生理学/中枢抑制

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在任何反射活动中,中枢内既有兴奋活动又有抑制活动。某一反射进行时,某些其他反射即受抑制,例如吞咽呼吸停止屈肌反射进行时伸肌即受抑制(图10-15)。反射活动有一定的次序、一定强度,并有一定的适应意义,是反射的协调功能的表现。反射活动所以能协调,就是因为中枢内既有兴奋活动又有抑制活动;如果中枢抑制受到破坏,则反射活动就不可能协调。例如,用士的宁破坏脊髓抑制活动后,任何一个弱刺激会导致四肢出现强烈的痉挛性收缩,失去了反射活动的协调性。根据中枢抑制产生机制的不同,抑制可分为突触后抑制突触前抑制两类。

拮抗性反射


图10-15 拮抗性反射

F为半腱肌的反应(收缩),E为股中间肌的反应(驰缓),TP为刺激传入神经的记号,1为时标

(一)突触后抑制

在哺乳类动物中,所有的突触后抑制都是由抑制性中间神经元活动引起的。由这一抑制性神经元发出的轴突末梢释放的递质,能使所有与其发生突触联系的其他神经元都发生抑制,都暗生抑制性突触后电位。按此观点,一个兴奋性神经元通过突触联系能引起其他神经元产生兴奋,但不能直接引起其他神经元产生突触后抑制;它必须首先兴奋一个抑制性神经元,转而抑制其他神经元。

1.抑制性突触后电位脊髓前角运动神经元有的支配伸肌,有的支配屈肌。来自伸肌肌梭的传入神经冲动,能兴奋伸肌运动神经元,也能同时通过抑制性中间神经元转而抑制屈肌运动神经元。如用微电极插入屈肌运动神经元细胞体内,并刺激伸肌肌梭的传入神经使屈肌运动神经元发生抑制,可见到其细胞体的突触后膜出现超极化现象。这时膜电位的数值向-80mV水平靠近。这种超极化膜电位变化称为抑制性突触后电位(inhibitorypostsynaptic potential,IPSP)。抑制性突触后电位的变化与兴奋性突触后电位变化在时程上极相似,但前者为超极化,后者为去极化,变化方向恰相反(图10-16)。可以设想突触后膜在超极化状态下。轴突始段部位将出现内向电流,造成该处不易爆发动作电位,也就表现为抑制。由于这种抑制是突触后膜出现抑制性突触后电位所造成的,因此称为突触后抑制(postsynaptic inhibition)。抑制性突触后电位是突触后膜对CI-通透性增加而形成的。

抑制性突触后电位


图10-16 抑制性突触后电位

每组曲线的下线为某一屈肌运动神经元细胞内电位记录,上线为刺激拮抗伸肌传入神经时的背根电位记录。当刺激强度逐步加大时,背根电位逐步增大,超极化电位变化也逐步增大

2.突触后抑制的分类根据抑制性神经元的功能和联系方式的不同,突触后抑制可分为传入侧支性抑制(afferent collateral inhibition)和回返性抑制(recurrentinhibition)(图10-17)。

两类突触后抑制


图10-17 两类突触后抑制

甲:回返性抑制 乙:传入侧支性抑制黑色神经元代表抑制性神经元

(1)传入侧支性抑制:是指在一个感觉传入纤维进入脊髓后,一方面直接兴奋某一中枢的神经元,另一方面发出其侧支兴奋另一抑制性中间神经元;然后通过抑制性神经元的活动转而抑制另一中枢的神经元。例如,伸肌的肌梭传入纤维进入中枢后,直接兴奋伸肌的α运动神经元,同时发出侧支兴奋一个抑制性神经元,转而抑制屈肌的α运动神经元,导致伸肌收缩而屈肌舒张;这种抑制曾被称为交互抑制。这种形式的抑制不是脊髓独有的,脑内也有。这种抑制能使不同中枢之间的活动协调起来。

(2)回返性抑制:是指某一中枢的神经元兴奋时,其传出冲动沿轴突外传,同时又经轴突侧支去兴奋另一抑制性中间神经元;该抑制性神经元兴奋后,其活动经轴突反过来作用于同一中枢的神经元,抑制原先发动兴奋的神经元及同一中枢的其他神经元。脊髓前角运动神经元与闰绍细胞之间的联系,

