忆在运动基础上寻找平台目的地,这体现了神经调节的___________。从表中可以看出,NRG1/ErbB4通路对七氟醚诱导的大鼠认知功能障碍有___________(填“促进”或“抑制”)作用。推测第4组中潜伏期比第3组长的原因是___________。
(3)进一步研究表明七氟醚有破坏大鼠血脑屏障完整性、引起神经炎症、诱导海马神经元凋亡等作用,以下推断正确的有( )
A.七氟醚可能会影响大鼠内环境成分改变
B.实验大鼠产生的炎症因子第2组比第1组多,第3组比第4组多
C.七氟醚可能引起海马神经细胞内细胞凋亡相关酶活性升高
D.七氟醚可能使大鼠海马组织NRG1/ErbB4通路相关蛋白表达增多
17.肌肉萎缩侧索硬化(ALS)是一种运动神经元疾病,主要原因是运动神经元轴突变和细胞死亡,导致神经元和其髓鞘的功能丧失,随着时间推移会发生进一步的恶化,从而导致了机体功能的障碍。下图是某患者病变部位的反射弧结构示意图:
(1)若在患者①处给予一适宜刺激,⑤处____(能/不能)做出规律性的应答,原因是__________。
(2)研究中发现在ALS患者的运动神经元中有多个基因发生了突变,如SQSTM1、UBQLN2、TARDBP等基因均有不同程度的突变。下图所示为TARDBP基因发生突变后的模板链部分序列片段:
3’-ATGTCTGAATATACTCGGGTAACCGAAGATGAGAACGATGAGCCATTGAA-5’
(注:起始密码子为AUG,终止密码子为UAG、UAA或UGA)
在基因进行转录时,所需要的酶主要有____,此基因片段能控制合成的肽链最多含有____个氨基酸。
(3)研究发现细胞自噬与ALS有一定的关联,蛋白LC3-I与LC3-Ⅱ的相对值通常作为细胞自噬水平的检测指标,为探究ALS患者中的运动神经元的自噬水平是否发生变化,研究者使用细胞自噬诱导剂进行了多次实验,实验分为三组,其中①使用某促进自噬的药物诱导处理ALS运动神经元,②使用生理盐水处理ALS运动神经元。其结果如图:
从上图中,我们可以得到LC3-Ⅱ与LC3-I的比值越大,细胞的自噬水平越____,推测第③组实验处理方法为____,这说明ALS患者中运动神经元的细胞自噬水平可能发生了____(增强/减弱)。
18.“一条大河波浪宽,风吹稻花香两岸……”,熟悉的歌声会让人不由自主地哼唱。听歌和唱歌都涉及到人体生命活动的调节。回答下列问题。
(1)听歌跟唱时,声波传入内耳使听觉感受细胞产生______,经听神经传入神经中枢,再通过中枢对信息的分析和综合后,由______支配发声器官唱出歌声,该过程属于神经调节的______(填“条件”或“非条件”)反射活动。
(2)唱歌时,呼吸是影响发声的重要因素,需要有意识地控制“呼”与“吸”。换气的随意控制由______和低级中枢对呼吸肌的分级调节实现。体液中CO2浓度变化会刺激中枢化学感受器和外周化学感受器,从而通过神经系统对呼吸运动进行调节。切断动物外周化学感受器的传入神经前后,让动物短时吸入CO2(5%CO2和95%O2),检测肺通气量的变化,结果如图1。据图分析,得出的结论是______。
(3)失歌症者先天唱歌跑调却不自知,为检测其对音乐的感知和学习能力,对正常组和失歌症组进行“前测一训练一后测”的实验研究,结果如图2。从不同角度分析可知,与正常组相比,失歌症组______(答出2点);仅分析失歌症组后测和前测音乐感知准确率的结果,可得出的结论是______,因此,应该鼓励失歌症者积极学习音乐和训练歌唱。
19.人体在躯体和内脏受到伤害性刺激后会出现痛觉并产生反应。牵涉痛是指内脏患病时引起体表特定部位发生疼痛的现象,临床上了解牵涉痛的部位对于诊断某些内脏疾病具有重要参考价值。人体心肌缺血时常感到机体左肩或左上臂疼痛,会聚学说认为这种牵涉痛的产生机理如下图所示。回答下列问题:
(1)生活中人体左肩或左上臂皮肤常受到伤害性刺激,这种刺激可引起图中C神经元兴奋并上传至________处产生痛觉;上述伤害性刺激常引起心跳加快,这与自主神经系统中________调控心肌有关。
(2)心肌缺血引起痛觉时,B神经元产生的兴奋________(填“能”或“不能”)传到A神经元,原因是________。此时,人体感觉疼痛不是来自心脏,而是来自机体左肩或左上臂,结合生活实际和会聚学说,可能原因是________(答出一点即可)。
(3)临床上某病人感觉到左肩疼痛,为诊断病因,医生常需要______。
20.A和C是两种气味完全不同的物品,小鼠嗅细胞M、嗅细胞X分别识别A、C中的气味分子。气味分子与小鼠嗅细胞膜上特定受体结合,激活嗅细胞,使嗅觉神经通路兴奋,产生嗅觉。激活小鼠LDT脑区细胞,奖赏神经通路兴奋,可使其感到愉快;而激活小鼠LHb脑区细胞,惩罚神经通路兴奋,可使其感到痛苦。实验小鼠的嗅细胞、LDT和LHb脑区细胞可被特殊光源激活。研究人员为探究小鼠条件反射的神经机制,重点关注记忆的形成和消退,进行了如表所示的实验。回答下列问题:
组别
处理
将小鼠处理24h后放入观测盒中,记录小鼠在两侧的停留时间
足部反复电击
特殊光源反复刺激
嗅细胞M
嗅细胞X
LDT
LHb
对照
—
—
—
—
—
无差异
Ⅰ
√
√
—
—
—
较长时间停留在有物品C的一侧
Ⅱ
—
√
—
—
—
无差异
Ⅲ
—
—
—
√
—
无差异
Ⅳ
—
√
—
√
—
较长时间停留在有物品A的一侧
Ⅴ
—
—
—
—
√
无差异
Ⅵ
—
√
—
—
√
较长时间停留在有物品C的一侧
Ⅶ
—
—
√
√
—
?
