第1节 通过神经系统的调节
第1课时 反射和反射弧、兴奋在神经纤维上的传导
[学习目标] 1.概述神经调节的结构基础和反射。2.阐述兴奋的产生以及在神经纤维上的传导过程。
一、神经调节的结构基础和反射
1．神经元是构成神经系统的基本单位，下面是神经元的示意图：
(1)图中的①②③分别是什么结构？如何区分它们？
答案 ①树突，一般比较短，而且有多条；②细胞体，是具有细胞核的部分；③轴突，较长，通常只有一条。
(2)神经纤维和神经是一回事吗？
答案 不是。神经元的轴突或长的树突以及套在外面的髓鞘共同组成神经纤维；许多神经纤维集结成束，外包由结缔组织形成的膜，就成为一条神经。
2．观察膝跳反射和缩手反射的示意图回答：
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(1)神经调节的基本方式是反射，它是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。
(2) 反射弧是完成反射的结构基础。据图可知，反射弧都是由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器组成的。
(3)图中膝跳反射是由2个神经元完成的，缩手反射是由3个神经元完成的。由此可知，不同的反射需要的神经元数目不同，一般来说，反射活动越复杂，需要的神经元越多。
(4)假若在C、D之间剪断，分别在C、D端给予适宜刺激，小腿是否有反应？如果有反应，是不是反射？
答案 在C处给予适宜刺激，小腿无反应。在D处给予适宜刺激，小腿抬起，但不是反射，因为没有经过完整的反射弧。
二、兴奋的产生和在神经纤维上的传导
1．兴奋是指动物体或人体内的某些组织(如神经组织)或细胞感受外界刺激后，由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的。
2．兴奋在神经纤维上的传导过程
3．如果刺激神经纤维的中间部位(如下图)：
(1)请画出相应的电位、兴奋区、未兴奋区、局部电流的方向、兴奋传导的方向。
答案 如图所示
(2)图中局部电流的方向和兴奋传导的方向有什么特点？
答案 局部电流的方向在膜外由未兴奋区流向兴奋区，膜内由兴奋区流向未兴奋区；兴奋传导的方向与膜内电流的方向一致，是双向传导的。
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一、反射弧的结构和功能例析
如图表示人体的某反射弧模式图，请据图回答下列问题：
1．反射弧由哪几部分组成？
答案 感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器。
2．如何辨析图中的②和③？
答案 传入神经的神经节在脊髓外且与脊髓灰质后角(较小的一边)相连；传出神经的细胞体在脊髓内且与脊髓灰质前角(较大的一边)相连。因此图中的②是传入神经，③是传出神经。
3．图中④和⑤的构成有什么不同？功能分别是什么？
答案 ⑤是传入神经末梢构成的感受器，功能是将内外界刺激的信息转变为神经的兴奋；④是效应器，它和⑤的构成不同之处在于不仅包含传出神经末梢，还包括传出神经末梢所支配的肌肉或腺体，效应器是对内外界刺激作出应答反应。
4．切断②，刺激③，效应器能不能作出反应？切断③，刺激②，效应器能不能作出反应？
答案 能；不能。
二、神经纤维上兴奋传导时电流表偏转问题的分析
请分析下图电流表的偏转次数与方向(电流表的两个电极均接在神经纤维膜外，偏转的方向与电流方向一致，BC＝CD)：
1．若刺激A点时，电流表指针如何偏转？
分析 刺激A点时，兴奋向右先传至B点，产生动作电位，膜外为负电位，D点仍为静息电位，膜外为正电位，电流表指针向左偏转；然后B点恢复静息电位，D点变为动作电位，电流表指针又向右偏转一次。
答案 先向左再向右，偏转两次。
2．若刺激C点时，电流表指针如何偏转？
分析 刺激C点时，兴奋双向传导，向左传至B点的同时，向右传至D点，两点同时产生动作电位，膜外均为负电位，没有电位差，电流表指针不偏转。
答案 不偏转。
3．若刺激E点或F点时，电流表指针如何偏转？
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答案 均发生两次方向相反的偏转。
4．据此，你能总结出什么规律？
答案 当电流表的两个电极均接在神经纤维膜外时，若刺激两个电极的中点，电流表指针不会偏转，若刺激其他点，都会发生方向相反的两次偏转，刺激点离哪一个电极近，就先向哪个电极偏转。
1．下列关于皮肤感受器的叙述，错误的是( )
A．是一种神经末梢
B．能将各种刺激转变为电信号
C．能形成感觉
