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发布时间:2021-02-16 19:47:38

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作者:李正平,刘保国

出版社:安徽人民出版社

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科学魔力之手

科学魔力之手试读:

前言

科学探索是认识的神旨,是通向无限世界的神奇力量,我们只有通过科学探索,才能创造崭新的天地!才能不断推进人类文明向前发展。

现在比较热门的科学探索有:以星际探索、地球自身空间探索为代表的空间探索,地外文明探索、史前文明探索为代表的文明探索,以考古、考据为代表的历史探索,以人类学研究为主的人类文化探索等。

其实,科学的内涵就是事实与规律,需要探索发现人所未知的事实,并以此为依据,实事求是,而不是脱离现实的纯思维的空想,并寻找客观事物之间内在的本质的必然联系。

因此,科学探索是建立在实践基础上,并经过实践检验和严密逻辑论证的,是关于客观世界各种事物的本质及运动规律的知识体系。但是,我们生存世界的奥秘,那简直是无穷无尽,从太空到地球,从宇宙到海洋,真是无奇不有,怪事迭起,奥妙无穷,神秘莫测,许许多多的难解之谜简直不可思议,使我们对自己的生命现象和生存环境是捉摸不透。破解这些谜团,就有助于我们人类社会向更高层次不断迈进。

其实,宇宙世界的丰富多彩与无限魅力就在于那许许多多的难解之谜,使我们不得不密切关注和发出疑问。我们总是不断地去认识它、探索它。虽然今天科学技术日新月异,达到了很高程度,但对于那些无限奥秘还是难以圆满解答。古今中外许许多多科学先驱不断奋斗,一个个奥秘不断解开,并推进了科学技术大发展,但又发现了许多新的奥秘现象,又不得不向新的问题发起挑战。

宇宙世界是无限的,科学探索也是无限的,我们只有不断拓展更加广阔的生存空间,发现更多的丰富宝藏,破解更多的奥秘现象,才能使之造福于我们人类的文明,我们人类社会才能不断获得发展。

为了普及科学知识,激励广大读者认识和探索宇宙世界的无穷奥妙,我们根据中外最新研究成果,特别编辑了本套书。主要包括宇宙、太空、气象、地球、海洋、自然、动物、植物、古文明、现代科学等存在奥秘现象、未解之谜和科学探索诸内容,具有很强系统性、科学性、可读性和新奇性。

本套书内容精炼、语言简洁,深入浅出,通俗易懂,图文并茂,形象生动,非常适合广大青少年学生阅读和收藏,其目的是使广大青少年学生在兴味盎然地领略宇宙世界奥秘现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识各种奥秘现象,激起热爱科学和追求科学的热情,掌握科学探索的方向和起点,使我们向着无限的科学世界不断探索前进。

第一章 人类的生命体制

1.人类的身体

人体的身体结构就像一部高机能的机器,它由骨骼、肌肉、内脏器官、皮肤等组成的。但从外观看,人体又可分为头、颈、躯干、四肢四大部分。其中,头是人体的最重要的器官。因为头部的大脑是人体的最重要指挥官,一旦人的大脑出现问题,人就不能正常的生活、工作与学习。另外,头上的眼睛、鼻子、耳朵等也都是人体重要器官,这些器官能协助人体正常活动。

连接头部与躯体的脖子是由7块颈椎排列与周围肌肉构成的,由于脖子有很大的弹性与灵活性,使人体的头颅活动范围增大,并保证了大脑与躯体的正常联系与有效信息的反馈。

人体的四肢可分为上肢与下肢,是人体行走与生活劳动的重要部分。

人体的躯干部分是身体的中心,包括前腹腔、背腰及内部的心,肝、肺胃等器官。躯干内的最下部位是盆腔,还有膀胱与直肠,女性还有卵巢和子宫等生殖器官。正常情况下,这些身体器官就会相互协,调配合成一体,共同来承担人体生命活动的重任。

人体结构与各器官的功能有着十分密切联系,它们之间相互结合,相互连接共同行使各个不同的生理活动,这就是人体系统。由于人体各系统的功能是不一样的,但在神经支配与调节下就会使人体变成一个统一的整体,这样人才能进行正常的生理活动。

从另一个角度来说,人体又是一个有机整体,人体内部有着阴阳的对立关系。所以在《素问·宝命全形论》曾这样记载:“人生有形,不离阴阳。”这就是说,人体的一切形体结构,既是有机联系的,又是相互对立的。

然而,分布在全身的经络也分阴阳的。由于脏为阴,腑为阳,所以属于脏的经脉就属于阴性,因此称为阴经;而腑的经脉属于阳性,所以称为阳经。

总而言之,人体组织结构从上到下,从外到内,都可以分出阴阳,就连皮肉筋骨与内脏经络之间仍有阴阳之分,人体各个结构之间都存在着一定的阴阳对立的关系。

如果以阴阳来概括人体的身体结构,那么就可以用阴阳标示来表示实体之间的概念在医学中的应用。人体无论是脏腑、筋骨或皮肉,都是人体内的实体物质。在很早的时候,人们就用阴阳来表示天、地、日、月等是他,那么仍然可以用类似的方法来标示人体内脏腑等其他实体结构。《素问·五藏别论》中曾这样说过:“脑、髓、骨、脉、胆、女子胞,此六者,地气之所生也,皆藏于阴而象于地,故藏而不泻,命曰奇恒之府。夫胃大肠小肠三焦膀胱,此五者,天气之所生也,其气象天,故泻而不藏。”就是说,这六个奇恒的脏腑与地是属于同一类的,都是属于阴性;而五个腑是与天同一类,自然属于阳性。这是根据它们这些器官所在的位置及内外分的,也可以根据它们自身的功能属性来分,并不是采取同一个层次的统一标准。就如上面所说的心脏与肺脏一样,心属于阳性,肺则属于阴性,这是根据它们自身的功能来确定阴阳的;心脏是主血脉,主要用于“温通”,用于维持人体的恒定体温,这与四季中的夏季也是相通的,所以也属于阳性;肺脏清肃,这与四季中的秋季相通呼应,所以肺脏是属于阴性的。但从这两个脏器所在人体的位置来看,心脏在肺脏的下面,如果按照以上为阳,以下为阴的标准,心脏应该属于阴性而肺部则为阳性。然而,从人体脏腑的形态与功能特性的角度来说,中医是更注重其功能,所以说心是属阳性,肺则为阴性。

对于如何区分脏腑的阴阳属性,可从对宏观上认识脏腑的功能与特点,然后从这些角度来区分有很好的指导意义。《素问·五藏别论》中曾这样说:“所谓五藏者,藏精气而不泻也,故满而不能实。六府者,传化物而不藏,故实而不能满也。”这就是说五脏是属于阴性,如果饮食不好或不规律,精神疲劳都会引起阴性方面的疾病;六腑属于阳性,引起这些并的原因是外感或虚邪。

由于人的身体是个复杂的结构,从外观看,人的身体还算简单,但是其中内部结构却很复杂。每个细小结构对与整个人体来说都很重要,如果某个器官出现一点小毛病,就会导致各项系统出现问题。

