【备考2024】高考生物一轮专题知识梳理：第23讲 神经调节

高考生物一轮专题知识梳理
第23讲　神经调节
课标解读 核心素养
1.概述神经调节的结构基础和调节过程 2.阐明神经冲动的产生、传导和传递 3.分析低级神经中枢和高级神经中枢相互联系、相互协调,共同维持机体的稳态 4.举例说明中枢神经系统通过自主神经来调节内脏的活动 5.简述人脑的高级功能 生命观念 通过分析反射弧各部分结构的破坏对功能的影响,建立结构与功能相统一的观点
科学思维 通过研究反射弧的结构模型及分析膜电位变化的曲线,学会建立模型
科学探究 通过实验膜电位的测量及反射弧中兴奋传导特点的实验探究,提升实验设计及对实验结果分析的能力
社会责任 通过理解毒品对神经系统的危害,形成远离毒品的社会责任感
考点一　神经系统的结构基础
1.神经系统的基本结构。
(1)中枢神经系统。
项目 功能
脑 大脑 包括左右两个大脑半球,表面是大脑皮层,大脑皮层是调节机体活动的最高级中枢,其中有语言、听觉、视觉、运动等高级中枢
小脑 协调运动,维持身体平衡
下丘脑 脑的重要组成部分,其中有体温调节中枢、水平衡的调节中枢等,还与生物节律等的控制有关
脑干 是连接脊髓和脑其他部分的重要通路,有许多维持生命的必要中枢,如调节呼吸、心脏功能的基本活动中枢
脊髓 是脑与躯干、内脏之间的联系通路,它是调节运动的低级中枢
(2)外周神经系统。
提醒　内脏运动神经不受意识支配。
(3)自主神经系统。
①概念: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。
②组成与功能。
2.组成神经系统的细胞。
(1)神经元(神经细胞)。
(2)神经胶质细胞。
①广泛分布于神经元之间,其数量为神经元数量的10~50倍。
②具有支持、保护、营养和修复神经元等多种功能。
③在外周神经系统中,神经胶质细胞参与构成神经纤维表面的髓鞘。
3.反射和反射弧。
(1)神经调节的基本方式——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应答反应。
②发生条件:a.反射弧的完整性;b.适宜的刺激(刺激种类和强度)。
(2)反射弧。
提醒　①反射活动需要经过完整的反射弧来实现。反射弧中任何环节在结构、功能上受损,反射就不能完成。
②直接刺激传出神经或效应器引起肌肉收缩,不属于反射。
③反射的进行需要接受适宜强度的刺激,刺激过弱或过强,将导致反射活动无法进行。
④一个完整的反射活动的完成至少需要两个神经元,如膝跳反射。
(3)条件反射与非条件反射的比较。
正误判断
(1)脊髓是调节运动的低级中枢,与其相连的是脊神经。 (√)
(2)神经胶质细胞对神经元有辅助作用,参与构成神经纤维表面的髓鞘。 (√)
(3)感受器通常是指感觉神经末梢,效应器指运动神经末梢。 (×)
(4)刺激支配肌肉的神经,引起该肌肉收缩的过程属于反射。 (×)
(5)缩手反射和膝跳反射都属于非条件反射,不需要大脑皮层的参与。 (√)
教材微点
1.(选择性必修1 P17“图2-1”)呼吸不受意识支配,人无法控制自己的呼吸。这一说法科学吗 说出你的理由。
提示　不科学。呼吸受大脑的控制,如人可以屏住呼吸。
2.(选择性必修1 P21“生物科技进展”)神经发生主要包括哪些过程 影响神经发生的因素有哪些
提示　神经发生主要包括细胞增殖、分化、迁移和存活等。神经发生主要受多种激素、生长因子和环境及社会多种因素的影响。
长句突破
1.(事实概述)在医院医务室护士给病人做皮试,当注射器的针扎向病人的手腕时,小孩马上做出缩手反射,而成年人却能放松手部肌肉而不发生缩手反射,说明低级神经中枢要受到高级神经中枢的控制。
2.(科学思维)若直接用电极刺激脊神经节处,会引起肌肉收缩。此过程不属于(填“属于”或“不属于”)反射,原因是反射弧不完整。
3.(生命观念)在“望梅止渴”这种反射中,效应器是传出神经末梢及其支配的唾液腺。
1.归纳分析反射弧各部分结构的破坏对功能的影响。
图示 兴奋传导 结构本质 结构破坏对 功能的影响
感受器 传入神经 神经中枢 传出神经 效应器 一般是神经组织末梢的特殊结构 既无感觉 又无效应
感觉神经元
调节某一特定生理功能的神经元群
运动神经元 只有感觉 无效应
传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等
2.反射弧中传入神经和传出神经的判断。
根据以上方法,可以判断出A为感受器,B为传入神经,C为神经中枢,D为传出神经,E为效应器。
角度一 围绕神经系统的基本结构,考查理解能力
1.(2023·辽宁模拟)如图为人体不同类型的神经元结构模式图,下列叙述正确的是 (　　)
A.3种神经元形态相似,都由细胞体、树突、轴突组成,树突通常短而粗,用来接受信息并将其传向其他神经元、肌肉或腺体
B.3种神经元和神经胶质细胞一样,基本结构都包括细胞膜、细胞质和细胞核,功能也相同
C.3种神经元的轴突可聚集成束,外包包膜,构成一条神经
D.3种神经元尽管突起数量不同,但末端形成的神经末梢分布于全身各处
解析　神经元按突起的数目可以分成假单极神经元、双极神经元和多极神经元。由图可知,3种神经元形态不同,但都由细胞体、树突和轴突三部分组成,树突用来接受信息并将其传导到细胞体,A项错误;图中3种神经元基本结构都包括细胞膜、细胞质和细胞核,但功能不相同,B项错误;神经元的轴突先需要构成神经纤维,之后许多神经纤维集结成束,最后外面包上一层包膜,才成为一条神经,C项错误;图中3种神经元尽管突起数量不同,但神经纤维末端的细小分支(神经末梢)分布到全身各处,D项正确。
答案　D
2.(不定项)为研究交感神经和副交感神经对心脏的支配作用,分别测定狗在正常情况、阻断副交感神经和阻断交感神经后的心率,结果如下表所示。下列分析正确的是 (　　)