就是这种抑制的典型。前角运动神经元发出轴突支配外周的骨骼肌,同时也在脊髓内发出侧支兴奋闰绍细胞;闰绍细胞是抑制性神经元,其活动经轴突回返作用于脊髓前角运动神经元,抑制原先发动兴奋的神经元和其他神经元。这种形式的抑制在海马丘脑内也明显存在。这种抑制是一种负反馈控制形式,它能使神经元的活动及时终止,也促使同一中枢内许多神经元之间的活动能步调一致。丘脑与海马内许多神经元的活动能够同步化,就是由于存在回返性抑制环节的缘故。闰绍细胞轴突末梢释放的递质是甘氨酸,其作用能被士的宁和破伤风毒素所破坏;在闰绍细胞功能存在后,将出现强烈的痉挛。

(二)突触前抑制

前文已述及,轴突可与另一神经元的轴突构成突触,这种突触可能是突触前抑制的结构基础。图10-18显示这种突触关系,A纤维末梢与运动神经元构成轴突-胞体型突触,能兴奋该运动神经元;b 纤维传入经过多突触接替后,末梢与A纤维末梢构成轴突-轴突型突触,不能直接影响该运动神经元活动。当A纤维兴奋传入冲动抵达末梢时,可引致运动神经元出现兴奋性突触后电位(图10-18,甲,1);当仅有B纤维兴奋冲动传入时,见不到该运动神经元有反应。如果先使B纤维兴奋,一定时间间隔后再使A纤维兴奋,则A纤维兴奋所引起的兴奋性突触后电位明显减小(图10-18,甲,2,2),说明B纤维的活动能抑制A纤维的兴奋作用。已知,抵达末梢部位的动作电位是触发神经递质释放的因素,如动作电位大则递质释放量大,运动电位小则递质释放量小;而动作电位的大小又受到轴突末梢跨膜静息电位的影响,跨膜静息电位大则动作电位大,跨膜静息电位小则动作电位也小。由此认为,突触前抑制产生的机制是:B纤维传入经多突触接替后,兴奋抵达末梢交释放递质→递质作用于A纤维末梢使其去极化,从而使末梢跨膜静息电位变小→A纤维兴奋时其末梢的动作电位变小,使释放的递质减少→运动神经元的兴奋性突触后电位减小。因此,B纤维的抑制作用是通过使A纤维释放的兴奋性递质减小而实现的。由于这种抑制是改变了突触前膜的活动而实现的,因此称为突触前抑制。

突触前抑制在中枢神经系统内广泛存在,尤其多见于感觉传入途径,对调节感觉传入活动有重要作用。突触前掏可发生在各类感受器传入活动之间,也可发生面类感受器的不同感受野活动之间;即一个感觉传入纤维的兴奋冲动进入中枢后,它本身沿特定的传导路径向高位中枢,同时通过多个神经元的接替,转而对其旁的感觉传入纤维的活动发生突触前抑制限制其他的感觉传入活动。由于突触前抑制产生的潜伏期较长,因此认为传入神经必须通过两个以上中间神经元的多突触接替,才能与其他感觉传入神经末梢形成轴突-轴突型突触联系。突触前抑制一般约在刺激传入神经后20ms左右发展到高峰,而后其抑制作用逐渐减弱,整个抑制过程可持续100-200ms。

突触前抑制


图10-18 突触前抑制

甲:每组曲线的上线为传入冲动电位记录,下线为某肌运动神经元细胞内电位记录

乙:实验方法示意图。微电极插入基本肌运动神经元细胞体内

A:来自该肌的传入神经纤维 B:来自另一肌肉的传入神经纤维

在局部神经元回路中提到了交互性突触联系,这种联系可以由一个兴奋性突触和一个抑制性突触组合而成。在这种联系中,一个树突活动时,首先通过兴奋性突触激活另一个树突;而后一个权威突活动加强时,却通过抑制性突触来抑制前一个树突的活动,使原行发动兴奋的树突很快受到反馈抑制。这种抑制,发生在局部神经元回路中,起到了局部的整合作用;而且这种抑制只有树突的一部分参与活动,不需要整个神经元参与活动。由树突-树突型突触联系产生的抑制,称为树突-树突型抑制(dendrodendritic inhibirion),它在视网膜嗅球、丘脑内都存在,也是中枢抑制的一种形式。

32 反射弧中枢部分的兴奋传布 | 反射活动的反馈调节 32
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