注:在观测盒内正中间放置带小孔的隔板,将其分为左右两侧,在两侧分别放置物品A和C,小鼠可通过小孔在盒内自由移动。“—”表示未处理,“√”表示进行了处理,两个“√”表示同时实施两种处理。
(1)学习和记忆由多个脑区和神经通路参与。Ⅰ组小鼠建立的反射属于_________(填“条件”或“非条件”)反射,在观测盒中Ⅰ组小鼠接触物品A时,产生兴奋的神经通路中,感受器是位于_________和嗅细胞M的感觉神经末梢。
(2)Ⅳ组小鼠建立的条件反射中,非条件刺激是_________。
(3)推测Ⅶ组的结果是_________,理由是光源刺激嗅细胞X模拟_________的气味,与LDT奖赏关联,形成了对该气味的偏好条件反射。若要利用光源使小鼠对该气味产生持久偏好,且避免记忆消退,则处理措施需满足的条件是_________。
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第2章 神经调节
第2节 神经调节的基本方式
01 课程标准 以课标为纲,锚定学习核心方向
02 核心导图 梳理知识脉络,搭建系统知识体系
03 教材梳理 拆解教材知识点,夯实学习根基
知识一 反射与反射弧
知识二 条件反射与非条件反射
04 难点强化 突破学习难点,强化解题能力
难点一 反射与反射弧(4大命题角度)
难点二 条件反射与非条件反射(4大命题角度)
05 限时必刷 限时45min训练,精准查漏补缺
2.2.1用概念图来描述反射弧的组成,概述神经调节的基本方式是反射(可分为条件反射和非条件反射),其结构基础是反射弧。
2.2.2简述条件反射是由大脑皮层控制的高级神经活动,.比较分析条件反射与非条件反射的异同以及条件反射的意义。
2.2.3结合生活实例,分析非条件反射及条件反射的建立、强化与消退。
知识一 反射与反射弧
1.反射产生感觉≠发生反射
(1)概念: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______________反应。
(2)实例:缩手反射、眨眼反射、膝跳反射等。
(3)结构基础——反射弧
①基本结构:感受器→传入神经→______________→传出神经→效应器。
②结构模式图
2.兴奋
(1)概念:动物体或人体内的某些细胞或组织(如神经组织)感受外界刺激后,由__________________状态变为______________状态的过程。
(2)传导方向
①可在____________中传导。
②可在___________________________________________________等中枢神经系统中传导。
[答案自填] 应答 神经中枢 相对静止
显著活跃 反射弧 脑与脊髓
[例1]下列有关反射和反射弧的叙述,错误的是( )
A.反射是神经调节的基本方式,其结构基础是反射弧
B.在缩手反射中,兴奋会从脊髓的低级中枢传导到大脑皮层产生相应的感觉
C.只有保持完整的反射弧结构才能完成反射活动
D.任何反射弧中的神经中枢都位于脊髓
【答案】D
【详解】选D。神经调节的基本方式是反射,反射的结构基础是反射弧,A正确;大脑皮层是所有感觉的产生部位,兴奋可从脊髓的低级中枢传导到大脑皮层从而产生相应的感觉,B正确;反射完成的条件之一是具有完整的反射弧,只有保持完整的反射弧结构才能完成反射活动,C正确;在反射弧中,低级中枢位于脊髓,高级中枢位于大脑皮层,D错误。
[例2]下图是人体神经调节示意图。下列有关叙述正确的是( )
A.如果传入神经受损,其他结构正常,那么刺激感受器,大脑皮层依然有感觉
B.如果传出神经受损,其他结构正常,那么刺激感受器,大脑皮层依然有感觉
C.如果传入神经受损,其他结构正常,那么刺激感受器,效应器依然有反应
D. 如果传出神经受损,其他结构正常,那么刺激感受器,效应器依然有反应
【答案】B
【详解】选B。据题图分析,如果传入神经受损,其他结构正常,那么刺激感受器,其产生的兴奋无法通过神经中枢传到大脑皮层,所以没有感觉,A错误;如果传出神经受损,其他结构正常,那么刺激感受器,兴奋可以通过神经中枢传到大脑皮层,所以大脑皮层依然有感觉,B正确;如果传入神经受损,其他结构正常,那么刺激感受器,兴奋无法传到神经中枢,因而无法通过传出神经传到效应器,因此效应器没有反应,C错误;如果传出神经受损,其他结构正常,那么刺激感受器,兴奋不能通过传出神经传到效应器,因此效应器没有反应,D错误。
必会知识二 非条件反射与条件反射
1.非条件反射:出生后____________就具有的反射,如缩手反射等。
2.条件反射
(1)概念:出生后在生活过程中通过学习和训练而形成的反射。
需要大脑皮层参与
(2)条件反射的建立(以狗的唾液分泌与铃声关系为例)
(3)条件反射的消退
原因
反复应用条件刺激而不给予__________刺激
机理
条件反射的消退不是条件反射的简单丧失,而是中枢把原先引起兴奋性效应的信号转变为产生抑制性效应的信号
实质
条件反射的消退使得动物获得了两个刺激间新的联系,是一个新的学习过程,需要________________的参与
(4)建立意义
①使机体具有更强的预见性、__________和适应性。
②大大提高了动物应对________________的能力。
[答案自填] 无须训练 无关 条件 非条件 大脑皮层 灵活性 复杂环境变化
[例1]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
【答案】B
【详解】选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不符合题意;司机看到红灯刹车这一反射是在后天生活中习得的,受到大脑皮层的控制,属于条件反射,B符合题意;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不符合题意;新生儿吸吮放入口中的奶嘴是其与生俱来的行为,该反射不需要大脑皮层参与,因此属于非条件反射,D不符合题意。
[例2]让宠物狗不再随“便”,养成良好的排便习惯,是创建良好卫生环境的基本要求。宠物狗的主人可在宠物狗将要排便的时候,对其排便的地点进行固定,在其排便完成后进行语言或动作“鼓励”使其形成一种条件反射。下列相关叙述错误的是( )
A.在建立上述反射的过程中,语言或动作由非条件刺激转化成条件刺激
B.宠物狗定点排便的条件反射消退之后,可再建立相同的条件反射
C.若条件反射消退,则原先引起兴奋性效应的信号可能会转变为产生抑制性效应的信号
D.条件反射经后天学习和训练而建立,使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性
【答案】A
【详解】选A。在建立题述反射的过程中,语言或动作属于排便完成后的“鼓励”行为,不属于非条件刺激,且并未转化成条件刺激,A错误;条件反射消退之后,经过训练可以再建立相同的条件反射,B正确;条件反射的消退不是条件反射的简单丧失,而是中枢把原先引起兴奋性效应的信号转变为产生抑制性效应的信号,C正确;条件反射是在非条件反射的基础上通过学习和训练而建立的,其扩展了机体对外界复杂环境的适应范围,使机体能够识别刺激物的性质,预先作出不同的反应,从而使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性,D正确。
难点知识一 反射与反射弧
1.反射的发生与感觉的形成
感受器接受刺激产生兴奋,兴奋由传入神经传导至脊髓等处的低级中枢。在此处,兴奋一方面经神经中枢分析和综合后由传出神经传至效应器发生反射;另一方面沿脊髓向上传至大脑皮层,形成感觉。躯体感觉中枢位于大脑皮层中央后回,是感觉形成的部位。受到刺激后,人体一般是先发生反射,后形成感觉,原因是兴奋由脊髓传至大脑皮层经过的突触数量多,耗时长。
2.反射弧中传入神经和传出神经的判断
(1)根据是否具有神经节:有神经节的是传入神经。
(2)根据脊髓灰质内结构判断:图示中与“感受器”相连的为传入神经,与“效应器”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(靠近中枢的位置),肌肉收缩,则切断的为传入神经,反之则为传出神经。