实验处理 心率(次/分)
正常情况 90
阻断副交感神经 180
阻断交感神经 70
A.副交感神经兴奋引起心脏搏动减慢
B.对心脏支配占优势的是副交感神经
C.交感神经和副交感神经的作用是相互拮抗的
D.正常情况下,交感神经和副交感神经均处于工作状态
解析　分析题表可知,阻断副交感神经后心率大幅度提高,说明副交感神经对心脏搏动起抑制作用,A项正确;阻断副交感神经后心率大幅度提高,阻断交感神经后心率降低的变化相对并不明显,即对心脏支配占优势的是副交感神经,B项正确;副交感神经与交感神经的作用相互拮抗,C项正确;阻断交感神经和阻断副交感神经,心率均有变化,说明正常情况下副交感神经与交感神经均处于工作状态,D项正确。
答案　ABCD
角度二 围绕反射弧的组成与功能,考查科学思维与科学探究能力
3.(2023·青岛模拟)如图表示某高等动物的反射弧,下列叙述正确的是 (　　)
A.图中①是神经中枢,②是传出神经,③是传入神经
B.图①受到破坏,刺激③仍能引起反射活动
C.刺激③时,能引起结构⑤产生反应
D.④包括传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等
解析　根据神经节的位置可知,题图中①是神经中枢,②是传入神经,③是传出神经,A项错误;若①受到破坏,反射弧不完整,刺激③(传出神经)结构④(效应器)能产生反应,但该过程不是反射,B项错误;刺激③(传出神经)不能引起结构⑤(感受器)发生反应,C项错误;结构④(效应器)在组成上包括传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体等,D项正确。
答案　D
4.为研究动物反射弧的结构和功能,研究人员利用脊蛙(剪除脑、保留脊髓的蛙)进行了如下实验。
实验一:用1%的硫酸溶液刺激左侧后肢趾部皮肤,左侧后肢出现屈腿反射;
实验二:去除左侧后肢趾部皮肤,重复实验一,左侧后肢不出现屈腿反射;
实验三:破坏脊蛙的脊髓,重复实验一,左侧后肢不出现屈腿反射。
下列关于该实验的叙述错误的是 (　　)
A.实验一中反射活动的完成需要完整的反射弧
B.实验二不出现屈腿反射的原因是感受器被破坏
C.若实验前不剪除脑将观察不到蛙的屈腿反射
D.该实验表明脊髓可以不依赖于大脑完成某些反射
解析　反射弧完整是出现反射活动的必要条件,A项正确;皮肤中有感受外界刺激的感受器,实验二去除皮肤后,不出现屈腿反射的原因是感受器被破坏,B项正确;屈腿反射中枢在脊髓,所以即使实验前不剪除脑也能观察到蛙的屈腿反射,破坏脑只是排除高级中枢调控的干扰,C项错误;根据实验一与实验三的对照可知,屈腿反射中枢在脊髓,不需要大脑的参与,所以该实验表明脊髓可以不依赖于大脑完成某些反射,D项正确。
答案　C
角度三 借助条件反射与非条件反射的判断,考查理解能力和科学探究能力
5.(2023·汕头模拟)给狗喂食,狗会分泌唾液,这是非条件反射,食物是非条件刺激。给狗听铃声而不喂食,狗不会分泌唾液。如果每次给狗喂食前先让狗听到铃声,然后再立即喂食,重复此方式若干次,一段时间后,当铃声单独出现,狗也会分泌唾液,这是条件反射的建立过程。下列叙述不正确的是 (　　)
A.条件反射是建立在非条件反射的基础上的
B.狗听到铃声会分泌唾液需要食物的强化
C.给狗喂食,狗会分泌唾液需要大脑皮层的参与
D.铃声反复单独出现而没有喂食,则唾液分泌量会逐渐减少
解析　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,A项正确;条件反射建立之后要维持下去,还需要非条件刺激的强化,否则条件反射会消失,B项正确;给狗喂食,狗会分泌唾液,这是非条件反射,只需要低级神经中枢的参与,而不需要大脑皮层的参与,C项错误;铃声反复单独出现而没有喂食,则唾液分泌量会逐渐减少,D项正确。
答案　C
6.(2023·大连模拟)科研人员用脊蛙(除去大脑的青蛙)为材料,用蘸有低浓度硫酸的纸片涂抹脊蛙腹部皮肤,脊蛙受刺激后会用后肢去挠被涂抹部位,这就是搔扒反射,请回答与此相关的下列问题:
(1)搔扒反射属于　　　　(填“条件”或“非条件”)反射,反射是指在中枢神经系统的参与下,　　　　　　　　。
(2)有效刺激搔扒反射的传入神经(反射弧其余结构均正常)　　　　(填“会”或“不会”)引起后肢运动;该过程　　　　(填“属于”或“不属于”)反射活动。
(3)现从该脊蛙的脊髓一侧剥离出一根完整的神经(剥离时保证其反射弧结构的完整性),如何通过实验来判断它是传入神经还是传出神经,请写出实验设计思路、预期结果及结论。
解析　(1)由于脊蛙已经去掉大脑,故其能完成的均为低级中枢脊髓控制的反射活动,即非条件反射。反射是指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。(2)由于反射弧的结构未受损,因此刺激传入神经会引起效应器效应。但该过程未经过完整的反射弧,故不属于反射活动。(3)将该条神经从中部剪断,分别刺激外周端(远离中枢的部分)和中枢端(靠近中枢的部分),若刺激外周端产生效应,而刺激中枢端无效应,则该神经为传出神经,反之为传入神经。
答案　(1)非条件　机体对内外刺激所产生的规律性应答反应　(2)会　不属于　(3)实验设计思路:将该条神经从中部剪断,分别刺激外周端(远离中枢的部分)和中枢端(靠近中枢的部分),分别观察效应器是否产生有关效应。预期结果及结论:如果刺激外周端产生效应,刺激中枢端无效应,则该神经为传出神经,反之为传入神经。
考点二　神经冲动的产生和传导
1.兴奋在神经纤维上的传导。
(1)兴奋: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。
(2)兴奋在神经纤维上的传导。
①传导形式:电信号,也称为神经冲动。
②传导过程。