D．皮肤上有多种感受器
答案 C
解析 感受器一般是指感觉神经末梢，它能接受外界或内部刺激产生神经冲动，A、B正确；大脑皮层产生感觉，C错误；皮肤上有多种感受器，如温觉感受器、冷觉感受器，D正确。
2．下列关于反射弧的叙述，正确的是 ( )
A．刺激某一反射弧的感受器或传入神经，可使效应器产生相同的反应
B．反射弧中的感受器和效应器均分布于机体同一组织或器官
C．神经中枢的兴奋可以引起感受器敏感性减弱
D．任何反射弧中的神经中枢都位于脊髓
答案 A
解析 刺激反射弧的传入神经和感受器都能产生兴奋，兴奋经过反射弧传导到效应器，引起效应器产生相同的反应，A项正确；反射弧中的感受器和效应器一般不在同一部位，不属于同一器官，B项错误；神经中枢兴奋使神经冲动传导到效应器使效应器兴奋，不影响感受器的敏感性，C项错误；反射弧的神经中枢位于脊髓、脑干和大脑，D项错误。
3．神经元的基本结构包括( )
A．树突和轴突 B．细胞体和轴突
C．细胞体和突起 D．细胞质和细胞膜
答案 C
解析 神经元由细胞体和突起两部分组成，突起又分为树突和轴突，树突短而多，轴突长而少。
4. 神经细胞在静息时具有静息电位，受到适宜刺激时可迅速产生能传导的动作电位，这两种电位可通过仪器测量。下列为测量神经纤维静息电位示意图，正确的是( )
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答案 C
解析 在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态，细胞膜两侧的电位表现为内负外正，为静息电位，所以要测量神经纤维的静息电位，电流表的两个电极要分别接在神经纤维的膜外和膜内，且电流必定是从膜外流向膜内。当电流表的两个电极均接在膜外或膜内时，由于两电极间无电位差存在，指针不偏转。
5．下列有关反射与反射弧的说法，正确的是( )
A．人体对外界刺激作出反应的基本途径是反射
B．反射弧是由神经元组成的
C．军训时蚊子叮在手上感到很痒属于非条件反射
D．机场内的小鸟初遇稻草人时十分惊恐，这种反应属于条件反射
答案 D
解析 反射是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，A错误；反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器构成，B错误；军训时蚊子叮在手上感到很痒只是产生感觉，没有完整的反射弧，不属于反射，C错误；机场内的小鸟初遇稻草人时十分惊恐，这种反应是后天形成的，属于条件反射，D正确。
知识点一 神经调节的结构基础和反射
1．如果某患者支配右手的传出神经受损，其他部分完整，则( )
A．针刺左手不会发生缩手反射
B．针刺右手会发生缩手反射
C．针刺左手不会感觉疼痛
D．针刺右手会感觉疼痛
答案 D
解析 如果某患者支配右手的传入神经及神经中枢完整，而传出神经受损，则反射弧不完整，因此不会发生缩手反射；但是神经中枢还能把神经冲动经过脊髓的白质上行传导到大脑皮层的躯体感觉中枢，形成疼痛感觉。
2．反射和反射弧的关系是( )
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A．反射活动的完成必须通过反射弧来实现
B．反射活动可以不完全通过反射弧来实现
C．只要反射弧完整，必然出现反射活动
D．反射和反射弧在性质上完全相同
答案 A
解析 反射是神经调节的基本方式。动物体或人体在中枢神经系统参与下，对内外环境变化作出的规律性应答称为反射。反射弧是反射的结构基础，反射弧的完整性是完成反射的前提条件。但反射的发生除具有完整的反射弧外，还需一定强度的刺激。
3．如图为反射弧结构示意图，下列有关说法正确的是( )
A．刺激①而发生肌肉收缩的现象称为反射
B．结构①、③分别由长树突和轴突构成
C．图中神经元的细胞体均位于结构②处
D．a、b依次表示反射弧的效应器和感受器
答案 B
解析 刺激a而发生肌肉收缩的现象称为反射，A错误；由于神经节位于传入神经的中间，说明结构①由长树突构成；而结构③由长的轴突构成，B正确；图中传入神经元的细胞体位于神经节中，在结构②外，C错误； a、b依次表示反射弧的感受器和效应器，D错误。
4．不同组织细胞的细胞膜表面积大小不同，人体各种类型的细胞中，神经元(如图)的细胞膜表面积最大，有关这一结构特点的叙述错误的是( )
A．神经元表面积大，有利于神经细胞之间充分联系
B．多食用含磷脂较多的食物，能够补脑
C．神经细胞中的突起部分形状始终不变
D．神经细胞的突起部分主要是细胞膜和少部分细胞质
答案 C