2.人体结构概况

细胞是构成人体结构与功能的单位,一个细胞与另一个之间是存在着细胞间质的。细胞之间产生间质后,这种间质是不具有细胞的形态结构与结构物质的,它只包含有纤维、基质与流体。别小看这种间质,它对细胞的作用很大的,它可以对细胞起到支持、保护、连接和营养的作用。由多种形态相似功能相近的细胞在细胞间质的组合下所形成的群体叫组织。人体组织的形式种类很多,一般可以分为四种基本组织。可以以其中一种组织为主体,另外几种组织有机会结合一起,从而形成了具有一定形态、结构和功能特点的器官。执行某种相同功能的器官就会紧密的联系起来,就会形成具有特殊功能的系统。运动系统、呼吸系统、生殖系统、消化系统与泌尿系统,如果将这些系统及功能联系起来,可以为它们提供适当营养物质并能运输这些新陈代谢产物。其中,神经系统包括大脑、脊髓和全身的周围神经,以及特殊的感觉器官,而这些感觉器官不但能感受到到人体内的各种刺激而且还能感受到外界的环境刺激,而这种器官收到刺激后就会做出反应。

人体的每个系统都有自身的独特形态、结构与功能,它们会在神经系统的支配与神经体液的调节下,相互联系,相互作用,共同配合来完成统一的整体活动或意识活动,从而实现万变的内外环境的高度统一。

为了使所认识的人体了解的更为深刻,下面对人体的基本组织作个简单介绍。

人体的基本组织分为四种,分别是上皮组织、结缔组织、肌组织、神经组织。那么上皮组织是衬贴或覆盖在其他组织上的一种重要结构,它是由密集排列的上皮细胞和少数细胞间质构成的。并且,它具有细胞结合严密,细胞间质少的特点,通常情况下它还具有保护、吸收、分泌、排泄的功能。上皮组织又可分被覆上皮和腺上皮两种类型,同时,被覆上皮组织还具有保护作用,并能防止外来物所造成的损伤及病菌入侵;腺上皮具有很好的分泌功能。

脂肪组织是由细胞与大量的细胞外基质构成的,而且这些细胞散在分布,没有极性。结蒂组织包括固有结缔组织、软骨、骨、血液、淋巴及骨髓。固有组织又包括疏松结缔组织、致密结缔组织、弹性组织四部分。

人体的肌肉组织是由肌细胞与肌均浆构成的,肌浆中含有大量肌丝,而肌细胞收缩的物质基础却是这些肌丝。根据肌细胞的形态与分布结构又可将肌肉组织分为三大类,分别是骨骼肌、心肌与平滑肌。骨骼肌是借助于腱依附在骨骼上的,但也并不全是这样。心肌分布在心脏部位,心室壁上的心肌是依附在大血管壁上的。肌肉组织具有收缩特性,是躯体运动及消化系统、呼吸系统、循环系统等生理过程的动力。骨骼肌是收缩意识受意识支配,它是属于随意肌。

人体的神经组织是人体的重要组织,当神经衰弱或受到伤害时,大脑抑制过程就会降低,这样,神经细胞的兴奋性会增高,对外界的刺激会有强烈的反应。神经组织是人体十分重要的组织,因此要保护神经组织不受伤害。

3.亿万个细胞

人体是由亿万个细胞所组成的,细胞是人体中最小的生活单位。人体的细胞是最好的团队,因为它们从来不单独作战。

人是多细胞动物。细胞是人体结构、生理功能和生长发育的基本单位,它的生活物质叫做原生质,是由多种元素组成。这些元素可以合成无机物,比如水、无机盐类等,还可以合成有机物,比如糖、脂肪、蛋白质、核酸等等。细胞的形态是多样的,血细胞是圆形,便于在窄小的血管里流动;黏膜上皮细胞多为扁形或柱形,便于互相连接;神经细胞很长且有分枝,利于传输信息;有收缩作用的肌细胞,多呈梭形,便于伸缩;有吞噬作用的免疫细胞是不规则形,便于伸“手”、张“口”捕捉异物。它是形成人体各种组织的基础。

人体细胞均属真核细胞,细胞由三部分组成,分别为细胞膜、细胞质和细胞核。细胞表面及细胞内部存在大量膜相结构,统称生物膜,具有相似的结构特征。存在于细胞外表面的膜称为细胞外膜或细胞质膜,即一般所谓的细胞膜;而细胞内各种膜样结构称为细胞内膜或内膜系统。细胞质(由无定形基质和位于其中的核糖体、粗面内质网、滑面内质网、线粒体、高尔基复合体、溶酶体、微体、中心体、细胞骨架等细胞器,以及脂滴、糖原、脂褐素等包含物组成。细胞核(nuclear)是细胞的代谢与遗传控制中心,对细胞生命活动起决定性作用。一个细胞通常只有一个细胞核,也有的细胞具有多个甚至几十到数百个细胞核,而有的终末细胞则无细胞核。细胞核的大小差异较大,与胞质的体积有一定关系。

大部分细胞都有细胞核,内含有染色质,它是人体遗传的物质基础。把人体的一些特点缩小成脱氧核糖核酸(DNA)分子中,一代代地传下去。染色体只在细胞分裂时才能看到,此时,染色质发生螺旋化,绕成短粗浓缩的染色体。人体有23对染色体,其中有22对是决定身体各种性状的叫常染色体,将父母双方的特征遗传下来,生下来的孩子才有些像父亲、母亲。另外还有一对是决定孩子的性别的。

我们知道人体的细胞是团体行动的,相似结构、功能的细胞会和细胞间质集合起来,然后形成人体的各种组织,比如上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织等等。我们知道,任何物体的最基本单位是细胞,我们人体也是由细胞组成的。那么,我们身体内到底有多少细胞?据科学家粗略地估计,大约是500~600兆个。在测定人体细胞的数目中,目前已能够正确测出成年男人百万分之一升血液中大约含有500万个红血球。一般来说,血液约占人体重量的1/13。例如,一位重65千克的男人,他体内约有5升的血液。按这样计算,这个男人就应该拥有25兆个红血球了。而红血球的直径是7~8微米(1微米是万分之一厘米),是人体中最小的细胞。据统计血液里面白血球的数量只有红血球的八百分之一。

而我们人体的指挥官——大脑,它细胞的数量竟高达100亿个。总之,我们人体细胞数量真是多得吓人。这么多的细胞,其实都是由同一个细胞变成的,这个最初的细胞叫做受精卵。受精卵慢慢长大;1个变为2个,2个变为4个,4个变为8个……就这样成倍成倍地增加,最后变成数百兆个的集合,然后组成了我们的身体。

人体的细胞并不是一成不变的,而是在不停的进行着新旧的更替,也就是说,我们身体的细胞每天有成千上万的细胞死亡,同时也有成千上万的新细胞诞生。例如,在人们的皮肤及头皮上经常有皮屑脱落,这就是衰老死亡了的表皮细胞。对成年人来说一般新生成和死亡的细胞数大致相等。而日日生长的青少年朋友们,则细胞的生长多于死亡。那么,是不是新生成的细胞越多越好呢?这也不一定。如果身体某一部位的细胞生成的速度异常快,生成的大量细胞是大而不成熟的细胞,这就是病变细胞,比如癌细胞。所以,保持人体的自然生长和自然衰老才是最好的选择。