[温馨提示] 反射正常进行必需的两个条件
(1)完整的反射弧:反射弧的完整性是完成反射的前提条件。若反射弧结构不完整,进行人为刺激时,尽管能够引起效应器的活动,但不属于反射。
(2)需要适宜的刺激:反射的进行需要接受适宜的刺激,刺激过强或过弱,都将导致反射活动无法进行。
命题角度1 反射弧结构识别与传入 / 传出神经判断(基础识图单选)
如图为反射弧的部分模式图,图中甲、乙、丙、丁表示结构,①~⑥表示反射弧中的位点,其中②④⑥表示突触。格林巴利综合征患者在发病前多数有病毒的感染,产生的抗体引起神经纤维脱鞘(脱鞘是影响神经正常功能的疾病),患者出现灼烧、麻木等感觉,肌肉逐渐无力,甚至出现心脏、呼吸衰竭。下列叙述正确的是( )
A.该图可为膝跳反射的反射弧,甲为感受器
B.患者神经纤维脱鞘是病毒感染神经胶质细胞导致的
C.神经纤维脱鞘的部位最可能是部位⑤
D.由图可知,可在神经元之间、神经元与肌肉或腺体间形成突触
【答案】C
【分析】神经调节的基本方式是反射,反射的结构基础是反射弧,反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五部分组成。
【详解】A、甲为感受器,但膝跳反射的反射弧中不包含中间神经元,A错误;
B、神经纤维的脱鞘与抗体有关,该病属于自身免疫病,不是病毒侵染神经胶质细胞导致的,B错误;
C、图中属于神经纤维的部位为①③⑤,因为患者有感觉,因此①③病变的可能性比较小,最可能是部位⑤的神经纤维出现了脱鞘,C正确;
D、图中形成的突触中,不包含神经元与腺体间形成突触的类型,D错误。
故选C。
命题角度2 反射弧受损后感觉与效应综合分析
下图是人体膝跳反射示意图。下列叙述错误的是( )
A.若脊髓受损,可能导致人体膝跳反射无法完成
B.膝盖下方的皮肤破损不会影响膝跳反射的发生
C.刺激传入神经元,抑制性中间神经元不会兴奋
D.膝跳反射的反射弧中,传出神经元的胞体位于脊髓中
【答案】C
【详解】A、膝跳反射的神经中枢位于脊髓,若脊髓受损,反射弧的神经中枢被破坏,膝跳反射无法完成,A正确;
B、膝跳反射的感受器是肌梭,因此膝盖下方的皮肤破损,不会损伤感受器,不影响膝跳反射的发生,B正确;
C、刺激传入神经元时,兴奋会同时传递给支配伸肌的传出神经元和抑制性中间神经元,抑制性中间神经元会兴奋,进而释放抑制性神经递质,使支配屈肌的传出神经元抑制,保证伸肌收缩、屈肌舒张,完成膝跳反射,C错误;
D、膝跳反射的反射弧中,传出神经元的胞体位于脊髓的灰质内,这是反射弧的结构特点,D正确。
命题角度3低级中枢与高级中枢调控关系(新高考多选)
3.某人深夜独自驾车遭遇野鹿突然冲出,受到过度惊吓急刹车,随后发生不自主排尿。关于此现象最科学的解释是( )
A.惊吓导致脊髓骶段排尿中枢受损,反射弧完整性被破坏
B.大脑皮层感觉中枢过度兴奋,直接发出排尿指令至效应器
C.高级中枢对脊髓排尿反射中枢的抑制作用减弱
D.交感神经兴奋,使膀胱缩小,导致不自主排尿
【答案】C
【详解】A、若脊髓骶段排尿中枢受损、反射弧完整性被破坏,排尿反射无法正常完成,会出现排尿障碍而非不自主排尿,且仅受惊吓不会损伤排尿中枢,A错误;
B、大脑皮层感觉中枢的功能是产生感觉,无法直接发出指令至效应器,且排尿指令需经脊髓低级排尿中枢传出至效应器,B错误;
C、排尿反射的低级中枢位于脊髓骶段,正常情况下受大脑皮层高级中枢的调控,过度惊吓时大脑皮层对脊髓排尿反射中枢的抑制作用减弱,就会出现不自主排尿,C正确;
D、交感神经兴奋时会抑制膀胱逼尿肌收缩、舒张尿道括约肌,抑制排尿;副交感神经兴奋才会促进膀胱缩小、引发排尿,D错误。
命题角度4反射与内环境跨模块综合(新高考提升多选)
氨基酸脱氨基产生的氨经肝脏代谢转变为尿素。此过程发生障碍时,大量进入脑组织的氨与谷氨酸反应生成谷氨酰胺,谷氨酰胺含量增加可引起脑组织水肿、代谢障碍,患者会出现昏迷、膝跳反射明显增强等现象。下列说法正确的是( )
A.此时内环境稳态遭到破坏,必将引起酶促反应速率加快
B.兴奋经过膝跳反射神经中枢的时间比经过缩手反射神经中枢的时间长
C.患者膝跳反射增强的原因是高级神经中枢对低级神经中枢的控制减弱
D.患者能进食后,应大量增加蛋白类食品的摄入
【答案】C
【分析】1、一个典型的反射弧包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五部分。膝跳反射和缩手反射的神经中枢都在脊髓。
2、位于脊髓的低级中枢受脑中相应高级中枢的调控。
【详解】A、内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件,内环境稳态遭到破坏,不一定会引起酶促反应速率加快,A错误;
B、膝跳反射一共有2个神经元参与,缩手反射有3个神经元参与,膝跳反射的突触数目少,因此兴奋经过膝跳反射神经中枢的时间比经过缩手反射神经中枢的时间短,B错误;
C、膝跳反射的神经中枢在脊髓,位于脊髓的低级中枢受脑中相应高级中枢的调控,患者膝跳反射增强的原因是高级神经中枢对低级神经中枢的控制减弱,C正确;
D、如果患者摄入过多的蛋白质,其中的氨基酸脱氢产生的更多氨进入脑组织,与谷氨酸反应生成更多谷氨酰胺,加重病情,所以应减少蛋白类食品摄入,D错误。
故选C。
难点知识二 非条件反射与条件反射
1. 非条件反射与条件反射
反射类型
形成
特点
意义
实例
非条件
反射
遗传获得,与生俱来
不经过大脑皮层;先天性;终生性;数量有限
使机体初步适应环境
眨眼反射、啼哭、膝跳反射、吃东西分泌唾液等
条件反射
后天形成
经过大脑皮层;后天性;可以建立,也能消退;数量可以不断增加
使机体适应复杂多变的环境
学习、“望梅止渴”“画饼充饥”等
2.“三看法”判断条件反射与非条件反射
命题角度1 两类反射区分(生活情境基础单选)
动物可通过学习将条件刺激(CS)与非条件刺激(US)有效关联建立条件反射,研究人员利用果蝇的“气味-电击”学习模型开展研究。果蝇对气味甲、乙的偏好无差异。利用下图1装置进行实验,探究气味甲与施加电击两种处理的时间间隔对果蝇建立气味与电击关联的影响。先向训练臂通入气味甲并施加电击,置换新鲜空气之后通入气味乙,训练后将果蝇转移至测试臂进行测试。测试实验开始时,果蝇全部放在中间,一段时间后检测并计算右测试臂果蝇数量减去左测试臂果蝇数量的差值占果蝇总数的比例(PI),绘制曲线如图2。
下列相关叙述错误的是( )
A.电击会引发果蝇的躲避反应,属于非条件反射,实验中气味甲作为条件刺激
B.非条件反射是条件反射的基础,条件反射建立后要维持下去,还需CS的强化
C.时间间隔为20s时野生型果蝇的PI为0,表示条件反射的建立失败
D.如果长时间应用CS而不给予US,会发生条件反射消退,这是一个新的学习过程
【答案】B
【分析】反射一般可以分为两大类:非条件反射和条件反射;非条件反射是指人生来就有的先天性反射,是一种比较低级的神经活动,由大脑皮层以下的神经中枢(如脑干、脊髓)参与即可完成;条件反射是人出生以后在生活过程中逐渐形成的后天性反射,是在非条件反射的基础上,在大脑皮层参与下完成的,是高级神经活动的基本方式。
【详解】A、电击会引发果蝇的躲避反应,该过程是生来就有的反应,属于非条件反射,据题干信息“探究气味甲与施加电击两种处理的时间间隔对果蝇建立气味与电击关联的影响”可知,而实验中气味甲作为条件刺激,A正确;
B、非条件反射是条件反射的基础,条件反射建立后要维持下去,还需非条件刺激(US)的强化,B错误;
C、PI 是指左右测试臂果蝇数量差值占果蝇总数的比例,由图可知,时间间隔为20s 时,野生型果蝇 PI为 0,即野生型果蝇在左右测试臂数量差值为0,也就是说果蝇在左右测试臂中数量相等,说明该果蝇没有建立起气味与电击的关联,条件反射的建立失败,C正确;
D、如果长时间应用CS而不给予US,会发生条件反射消退,条件反射的消退使得动物获得了两个刺激间新的联系,是一个新的学习过程,D正确。
故选B。
命题角度2 条件反射建立机理(巴甫洛夫实验图文题)
俄国生理学家巴甫洛夫利用狗设计了著名的条件反射实验,经过反复的训练,狗一听到铃声就会分泌唾液。下列关于该实验的叙述,正确的是( )