2.兴奋的传递。
(1)突触的结构和类型。
提醒　突触小体≠突触
①组成不同:突触小体是上一个神经元轴突末端的膨大部分,其上的膜构成突触前膜,是突触的一部分;突触由两个神经元构成,包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。
②信号转变不同:在突触小体上的信号变化为电信号→化学信号;在突触中完成的信号变化为电信号→化学信号→电信号。
(2)兴奋的传递过程。
①过程。
②信号变化:电信号化学信号电信号。
(3)神经递质与受体。
提醒　神经递质的作用效果有兴奋和抑制两类。当神经递质作用于突触后膜时,若能使Na+通道打开,则会引起突触后神经元的兴奋;若不能打开Na+通道,而是提高细胞膜对K+的通透性,尤其是Cl-的通透性,从而导致膜电位外正内负的局面加剧,进而表现为突触后神经元活动被抑制。
(4)兴奋传递的特点。
3.滥用兴奋剂、吸食毒品的危害。
正误判断
(1)膜内的K+通过Na+-K+泵主动运输排出,导致动作电位的形成。 (×)
(2)神经纤维膜内K+/Na+的比值,动作电位时比静息电位时高。 (×)
(3)突触的功能是参与信息的传递。 (√)
(4)兴奋传递过程中,突触后膜上的信号转换是电信号→化学信号→电信号。 (×)
(5)神经递质作用于突触后膜上,就会使下一个神经元兴奋。 (×)
(6)经突触前膜释放的神经递质可与骨骼肌细胞膜上的特异性受体结合。 (√)
(7)在完成反射活动的过程中,兴奋在神经纤维上的传导方向是双向的,而在突触处的传递方向是单向的。 (×)
(8)突触前膜释放神经递质的过程说明某些小分子物质也可能通过胞吐分泌出细胞。 (√)
(9)神经递质的释放和在突触间隙处的移动都需要消耗能量。 (×)
教材微点
1.(选择性必修1 P28“正文信息”)兴奋在神经纤维上的传导是否需要消耗ATP 为什么
提示　需要。在动作电位恢复静息电位的过程中,Na+和K+的主动运输需要消耗ATP。
2.(选择性必修1 P29“相关信息”)神经递质是小分子物质,但仍主要通过胞吐方式释放到突触间隙,其意义是什么
提示　短时间内使神经递质大量释放,从而有效实现神经兴奋的快速传递。
3.(选择性必修1 P29“图2-8”)若催化分解神经递质的酶失活,会出现什么情况
提示　神经递质持续发挥作用,引起突触后神经元持续兴奋或持续抑制。
长句突破
1.(科学思维)用适宜的刺激刺激一个离体神经元的某处,甲同学认为在神经元的特定位置才能测到电位变化,而乙同学认为在神经元的任何部位均可测到电位变化。试问:哪位同学的观点正确 判断依据是什么
提示　乙同学的观点正确。兴奋在离体的神经纤维上双向传导,刺激神经元上的一处产生兴奋,其将传至整个神经元,故在该神经元任何部位均可测到电位变化。
2.(科学思维)[2019·全国卷Ⅰ,T30(1)]膀胱中的感受器受到刺激后会产生兴奋。兴奋从一个神经元到另一个神经元的传递是单向的,其原因是神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜。
3.(科学思维)神经递质发挥作用后,不引起突触后膜持续兴奋或抑制的原因是神经递质发挥作用后迅速被降解或回收。
4.(生命观念)据图分析,吗啡止痛的原理是吗啡与神经递质的特异性受体结合,阻碍兴奋传递到大脑,从而阻碍疼痛的产生。
大脑中的疼痛信号受阻
1.静息电位和动作电位的产生机制。
(1)静息电位的产生。
(2)动作电位的产生。
2.膜电位变化曲线解读。
3.抑制性突触后电位的产生机制。
(1)电位变化示意图。
(2)产生机制。
突触前神经元轴突末梢兴奋,引起突触小泡释放抑制性递质,抑制性递质与后膜受体结合后,提高了后膜对Cl-、K+的通透性,Cl-进细胞或K+出细胞(抑制性突触后电位的产生主要与Cl-内流有关)。
(3)结果。
使膜内外的电位差变得更大,突触后膜更难以兴奋。
角度一 围绕兴奋的产生原理及其影响因素,考查理解能力
1.(2020·山东卷)听毛细胞是内耳中的一种顶端具有纤毛的感觉神经细胞。声音传递到内耳中引起听毛细胞的纤毛发生偏转,使位于纤毛膜上的K+通道打开,K+内流而产生兴奋。兴奋通过听毛细胞底部传递到听觉神经细胞,最终到达大脑皮层产生听觉。下列说法错误的是 (　　)
A.静息状态时纤毛膜外的K+浓度低于膜内
B.纤毛膜上的K+内流过程不消耗ATP
C.兴奋在听毛细胞上以电信号的形式传导
D.听觉的产生过程不属于反射
解析　根据题意可知,听毛细胞受到刺激后使位于纤毛膜上的K+通道打开,K+内流而产生兴奋,因此推知静息状态时纤毛膜外的K+浓度高于膜内,A项错误;纤毛膜上的K+内流方式为协助扩散,协助扩散不消耗细胞代谢产生的ATP,B项正确;兴奋在听毛细胞上以电信号的形式传导,C项正确;听觉的产生过程没有经过完整的反射弧,因此不属于反射,D项正确。
答案　A
2.在t1、t2、t3时刻分别给予某神经纤维三次强度相同的刺激,测得神经纤维电位变化如图所示。下列相关叙述正确的是 (　　)
A.t1时的刺激强度过小,无法引起神经纤维上Na+通道打开
B.适当提高细胞内K+浓度,测得的静息电位可能位于-65~-55 mV
C.t2、t3时的刺激可以累加并引起神经纤维产生动作电位
D.t4后,细胞恢复静息状态不需要消耗ATP
解析　t1时刻的刺激可以引起Na+通道打开,但无法产生动作电位,其属于一种阈下的低强度刺激,A项错误;静息时,神经纤维膜对K+通透性较大,K+外流产生静息电位,适当提高细胞内K+浓度会增加K+外流,使测得的静息电位数值变小,绝对值变大,即绝对值可能会大于65 mV,B项错误;t4~t5时间段,细胞K+通道打开,K+运出细胞属于协助扩散,不消耗ATP,但t5后钠钾泵吸钾排钠,该过程需要消耗ATP,D项错误。
答案　C
细胞外液Na+、K+浓度大小与膜电位变化的关系