根据细胞的分列能力一般分为三类,分别为增殖细胞群、不再增殖细胞君产、暂不增殖细胞群。增殖细胞群始终保持活跃的分裂能力,连续进入细胞周期循环,比如造血干细胞、表皮与胃肠粘膜上皮的干细胞等。不再增殖细胞群又称终末细胞,这类细胞丧失了分裂能力,比如成熟的红细胞、神经细胞、心肌细胞等高度分化的细胞;暂不增殖细胞群在通常情况下处于G0期,故又称G0期细胞,这类细胞是分化的并执行特定功能的细胞,如肝细胞、肾小管上皮细胞、甲状腺滤泡上皮细胞。如若肝部分切除术后,剩余的肝细胞迅速分裂。成熟后便不再分裂的细胞有:骨细胞、红细胞、消化道上皮细胞(如胰腺细胞)、神经细胞、心肌细胞、肌肉细胞等。分化终端的细胞通常都不再分裂。细胞内在不断地进行着生物化学反应,并通过细胞膜向外界环境吸取营养物质和排出代谢废物,只有这样才能维持人体的正常生命活动。

4.人体的第一防线

——表皮组织

人体皮肤的表皮组织是皮肤最外面的一层,是人体对外界的第一道防线。表皮由角化的复层扁平上皮构成,表皮可以减少人体皮肤因为摩擦或其他原因的损伤。

人体各部位的表皮厚薄不等,平均厚0.07~0.12mm,手掌和足蹠最厚,约0.8~1.5mm。表皮主要由两类细胞组成:一类是角蛋白形成细胞,占表皮细胞的绝大多数,它们在分化中合成大量角蛋白,细胞角化并脱落;另一类细胞为非角蛋白形成细胞,数量少,分散存在于角蛋白形成细胞之间,包括黑素细胞、郎格汉斯细胞和梅克尔细胞。这两种细胞各有特别的功能,与表皮角化并无直接关系。

从角质形成细胞的发展阶段和特点来看,从内向外可分为五层:基底细胞层、棘细胞层、颗粒层、透明层和角质层。基底细胞层由一层排列呈栅状的圆柱细胞组成。经常有3%~5%的基底层细胞进行分裂,并逐渐向上推移、角化、变形,形成表皮其他各层,产生新的表皮细胞,直至最后角化脱落;棘细胞层主要由4~8层多角形的棘细胞组成,从下向上渐趋扁平;颗粒层,在棘细胞层上部,一般为2~4层梭形细胞,为角质层细胞的分化细胞。颗粒层会随着角质层的增厚而相应地增厚,其中大多是透明角质细胞。透明角质颗粒大小不一,形状不规则,呈嗜碱性。透明角质细胞的细胞核和细胞器在颗粒层中溶解;透明层为2~3层扁平、无核、紧密相连的细胞,仅生于手掌和足跖表皮,是角质层的前期;最上面一层是角质层,它是由4~8层已经死亡的扁平无核细胞所组成的,也是人体皮肤的保护层。

角质形成细胞的分化成熟是由基底层到向角质层的分化移行开始的。新生的基底细胞进入棘细胞层,然后上移到颗粒层的最上层,约需14天;通过角质层而脱落下来同样需要14天,共28天,生物学上将此称作表皮细胞通过时间。基底细胞的分裂周期为13~19天,加上表皮细胞通过时间28天,共约41~47天,生物学上将此称为表皮更替时间。

了解角质形成细胞的细胞动力学特性对研究某些皮肤疾病的发病机制十分重要。在患了银屑病的患者身上,基底细胞分裂周期缩短为37.5小时,表皮更替时间更是缩短到8~10天。因此,若出现角化不全,临床表现为皮肤表层出现大量鳞屑。

角质形成细胞之前是需要借助桥粒互相连接,形成细胞间桥。在光镜下,桥粒呈棘刺状;在电镜下可见其中央层和附着斑和附着的张力微丝。张力微丝是角蛋白的前身,是形成角蛋白的重要成分,对保持细胞的形态起重要作用。桥粒主要由桥粒和桥粒斑两类蛋白组成。桥粒的作用是维持细胞间的连接。如果桥粒受到破坏,角质形成细胞就会发生松懈现象而出现表皮内疱,如天疱疹。

表皮与真皮之间的连接就是表皮下基底膜带,是由向真皮伸入的表皮脚和向表皮伸入的真皮乳头浪状互相镶嵌而成。如果用PAS染色的话,在表皮与真空交界处可见含有糖蛋白的红染带,也就是表皮下基底膜带。

电镜下表皮下基底膜带分为四层:基底细胞膜、透明板、基底板和致密板下带。基底细胞膜,包括半桥粒、附着斑和基底层下致密板;透明斑的厚度约30~40mm的电子透明带,含大疱性类天疱疮抗原;基底板,又称致密板,为35~45nm厚的电子致密带,是光镜下的基底膜,主要由 Ⅳ型胶原组成;致密板下带,主要由胶原纤和锚状纤维组成,后者的主要成分是Ⅶ型胶原。

了解表皮下基底膜带的结构对先天性和后天性大疱性皮肤病的发病机制的研究很有帮助。基底细胞底部的细胞膜上只有半个桥粒状结构,称之为半桥粒。许多纤细的纤维将半桥粒与其下的真皮胶原纤维结合起来,故正常表皮与真皮间的连接是比较角化过程。角质形成细胞是复层鳞状上皮细胞,能够不断分化,最终形成角蛋白。角蛋白的功能主要是抵抗机械性、理化因素和微生物的侵袭,对机体起到重要的防护作用。角蛋白是一个大家族,其中有30余种,按照其基因可以分为两大类,碱性的Ⅰ型和酸性的 Ⅱ型角蛋白。角蛋白一般成对存在,分别包含Ⅰ型和 Ⅱ型各一种角蛋白。在银屑病等表皮增生过渡性疾病中则可见到角蛋白K6和K16。单纯性大疱表皮松解症和大疱性红皮病性鱼鳞病均与角蛋白基因突变有关。

黑素细胞位于基底层中,是生成黑色素的细胞,约占基底层细胞的1%。黑素细胞在HE染色的切片上不易辨认,用特殊染色法可显示细胞的全貌,为有多个较长并分支突起的细胞。黑素细胞借助这些树枝状突起向邻近的一些基底细胞和棘细胞输送黑素颗粒。在电镜下,可见胞质内有丰富的核糖体和粗面内质网,高尔基复合体发达。用银染色及DOPA反应可示其胞浆及树枝状突起中有黑素小体,其中富含酪氨酸酶,能将酷氨酸转化为黑色素。黑素体充满色素后成为黑素颗粒。黑素颗粒先移入突起末端,然后被输送到邻近的基底细胞,这样基底细胞内就含许多黑素颗粒,但黑素细胞本身含黑素颗粒较少。

黑色素是一种棕黑色物质,它是决定皮肤颜色的重要因素之一。黑色素能吸收和散射紫外线,可保护表皮深层的幼稚细胞不受辐射损伤。由于细胞中黑素颗粒的大小和含量的差别,并由于黑素细胞合成色素的速度不同,使不同种族和个体不同部位皮肤的颜色产生了差异。皮肤颜色出现差异,主要与黑素细胞产生黑素的数量有关,而与黑素细胞的数目无关。

黑素细胞它们在身体各部的数目有明显差别,如前额每平方毫米约有2000个,四肢每平方毫米约有1000个。因而黑素细胞在一些部位如面部、乳晕、腋窝、生殖器、会阴部等处分布较多。这是因为上述部位的颜色较深一些。