A.实验中铃声由非条件刺激变为条件刺激
B.实验中相关反射弧的效应器都是唾液腺
C.铃声和唾液分泌的联系建立后就牢固不变
D.建立条件反射的过程可体现脑的高级功能
【答案】D
【详解】A、实验中铃声最初是无关刺激,经反复与食物(非条件刺激)结合后转变为条件刺激,而非由非条件刺激转变而来,A错误;
B、两类反射弧的效应器均为传出神经末梢及其支配的唾液腺,B错误;
C、条件反射需通过强化(铃声与食物反复结合)维持,若长期不强化会逐渐消退,联系并非永久牢固,C错误;
D、条件反射的建立依赖于大脑皮层对无关刺激和条件刺激的整合,体现脑的高级功能(如学习、记忆),D正确。
故选D。
命题角度3 条件反射消退机制(概念辨析单选)
斑马鱼取食时有先天性聚集行为。研究人员利用斑马鱼探究条件反射的建立与消退及对觅食行为的影响。先对斑马鱼进行红光-喂食配对训练,一段时间后进行迷宫觅食测试,结果如下图,随后进行条件反射的消退实验。下列说法正确的是( )
A.只要反射弧结构完整,给予适宜的刺激,即可出现反射活动
B.迷宫测试应在完全无光条件下进行,实验结果说明斑马鱼已建立红光-食物条件反射
C.条件反射的建立涉及学习和记忆,短时记忆包括第一级记忆和第二级记忆
D.条件反射消退后,红光刺激转变为产生抑制性效应的信号,需要大脑皮层参与
【答案】D
【详解】A、反射弧结构完整,给予适宜的刺激,因大脑皮层中高级中枢对低级中枢有调控作用,故不一定发生反射,A错误;
B、迷宫测试应在红光条件下进行,以验证红光-喂食的条件反射是否建立,若在完全无光条件下,则无法验证该条件反射,B错误;
C、条件反射的建立涉及学习和记忆,短时记忆包括感觉性记忆和第一级记忆,C错误;
D、条件反射消退后,红光刺激由引起兴奋性的信号转变为产生抑制性效应的信号,这是一个新的学习过程,需要大脑皮层参与,D正确。
命题角度4 条件反射实验探究
胰腺能分泌胰液,食物是刺激胰液分泌的自然因素。胰液通过导管注入小肠,其分泌的调节过程如下图所示,下列叙述错误的是( )
A.食物引起胰液分泌仅为非条件反射
B.进食时胰液分泌受神经和体液双重调节
C.据图推测,迷走神经兴奋不引起促胰液素的释放
D.迷走神经兴奋能引起胰液分泌,此时分泌的胰液中含有一定量的酶
【答案】A
【详解】A、食物引起胰液分泌的过程包含非条件反射(食物直接刺激感受器引发的反射,如咀嚼、胃扩张刺激)和条件反射(食物的形态、气味等通过视觉、嗅觉刺激,经中枢神经引发的反射);因此并非仅为非条件反射,A错误;
B、从图中可见,迷走神经传出纤维直接作用于胰腺、胃窦,属于神经调节;促胃液素、促胰液素、缩胆囊素等激素调节胰腺分泌属于体液调节,因此进食时胰液分泌受神经和体液双重调节,B正确;
C、图中促胰液素的释放刺激因素是盐酸,迷走神经通路没有直接引起促胰液素释放,C正确;
D、图中虚线表示引起酶的分泌,故迷走神经兴奋能引起胰液分泌,此时分泌的胰液中含有一定量的酶,D正确。
[要点回眸]
[答题必备]
1.反射是神经调节的基本方式,完成反射的结构基础是反射弧。
2.效应器是指传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等。
3.兴奋除了在反射弧中传导,还会在脑与脊髓等中枢神经系统中传导。
4.条件反射是指出生后在生活过程中通过学习和训练而形成的反射。
5.条件反射需要大脑皮层的参与,建立在非条件反射的基础之上。
6.条件反射的建立大大提高了动物应对复杂环境变化的能力。
一、单选题
1.有些人吃苦药时,会在药里加糖,但仍然感觉很苦。下图是哺乳动物感知味觉、调节摄食相关机制的过程,下列相关叙述错误的是( )
A.产生苦味和甜味这两种感觉的中枢在脑干
B.苦药里加糖,仍然感觉很苦,是因为GCbt区会抑制脑干甜味中枢
C.猫科动物因为缺失了甜味化合物的受体编码基因,所以品尝不出甜味
D.吃苦药产生苦觉的过程不属于非条件反射
【答案】A
【分析】神经调节的基本方式是反射,完成反射的结构基础是反射弧,反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五个部分构成。
【详解】A、大脑皮层是所有感觉的产生部位,产生苦味和甜味这两种感觉的中枢大脑皮层,A错误;
B、苦药里加糖,在GCbt产生苦的感觉,从图中可知,会正反馈作用于脑干中苦味神经元感觉更苦,同时抑制脑干中甜味神经元,故苦药里加糖,仍然感觉很苦,B正确;
C、感觉的产生需要相关物质与受体结合,猫科动物因为缺失了甜味化合物的受体编码基因,无法合成相关受体,所以品尝不出甜味,C正确;
D、反射的完成需要经过完整的反射弧,甜味和苦味分子引起大脑皮层产生相应感觉的过程没有传出神经和效应器的参与,不属于反射,D正确。
故选A。
2.神经系统对维持机体生命活动的正常进行具有重要作用。下列关于神经系统的叙述正确的是( )
A.交感神经和副交感神经属于自主神经系统,由完整的反射弧构成
B.副交感神经兴奋,消化腺分泌活动减弱,抑制胃肠蠕动不利于食物消化
C.大脑、小脑共同组成人体的中枢神经系统,小脑能够维持身体平衡
D.神经胶质细胞数量远多于神经元,并参与构成神经纤维表面的髓鞘
【答案】D
【分析】神经系统包括中枢神经系统和外周神经系统,中枢神经系统由脑和脊髓组成,脑分为大脑、小脑和脑干;外周神经系统包括脊神经、脑神经、自主神经,自主神经系统包括交感神经和副交感神经。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,因为其功能不完全受人类的意识支配,所以又叫自主神经系统,也可称为植物性神经系统。
【详解】A、交感神经和副交感神经都是传出神经,不是由完整的反射弧构成的,A错误;
B、交感神经对胃肠运动主要具有抑制作用,即降低胃肠平滑肌的紧张性及胃肠蠕动的频率,即交感神经兴奋使消化腺的分泌活动减弱,副交感神经兴奋使消化腺的分泌活动增强,B错误;
C、中枢神经系统包括脑和脊髓,脑包括大脑、小脑和脑干等,C错误;
D、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,可参与构成神经纤维表面的髓鞘,其数量多于神经元,D正确。
故选D。
3.下列关于人体神经系统组成及神经调节基本方式的叙述,正确的是( )
A.中枢神经系统由大脑和脊髓组成
B.自主神经系统是只受意识支配的完全自主性的运动神经
C.反射是在大脑皮层参与下,机体对内外刺激作出的规律性应答
D.条件反射的消退是一个新的学习过程,需要大脑皮层的参与
【答案】D
【分析】1、中枢神经系统包括脑(大脑、脑干和小脑等,位于颅腔内)和脊髓(位于椎管内)。在中枢神经系统内,大量神经细胞聚集在一起, 形成许多不同的神经中枢,分别负 责调控某一特定的生理功能,如脊髓中的膝跳反射中枢、 脑干中的呼吸中枢、下丘脑中的体温调节中枢等。外周神经系统分布在全身各处,包括与脑相连的脑神经和与脊髓相连的脊神经,它们都含有传入神经(感觉神经)和传出神经(运动神经),传入神经将接受到的信息传递到中枢神经系统,中枢神经系统经过分析和处理,发出指令信息,再由传出神经将指令信息传输到相应器官,从而使机体对刺激作出反应。
2、奔跑等身体运动是由躯体运动神经支配的,它明显受到意识的支配;而由惊恐所引起的心跳与呼吸的变化是由内脏运动神经控制的,是不随意的。支配内脏、血管和腺体的传出神经,它们的活动不受意识支配,称为自主神经系统。
【详解】A、中枢神经系统由脑和脊髓组成,A错误;
B、支配内脏、血管和腺体的传出神经,它们的活动不受意识支配,称为自主神经系统,但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,B错误;
C、反射指在中枢神经系统参与下,动物体或人体对内外环境变化作出的规律性应答,C错误;
D、条件反射的消退是一个新的学习过程,需要大脑皮层的参与,D正确。
故选D。
4.心理学家进行过一项有关恐惧条件反射的实验。受试者是个九个月大的婴儿,当他第一次看到老鼠时,表现出好奇甚至是喜悦。当他伸手去摸它时,一根钢筋被锤子击中,发出很大的声音,每次受试者试图伸手去摸老鼠时,这种巨大的噪音就会产生。几次后,受试者只要看到老鼠就表现的特别恐惧。关于此条件反射,说法正确的是( )