角度二 围绕兴奋的传导和传递过程及特点,考查科学思维能力
3.(2021·全国乙卷)在神经调节过程中,兴奋会在神经纤维上传导和神经元之间传递。下列有关叙述错误的是 (　　)
A.兴奋从神经元的细胞体传导至突触前膜,会引起Na+外流
B.突触前神经元兴奋可引起突触前膜释放乙酰胆碱
C.乙酰胆碱是一种神经递质,在突触间隙中经扩散到达突触后膜
D.乙酰胆碱与突触后膜受体结合,引起突触后膜电位变化
解析　兴奋从神经元的细胞体传导至突触前膜的过程中,细胞膜对Na+的通透性增加,Na+内流,A项错误,突触前膜内的突触小泡受到刺激,会释放一种化学物质——神经递质,乙酰胆碱就是一种神经递质,被释放的神经递质经扩散通过细胞间隙,然后与突触后膜上的特异性受体结合,引发突触后膜电位变化,B、C、D三项正确。
答案　A
4.(2021·天津卷) 突触小泡可从细胞质基质摄取神经递质。当兴奋传导至轴突末梢时,突触小泡释放神经递质到突触间隙。图中不能检测出神经递质的部位是 (　　)
A.① B.②
C.③ D.④
解析　图中①是突触小体,②是突触小泡,③是突触间隙,④突触后神经元。神经递质在突触小体内的细胞器中合成,由高尔基体形成的突触小泡包裹,所以在突触小体和突触小泡中都可能检测到神经递质,A、B两项错误;突触小泡和突触前膜融合后,将神经递质释放至突触间隙,所以在突触间隙中可以找到神经递质,C项错误;神经递质与突触后神经元膜上的受体结合,引起相应电位的改变,没有进入突触后神经元,因此在④突触后神经元中不能找到神经递质,D项正确。
答案　D
5.(2023·广东惠州模拟)图甲表示突触结构示意图,图乙表示受到刺激时神经纤维上的电位变化。下列叙述错误的是 (　　)
甲 乙
A.图甲中a处释放的神经递质都能使b处产生如图乙所示的电位变化
B.图甲中的a处能完成电信号→化学信号的转变
C.图乙中动作电位的形成过程主要由Na+内流造成
D.若将神经纤维置于高K+液体环境中,则图乙所示膜电位初始值会变化
解析　由于神经递质由突触前膜释放作用于突触后膜,使下一个神经元产生兴奋或抑制,所以a处释放的神经递质不一定会使b产生图乙所示的变化,形成动作电位,A项错误;兴奋传导到a处,突触小体内的突触小泡释放神经递质,作用于b,将兴奋传递给下一神经元,所以在a处能完成电信号→化学信号的转变,B项正确;兴奋时,神经纤维膜对Na+通透性增加,Na+内流形成动作电位,C项正确;静息电位的形成与钾离子的外流有关,若将神经纤维置于高K+液体环境中,钾离子的外流减少,图乙所示膜电位初始值变小,D项正确。
答案　A
角度三 通过反射弧中兴奋传导和传递的综合分析,考查科学思维能力
6.(2023·泰安模拟)ACh(乙酰胆碱)是一种神经递质。实验人员欲研究ACh浓度与反应时间的关系(简图如下),在除去突触小泡的前提下自①处注入不同浓度的ACh,②处给予恒定刺激,③、④处分别为灵敏感应时间测量点。测得不同浓度ACh条件下,③、④两处感受到信号所用时间如表所示。下列各项叙述正确的是 (　　)
ACh浓度 (mmol·L-1) ③处感受到信号所用的时间(ms) ④处感受到信号所用的时间(ms)
0.1 5.00 5.56
0.2 5.00 5.48
0.3 5.00 5.31
0.4 5.00 5.24
A.图中⑤、⑥与⑦共同构成一个突触
B.实验中除去突触小泡的目的是防止实验结果受到相关因素的干扰
C.表中数据说明高浓度的ACh能促进兴奋在神经纤维上的传导
D.表中数据说明ACh浓度的增加对兴奋在神经元之间的传递无明显影响
解析　突触是由突触前膜、突触间隙、突触后膜三部分构成的,而⑤是线粒体,A项错误;表中数据说明高浓度的ACh对兴奋在神经纤维上的传导无明显影响,但对兴奋在神经元之间的传递有促进作用,C、D两项错误。
答案　B
7.简单反射是一种生来就有的先天性反射,不需要大脑皮层中的高级神经中枢参与,如唾液反射等。研究人员在给狗喂食的同时反复给以铃声刺激,之后单独给以铃声刺激,结果发现只有铃响但没有食物的情况下狗也会分泌唾液,反射的神经结构如图所示,据图分析下列问题:
(1)食物引起的唾液分泌比铃声引起的唾液分泌反射经历的时间　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)铃响没有食物情况下狗分泌唾液的反射过程是否体现分级调节 　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)已知兴奋在神经纤维上可双向传导,在突触处只能单方向传递。请利用神经—肌肉标本设计实验进行验证(写出实验思路并预期实验结果)。(注:图中a、b、c、d为可以进行电刺激的部位,神经肌肉通过①②③连接)
实验思路: 。
预期实验结果: 。
解析　(1)铃声引起唾液分泌的反射和食物引起唾液分泌的反射,其感受器、效应器及经历的突触的数量都不同,理论上,狗听到铃声引起唾液分泌所需要的时间比食物刺激引起唾液分泌所需要的时间长,原因是前者反射弧中突触数量较多。(2)神经系统的分级调节指的是位于脊髓的低级中枢受脑中相应高级中枢的调控。铃响没有食物情况下狗分泌唾液的具体反射弧:耳中的感受器传入神经听觉中枢味觉中枢唾液分泌中枢传出神经唾液腺,符合分级调节。(3)若利用神经—肌肉标本设计实验,验证兴奋在神经纤维上可双向传导,在突触处只能单方向传递,则其实验思路:分别在b(或c)、d处施加一定强度的电刺激,观察肌肉收缩情况及灵敏电流计指针偏转情况。因该实验是验证性实验,其结论是已知的,即兴奋在神经纤维上可双向传导,在突触处只能单方向传递,所以预期的实验结果:刺激b(或c)处时,肌肉收缩,灵敏电流计指针发生两次方向相反的偏转;刺激d处时,肌肉收缩,灵敏电流计指针不发生偏转。
答案　(1)短　食物引起的唾液分泌的反射弧中的突触数目比铃声引起的唾液分泌的反射弧中的突触数目少