郎格汉斯细胞是在胚胎期的骨髓中产生的,以后就会迁移到皮肤内。郎格汉斯细胞是一种树枝状细胞,分散在表皮的棘细胞之间,每平方毫米约为400~1000个,占表皮细胞的3%一5%。郎格汉斯细胞的突起在HE染色的切片上是不易辨认的。用三磷酸腺苷酶等特殊染色法可见细胞向周围伸出几个较粗的突起,这些突起又分出多个树枝状的细突起。电镜下可见细胞的胞核呈弯曲形或分叶形;胞质密度低,无角蛋白丝和桥粒;胞质内有特殊形状的伯贝克颗粒,有膜包裹,呈盘状或偏囊形,长15~30nm,宽4nm,一端或两端常有泡。颗粒的切面为杆状或球拍形,内有纵向的致密线,颗粒的意义尚不了解。

郎格汉斯细胞具有吞噬作用,并且还能加工和递呈抗原的免疫活性细胞。郎格汉斯细胞的性质与免疫系统与树突状细胞很相似,能识别、结合和处理侵入皮肤的抗原,并把抗原传送给T细胞,是皮肤免疫功能的重要细胞。所以,在对抗侵入皮肤的病毒和监视表皮癌变细胞方面起重要作用,并与移植排斥、原发接触致敏等许多免疫反应密切相关。

默克尔细胞是一种具短指状突起的细胞,数目很少,每平方厘米约1个,大多存在于毛囊附近的表皮基底细胞之间。在HE染色标本上不辨认,须用特殊染色法显示。电镜下可见细胞的胞核较小,呈不规则形,胞质内有许多有膜的含致密核心的小泡,直径约80nm,与肾上腺髓质细胞内的分泌颗粒很相似。目前,对默克尔细胞的功能还未完全了解。

默克尔细胞常见于某些细胞的基底面与盘状的感觉神经末梢紧相接触,而且胞质中的小泡也多聚集在细胞基底部,形成类似于突触的结构。由于细胞具有突触样结构以及生理学研究结果,推测其功能与皮肤的精细触觉有关。默克尔细胞多见于掌跖、指趾、口唇及生殖器、毛囊等部位。

综上所述,表皮是皮肤的重要保护层,而角质层具有十分明显的保护作用。棘层到角质层的细胞间隙内脂类,能够有效阻止物质出入。因此,表皮能够对多种物理性和化学性刺激有很强的耐受力,并且能够阻挡异物和病原的侵入,防止组织液丧失。

5.皮肤

——天然保护工具

皮肤是指人体表面包在肌肉外面的组织,它不仅是覆盖在人体外表层最大的感觉器官,还是人体最大的器官。皮肤的面积超过1.5~2平方米,重量超过15公斤,大约占体重的5%~17%。皮肤的厚度因人或因部位而异,为0.5~4毫米。皮肤有白、黄、红、棕、黑色等颜色,主要因人种、年龄及部位不同而异。

皮肤具有保护身体、排汗、感觉冷热和压力的功能,能使体内各种组织和器官免受物理性、机械性、化学性和病原微生物性的侵袭。皮肤具有两方面的屏障保护作用:一方面皮肤能够防止体内水分,电解质和其他物质的丢失;另一方面皮肤还有阻止外界有害物质侵入皮肤的作用,从而保持着人体内环境的稳定。

皮肤是由表皮、真皮和皮下组织构成。在皮肤内含有附属器官(汗腺、皮脂腺、指甲、趾甲)以及血管、淋巴管、神经和肌肉等。

表皮是皮肤最外面的一层,也是人体的第一条防线。表皮的平均厚度为0.2毫米。根据细胞的不同发展阶段和形态特点,由外向内可分为角质层、透明层、颗粒层、棘细胞层和基底层。表皮由基底层到角质层的结构变化,反映了角蛋白形成细胞增殖、分化、移动和脱落的过程,同时也是细胞逐渐生成角蛋白和角化的过程。表皮角蛋白的形成能够使细胞定期地脱落和增殖,进而使表皮各层得以保持正常的结构和厚度。

真皮位于表皮下面,向下与皮下组织相连,但与皮下组织没有明显界限。真皮主要由胶原纤维,弹力纤维,网状纤维和无定型基质等结缔组织构成,其中还有神经和神经末梢,血管,淋巴管,肌肉以及皮肤的附属器。其内分布着各种结缔组织细胞和大量的胶原纤维弹性纤维,使皮肤既有弹性,又有韧性。结缔组织细胞以成纤维细胞和肥大细胞较多。人体不同部位真皮的厚度不同,手掌、足底的真皮较厚,约3mm以上,眼睑等处最薄,约0.6mm。真皮的一般厚度在1~2mm之间。

从上至下真皮可分为乳头层和网状层两层。接近于表皮之真皮乳头称为乳头层,又称真皮浅层;其下称为网状层,又称真皮深层。两者之间没有严格界限。真皮主要由纤维、基质和细胞构成。

真皮中的纤维有胶原纤维、弹力纤维和网状纤维三种。胶原纤维是真皮的主要成分,约占95%,集合组成束状。乳头层的胶原纤维纤维束较细,排列紧密,走行方向不一,也不互相交织。网状层的纤维束较粗,排列较疏松,交织成网状,与皮肤表面平行者较多。在网状层内含丰富的胶原质和弹性纤维,它们能够吸收大量的水分,从而保持我们的皮肤年轻有弹性。

胶原纤维是真皮主要组成成分,约占95%,集合成束状。由于纤维束呈螺旋状,故有一定伸缩性。弹力纤维在网状层下部较多,多盘绕在胶原纤维束下及皮肤附属器官周围。除赋予皮肤弹性外,也构成皮肤及其附属器的支架。网状纤维被认为是未成熟的胶原纤维,并不是一个独立成分,它环绕于皮肤附属器及血管周围。胶原纤维和弹性纤维互相交织在一起,并埋于基质内。胶原纤维,弹性纤维和基质都是由成纤维母细胞分泌产生的。因此,真皮组织的厚薄与纤维组织和基质多少密切相关,并与皮肤的致密性,饱满度以及松弛和起皱现象也有密切的关系。

真皮中的基质是一种无定形的、均匀的胶样物质,充塞于纤维束间及细胞间,为皮肤各种成分提供物质支持,并为物质代谢提供场所。

真皮中的细胞主要有成纤维细胞、组织细胞和肥大细胞。成纤维细胞能产生胶原纤维,弹力纤维和基质。组织细胞是网状内皮系统的一个组成部分,具有吞噬微生物、代谢产物、色素颗粒和异物的能力,起着有效的清除作用。肥大细胞主要存在于真皮和皮下组织中,其中真皮乳头层最多。此外,肥大细胞的胞浆颗粒能贮存和释放组织胺及肝素等。

皮下组织位于真皮的下部,来源于中胚叶,由疏松结缔组织和脂肪小叶构成,其下紧贴于肌膜,是皮肤中最下面的一层。皮下组织的厚薄依年龄、性别、部位及营养状态而异。皮下组织具有防止散热、储备能量和抵御外来机械性冲击的功能。因此,皮下组织的厚度从几毫米到几厘米不等。

从皮肤构成来看,皮肤还有其附属器官,主要包括汗腺、皮脂腺、毛发和甲。

汗腺分为小汗腺和大汗腺两种。一般所说的汗腺就是小汗腺,位于皮下组织的真皮网状层。汗腺分布全身,以掌、跖、腋窝、腹股沟等处为多,只有唇部、龟头、包皮内面和阴蒂等部位没有汗腺。汗腺可以分泌汗液,调节体温。大汗腺主要位于腋窝、乳晕、脐窝、肛周和外生殖器等部位。青春期后分泌旺盛。然而,大汗腺经细菌分解后产生的分泌物具有一种特殊的臭味,这就是有些人患有臭汗症、狐臭等病症的原因之一。