A.此条件反射中,巨大噪音属于无关刺激,老鼠属于非条件刺激
B.人类恐惧条件反射的形成使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性
C.此条件反射形成需大脑皮层参与,但其消退不需大脑皮层参与
D.条件反射建立后,老鼠反复出现而没有噪音,此反射不会消退
【答案】B
【分析】1、神经调节的基本方式是反射,反射的结构基础是反射弧,反射必须依赖于反射弧的结构的完整性。反射的类型有条件反射和非条件反射,非条件反射的神经中枢在脊髓,条件反射的神经中枢在大脑皮层。
2、无关刺激:无关刺激不引起机体产生反射。非条件刺激:非条件刺激能引起机体非条件反射。
【详解】A、此条件反射中,巨大噪音是非条件刺激,老鼠从无关刺激转变为条件刺激,A错误;
B、人类恐惧的条件反射是通过学习和训练建立的,使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性,B正确;
CD、此条件反射形成需大脑皮层参与,条件反射建立后的维持,需非条件刺激(巨大噪音)的强化,否则会消退,条件反射的消退不是条件反射的简单丧失,而是中枢把原先引起兴奋性效应的信号转变为产生抑制性效应的信号,也需要大脑皮层的参与,CD错误。
故选B。
5.人动脉血压升高时会刺激颈动脉窦压力感受器产生兴奋,最终使心肌收缩力减弱、心率减慢、血管平滑肌舒张以降低血压。相关传出神经释放的神经递质及其作用效果如下表,下列叙述正确的是( )
传出神经
神经递质
种类
作用效果
心交感神经
去甲肾上腺素
心肌收缩力增强,心率加快
心迷走神经
乙酰胆碱
心肌收缩力减弱,心率减慢
交感缩血管神经
去甲肾上腺素
血管平滑肌收缩
血管平滑肌舒张
A.上述反射弧的效应器是心脏和血管
B.表中的传出神经属于自主神经系统
C.动脉血压升高将会引起心交感神经活动增强、心迷走神经活动减弱
D.心肌细胞和各种血管平滑肌细胞的去甲肾上腺素受体蛋白结构相同
【答案】B
【分析】自主神经系统由交感神经和副交感神经两部分组成,它们的作用通常是相反的。当人体处于兴奋状态时,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;而当人处于安静状态时,副交感神经活动则占据优势,此时,心跳减慢,但胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强,有利于食物的消化和营养物质的吸收。
【详解】A、效应器是指传出神经末梢及其支配的肌肉或腺体,本过程中效应器应为心交感神经支配的心肌、交感缩血管神经支配的血管平滑肌,而非整个心脏和血管,A错误;
B、自主神经系统包括交感神经和副交感神经,均不受意识控制,表中“心交感神经”和“交感缩血管神经”属于交感神经,“心迷走神经”属于副交感神经(迷走神经为副交感神经的一部分),三者均属于自主神经系统,B正确;
C、当血压升高时,反射会抑制心交感神经(因其增强心率和收缩力),同时激活心迷走神经(因其减弱心率和收缩力),C错误;
D、去甲肾上腺素对心肌细胞(增强收缩)和血管平滑肌(收缩或舒张)的作用不同,说明受体蛋白结构或类型不同,D错误。
故选B。
6.美国科学家戴维·朱利叶斯和雅顿帕塔普蒂安在“热感和机械感受器方面”的贡献被授予诺贝尔生理学或医学奖。研究发现,炎症因子(如IL-6)、辣椒中的辣椒素和伤害性热刺激(>43℃)可以通过与TRPV1受体(位于伤害性感觉神经元上的阳离子通道热敏受体)结合激活神经末梢,最终引起灼烧疼痛等感觉。图为炎症因子IL-6引起炎症痛的分子机制,下列有关叙述正确的是( )
A.吃辣椒会感觉痛而吃薄荷会感觉清凉,属于非条件反射
B.合成TRPV1受体的细胞器是核糖体、内质网和高尔基体
C.IL-6与GP130结合后对Ca2+通透性改变,逆浓度运进细胞
D.据图可知,IL-6通过P13K发挥作用的两个途径是促进TRPV1蛋白合成和促进含TRPV1蛋白的囊泡与细胞膜融合
【答案】D
【分析】题意分析,TRPV1是一种位于伤害性感觉神经元上的阳离子通道热敏受体,辣椒中的辣椒素、伤害性热刺激(>43℃)及体内炎症因子等均能够与TRPV1结合并打开通道,使阳离子进入细胞产生兴奋,并将兴奋传至大脑皮层,最终引起灼烧疼痛等感觉。
【详解】A、感觉在大脑皮层形成,由于没有完整的反射弧,所以该过程不属于非条件反射,A错误;
B、TRPV1受体的化学本质是蛋白质,蛋白质的合成场所是核糖体,B错误;
C、TRPV1受体是伤害性感觉神经元上的阳离子通道蛋白,Ca2+顺浓度进入细胞,C错误;
D、由炎症因子IL-6作用机制流程图可知,炎症因子IL-6通过PI3K发挥作用的两个途径是促进TRPV1蛋白合成和促进TRPV1蛋白的囊泡与细胞膜融合,D正确。
故选D。
7.如图表示人体排尿反射的调节过程。下列叙述错误的是( )
A.膀胱的扩大和缩小受自主神经系统的支配
B.图中d表示交感神经支配逼尿肌和内括约肌
C.大脑皮层通过调控脊髓有意识地控制排尿属于分级调节
D.若某人的脊髓胸段受到损伤会导致排尿不完全
【答案】B
【分析】大脑为高级神经中枢,可通过对低级神经中枢脊髓的控制,对内脏器官进行分级调节。
【详解】A、膀胱的扩大和缩小受自主神经系统的支配,交感神经兴奋,抑制排尿,副交感神经兴奋,促进排尿,A正确;
B、副交感神经兴奋,膀胱缩小排尿,图中d表示副交感神经支配逼尿肌和内括约肌,B错误;
C、大脑皮层通过调控脊髓有意识地控制排尿属于神经系统对内脏活动的分级调节,C正确;
D、若某人的脊髓胸段受到损伤,会失去大脑皮层对脊髓低级中枢的控制,导致排尿不完全,D正确。
故选B。
8.人体体表痛和内脏痛的形成存在共用神经元时,神经中枢无法判断刺激的来源,但神经中枢更习惯于识别体表信息,将内脏痛误认为是体表痛,这种现象称为牵涉痛。参与牵涉痛的神经结构如图所示,有关说法正确的是( )
A.图中a为传出神经,c为支配内脏的交感神经或副交感神经
B.牵涉痛的产生共用了神经纤维b,由脊髓产生痛觉
C.牵涉痛的形成过程中,皮肤被误作“感受器”,神经元a并没有产生兴奋
D.牵涉痛属于条件反射,其结构基础是完整的反射弧
【答案】C
【详解】A、a和c含有神经节,为传入神经,A错误;
B、痛觉的形成部位是大脑皮层,B错误;
C、皮肤或内脏产生的兴奋都可以传到b,牵涉痛的形成过程中,可能是内脏产生的兴奋传至b,皮肤被误作“感受器”,神经元a并没有产生兴奋,C正确;
D、痛觉的产生未经过完整的反射弧,不属于反射,D错误。
故选C。
9.为探究反射弧中兴奋传导的特性,研究者进行了实验,如下图所示,其中字母代表反射弧的结构,①②③代表刺激位点。实验分组、处理及结果如下表所示。下列叙述错误的是( )
组别
刺激位点
延迟时间/ms
腓肠肌收缩幅度/%
1
③
16.2±0.3
100
2
①
3.8±0.2
100
3
②
4.1±0.2
100
4
②
无法测出
0
注:延迟时间指从刺激开始至腓肠肌收缩的时间;第4组刺激距离第3组刺激时间间隔1ms。
A.对比1、3组实验结果可知,兴奋在突触处的传递速度远低于在神经纤维上
B.测量出刺激点①②之间的距离,可计算出兴奋在神经纤维上的传导速度
C.实验3、4组的结果说明刺激间隔时间过短会造成神经纤维膜上钾离子通道无法开放
D.若要证明兴奋在突触处只能单向传递,还应刺激②并在③处放置一个电流表
【答案】C
【详解】A、1组和3组相比,刺激点与效应器之间多了一个突触,1组的兴奋传导速度远小于3组,说明兴奋在突触处的传递速度远低于在神经纤维上,A正确;
B、测量出刺激点①②之间的距离,根据2、3组延迟时间的差值,可计算出兴奋在神经纤维上的传导速度,B正确;
C、实验3、4组的结果说明刺激间隔时间过短会造成被刺激部位无法重复兴奋,兴奋是由钠离子内流所致,说明此时神经纤维膜上钠离子通道无法开放,C错误;
D、若要证明兴奋在突触处只能单向传递,现有实验中1组说明刺激③,兴奋能传导至②处,需要增加一组,刺激②并在③处放置一个电流表指示兴奋是否可以传导至③处,D正确。