(2)是　唾液分泌中枢受脑中相应高级中枢的调控
(3)分别在b(或c)、d处施加一定强度的电刺激,观察肌肉收缩情况及灵敏电流计指针偏转情况　刺激b(或c)处时,肌肉收缩,灵敏电流计指针发生两次方向相反的偏转;刺激d处时,肌肉收缩,灵敏电流计指针不发生偏转
角度四 借助兴奋剂和毒品与兴奋传递的关系,考查社会责任
8.(不定项)芬太尼作为一种强效镇痛药在临床上被广泛应用,但长期使用芬太尼会使快感阈值升高(维持相应的神经兴奋水平需要更多的药物),其镇痛机制如图所示,相关叙述不正确的是 (　　)
A.伤害性刺激能引起痛觉感受器兴奋并使之产生痛觉
B.神经递质与突触后膜受体结合,使下一神经元被抑制
C.芬太尼促进K+外流,抑制Ca2+内流以减少递质释放
D.芬太尼因镇痛效果佳可作为治疗药物长期反复使用
解析　所有感觉的产生部位均在大脑皮层,故伤害性刺激能引起痛觉感受器兴奋并在大脑皮层产生痛觉,A项错误;据图可知,神经递质与突触后膜的受体结合后,可引起Na+内流,故该递质属于兴奋性神经递质,下一个神经元会兴奋,B项错误;据图可知,Ca2+内流可促进神经递质释放,而芬太尼可促进K+外流,抑制Ca2+内流,故递质释放减少,C项正确;结合图示可知,长期使用芬太尼会使快感阈值升高(维持相应的神经兴奋水平需要更多的药物),导致成瘾,故不能长期反复使用,D项错误。
答案　ABD
图解兴奋传递过程中出现异常
9.(2023·惠州模拟)某些种类的毒品通过干扰神经系统发挥作用,使人产生兴奋和愉悦感,经常吸食会对神经系统造成严重损伤并使人上瘾,从而带来生理、心理上的巨大危害。如图表示某毒品的作用机理,其中描述错误的是 (　　)
A.毒品分子与转运蛋白结合影响神经递质的重吸收,使人产生较长时间兴奋与愉悦感
B.神经递质发挥完作用后会迅速被分解或重新吸收回突触小体
C.神经递质先与突触前膜上的转运蛋白结合,再与突触后膜上的受体蛋白结合
D.长期吸毒,会使突触后膜上的受体数量出现“代偿性减少”,导致产生更强的毒品依赖
解析　该毒品分子与转运蛋白结合,导致神经递质不能回收,从而使组织液中神经递质含量增加,而该神经递质为兴奋性神经递质,故人在一段时间内会持续兴奋,A项正确;神经递质在作用后会被灭活或通过转运蛋白回收回突触小体,B项正确;图中并没有体现出神经递质先与突触前膜上的转运蛋白结合再与受体蛋白结合,C项错误;由图中信息可知,长期吸毒会导致受体蛋白减少,因此为获得同等愉悦感,需不断增加吸食毒品的剂量,D项正确。
答案　C
考点三　神经系统的分级调节及人脑的高级功能
1.神经系统对躯体运动的分级调节。
(1)大脑皮层。
(2)大脑皮层代表区与躯体运动的关系。
(3)躯体运动的分级调节。
提醒　激素的分泌过程存在分级调节,神经系统同样存在分级调节。
2.神经系统对内脏活动的分级调节。
3.人脑的高级功能。
(1)感知外部世界。
(2)控制机体的反射活动。
(3)具有语言、学习和记忆等方面的高级功能。
①语言功能。
提醒　a.视觉性语言中枢≠视觉中枢,此区受损,患者仍有视觉,只是“看不懂”语言文字的含义。
b.听觉性语言中枢≠听觉中枢,此区受损,患者仍有听觉,只是“听不懂”话的含义。
②学习与记忆。
提醒　a.短时记忆可能与神经元之间即时的信息交流有关,尤其是与大脑皮层下一个形状像海马的脑区有关。短时记忆中的感觉性记忆又称瞬时记忆。
b.长时记忆可能与突触形态及功能的改变以及新突触的建立有关。有些信息储存在第三级记忆中,成为永久记忆。
③情绪。
正误判断
(1)某同学正在跑步,参与调节这一过程的神经结构有大脑皮层、小脑、下丘脑、脑干和脊髓。 (√)
(2)控制排尿反射的高级神经中枢位于大脑皮层。 (√)
(3)语言功能是人脑特有的高级功能。 (√)
(4)某人因意外车祸而使大脑受损,其表现症状是能够看懂文字和听懂别人谈话,但却不会说。这个人受损伤的部位是言语区的S区。 (√)
(5)当盲人用手指“阅读”盲文时,参与此过程的高级神经中枢只有躯体感觉中枢和躯体运动中枢。 (×)
(6)学习能力是人脑特有的高级功能。 (×)
(7)学习和记忆过程可能涉及脑内某些种类蛋白质的合成。 (√)
(8)长时记忆主要与神经元的活动及神经元之间的联系有关。 (×)
(9)人的情绪波动要完全靠自己适应和调节恢复稳定。 (×)
教材微点
1.(选择性必修1 P39 “相关信息”)抗抑郁药一般通过作用于突触处来影响神经系统的功能。例如,5 羟色胺再摄取抑制剂的药物,可选择性地抑制突触前膜对5 羟色胺的回收,使得突触间隙中5 羟色胺的浓度维持在一定水平。
2.(选择性必修1 P39 “正文信息”)若某同学因患病导致情绪低落,出现了消极的情绪。结合本节知识,作为他的同学,你应该如何帮助他
提示　一起去爬山、看电影等,做一些他感兴趣的事情,找专业的心理咨询师进行心理疏导等。
1.神经系统对内脏活动的调节图解。
2.常见的生理或病理现象及参与或损伤的神经中枢分析。
生理或病理现象 神经中枢参与(损伤)
考试专心答题时 大脑皮层V区和W区(高级中枢)参与
聋哑人表演“千手 观音”舞蹈时 大脑皮层视觉中枢、言语区的V区、躯体运动中枢
某同学跑步时 大脑皮层、小脑、下丘脑、脑干和脊髓
植物人 大脑皮层损伤、小脑功能退化,但下丘脑、脑干、脊髓功能正常
高位截瘫 脊髓受伤,其他部位正常
角度一 结合神经系统的分级调节,考查科学思维能力
1.(2023·哈尔滨三中调研)下列有关神经系统分级调控的叙述,错误的是 (　　)
A.中枢神经系统的不同部位存在着控制同一生理活动的中枢
B.躯体的运动只受大脑皮层中躯体运动中枢的调控
C.脑中的高级中枢能发出指令对低级中枢进行调控
D.机体运动能有条不紊与精准地进行,与躯体运动的分级调节有关