皮脂腺存在于真皮内,靠近毛囊。除掌、跖等部位外,皮脂腺分布全身,以头皮、面部、胸部、肩胛间和阴阜等处较多。唇部、乳头、龟头、小阴唇等处的皮脂腺直接开口于皮肤表面,其余开口于毛囊上1/3处。皮脂腺能够分泌皮脂,对皮肤和毛发具有润滑作用,还可以防止皮肤干燥,青春期以后分泌较为旺盛。

毛发可分为长毛,短毛和毫毛三种。在皮肤表面以上的部分称为毛干,在毛囊内部分称为毛根,毛根下段膨大的部分称为毛球,突入毛球底部的部分称为毛乳头。毛乳头含丰富的血管和神经,以维持毛发的营养和生成,如果发生萎缩,则发生毛发脱落。毛发呈周期性地生长与休止,但全部毛发并不处在同一周期,故人体的头发是随时脱落和生长的。不同类型毛发的周期长短不一,头发的生长期约为5~7年,接着进入退行期,约为2~4周,再进入休止期,约为数个月,最后毛发脱落。此后再过渡到新的生长期,长出新发。所以,在平时洗头或梳发时,若有少量头发脱落,不必担心,这属于正常的生理现象。

真皮中还有大量的血管,淋巴管,神经和肌肉。表皮无血管。动脉进入皮下组织后分支,上行至皮下组织与真皮交界处形成深部血管网,给毛乳头、汗腺、神经和肌肉供给营养。淋巴管起于真皮乳头层内的毛细淋巴管盲端,沿血管走行,在浅部和深部血管网处形成淋巴管网,逐渐汇合成较粗的淋巴管,流入所属的淋巴结。淋巴管是一个辅助循环系统,可以阻止微生物和其他异物入侵。

6.身体的统帅

——神经系统

为什么我们把神经系统称为身体的统帅呢?那是因为中枢神经通过周围神经与人体其他各个器官、系统发生极其广泛复杂的联系。神经系统在维持机体内环境稳态,保持机体完整统一性及其与外环境的协调平衡中起着主导作用。在社会劳动中,人类的大脑皮层得到了高速发展和不断完善,产生了语言、思维、学习、记忆等高级功能活动,使人不仅能适应环境的变化,而且能认识和主动改造环境。

人体是一个非常复杂的机体,而人体的各个器官、各个系统的功能都是处于神经系统的控制下的,它直接的,也有间接的。神经系统是由神经细胞(神经元)和神经胶质所组成。它是人体内起着主导作用的调节系统。人体是一个复杂的机体,各器官、系统的功能不是孤立的,它们之间互相联系、互相制约;同时,人体生活在经常变化的环境中,环境的变化随时影响着体内的各种功能。这就需要对体内各种功能不断做出迅速而完善的调节,使机体适应内外环境的变化。而能实现这一调节功能的就只有神经系统。我们知道,神经系是由神经无和神经胶质组成的,下面我们来详细了解一下。

神经元(神经细胞)

神经元是神经系统的基本构成单位,又称为神经细胞。神经细胞是一种高度特化的细胞,是神经系统的基本结构和功能单位,它具有感受刺激和传导兴奋的功能。神经元由胞体和突起两部分构成。胞体的中央有细胞核,核的周围为细胞质,胞质内除有一般细胞所具有的细胞器如线粒体、内质网等外,还含有特有的神经原纤维及尼氏体。神经元的突起根据形状和机能又分为树突dendrite和轴突axon。树突较短但分支较多,它接受冲动,并将冲动传至细胞体,各类神经元树突的数目多少不等,形态各异。每个神经元只发出一条轴突,长短不一,胞体发生出的冲动则沿轴突传出。神经元可根据突起的数目从形态上分为三大类:分别是假单极神经元、双极神经元和多极神经元。

1.假单极神经元:胞体一般在脑神经节或脊神经节内。由胞体发出一个突起,不远处分两支,一支至皮肤、运动系统或内脏等处的感受器,称周围突;另一支进入脑或脊髓,称中枢突。

2.双极神经元:由胞体的两端各发出一个突起,其中一个为树突,另一个为轴突。

3.多极神经元:有多个树突和一个轴突,胞体主要存在于脑和脊髓内,部分存在于内脏神经节。

而根据神经无的功能也可分为三大类,分别为感觉神经元、运动神经元和联络神经元。感觉神经元又称传入神经元,一般位于外周的感觉神经节内,为假单极或双极神经元,感觉神经元的周围突接受内外界环境的各种刺激,经胞体和中枢突将冲动传至中枢;运动神经元又名传出神经元,一般位于脑、脊髓的运动核内或周围的植物神经节内,为多极神经元,它将冲动从中枢传至肌肉或腺体等效应器;联络神经元又称中间神经元,是位于感觉和运动神经元之间的神经元,起联络、整合等作用,为多极神经元。总之人体的各个神经从来都不单独行动,它们都是以团体的形势行动的,互相协调,互相帮助。

神经纤维

神经纤维是组成神经系统重要组成部分。神经元较长的突起(主要由轴突)及套在外面的鞘状结构,称神经纤维nerve-fibers。在中枢神经系统内的鞘状结构由少突胶质细胞构成,在周围神经系统的鞘状结构则是由神经膜细胞(也称施万细胞)构成。

突触

突触是神经元之间互相接触、互相沟通方式。该接触部位的结构特化称为突触(synapse),通常是一个神经元的轴突与另一个神经元的树突或胞体借突触发生机能上的联系,神经冲动由一个神经元通过突触传递到另一个神经元。

神经胶质

神经胶质对神经元起着支持、营养、绝缘和保护的作用,而且也是构成血脑的屏障。其数目是神经元10~50倍,突起无树突、轴突之分,胞体较小,胞浆中无神经原纤维和尼氏体,不具有传导冲动的功能。

神经系统的功能

1.神经系统对人体的各个系统,各器官的活动起着调节和控制的作用,以保证机体完整统一。

2.神经系统是能过调整机体的活动,使机体适应外界的环境变化,并维持机体与外界的平衡。

3.人类在长期进化发展的过程中,神经系统特别是大脑皮质得到了高度的发展,使人们产生了语言和思维,人类不仅能被动地适应外界环境的变化,而且能主动地认识客观世界,改造客观世界,使自然界为人类服务,这是人类神经系统最重要的特点。

7.神经元了不起

在上节的中,我们对神经元有了大致的了解,它是组成神经系统的基本单位。神经元是具有长突起的细胞,它由细胞体和细胞突起构成。细胞体位于脑、脊髓和神经节中,细胞突起可延伸至全身各器官和组织中。细胞体是细胞含核的部分,其形状大小有很大差别,直径约4~120微米。核大而圆,位于细胞中央,染色质少,核仁明显。细胞质内有斑块状的核外染色质(旧称尼尔小体),还有许多神经元纤维。细胞突起是由细胞体延伸出来的细长部分,又可分为树突和轴突。每个神经元可以有一或多个树突,可以接受刺激并将兴奋传入细胞体。每个神经元只有一个轴突,可以把兴奋从胞体传送到另一个神经元或其他组织,如肌肉或腺体。对于胞体的分类,在上节我们已经做了解释,在此就不再多说了。那何为胞体呢?我们一起去了解一下。