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解析 神经元细胞膜表面积大，有利于神经细胞之间充分联系，A正确；由于神经元细胞膜面积大，细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，因此多食用含磷脂较多的食物，能够促进神经元突起的发育，能够补脑，B正确；细胞膜具有一定的流动性，神经细胞中的突起部分形状是可以发生变化的，C错误；神经细胞的突起部分主要由细胞膜和少部分细胞质组成，D正确。
知识点二 兴奋在神经纤维上的传导
5．用连着微伏表的两个电极测试受刺激后的神经纤维上的电位变化，已知该纤维静息电位为－70 mV，如果微伏表上发生一次持续约1 ms的电位差的变化：由－70 mV上升到0，再继续上升至＋40 mV，然后再下降恢复到－70 mV，则刺激部位和微电极放置位置正确的是( )
答案 B
解析 根据微伏表上的电位差的变化可知，起始电位差为负值，A、D选项图示电流计两极均为膜外，起始电位差为0；C选项图示电流计两极均为膜内，起始电位差也为0；B选项图示电流计左边一极在膜内，为负电位，右边一极在膜外，为正电位，起始电位差为负值。
6．神经电位的测量装置如图一所示，其中箭头表示施加适宜刺激，阴影表示兴奋区域。用记录仪记录A、B两电极之间的电位差，结果如图二。若将记录仪的A、B两电极均置于膜外，其他实验条件不变，则测量结果是 ( )
答案 C
解析 图一施加刺激时，电流传到A，A为正电位，B为正电位。若将记录仪两电极均置于膜外，施加刺激，电流传到A时，A为负电位，B为正电位，电位差为负，曲线向负轴延伸；然后恢复到A、B两处都是正电位，电位差为0；电流到B时，A为正电位，B为负电位，电位差为正，然后又恢复为原电位差。答案为C。
7．如图所示，当神经冲动在轴突上传导时，下列叙述错误的是 ( )
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A．丁区域发生K＋外流和Na＋内流
B．甲区与丙区可能刚恢复为静息电位状态
C．乙区与丁区间膜内局部电流的方向是从乙到丁
D．图示神经冲动的传导方向有可能是从左到右或从右到左
答案 A
解析 丁区域为静息电位，发生K＋外流，不能同时发生K＋外流和Na＋内流。
8．下列关于神经系统结构或组成的叙述中，正确的是( )
A．组成神经系统的结构单位是神经元，由长的轴突和短的树突组成
B．感受器是指传入神经末梢，效应器是指传出神经末梢
C．完成反射活动至少需要3个神经元
D．兴奋在神经纤维上的传导可以是双向的
答案 D
解析 组成神经系统的结构单位是神经元，由细胞体、轴突和树突组成，A错误。感受器是由传入神经末梢组成，能接受刺激产生兴奋；效应器是由传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体组成，接受传出神经传来的神经冲动，引起肌肉或腺体活动，B错误。完成反射活动至少需要2个神经元：传入神经元和传出神经元，C错误。兴奋在神经纤维上的传导可以是双向的，D正确。
9．如图为反射弧结构示意图，相关叙述中错误的是 ( )
A．伸肌肌群内既有感受器又有效应器
B．参与反射弧的神经元的细胞体不都在b中
C．若在Ⅰ处施加一个有效刺激，a处膜电位的变化为内负外正→内正外负→内负外正
D．在Ⅱ处施加刺激引起屈肌收缩属于反射
答案 D
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解析 由题图可知，Ⅰ为传入神经，Ⅱ为传出神经。脊神经是混合神经，所以图中伸肌肌群内既有感受刺激的感受器，又有产生运动的效应器；参与反射弧的神经元的细胞体不都在b中，传入神经元的细胞体在b外的神经节中；Ⅰ为传入神经，当a感受到刺激时，产生动作电位，其变化是由外正内负变为外负内正，但恢复静息时，又变为外正内负；反射是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，反射活动的结构基础是反射弧，反射完成的基本条件必须反射弧完整，Ⅱ处受到刺激，是神经产生的兴奋直接引起肌肉收缩，由于反射弧不完整，不是反射。
10．据图分析，关于神经细胞的叙述错误的是( )
A．静息电位的形成可能与膜上的b物质有关
B．在c处给一足够强的刺激时，钾离子从上往下流引起膜电位变化
C．e与细胞之间的识别有关
D．若将神经细胞膜的磷脂层平展在水面上，c会与水面接触
答案 B