解析　中枢神经系统的不同部位存在着控制同一生理活动的中枢,如膝跳反射的低级中枢在脊髓,但大脑皮层中也有控制膝跳反射的高级中枢,A项正确;躯体的运动受大脑皮层以及脑干、小脑、脊髓等的共同调控,B项错误;一般来说,脊髓中的低级中枢受到脑中相应高级中枢的调控,通过调控使机体的运动变得更加有条不紊与精准,C、D两项正确。
答案　B
2.(不定项)牵涉痛是指由某些内脏疾病引起的体表部位发生疼痛的现象。例如心肌缺血时,除心前区疼痛外还常感到左肩和左上臂疼痛,这种现象产生的原因是神经中枢无法判断刺激来自内脏还是体表(如图)。下列有关叙述错误的是 (　　)
A.图中①和③、②和③之间都能通过神经递质传递信息
B.图中①②③构成了一个完整的反射弧结构
C.脊髓可将兴奋传至大脑皮层产生痛觉
D.特定部位的疼痛可以提示某些内脏疾病的发生
解析　图中①和③、②和③之间存在突触结构,都能通过神经递质传递信息,A项正确;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,结构①②为传入神经,③为传往脑的神经,不能构成一个完整的反射弧结构,B项正确;大脑皮层有感觉中枢,脊髓可将兴奋传至大脑皮层产生痛觉,C项正确;由题意可知,特定部位的疼痛可以提示某些内脏疾病的发生,D项正确。
答案　B
角度二 结合人脑的高级功能,考查生命观念
3.(2023·山东菏泽调研)下列关于人脑的高级功能的叙述,错误的是 (　　)
A.大脑皮层言语区的H区损伤,导致人不能听懂别人讲话
B.“植物人”脑干、脊髓的中枢仍然能发挥调控作用
C.聋哑人表演“千手观音”时,大脑皮层视觉中枢、躯体运动中枢等参与调节
D.若只有S区受损,患者看不懂文字,但能听懂别人说话
解析　大脑皮层言语区的H区损伤,导致人不能听懂别人讲话,A项正确;“植物人”脑干、脊髓的中枢仍然能发挥调控作用,B项正确;聋哑人表演“千手观音”时,大脑皮层视觉中枢、躯体运动中枢等参与调节,C项正确;若只有S区受损,患者能听懂别人讲话和看懂文字,但不会讲话,不能用词语表达思想,D项错误。
答案　D
4.(不定项)帕金森病病因主要是黑质损伤、退变,多巴胺合成减少。甲图是帕金森病患者的脑与脊髓调节关系示意图(脑内纹状体与黑质之间存在调节环路,其中“-”表示抑制),由甲图中黑质—纹状体相互调节关系,可以推测帕金森病患者的纹状体合成乙酰胆碱增加。乙图是患者用某种特效药后的效果图。下列相关叙述错误的是 (　　)
A.甲图中,神经元b释放乙酰胆碱,使脊髓运动神经元兴奋
B.甲图中,神经元a释放的多巴胺防止脊髓运动神经元兴奋过度,说明高级神经中枢对低级神经中枢有一定的调控作用
C.研究发现,神经元a的轴突末梢上也存在多巴胺受体,如果该受体与多巴胺结合,会导致轴突末梢的兴奋性下降,从而促进多巴胺合成、释放
D.对比甲、乙两图,推测该特效药的作用机理可能是促进神经元a合成、分泌多巴胺,促进神经元b合成、分泌乙酰胆碱
解析　甲图中,神经元b可以释放乙酰胆碱,使脊髓运动神经元兴奋,帕金森病患者的纹状体合成乙酰胆碱增加,会导致脊髓运动神经元过度兴奋,A项正确;甲图中,神经元a可以分泌多巴胺作用于脊髓运动神经元,抑制其兴奋,防止其兴奋过度,说明高级中枢可以调控低级中枢的活动,B项正确;若多巴胺与a轴突末梢的多巴胺受体结合,则会导致轴突末梢的兴奋性下降,从而减少多巴胺的合成和释放,C项错误;由图可知,该特效药可能是增加了神经元a分泌的多巴胺,减少了神经元b分泌的乙酰胆碱,降低了脊髓运动神经元的兴奋性,D项错误。
答案　CD
1.真题重组　判断正误
(1)在神经调节中反射弧是完成反射活动的结构基础。(2019·海南卷,13B) (√)
(2)神经细胞受到刺激时产生的Na+内流属于被动运输。(2018·全国卷Ⅱ,2C) (√)
(3)大脑皮层受损的患者,膝跳反射不能完成。(全国卷Ⅱ,5B) (×)
(4)给实验小鼠注射一定量的乙酰胆碱,使小鼠骨骼肌活动减弱。(全国卷Ⅰ,4B) (×)
(5)神经递质在突触间隙中的移动消耗ATP。(全国卷Ⅰ,4B) (×)
(6)产生和维持神经细胞静息电位主要与K+有关。(海南卷,19B) (√)
2.(2022·浙江6月选考) 听到上课铃声,同学们立刻走进教室,这一行为与神经调节有关。该过程中,其中一个神经元的结构及其在某时刻的电位如图所示。下列关于该过程的叙述,错误的是 (　　)
A.此刻①处Na+内流,②处K+外流,且两者均不需要消耗能量
B.①处产生的动作电位沿神经纤维传播时,波幅一直稳定不变
C.②处产生的神经冲动,只能沿着神经纤维向右侧传播出去
D.若将电表的两个电极分别置于③④处,指针会发生偏转
解析　根据兴奋传递的方向为③→④,则①处恢复静息电位,为K+外流,②处Na+内流,A项错误;动作电位沿神经纤维传导时,其电位变化总是一样的,不会随传导距离而衰减,B项正确;反射弧中,兴奋在神经纤维的传导是单向的,由轴突传导到轴突末梢,即向右传播出去,C项正确;将电表的两个电极置于③④处时,由于会存在电位差,指针会发生偏转,D项正确。
答案　A
3.(2022·全国乙卷)运动神经元与骨骼肌之间的兴奋传递过度会引起肌肉痉挛,严重时会危及生命。下列治疗方法中合理的是 (　　)
A.通过药物加快神经递质经突触前膜释放到突触间隙中
B.通过药物阻止神经递质与突触后膜上特异性受体结合
C.通过药物抑制突触间隙中可降解神经递质的酶的活性
D.通过药物增加突触后膜上神经递质特异性受体的数量
解析　如果通过药物加快神经递质经突触前膜释放到突触间隙中,突触间隙中神经递质浓度增加,与突触后膜上特异性受体结合增多,会导致兴奋过度传递引起肌肉痉挛,达不到治疗目的,A项不符合题意;如果通过药物阻止神经递质与突触后膜上特异性受体结合,兴奋传递减弱,会缓解兴奋过度传递引起的肌肉痉挛,可达到治疗目的,B项符合题意;如果通过药物抑制突触间隙中可降解神经递质的酶的活性,突触间隙中的神经递质不能有效降解,导致神经递质与突触后膜上的特异性受体持续结合,导致兴奋传递过度引起肌肉痉挛,达不到治疗目的,C项不符合题意;如果通过药物增加突触后膜上神经递质特异性受体的数量,突触间隙的神经递质与特异性受体结合增多,会导致兴奋传递过度引起肌肉痉挛,达不到治疗目的,D项不符合题意。
