师:同学们,今天我们学习高二人教版生物学选择性必修一第二章第二节神经调节的基本方式。本节课的学习目标是:一、举例说明反射的概念与反射弧的组成;二、比较条件反射与非条件反射的异同;三、举例说明条件反射的形成过程与意义。
在生活中,我们会遇到这样的场景:如果手指被植株上尖锐的刺扎了一下,我们会迅速把手缩回来,然后感觉到疼痛,接着意识到手被扎了。这是我们从小就有的体验,没错,这就是我们初中时学过的缩手反射。大家用现有知识分析一下这个过程:手不小心碰触到尖锐的东西,手上的感觉神经末梢接受到这种刺激,神经将信息传到神经中枢,神经中枢发出信息,我们迅速将手缩回。像这样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应答反应,就叫做反射。
反射是神经调节的基本方式,除了缩手反射外,常见的还有眨眼反射、膝跳反射等。请大家思考,下列3个实例是否属于反射:含羞草受到碰触,叶片合拢;草履虫躲避食盐游向肉汁;手碰到烫东西会缩回。
生:含羞草受到碰触,叶片合拢和草履虫躲避食盐游向肉汁都不属于反射,手碰到烫东西会缩回,属于反射。
师:为什么呢?
生:反射需要在中枢神经系统的参与下完成,而含羞草和草履虫没有中枢神经系统这个结构。
师:非常好。通过必修一的学习,我们知道含羞草等植物的结构层次是细胞、组织、器官,由器官直接组成个体,无系统这个层次。草履虫是单细胞生物,一个细胞直接组成一个个体,也没有系统这个层次,所以这两个例子都不属于反射。
生物学中有个观点,结构决定功能,要完成反射这种功能就需要一定的结构基础,完成反射的结构基础就是反射弧。反射弧包括哪些结构呢?请大家看课本22页“思考与讨论”,仔细观察缩手反射和膝跳反射的示意图,思考回答下列问题。我们先看第一个问题:一个完整的反射活动仅靠一个神经元能完成吗?我们可以通过寻找神经元的胞体来统计神经元的数目,胞体是神经元的膨大部分。在缩手反射的示意图中,我们可以找到几个胞体呢?
生:1、2、3,一共三个胞体,对应三个神经元。
师:这条蓝紫色的、能够从外界获取各种感觉信息,然后把信息传递到中枢神经组织内的神经元,叫做感觉神经元。图中蓝紫色的小圆圈代表的是感觉神经元的胞体,兴奋沿着感觉神经元的树突传递,经过胞体,再通过轴突传递给位于脊髓中的神经元。这条红色的是运动神经元,它的胞体位于脊髓前角,通过长长的轴突把兴奋传递给与它连接的肌肉,支配肌肉做出反应。在脊髓中用深蓝色标注的神经元建立了感觉神经元和运动神经元之间的联系,它可以接受感觉神经元传来的兴奋,并对信号进行分析和综合,再将兴奋传递给运动神经元,这就是中间神经元的功能。所以缩手反射的反射弧中一共包括三个神经元。
大家再来看一下膝跳反射的反射弧中一共有几个神经元呢?
生:1、2,一共两个胞体,对应两个神经元。
师:其中感觉神经元和运动神经元直接相连,这是我们身体中最简单的一种反射类型。所以,一个完整的反射活动仅靠一个神经元不能完成,至少需要传入与传出两种神经元组成,甚至大多数情况下还需要中间神经元的参与。
我们再来看第二个问题:缩手反射与膝跳反射的反射弧都是由哪些部分组成的?
生:由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经与效应器五部分组成。
师:传入神经与传出神经的概念我们上节课接触过了,那什么是感受器、效应器、神经中枢呢?
生:感受器是传入神经末梢及其连接的结构组成的,如小腿下面的细韧带;效应器是由传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体组成的,例如小腿处传出神经所支配的肌肉;神经中枢就是调节某一特定生理功能的神经元群。
师:这里我们区分一下神经中枢与中枢神经系统这两个易混的概念。中枢神经系统包括脑和脊髓,脑包括大脑、小脑和脑干等。神经中枢指的是在中枢神经系统内,大量神经细胞聚集在一起,形成不同的结构,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。所以神经中枢是位于中枢神经系统的某个特定的结构。
反射活动需要经过完整的反射弧来实现,如果反射弧中任何环节在结构或功能上受损,反射就不能完成。体检时医生敲击膝盖下方,如果小腿正常抬起,不仅说明下肢参与该反射的功能正常,也说明脊髓中相应中枢是完好的。我们来观察一下排尿反射的反射弧,神经中枢位于脊髓和大脑皮层,其中低级中枢就在脊髓。我们来看一下反射的大致过程。
(展示反射弧模式图)这是反射弧的模式图,反射弧由五部分组成,即感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。当一种刺激作用于感受器时,可使感受器发生兴奋。现在知道,无论哪种形式的刺激在感受器中都将转变成感受器的电位变化,可引起神经冲动的产生,然后神经冲动沿传入神经传到神经中枢。神经冲动传到中枢以后,经过中枢的分析与综合活动,然后传到传出神经。神经中枢的兴奋通过传出神经传到效应器。当神经冲动到达效应器时,可引起效应器的相应反应,如肌肉收缩、腺体分泌等。
外界一定的刺激传到感受器,感受器接受刺激产生兴奋,是指动物体或人体内的某些细胞或组织,如神经组织感受到外界刺激后,由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。感受器产生的兴奋沿着传入神经,向神经中枢传导,神经中枢随之产生兴奋,并对传入的信息进行分析和综合。神经中枢的兴奋经过传出神经到达效应器,效应器对刺激作出应答,这就是反射的大致过程。
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。例如,在上述缩手反射与膝跳反射中,兴奋还会从位于脊髓的低级中枢传导到大脑皮层,从而产生相应的感觉。所以你会感觉到手被扎或者腿被叩击了。请大家思考一下,感觉的形成是否属于反射?
生:感觉的形成不属于反射,刺激只是经过感受器、传入神经中枢,传到大脑皮层,在大脑皮层产生感觉,而没有经过完整的反射弧,所以不属于反射。
师:非常好。下面我们做个题来练一练。如图所示的反射弧,如果其中的结构被破坏,有无感觉和运动产生?我们首先来分析一下这个反射弧的结构,3是传入神经,4是传出神经,1为感受器,2是效应器,5是神经中枢。如果1感受器被破坏,机体无感觉也没有运动;如果2效应器被破坏,机体可以有感觉生成,但是无运动产生;结构3传入神经被破坏,机体既无感觉,也没有运动;传出神经被破坏,肌体可以有感觉,但是没有运动;结构5神经中枢被破坏,肌体既无感觉也无运动。
我们来小结一下反射弧的结构及其对应的功能,以及相应的结构被破坏之后对功能的影响。一个完整的反射弧应该由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五部分组成。感受器是传入神经末梢及其连接的结构,它可以将内外界刺激的信息转变为神经的兴奋;传入神经位于感觉神经元上,它可以将兴奋由感受器传入到神经中枢;神经中枢是调节某一特定生理功能的神经元群,它可以对传入的兴奋进行分析和综合;传出神经位于运动神经元上,它可以将兴奋由神经中枢传达到效应器;效应器是由运动神经末梢和它所支配的肌肉或腺体组成的,可以对内外环境的刺激发生相应的反应。如果感受器、传入神经、神经中枢被破坏,则机体几乎无感觉也无效应;如果传出神经、效应器被破坏,那机体有感觉而无效应产生。反射弧中任何一个环节中断,反射不能够发生,反射的发生必须保证反射弧的完整性。