解析 神经纤维未受到刺激时，K＋通过协助扩散方式，在载体蛋白的协助下外流，造成膜两侧的电位表现为内负外正，所以静息电位的形成可能与膜上的b物质有关，A正确；在c处给一足够强的刺激时，钠离子通道打开，钠离子从膜外流向膜内引起膜电位变化，变成外负内正，B错误；糖蛋白与细胞间的识别有关，C正确；磷脂分子的头部亲水，尾部疏水，因此若将磷脂分子层平展于水面上，则磷脂分子头部(c)与水面相接触，D正确。
综合训练
11.用去除脑但保留脊髓的蛙(称脊蛙)为材料，进行反射活动实验。请回答与此有关的问题：
(1)用针刺激脊蛙左后肢的趾部，可观察到该后肢出现收缩活动。该反射活动的感受器位于左后肢趾部的________中，神经中枢位于________中。
(2)剪断支配脊蛙左后肢的传出神经(见图)，立即刺激A端________(填“能”或“不能”)看到左后肢收缩活动；刺激B端________(填“能”或“不能”)看到左后肢收缩活动。若刺激剪断处的某一端出现收缩活动，该活动________(填“能”或“不能”)称为反射活动，主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)皮肤 脊髓 (2)能 不能 不能 反射弧结构不完整
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解析 (1)青蛙的大脑已被破坏，刺激后出现的后肢收缩活动属于脊髓反射，因此中枢位于脊髓；实验中后肢保留了皮肤，因此感受器应位于左后肢趾部的皮肤中。(2)反射活动的结构基础是反射弧，典型的反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五个部分组成，引起反射的首要条件是反射弧必须保持完整性，反射弧任何一个环节的结构或生理完整性受到破坏，反射活动就无法实现。题中将传出神经切断，反射弧结构失去完整性，再刺激引起效应器反应，不能称为反射。
12. 取出枪乌贼完整无损的粗大神经纤维并置于适宜的环境中，进行如图所示的实验。G表示灵敏电流计，a、b为两个微型电极，阴影部分表示开始发生局部电流的区域。请据图分析回答下列问题：
(1)静息状态时的电位，A侧为________(填“正”或“负”)，B侧为________(填“正”或“负”)。
(2)局部电流在膜外由________部位流向________部位，这样就形成了局部电流回路。
(3)兴奋在神经纤维上的传导是________的。
(4)如果将a、b两电极置于神经纤维膜外，同时在c处给予一个强刺激(如上图所示)，电流计的指针会发生两次方向________(填“相同”或“相反”)的偏转。
答案 (1)正 负 (2)未兴奋 兴奋 (3)双向 (4)相反
解析 神经纤维上兴奋的传导具有双向性。静息状态时，电位是“外正内负”；兴奋状态时，兴奋部位的电位是“外负内正”。若在c处给予一个强刺激，当b点兴奋时，a点并未兴奋，即b点膜外是负电位，而a点膜外是正电位，根据电流由正极流向负极，可知此时电流计的指针向右偏转；同理，当a点兴奋时，b点并未兴奋，此时电流计的指针向左偏转。
13. 为研究兴奋的传导，科学家先后进行了以下实验。据此回答问题：
实验一 在蛙的坐骨神经表面放置两个电极，连接到一个电表上(如图一)。静息时，电表没有测出电位差(如图一①)；当刺激a点时，电表指针发生从图一②～⑥的连续变化。电表指针的偏转方向代表电流方向。
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实验二 以枪乌贼的巨轴突为测试对象，将一电极插入轴突膜内，另一电极置于膜外，电表指针发生偏转，如图二中的A图。给予刺激后，电表指针发生偏转的情况如图二中的B图和C图。
(1)实验一说明在神经系统中，兴奋是以____________的形式沿着神经纤维传导的。
(2)请用实验二的结论解释图一③的结果。___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果用图二的方法测量图一④中c点的膜电位，将会出现图二中________图所示的结果(用字母表示)。
答案 (1)电信号(或神经冲动、局部电流) (2)b点膜电位为内正外负，c点膜电位为内负外正，b点和c点膜外存在电位差，电流由c流向b (3)A
解析 (1)兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的。(2)在静息状态时神经纤维膜外为正电位，膜内为负电位，当受到外界刺激时，由于Na＋内流，膜电位发生逆转，膜外为负电位，膜内为正电位，因此电流方向由c→b，指针向左偏转。(3)在图一④中c点电位仍为静息电位，因此应是图二中A图结果。
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