答案　B
4.(2022·山东卷)缺血性脑卒中是因脑部血管阻塞而引起的脑部损伤,可发生在脑的不同区域。若缺血性脑卒中患者无其他疾病或损伤,下列说法错误的是 (　　)
A.损伤发生在大脑皮层S区时,患者不能发出声音
B.损伤发生在下丘脑时,患者可能出现生物节律失调
C.损伤导致上肢不能运动时,患者的缩手反射仍可发生
D.损伤发生在大脑时,患者可能会出现排尿不完全
解析　S区为运动性语言中枢,损伤后,患者与讲话有关的肌肉和发声器官完全正常,能发出声音,但不能用词语表达思想,A项错误;下丘脑是生物的节律中枢,损伤发生在下丘脑时,患者可能出现生物节律失调,B项正确;损伤导致上肢不能运动时,大脑皮层的躯体运动中枢受到损伤,此时患者的缩手反射仍可发生,因为缩手反射的低级中枢在脊髓,C项正确;排尿的高级中枢在大脑皮层,低级中枢在脊髓,损伤发生在大脑时,患者可能会出现排尿不完全,D项正确。
答案　A
5.(2022·浙江1月选考)坐骨神经由多种神经纤维组成,不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异,多根神经纤维同步兴奋时,其动作电位幅值(即大小变化幅度)可以叠加;单根神经纤维的动作电位存在“全或无”现象。
欲研究神经的电生理特性,请完善实验思路,分析和预测结果(说明:生物信号采集仪能显示记录电极处的电位变化,仪器使用方法不要求;实验中标本需用任氏液浸润)。
(1)实验思路:
①连接坐骨神经与生物信号采集仪等(简图如下,a、b为坐骨神经上相距较远的两个点)。
②刺激电极依次施加由弱到强的电刺激,显示屏1上出现第一个动作电位时的刺激强度即阈刺激,记为Smin。
③　　　　　　　　　　　　　　,当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时,刺激强度即为最大刺激,记为Smax。
(2)结果预测和分析:
①当刺激强度范围为　　　　　　　　时,坐骨神经中仅有部分神经纤维发生兴奋。
②实验中,每次施加电刺激的几乎同时,在显示屏上都会出现一次快速的电位变化,称为伪迹,其幅值与电刺激强度成正比,不影响动作电位(见图)。伪迹的幅值可以作为　　　　　　的量化指标;伪迹与动作电位起点的时间差,可估测施加刺激到记录点神经纤维膜上　　　　所需的时间。伪迹是电刺激通过　　　　　传导到记录电极上而引发的。
③在单根神经纤维上,动作电位不会因传导距离的增加而减小,即具有　　　　性。而上述实验中a、b处的动作电位有明显差异(如图),原因是不同神经纤维上动作电位的　　　　不同导致b处电位叠加量减小。
④以坐骨神经和单根神经纤维为材料,分别测得两者的Smin和Smax。将坐标系补充完整,并用柱形图表示两者的Smin和Smax相对值。
解析　(1)据题意可知,本实验要研究神经的电生理特性,坐骨神经由多种神经纤维组成,在一定范围内改变刺激强度会改变被兴奋的神经根数,它们叠加到一起的动作电位幅值就会改变,因此在阈刺激的基础上依次施加由弱到强的电刺激,当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时,刺激强度即为最大刺激,记为Smax。(2)①是出现第一个动作电位时的刺激强度即阈刺激,当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时,刺激强度即为最大刺激,记为Smax,因此当刺激强度范围为小于Smax且不小于Smin时,坐骨神经中仅有部分神经纤维发生兴奋。②实验中,每次施加电刺激的几乎同时,在显示屏上都会出现一次快速的电位变化,称为伪迹,伪迹的幅值可以作为电刺激强度的量化指标。受到刺激时,神经纤维膜上钠离子的通道开放,会出现动作电位,伪迹与动作电位起点的时间差,可估测施加刺激到记录点神经纤维膜上钠离子通道开放所需的时间。实验中的标本需要任氏液浸润,因此伪迹是电刺激通过任氏液传导到记录电极上而引发的。③在单根神经纤维上,动作电位不会因传导距离的增加而减小,即具有不衰减性。不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异,上述实验中a、b处的动作电位有明显差异,原因是不同神经纤维上动作电位的传导速率不同导致b处电位叠加量减小。④坐骨神经是由多种神经纤维组成,不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异,多根神经纤维同步兴奋时,其动作电位幅值(即大小变化幅度)可以叠加;单根神经纤维的动作电位存在“全或无”现象。因此坐骨神经的Smin和Smax不同,单根神经纤维的Smin和Smax相同。
答案　(1)③在阈刺激的基础上依次施加由弱到强的电刺激
(2)①小于Smax且不小于Smin　②电刺激强度　Na+通道开放　任氏液
③不衰减　传导速率
④
坐骨神经和神经纤维的Smin和Smax相对值
(十四)　兴奋的传导与传递的相关实验探究
1.膜电位的测量及膜电位曲线解读。
(1)膜电位的测量(已知电表指针的偏转方向与电流方向相同)。
测量方法 测量图解 测量结果
电表一极接膜外,另一极接膜内 从膜内到膜外的电位差
电表两极均接膜外(或内)侧 从A到B的电位差
(2)关于膜电位测量的相关曲线分析。
电流计两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧,刺激神经纤维任何一侧,会形成一个波峰,如图1所示。电流计两极均置于神经纤维膜的外侧(或内侧),刺激任何一端,会形成方向相反的两个波峰,如图2、图3所示,图2和图3的判断可根据题中的提示得出。