胞体

神经元的胞体是神经元代谢和营养的中心,其位于脑和脊髓的灰质及神经节内,它的形态各异,而常见有星形、锥体形、梨形、圆球形等。胞体大小不一,直径在5~150μm之间。胞体是神经元的代谢和营养中心。胞体与一般细胞结构较为相似,也有细胞膜、细胞质和细胞核。下面我们来详细了解一下。

1.细胞膜

细胞膜在胞体和突起的表面,连续完整的。除突触部位的胞膜有特优的结构外,大部分胞膜为单位膜结构。神经细胞膜的特点是一个敏感而易兴奋的膜。在膜上有各种受体和离子通道,二者各由不同的膜蛋白所构成。形成突触部分的细胞膜增厚。膜上受体可与相应的化学物质神经递质结合。当受体与乙酰胆碱递质或氨基丁酸递质结合时,膜的离子通透性及膜内外电位差发生改变,胞膜产生相应的生理活动:兴奋或抑制。

2.细胞核

细胞核一般在神经细胞体的中央。其形状大而圆,异染色质少,多位于核膜内侧,常染色质多,散在于核的中部,故着色浅,核仁l~2个,大而明显。细胞变性时,核多移向周边而偏位。

3.细胞质

细胞质位于核的周围,因此也被称为核周体。其中含有发达的高尔基复合体、滑面内质网,丰富的线粒体、尼氏体及神经原纤维,还含有溶酶体、脂褐素等结构。具有分泌功能的神经元,胞质内还含有分泌颗粒,如位于下丘脑的一些神经元。(1)尼氏体是细胞质愉一种嗜碱性的物质,所以又称嗜染质。在一般染色中岛被碱性染料所染色,多呈斑块状或颗粒状。它分布在核周体和树突内,而轴突起始段的轴丘和轴突内均无。依神经元的类型和不同生理状态,尼氏体的数量、形状和分布也有所差别。典型的如脊髓前角运动神经元,尼氏体数量最多,呈斑块状,分散于神经原纤维之间,有如虎皮样花斑,故又称虎斑小体。而在脊神经节神经元的胞质内,尼氏体呈颗粒状,散在分布。从电镜下看,尼氏体是由许多发达的平行排列前粗面内质网及其间的游离核糖体组成。神经活动所儒的大量蛋白质主要在尼氏体合成,再流向核内、线粒体和高尔基复合体。当神经元损伤或中毒时,均能引起尼氏体减少,乃至消失。若损伤恢复除去有害因素后,尼氏体又可恢复。因此,尼氏体的形态结构也可以作为可作为判定神经元功能状态的标志。(2)神经原纤维是一种呈现棕黑色的丝状结构,其位于在神经细胞质内。它直径约为2~3μm,它会在核周体内交织成网,并向树突和轴突延伸,可达到突起的未消部位。在电镜下观察,神经原纤维是由神经丝甜神经微管集聚成束所构成。神经丝或称神经细丝,是直径约为10nm细长的管状结构,是中间丝的一种,但与其他细胞内的中间丝有所不同。其生理功能主要参与胞质内的物质转运活动,接近微管表面的各种物质流速最大,微管的表面有动力蛋白,它本身具有ATP酶的作用,在ATP存在状态下,可使微管滑动,从而使微管具有运输功能。此外,还有较短而分散的微丝。微丝是最细的丝状结构,直径约5nm,长短不等,集聚成束,交织成网,广泛的分布在神经元的胞质和突起内,其主要功能具有收缩作用,适应神经元生理活动的形态改变。神经丝、微管、微丝这三种纤维构成了神经元的细胞骨架。(3)脂褐素:一般位于大型神经无核周体的一侧,呈棕黄色颗粒状,随年龄增长而增多,经电镜和组织化学证实为次级溶酶体形成的残余体,其内容物为溶酶体消化时残留的物质,多为异物、脂滴或蜕变的细胞器。

突起

突起是神经元胞低延伸的部分,可分为树突和轴突两种。

1.树突呈放射状,是从胞体发出的一至多个突起。胞体起始部分较粗,经反复分支而变细,形如树枝状。树突的结构与脑体相似,胞质内含有尼氏体,线粒体和平行排列的神经原纤维等,但无高尔基复合体。在特殊银染标本上,树突表面可见许多棘状突起,长约0.5~1.0μm,粗约0.5~2.0μm,称树突棘,是形成突触的部位。一般电镜下,树突棘内含有数个扁平的囊泡称棘器。树突的分支和树突棘可扩大神经元接受刺激的表面积。树突具有接受刺激并传入细胞体的功能。

2.轴突呈贺锥形,是从只有一根胞体的神经元里发出的轴突细胞,又称轴丘,其中没有尼氏体,主要有神经原纤维分布。轴突自胞体伸出后,开始的一段,称为起始段,长约15~25μm,通常较树突细,粗细均一,表面光滑,分支较少,无髓鞘包卷。离开胞体一定距离后,有髓鞘包卷,即为有髓神经纤维。轴突末端多呈纤细分支称轴突终未,与其他神经元或效应细胞接触。轴突表面的细胞膜,称轴膜,轴突内的胞质称轴质或轴浆。轴质内有许多与轴突长袖平行的神经原纤维和细长的线粒体,但无尼氏体和高尔基复合体,因此,轴突内不能合成蛋白质。轴突成分代谢更新以及突触小泡内神经递质,均在胞体内合成,通过轴突内微管、神经丝流向轴突末端。神经元树突的末端可以接受其他神经传来的信号,并把信号传给神经元,因此是传入神经的末梢。而轴突的分枝可以把神经传给其他神经元或效应器,因此是传出神经的末梢。轴突的传导是从起始段沿着轴膜进行的,它的主要功能就是将神经冲动由胞体传至其他神经元或效应细胞。

8.人体的高速公路

——脊髓

脊髓是人类脊椎动物中枢神经的一部分,它是人体的高速公路。脊髓位于脊椎骨组成的椎管内,呈长圆柱状,全长41~45厘米。上端与颅内的延髓相连,下端呈圆椎形,终于第一腰椎下缘(初生儿则平第三腰椎)。临床上作腰椎穿刺或腰椎麻醉时,多在第3~4或第4~5腰椎之间进行,因为在此处穿刺不会损伤脊髓。脊髓两旁发出许多成对的神经(称为脊神经)分布到全身皮肤、肌肉和内脏器官。脊髓是人体神经与脑之间的通路,也是许多简单反射活动的中枢。

脊髓是神经系统重要组成部分,所有活动直接由脑控制。其位于椎管里,呈圆柱形,前后稍偏,外包被膜,它与脊柱的弯曲一致。脊髓的上端在平齐枕骨大孔处与延髓相连,下端平齐第一腰椎下缘,长约40~45cm。脊髓的末端变细,称为脊髓圆柱。自脊髓圆柱向下延为细长的终丝,它已是无神经组织的细丛,在第二骶椎水平为硬脊膜包裹,向下止于尾骨的背面。脊髓的全长粗细不等,有两个膨大部,自颈髓第四节到胸髓第一节称颈膨大;自腰髓第二至骶髓第三节称腰膨大。