10.人通过学习和训练可获得各种条件反射,能提高人对复杂环境变化的适应能力。下列属于条件反射的是( )
A.婴儿吸吮母乳 B.膝跳反射
C.司机看见红灯会踩刹车 D.手碰到热物体立即缩回
【答案】C
【分析】反射一般可以分为两大类:非条件反射和条件反射。非条件反射是指人生来就有的先天性反射,是一种比较低级的神经活动,由大脑皮层以下的神经中枢(如脑干、脊髓)参与即可完成;条件反射是人出生以后在生活过程中逐渐形成的后天性反射,是在非条件反射的基础上,在大脑皮层参与下完成的,是高级神经活动的基本方式。
【详解】A、婴儿吸吮母乳是人生来就有的先天性反射,属于非条件反射,不符合题意,A错误;
B、膝跳反射是人生来就有的先天性反射,属于非条件反射,不符合题意,B错误;
C、司机看见红灯会踩刹车,是在生活过程中逐渐形成的后天性反射,属于条件反射,符合题意,C正确;
D、手碰到热物体立即缩回是人生来就有的先天性反射,属于非条件反射,不符合题意,D错误。
故选C。
二、多选题
11.斯金纳通过实验发现:将大鼠放入特制的实验箱中,当其偶然按压杠杆后为其提供食物,多次重复后,大鼠按压杠杆的频率显著增加。但若之后按压杠杆不再提供食物,该行为会逐渐减少直至消失。下列相关叙述正确的是( )
A.大鼠第一次偶然按压杠杆后获得食物,该过程属于非条件反射
B.按压杠杆的行为从偶然变为高频,是基于该行为与食物刺激多次结合建立的
C.停止提供食物后按压行为减少,说明此按压行为的维持需要非条件刺激的不断强化
D.此反射的神经中枢位于大脑皮层,其建立使大鼠能更主动地适应环境
【答案】BCD
【详解】A、大鼠第一次偶然按压杠杆后获得食物,该过程是在非条件反射的基础上,经过一定的过程,在大脑皮层参与下完成的,属于条件反射,并非非条件反射,A错误;
B、按压杠杆的行为从偶然变为高频,是基于该行为与食物刺激多次结合,形成了条件反射,B正确;
C、停止提供食物后按压行为减少,说明此按压行为(条件反射)的维持需要非条件刺激(食物)的不断强化,C正确;
D、此反射为条件反射,其神经中枢位于大脑皮层,条件反射的建立使大鼠能更主动地适应环境,D正确。
故选BCD。
12.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
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
【答案】ABD
【分析】非条件反射是指人生来就有的先天性反射。是一种比较低级的神经活动,由大脑皮层以下的神经中枢(如脑干、脊髓)参与即可完成。
条件反射是人出生以后在生活过程中逐渐形成的后天性反射,是在非条件反射的基础上,经过一定的过程,在大脑皮层参与下完成的,是一种高级的神经活动,是高级神经活动的基本方式。
【详解】A、条件反射的建立以非条件反射为基础,是人或动物出生以后在生活过程中逐渐形成的后天性反射,A错误;
B、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;
C、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,由此得出的结论:经过训练,小鼠获得了走迷宫的条件反射,C正确;
D、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。
故选ABD。
13.肺牵张反射指由肺的扩张和缩小所引起的吸气抑制和兴奋的反射,又称黑—伯反射。当肺过度扩张时,引起吸气动作的抑制而产生呼气,而当肺萎陷缩小时,则引起呼气动作的终止而引起吸气,下图为肺牵张反射的示意图,下列相关叙述正确的是( )
A.图中B为传出神经,其末梢及支配的肺部肌肉构成肺牵张反射的效应器
B.呼吸中枢位于脑干,下丘脑损伤的患者呼吸运动的调节也可能受到影响
C.平静呼吸时,肺牵张反射一般不参与对人体呼吸运动的调节
D.肺牵张反射是一种正反馈调节机制,有助于加深吸气强度保障充足氧气供应
【答案】BC
【分析】反射是神经调节的基本方式,反射的结构基础是反射弧;反射弧通常由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器构成。
【详解】A、图中B有神经节,为传入神经,D为传出神经,A错误;
B、下丘脑也参与调节呼吸,以应对情绪和体温的变化。例如,血液温度升高时,通过对下丘脑体温调节中枢的刺激反射性地引起呼吸加快加深;此外,下丘脑参与甲状腺激素的分泌,可以影响细胞代谢进而影响呼吸运动的调节,所以下丘脑损伤的患者呼吸运动的调节也可能受到影响,B正确;
C、人体通常只有在肺过度扩张或有较大程度肺萎缩时才会出现肺牵张反射,所以平静呼吸时,肺牵张反射一般不参与对人体呼吸运动的调节,C正确;
D、肺牵张反射是一种负反馈调节机制,其生理意义是使吸气不至于过长、过深,促使吸气及时向呼气转化,以维持正常的呼吸节律,D错误。
故选BC。
14.正常人的血浆pH通常维持在7.35~7.45,与其中含有的缓冲物质有关,过酸、过碱都会影响细胞正常的代谢。下列说法错误的是( )
A.人体的内环境稳态就是指各种理化性质处于相对稳定的状态,如体温、pH、渗透压的动态平衡
B.血浆中CO2过多会刺激呼吸中枢,进而被排出的过程不属于反射
C.人体内多余的H+主要通过肺的呼吸排出体外
D.人在剧烈运动时产生大量的乳酸,会和血浆中的缓冲物质反应,该过程不属于细胞代谢
【答案】ABC
【分析】1、内环境稳态是指正常机体通过调节作用,使各个器官,系统协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态。内环境稳态是机体进行生命活动的必要条件。
2、内环境稳态是在神经-体液-免疫调节的共同作用下,通过机体的各器官、系统的分工合作,协调统一而实现的,内环境稳态是机体进行生命活动的必要条件;由于血液中有多对对酸碱度起缓冲作用的物质,如H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等。
【详解】A、人体的内环境稳态是内环境中的各种理化性质和化学成分处于相对稳定的状态,A错误;
B、血浆中过多的CO2会刺激呼吸中枢,进而被排出,该过程有完整的反射弧,属于反射,B错误;
C、内环境中有很多缓冲对,如H2CO3/HCO3-、HPO42-/H2PO4-等,人体内多余的H+可与血浆中的HCO3-生成H2CO3,H2CO3可分解成CO2和H2O,H2O可由泌尿系统等排出体外,C错误;
D、人在剧烈运动时产生的乳酸与血浆中缓冲物质的反应发生在内环境中,而细胞代谢发生在细胞内,D正确。
故选ABC。
15.某人颈脊髓损伤,失去行走能力。在安装脑机接口套件后,该患者恢复了自主行走能力。该套件由三个装置组成,如图所示:装置1安装在大脑皮层中央前回,负责采集信号;装置2穿戴于体外,负责对装置1传来的信息解码并生成控制指令;装置3置于体内脊髓区,负责将装置2的指令转换并传至控制下肢的脊髓运动中枢。下列叙述错误的是( )
A.装置1收到的信号与神经元的Na+、K+跨膜运输有关
B.装置2和大脑皮层一样,具有随意支配下肢运动的能力
C.装置3刺激患者自主神经纤维释放电信号控制下肢肌肉收缩
D.该套件的应用证明大脑可不经反射弧直接支配下肢肌肉
【答案】BCD
【详解】A、装置1采集大脑皮层神经元的信号,而神经元动作电位的产生依赖Na+内流,静息电位的维持依赖K+外流,所以装置1收到的信号和二者跨膜运输有关,A正确;
B、装置1采集的是大脑皮层中央前回(运动中枢)产生的电信号,装置2仅能对装置1传来的信息解码并生成控制指令,无法自主产生运动意图,不具备大脑皮层随意支配下肢运动的能力,B错误;
C、装置3把指令转换并传至控制下肢的脊髓运动中枢,刺激神经纤维产生电信号,电信号传到传出神经末梢后会触发神经递质释放,不是直接释放电信号控制肌肉收缩;且下肢骨骼肌受躯体运动神经支配,C错误;
D、整个过程中大脑信号经套件传递到脊髓运动中枢,再通过传出神经支配肌肉运动,仍依赖反射弧相关结构,大脑不能直接支配下肢肌肉,D错误。
三、解答题