另外脊髓的表面前后还有两条纵沟,位于正中,为对称的两半。前面的前正中裂较深,后面的后正中沟较浅。此外还有两对外侧沟,即前外侧沟和后外侧沟。前根自前外侧沟走出,由运动神经纤维组成;后根经后外侧沟进入脊髓,由脊神节感觉神经元的中枢突所组成。每条后根在与前根会合前,有膨大的脊神经节。腰、骶、尾部的前后根在通过相应的椎间孔之前,围绕终丝在椎管内向下行走一段较长距离,它们共同形成马尾。在成人(男性)一般第一腰椎以下已无脊髓,只有马尾。

脊髓内部还有一个主要由神经细胞所构面的呈蝴蝶形或“H”的灰色神经组织。其中心有中央管,中央管前后的横条灰质称灰连合,将左右两半灰质联在一起。灰质的每一半由前角和后角组成。前角内含有大型运动细胞,其轴突贯穿白质,经前外侧沟走出脊髓,组成前根。颈部脊髓的前角特别发达,这里的前角细胞发出纤维支配上肢肌肉。后角内的感觉细胞,有痛觉和温度觉的第二级神经元细胞,并在后角底部有小脑本体感觉径路的第二级神经元细胞体(背核)。灰质周缘部和其联合细胞以其附近含有纤维的白质构成所谓的脊髓的固有基束,贯穿于脊髓的各节段,并在相当程度上保证完成各种复杂的脊髓反射性活动。脊髓的横切面,显有位于中央部的灰质和位于周围部的白质;脊髓的颈部,灰质和白质都很发达。

脊髓的功能

脊髓的活动直接受脑的控制,是神经系统的重要组成部分。来自四肢和躯干的各种感觉冲动,通过脊髓的上行纤维束,包括传导浅感觉,即传导面部以外的痛觉、温度觉和粗触觉的脊髓丘脑束、传导本体感觉和精细触觉的薄束和楔束等,以及脊髓小脑束的小脑本体感觉径路。这些传导径路将各种感觉冲动传达到脑,进行高级综合分析;脑的活动通过脊髓的下行纤维束,包括执行传导随意运动的皮质脊髓束以及调整锥体系统的活动并调整肌张力、协调肌肉活动、维持姿势和习惯性动作,使动作协调、准确、免除震动和不必要附带动作的锥体外系统,通过锥体系统和锥体外系统,调整脊髓神经元的活动。脊髓其自己就可以完成许多反射活动,但其活动也要受大脑的影响。

科学家以脊蛙反射做了实验,这个实验发现蛙在没有脑而只有脊髓的情况下,可以出现搔扒反射,而在没有脑、脊髓又受损的情况下,不能出现搔扒反射。这表明脊髓具有发射功能。同时,脊髓里的神经中枢也是受大脑控制的,人能有意识地控制排便和排尿就是一个例证。婴幼儿因大脑的发育尚未完善,对排尿道的抑制能力较弱,所以排尿次数多,而且容易发生夜间遗尿现象。由此可见,脊髓活动是受大脑控制的。

那大家可能会问了,脊髓只有反射功能,难道就没有其他功能了吗?当然不是。我们还是以成人的排尿反射为列。当尿液在膀胱内积存到一定量时,就会刺激膀胱壁上的感受器,使感受器产生神经冲动;神经冲动经过传入神经传到脊髓的排尿中枢;同时,神经冲动经过神经纤维向上传到大脑,使人产生尿意。在适宜的外界环境下,由大脑发出神经冲动经过神经纤维传到脊髓的排尿中枢,神经冲动再沿着传出神经到膀胱,引起排尿反射。如果外界环境不适宜(比如在课堂上),大脑就暂时抑制脊髓中的排尿中枢而不排尿。由上面这个例子我们可以看出,脊髓除了反射功能外,还具有传导功能。

脊髓的躯体运动功能

我们知道,脊髓除了反射功能,那主要都表现的哪里呢?我们一起去了解一下。

一、屈肌反射和对侧伸肌反射

屈肌反射是在我们肢体的皮肤受到伤害刺激的人体所做出的一种反谢。这个时候该侧肢体会出现屈曲运动,关节的屈肌收缩而伸肌弛缓。屈肌反射具有保护性意义,使肢体屈缩而避开伤害性刺激。屈肌反射的强度与刺激强度有关,例如足部较弱的刺激只引起踝关节的屈曲;刺激强度加大时,则膝关节和髓关节也可发生屈曲。如刺激强度更大,则可在同侧肢体发生屈肌反射的基础上,出现对侧肢体伸展的反射,这种反射称为对侧伸肌反射。动物的一侧肢体屈曲,对侧肢体伸直,以利于支持体重,维持姿势。屈肌反射与对侧伸肌反射的中枢均在脊髓。

二、牵张反射

牵张反射是指骨骼肌在受到外力牵拉伸长时,能反射性的使受牵拉的同一块肌肉发生收缩。由于牵拉的形式不同,肌肉收缩的反射效应也不相同,因此牵张反射又可分为腱反射和肌紧张两种类型。

1.腱反射

腱反射是被快速牵拉肌腱时所发生的牵张反射。例如,叩击膝关节以下的股四头肌肌腱,使该肌受到牵拉,则股四头肌发生一次快速收缩,称为膝跳反射;叩击跟腱使小腿腓肠肌受到牵拉,则该肌发生一次快速收缩,称为跟腱反射。腱反射的特点是,叩击肌腱时,肌肉内的肌梭(一种本体感受器)几乎同时受到牵拉,其传入冲动进入中枢后又几乎同时使该肌的运动神经元发生兴奋,于是该肌的肌纤维几乎同时发生一次收缩。临床上常检查腱反射来了解脊髓的功能状态,如果某一腱反射减弱或消失,则提示相应节段的脊髓功能受损;如果腱反射亢进,则提示相应节段的脊髓失去了高位中枢的制约。所以,腱反射明显与否就能看出你的身体是否处于正常状态。

2.肌紧张

肌紧张主要的意义就是在于维持身体的姿势,而且动作并不明显。脊髓动物的骨骼肌仍然保持一定的肌肉张力,称为肌紧张,它也是一种牵张反射。肌紧张是由于肌肉受到缓慢而持续的牵拉而发生的,整个肌肉处于持续的、微弱的收缩状态,以阻止肌肉被拉长。在肌紧张发生过程中,同一肌肉内的不同肌纤维轮换地进行收缩,因而能持久维持着肌紧张而不易疲劳。在正常情况下,人和动物的骨骼肌在无明显的运动表现时,也处于持续的、微弱的收缩状态,伸肌和屈肌都有一定的紧张性。但在直立姿势时,伸肌紧张处于主要地位;因为直立时,由于重力的影响,支持体重的关节趋向于被体重所弯曲,被弯曲的关节势必使伸肌受到牵拉,从而引起牵张反射使伸肌的肌紧张加强,以对抗关节的屈曲来维持直立姿势。但由于重力持续作用于关节,所以肌紧张也在持续地发生着。

我们知道,交感神经和部分副交感神一般都处于脊髓侧角和相当于侧角的部位,所以脊髓也是部分内脏反射活动的初级中枢。在脊髓颈部第五节段以下离断的动物,手术后暂时丧失反射活动的能力,进入无反应状态,这种现象称为脊髓休克。脊髓休克的主要表现为:在横断面以下的脊髓所支配的骨骼肌紧张性减低甚至消失,血压下降,外周血管扩张,发汗反射不出现,直肠和膀胱中粪和尿积聚。这些情况说明动物躯体与内脏反射活动均减退以至消失,也就是我们说的进入了脊髓休克的状态。

脊髓受反射受伤后,其脊髓反射恢复的快慢,与动物的种类有着密切的关系。在低等动物中如蛙在脊髓离断后数分钟内反射即恢复,犬则需几天,人类则需数周以至数月(人类由于外伤等原因也可出现脊髓休克)。反射恢复过程中,首先是一些比较简单、比较原始的反射先恢复,如屈肌反射、腱反射等;然后才是比较复杂的反射逐渐恢复,如对侧伸肌反射等。反射恢复后的动物,血压也逐渐上升到一定水平,动物可具有一定的排粪与排尿反射,发汗反射甚至亢进。这些均向我们说明了脊髓可以完成部分内脏反射活动,例如血管张力反射(维持血管紧张性以保持一定的外周阻力)、排便反射、排尿反射、发汗反射等。但是,这种反射调节功能是初级的,不能很好适应生理功能的需要;例如,基本的排尿反射可以进行,但排尿不能受意识控制,而且排尿也不完全。因此,内脏活动的理完善是需要较高极的中枢参与的。

9.不自觉的反射活动

反射就是人或是其他高级动物在中枢神经系统参与下,对内外环境的变化做出的有规律性的适应性反应。反射本来是物理学中的概念,十七、八世纪以来,生理学家逐渐使用“反射”一词来描述刺激与反应之间的必然因果关系。例如我们常见的强光刺激引起瞳孔收缩,外物刺激角膜引起眨眼,叩击膝部引起小腿的弹跳等等都是一些简单的反射。有些反射活动是本能的、从遗传获得的,如食物反射、性反射、防御反射等,称为非条件反射。当然还有是通过后天的学习与训练所形成众多条件反射。

一般我们的身活动是包括五个环节的。由感受器接收——传人神经——神经中枢——传出神经——效应器。这是完成反射必需的结构,生理学上称为“反射弧”。下面我们就对这五个环境进行详细的说明。

感受器

感觉器就是我们身体的一些器官直接受外界的刺激所做出的应。比如视觉、听觉、味觉、还有触觉以及许多反映内脏活动情况的感受器这些都可感觉内外界的刺激。另外专门感受机体内环境变化状况的称为内感受器,专门感受机体外环境变化状况的称为外感受器。感受器一般由神经末梢构成,分布在体表或器官组织内部,专门感受机体内、外环境条件的改变,并能把作用于它们的各种形式的外界刺激(如光对视网膜的刺激,声波对耳蜗的刺激,按摩的触压对足部反射区的刺激等)转变为神经的冲动。这种神经冲动,实质上是一种生物电的脉冲信号,而感受器,实质上也就是一种转换装置,它可把外界刺激的不同形式的能,转换成电脉冲,表现为神经的兴奋,称为神经冲动。下面我们来了角一下感受器的机能特点。

1.感受器所接受的刺激必需达一定的强度,这样才能使感受器发出电脉信号。这个临界强度称之为阈值。如刺激强度低于阈值,无论作用时间多长,感受器均不发出电脉冲。刺激强度超过阈值时,刺激强度与所需的作用时间大致呈反变关系,即:如使用较大的刺激强度,就会使感受器在短时间内发出电脉冲信号;反之,强度不够,就需要较长的作用时间。

2.感受器对刺激做出的反应其幅度是基本恒定的。它是以锋电位或动作电位作为代表的。在刺激强度未达阈值以前,输出的电脉冲为零;在刺激强度达到和超过阈值以后,不论如何加大刺激强度,输出电脉冲的振幅大小是一常数。也就是说,锋电位具有“全或无”的性质,或者等于零,或者等于一个常数。刺激强度加大,只改变锋电位的频率,而不改变锋电位的大小。总之,受外界刺激只要强度达到了,就算是再强的强度,那人体所做出反应幅度是恒定的。

3.如果刺激一直作用于感受器,感受器会自动出现适应现象。发出的电脉冲振幅大小虽然不变,但频率将逐渐减少到零。就像日常中的足部按摩时,如果长时间固定不动按压一个部位,其刺激效果并不会加大。

传人神经

人体所受的刺激就是通过传入神经传到神经中枢的。而传人神经由一百万以上的传人神经元(感觉神经元)构成。传入神经的功能是将感受器发出的神经冲动迅速传输到神经中枢。如皮肤触压觉的传输速度为每秒3O~70公尺,皮肤痛觉的传输速度为每秒12~30公尺。它就像桥梁一般连接着感觉器官和中枢神经。

它的传输特点为:

1.传输神经的表现是一定的锋电位,它是生物电脑冲的信号。锋电位能保持一定的振幅大小,在短时间内不需耗氧供能而不衰减。

2.锋电位的性质为“全或无”。刺激强度的大小只能影响频率的高低,而不改变锋电位的振幅大小。因而它所传输的信号是一种“数字信号”。具有较好的抗干扰能力。一条神经于包含着许多条神经纤维,各条纤维上传导的神经冲动基本上互不干扰。通过这些才会保证把准确可靠的信息传达给中枢神经。

神经中枢

中枢神经是人体的统帅。它包括脑和脊髓。脑又包括脑干(延髓、脑桥和中脑)、小脑、间脑和大脑等部分。中枢神经系统是由数以亿计的中间神经元(联络神经元)组成的许多不同的神经中枢。所谓神经中枢,指的是调节某一特定生理功能的神经元群。大脑是各种高级反射活动(包括感觉分析,运动、内脏活动及语言、学习、记忆等条件反射)的中枢。脊髓和脑干是较低级的反射活动的中枢。如前述的膝跳反射中枢即在脊髓腰段,此外,在脊髓还有屈肌反射、对侧伸肌反射、排粪排尿及发汗反射等初级反射中枢。脑干则有吞咽中枢、呕吐中枢、呼吸中枢、心血管运动中枢等一些重要生命活动的中枢。前述的角膜反射(眨眼动作)中枢在脑干的脑桥部位。脊髓和脑干既有反射机能,又有传导机能,它们将传入神经的冲动传至大脑,并将大脑发出的神经冲动通过传出神经传至效应器。另外传人神经在通过几个节段进入脊髓后可分为几个分支。分别为:脊髓的中间神经元及传出神经元发生突触联系;上行或下降的分支;上行或下行的分支在脊髓的其他节段又发出侧支与该节段脊髓的中间神经元发生突触联系。通过这些分支将刺激传到全身然后做出反应。

中枢神经冲动的特点有以下几点。1. 单向性:其传导的方向只能是由传入神经元向传出神经元方向,

不能逆向传导。2. 神经冲动在中枢内传导速度较慢。这是因为越过神经元之间的突

触比较费时,每通过一个突触需要0.3~0.5毫秒。与大脑皮层相

联系的多突触反射,有时竟需要500毫秒。3. 若干个神经纤维传入中枢才会引起反向传出的效应,单根神经纤

维一般是不能引起反射性传出效应的。4. 传人神经冲动的频率与传出神经冲动的频率是不相同的。5. 在一反射活动中,刺激停止后,传出神经仍可在一定时间内继续

发放神经冲动。6. 在反射活动中,突触部分很容易疲劳,也容易受内环境变化(如

缺氧,二氧化碳,麻醉剂等)的影响,从而影响到神经冲动的传

导。

传出神经及效应器

中枢系统所接入的刺激是通过传出神经传到身体各个部位的。传出神经由数十万个传出神经元(又称运动神经元)构成。其功能是将中枢神经发出的神经冲动传至效应器。这种神经冲动,也是一种生物

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