16.七氟醚是临床中常用的麻醉剂。已有研究表明七氟醚对大鼠的认知功能具有负面影响。神经调节蛋白1(NRG1)与ErbB4亲和度较高,通过促进ErbB4受体磷酸化发挥作用,二者在神经系统调节中形成NRG1/ErbB4通路。为研究NRG1/ErbB4通路在七氟醚诱导的大鼠认知功能障碍中的作用,某科研小组做了相关实验,请回答下列问题。
(1)神经调节的基本方式是___________。七氟醚麻醉药的原理是通过阻断神经信号传递,抑制在___________产生痛觉和其他感觉的传导,从而达到麻醉的效果。用针破坏大鼠的大脑,保留脊髓,刺激左后肢的传出神经,左后肢发生屈腿收缩,该过程___________(填“发生”或“未发生”)屈腿反射。
(2)科研小组将生长状况相似的大鼠分为4组,从侧脑室注射等量相关试剂如表所示,用水迷宫实验检测各组大鼠认知功能,将透明圆形平台置于低于水面1cm进行定位巡航实验,每天按随机顺序将大鼠随机放入水中,将大鼠在水中搜寻和爬上平台的持续时间记录为潜伏期。连续训练,记录每天检测结果的平均值,结果如表。
表各组大鼠潜伏期不同时间比较(s)
组别
注入试剂
第1天
第2天
第3天
第4天
第5天
1
对照
40.11
35.26
31.09
29.22
25.43
2
七氟醚
85.29
74.33
61.04
50.06
41.28
3
七氟醚+NRG1-β1
66.62
59.28
48.90
37.33
30.65
4
七氟醚+NRG1-β1+AG1478(ErbB4受体阻断剂)
76.17
67.39
54.81
43.84
35.72
控制大鼠在水迷宫中运动的低级神经中枢是___________,大鼠能凭借认知记忆在运动基础上寻找平台目的地,这体现了神经调节的___________。从表中可以看出,NRG1/ErbB4通路对七氟醚诱导的大鼠认知功能障碍有___________(填“促进”或“抑制”)作用。推测第4组中潜伏期比第3组长的原因是___________。
(3)进一步研究表明七氟醚有破坏大鼠血脑屏障完整性、引起神经炎症、诱导海马神经元凋亡等作用,以下推断正确的有( )
A.七氟醚可能会影响大鼠内环境成分改变
B.实验大鼠产生的炎症因子第2组比第1组多,第3组比第4组多
C.七氟醚可能引起海马神经细胞内细胞凋亡相关酶活性升高
D.七氟醚可能使大鼠海马组织NRG1/ErbB4通路相关蛋白表达增多
【答案】(1) 反射 大脑皮层 未发生
(2) 脊髓 分级调节 抑制 ErbB4受体阻断剂的使用,阻断了NRG1/ErbB4通路对七氟醚诱导的大鼠认知功能障碍的抑制作用
(3)AC
【分析】认知功能和记忆与人体的大脑皮层有关。大脑皮层是整个神经系统中最高级的部位。它除了感知外部世界以及控制机体的反射活动,还具有语言、学习和记忆等方面的高级功能。
【详解】(1)神经调节的基本方式是反射,反射的结构基础是反射弧。七氟醚麻醉药的原理是通过阻断神经信号传递,抑制在大脑皮层产生痛觉和其他感觉的传导,从而达到麻醉的效果。用针破坏大鼠的大脑,保留脊髓,刺激左后肢的传出神经,左后肢发生屈腿收缩,该过程“未发生”屈腿反射,因为没有经过完整的反射弧。
(2)控制大鼠在水迷宫中运动的低级神经中枢是脊髓,脊髓中的低级中枢受脑中相应高级中枢的控制,大鼠能凭借认知记忆在运动基础上寻找平台目的地,这体现了神经调节的分级调节,即在大脑的调控下实现了相应的运动过程。表中实验结果显示,第3组小鼠搜寻平台的时间短于第2组,但长于对照组,因此该实验结果说明NRG1/ErbB4通路对七氟醚诱导的大鼠认知功能障碍有“抑制”作用。推测第4组中潜伏期比第3组长的原因是ErbB4受体阻断剂的使用,阻断了NRG1/ErbB4通路对七氟醚诱导的大鼠认知功能障碍的抑制作用,因而第4组的时间要长。
(3)A、题意显示,七氟醚有破坏大鼠血脑屏障完整性、引起神经炎症、诱导海马神经元凋亡等作用,据此可推测七氟醚可能会影响大鼠内环境成分改变,A正确;
B、实验大鼠因为使用了七氟醚,而七氟醚有破坏大鼠血脑屏障完整性、引起神经炎症的作用,且NRG1/ErbB4通路会抑制七氟醚诱导的大鼠认知功能障碍,因此,因此实验大鼠产生的炎症因子第2组比第1组多,第4组可能比第3组多,B错误;
C、七氟醚有诱导海马神经元凋亡的作用,因而推测七氟醚可能引起海马神经细胞内细胞凋亡相关酶活性升高,C正确;
D、NRG1/ErbB4通路会抑制七氟醚诱导的大鼠认知功能障碍,因而推测,七氟醚可能使大鼠海马组织NRG1/ErbB4通路相关蛋白表达减少,D错误。
故选AC。
17.肌肉萎缩侧索硬化(ALS)是一种运动神经元疾病,主要原因是运动神经元轴突变和细胞死亡,导致神经元和其髓鞘的功能丧失,随着时间推移会发生进一步的恶化,从而导致了机体功能的障碍。下图是某患者病变部位的反射弧结构示意图:
(1)若在患者①处给予一适宜刺激,⑤处____(能/不能)做出规律性的应答,原因是__________。
(2)研究中发现在ALS患者的运动神经元中有多个基因发生了突变,如SQSTM1、UBQLN2、TARDBP等基因均有不同程度的突变。下图所示为TARDBP基因发生突变后的模板链部分序列片段:
3’-ATGTCTGAATATACTCGGGTAACCGAAGATGAGAACGATGAGCCATTGAA-5’
(注:起始密码子为AUG,终止密码子为UAG、UAA或UGA)
在基因进行转录时,所需要的酶主要有____,此基因片段能控制合成的肽链最多含有____个氨基酸。
(3)研究发现细胞自噬与ALS有一定的关联,蛋白LC3-I与LC3-Ⅱ的相对值通常作为细胞自噬水平的检测指标,为探究ALS患者中的运动神经元的自噬水平是否发生变化,研究者使用细胞自噬诱导剂进行了多次实验,实验分为三组,其中①使用某促进自噬的药物诱导处理ALS运动神经元,②使用生理盐水处理ALS运动神经元。其结果如图:
从上图中,我们可以得到LC3-Ⅱ与LC3-I的比值越大,细胞的自噬水平越____,推测第③组实验处理方法为____,这说明ALS患者中运动神经元的细胞自噬水平可能发生了____(增强/减弱)。
【答案】(1) 不能 ALS患者的运动(传出)神经元受损,刺激感受器后,兴奋无法传至效应器,故⑤处无应答
(2) RNA聚合酶 11
(3) 高 使用生理盐水处理正常人运动神经元 减弱
【详解】(1)做出规律性的应答即发生了反射,发生反射的条件是有适宜的刺激和完整的反射弧,肌肉萎缩侧索硬化(ALS)患者的运动(传出)神经元受损,刺激感受器后,兴奋无法传至效应器,故⑤处不能做出规律性的应答。
(2)转录是以DNA的一条链为模板,在RNA聚合酶的作用下形成RNA的过程,因此所需要的酶主要有RNA聚合酶。根据模板链序列可知mRNA序列为5’-UACAGACUUAU/AUG/AGC/CCA/UUG/GCU/UCU/ACU/CUU/GCU/ACU/CGG/UAA/CUU-3’,起码密码子是AUG,编码氨基酸,终止密码子是UAA,不编码氨基酸,按照三个连续碱基为一个密码子,代表一个氨基酸,该序列能控制合成的肽链最多含有11个氨基酸。
(3)实验目的是探究ALS患者中的运动神经元的自噬水平是否发生变化,①使用某促进自噬的药物诱导处理ALS运动神经元,作为实验组,一个阴性对照组是②使用生理盐水处理ALS运动神经元,还要有一个空白对照组,就是和正常人运动神经元做对比,因此③是使用生理盐水处理正常人运动神经元。由图可知,①中LC3-Ⅱ条带颜色最深,LC3-I条带颜色较浅,说明LC3-Ⅱ含量高,LC3-I含量低,即LC3-Ⅱ与LC3-I的比值大,由于①是加了促进自噬的药物,所以LC3-Ⅱ与LC3-I的比值越大,细胞的自噬水平越高。②组中LC3-Ⅱ条带颜色比③组要浅,LC3-I条带颜色比③组更深,说明②组的LC3-Ⅱ与LC3-I的比值小于③组,细胞自噬水平更低,说明ALS患者中运动神经元的细胞自噬水平可能发生了减弱。
18.“一条大河波浪宽,风吹稻花香两岸……”,熟悉的歌声会让人不由自主地哼唱。听歌和唱歌都涉及到人体生命活动的调节。回答下列问题。
(1)听歌跟唱时,声波传入内耳使听觉感受细胞产生______,经听神经传入神经中枢,再通过中枢对信息的分析和综合后,由______支配发声器官唱出歌声,该过程属于神经调节的______(填“条件”或“非条件”)反射活动。
(2)唱歌时,呼吸是影响发声的重要因素,需要有意识地控制“呼”与“吸”。换气的随意控制由______和低级中枢对呼吸肌的分级调节实现。体液中CO2浓度变化会刺激中枢化学感受器和外周化学感受器,从而通过神经系统对呼吸运动进行调节。切断动物外周化学感受器的传入神经前后,让动物短时吸入CO2(5%CO2和95%O2),检测肺通气量的变化,结果如图1。据图分析,得出的结论是______。
(3)失歌症者先天唱歌跑调却不自知,为检测其对音乐的感知和学习能力,对正常组和失歌症组进行“前测一训练一后测”的实验研究,结果如图2。从不同角度分析可知,与正常组相比,失歌症组______(答出2点);仅分析失歌症组后测和前测音乐感知准确率的结果,可得出的结论是______,因此,应该鼓励失歌症者积极学习音乐和训练歌唱。
【答案】(1) 神经冲动(兴奋) 传出神经 条件
(2) 大脑皮层 肺通气量主要受中枢化学感受器控制
(3) 失歌症组前测和训练后测对音乐感知准确率均较低,失歌症组训练后对音乐感知准确率的提升更大 通过训练可以提高失歌症者的音乐感知准确率
【分析】反射是神经调节的方式,反射弧是反射的基本结构,完整的反射弧包括:感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。
【详解】(1)听歌跟唱时,声波传入内耳使听觉感受细胞产生神经冲动(兴奋),经听神经传入神经中枢,再通过中枢对信息的分析和综合后,由传出神经支配发声器官唱出歌声,该过程属于神经调节的条件反射活动,需要大脑皮层的参与。
(2)唱歌时,呼吸是影响发声的重要因素,需要有意识地控制“呼”与“吸”。换气的随意控制由大脑皮层和低级中枢对呼吸肌的分级调节实现。切断动物外周化学感受器的传入神经前后,让动物短时吸入CO2(5%CO2和95%O2),据图分析,神经完整与神经切断肺通气量变化相似,推测肺通气量主要受中枢化学感受器控制。
(3)对正常组和失歌症组进行“前测一训练一后测”的实验研究,结果如图2。从不同角度分析可知,与正常组相比,失歌症组前测和训练后测对音乐感知准确率均较低,失歌症组训练后对音乐感知准确率的提升更大。仅分析失歌症组后测和前测音乐感知准确率的结果,可得出的结论是通过训练可以提高失歌症者的音乐感知准确率,因此,应该鼓励失歌症者积极学习音乐和训练歌唱。
19.人体在躯体和内脏受到伤害性刺激后会出现痛觉并产生反应。牵涉痛是指内脏患病时引起体表特定部位发生疼痛的现象,临床上了解牵涉痛的部位对于诊断某些内脏疾病具有重要参考价值。人体心肌缺血时常感到机体左肩或左上臂疼痛,会聚学说认为这种牵涉痛的产生机理如下图所示。回答下列问题:
(1)生活中人体左肩或左上臂皮肤常受到伤害性刺激,这种刺激可引起图中C神经元兴奋并上传至________处产生痛觉;上述伤害性刺激常引起心跳加快,这与自主神经系统中________调控心肌有关。
(2)心肌缺血引起痛觉时,B神经元产生的兴奋________(填“能”或“不能”)传到A神经元,原因是________。此时,人体感觉疼痛不是来自心脏,而是来自机体左肩或左上臂,结合生活实际和会聚学说,可能原因是________(答出一点即可)。
(3)临床上某病人感觉到左肩疼痛,为诊断病因,医生常需要______。
【答案】(1) 大脑皮层 交感神经
(2) 不能 (B神经元兴奋后导致C神经元兴奋),C神经元与A神经元形成的突触中,C神经元树突膜构成突触后膜,A神经元轴突末梢膜构成突触前膜,兴奋不能从突触后膜传递到突触前膜 A、B神经元均与C神经元形成突触,且生活中痛觉常来自体表左肩或左上臂受到刺激产生,大脑皮层习惯于识别体表的刺激信息进而将来自心脏的痛觉信息误认为来自体表(答案合理即可)
(3)先问诊病人左肩是否受到伤害性刺激;而后再对病人心脏进行检査(如听诊心音、测量心率、检查心电图、心脏超声检査等,答案合理即可)
【分析】反射弧通常由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器组成,反射活动需要经过完整的反射弧来实现
【详解】(1)人体在大脑皮层中产生痛觉心跳加快可与自主神经系统中交感神经调控心肌加强收缩有关。
(2)心肌缺血引起痛觉时B神经元产生的兴奋不能传到A神经元,原因是C神经元与A神经元形成的突触中,C神经元树突膜构成突触后膜,A神经元轴突末梢膜构成突触前膜,兴奋不能从突触后膜传递到突触前膜。发生牵涉痛时人体感觉疼痛不是来自心脏,而是来自机体左肩或左上臂,可能原因是 A、B神经元均与C神经元形成突触,且生活中痛觉常来自体表左肩或左上臂受到刺激产生,大脑皮层习惯于识别体表的刺激信息进而将来自心脏的痛觉信息误认为来自体表
(3)临床上某病人感觉到左肩疼痛,为确诊病因,医生常需要先问诊病人左肩是否受到伤害性刺激,而后再对病人心脏进行检查。
20.A和C是两种气味完全不同的物品,小鼠嗅细胞M、嗅细胞X分别识别A、C中的气味分子。气味分子与小鼠嗅细胞膜上特定受体结合,激活嗅细胞,使嗅觉神经通路兴奋,产生嗅觉。激活小鼠LDT脑区细胞,奖赏神经通路兴奋,可使其感到愉快;而激活小鼠LHb脑区细胞,惩罚神经通路兴奋,可使其感到痛苦。实验小鼠的嗅细胞、LDT和LHb脑区细胞可被特殊光源激活。研究人员为探究小鼠条件反射的神经机制,重点关注记忆的形成和消退,进行了如表所示的实验。回答下列问题:
组别
处理
将小鼠处理24h后放入观测盒中,记录小鼠在两侧的停留时间
足部反复电击
特殊光源反复刺激
嗅细胞M
嗅细胞X
LDT
LHb
对照
—
—
—
—
—
无差异
Ⅰ
√
√
—
—
—
较长时间停留在有物品C的一侧
Ⅱ
—
√
—
—
—
无差异
Ⅲ
—
—
—
√
—
无差异
Ⅳ
—
√
—
√
—
较长时间停留在有物品A的一侧
Ⅴ
—
—
—
—
√
无差异
Ⅵ
—
√
—
—
√
较长时间停留在有物品C的一侧
Ⅶ
—
—
√
√
—
?
注:在观测盒内正中间放置带小孔的隔板,将其分为左右两侧,在两侧分别放置物品A和C,小鼠可通过小孔在盒内自由移动。“—”表示未处理,“√”表示进行了处理,两个“√”表示同时实施两种处理。
(1)学习和记忆由多个脑区和神经通路参与。Ⅰ组小鼠建立的反射属于_________(填“条件”或“非条件”)反射,在观测盒中Ⅰ组小鼠接触物品A时,产生兴奋的神经通路中,感受器是位于_________和嗅细胞M的感觉神经末梢。
(2)Ⅳ组小鼠建立的条件反射中,非条件刺激是_________。
(3)推测Ⅶ组的结果是_________,理由是光源刺激嗅细胞X模拟_________的气味,与LDT奖赏关联,形成了对该气味的偏好条件反射。若要利用光源使小鼠对该气味产生持久偏好,且避免记忆消退,则处理措施需满足的条件是_________。
【答案】(1) 条件 皮肤(或足部)
(2)LDT激活带来的奖赏感
(3) 较长时间停留在有物品C的一侧 物品C 多次光源刺激嗅细胞X和LDT
【分析】气味分子与小鼠嗅细胞膜上特定受体结合,激活嗅细胞,说明嗅细胞是一种化学感受器。感受器受到刺激产生的兴奋,经过兴奋在神经纤维上的传导和在细胞间的传导传递,传到大脑皮层,进而产生各种感觉。
【详解】(1)学习和记忆由多个脑区和神经通路参与。小鼠建立的反射是通过后天学习形成的,属于条件反射,在观测盒中Ⅰ组小鼠接触物品A时,产生兴奋的神经通路中,感受器是位于皮肤和嗅细胞M的感觉神经末梢。
(2)条件反射的非条件刺激是能直接引起反应的刺激,Ⅳ组中激活 LDT(奖赏通路)使小鼠感到愉快,因此Ⅳ组小鼠建立的条件反射中,非条件刺激是LDT激活带来的奖赏感。
(3)Ⅶ组同时激活嗅细胞X(模拟C的气味)和LDT(奖赏通路),推测结果是较长时间停留在物品C的一侧,理由是光源刺激嗅细胞X模拟物品C的气味,与LDT奖赏关联,形成了对该气味的偏好条件反射。若要利用光源使小鼠对该气味产生持久偏好,且避免记忆消退,则处理措施需满足的条件是多次光源刺激嗅细胞X和LDT。
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