2.电流表指针偏转方向与次数、幅度的判断。
(1)电流表指针偏转方向与次数的判断(已知电流表指针的偏转方向与电流方向相同)。
图1 图2
刺激点 图1 原因分析 图2 原因分析
a点 两次方向相反的偏转 两极处先后兴奋(b处先兴奋) 两次方向相反的偏转 兴奋可通过突触传递,两极处先后兴奋(b处先兴奋)
e点 两次方向相反的偏转 两极处先后兴奋(b处先兴奋)
c点 不偏转 两极同时兴奋 偏转 一次 兴奋不能逆突触结构传递到左神经元(只有d处兴奋)
cd之间 两次方向相反的偏转 两极处先后兴奋(d处先兴奋)
用相同强度刺激同时处理a、c两点 若ab≥bc,c点产生的兴奋同时传到b、d,a、c产生的兴奋在ab段相遇后传导中断,电流表指针不偏转;若bc>ab,a点产生的兴奋先引起b点兴奋,在bc段与c点产生的兴奋相遇后传导中断,c点产生兴奋后引起d点兴奋,电流表指针偏转两次 若ab=cd,电流表指针偏转一次;若ab≠cd,电流表指针偏转三次
(2)电流表指针偏转幅度的判断。
测量膜电位时,电流表指针偏转的幅度取决于两极间电位差的大小,而细胞外液Na+浓度越低,膜兴奋时内流量越小,动作电位峰值越低,电流表指针偏转幅度也就越小。另外,在未达到阈值的刺激和Na+内流受阻这两种情况下,将不能产生动作电位,即有刺激但无兴奋产生。
1.神经纤维受到刺激时,细胞膜上Na+通道打开,膜外大量Na+顺浓度梯度流入膜内,Na+通道很快就进入失活状态,与此同时,K+通道开放,膜内K+在浓度差和电位差的推动下又向膜外扩散。如图表示用电表测量膜内外的电位差,已知电表指针偏转方向与电流方向相同,下列相关叙述正确的是 (　　)
A.神经纤维在静息状态下,电表没有测出电位差
B.神经纤维从受刺激到恢复静息状态,电表指针两次通过0电位
C.神经纤维受刺激时,兴奋传导方向与膜外局部电流方向相同
D.膜外Na+大量流入膜内,兴奋部位膜两侧的电位是外正内负
解析　神经纤维在静息状态下表现为外正内负,电表会测出电位差,A项错误;神经纤维从静息状态受刺激到形成动作电位,电表指针会通过0电位偏转一次,由动作电位恢复到静息电位,电表指针又会通过0电位偏转一次,共两次,B项正确;神经纤维受刺激时,兴奋传导方向与膜内局部电流方向相同,C项错误;由于膜外Na+大量流入膜内,因此兴奋部位膜两侧的电位是外负内正,D项错误。
答案　B
2.(不定项)某生物实验小组研究兴奋在神经纤维上的传导以及在神经元a、b之间传递的情况(说明:L1和L2距离相等,电流计①两微电极的中点为a3,电流计②两微电极分别位于a、b神经元上,电流计指针偏转方向与电流方向一致)。下列相关叙述正确的是 (　　)
A.分别适宜刺激神经元a上的四点,电流计①的指针均发生2次方向相反的偏转
B.分别适宜刺激神经元a上的四点,电流计②的指针均发生2次方向相反的偏转
C.适宜刺激a4点时,指针发生第二次偏转的时间为电流计①的早于电流计②的
D.a1点受适宜刺激后,兴奋在神经元a与b之间发生电信号→化学信号的转化
解析　若适宜刺激神经元a上两微电极的中点a3点,兴奋同时到达两电极,电流计①的两个微电极处将同时兴奋,指针不会发生偏转,A项错误;兴奋在神经元之间是单向传递的,分别刺激神经元a上的四点,电流计②的指针均发生2次方向相反的偏转,B项正确;由于兴奋在神经纤维上传导的速度快于兴奋在神经元之间的传递速度,故刺激a4点时,电流计①的指针发生第二次偏转的时间要早于电流计②的指针发生第二次偏转的时间,C项正确;兴奋在突触处的信号转化为电信号→化学信号→电信号,D项错误。
答案　BC
3.(2023·湖南模拟)高等哺乳动物最主要的突触接触形式根据突触接触的部位可以分为轴突—胞体突触、轴突—树突突触和轴突—轴突突触。图1表示神经元M外的两个轴突的分布,图2和图3表示对特定的轴突进行一定强度的刺激后,通过连接在M细胞膜内外的电极检测到的电位变化。回答下列问题:
图1
图2　 图3
(1)图1中包括的突触类型有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,在轴突3处给予神经元M一定强度的刺激,电极之间的电表指针将　　　　(填“会”或“不会”)发生偏转。
(2)根据图2分析,单独刺激轴突1,神经元M　　　　(填“能”或“不能”)产生动作电位,理由是　　　　　　　　。
根据图3分析,轴突2对轴突1的作用是　　　　　　(填“升高”或“降低”)神经元M的兴奋,可能的原因是　　　　　　　　。
(3)请利用本实验中的材料,设计实验探究刺激轴突1能否引起轴突2发生反应,写出实验思路和预期结果。
解析　(1)由图1可知,图中有轴突—胞体突触和轴突—轴突突触两种类型。在轴突3处给予神经元M一定强度的刺激,兴奋可以由轴突传递到细胞体,因此电极之间的电表指针将会发生偏转。(2)由图2曲线可知,单独刺激轴突1,神经元M不能产生动作电位,因为神经元M的膜内电位没有变成正电位。根据图3分析,轴突2对轴突1的作用是降低神经元M的兴奋,可能的原因是刺激轴突2影响了轴突1神经递质的释放量,导致神经元M中Na+内流相对减少,膜电位峰值降低。(3)实验思路:将电极两端连接在轴突2的膜外,刺激轴突1。预期结果:若电极之间的电表指针发生偏转,则刺激轴突1能引起轴突2发生反应;若电极之间的电表指针不发生偏转,则刺激轴突1不能引起轴突2的反应。
答案　(1)轴突—胞体突触和轴突—轴突突触　会　(2)不能　神经元M的膜内电位没有变成正电位(或神经元M的膜电位没有变为外负内正)　降低　刺激轴突2影响了轴突1神经递质的释放量,导致神经元M中Na+内流相对减少,膜电位峰值降低　(3)实验思路:将电极两端连接在轴突2的膜外,刺激轴突1。预期结果:若电极之间的电表指针发生偏转,则刺激轴突1能引起轴突2发生反应;若电极之间的电表指针不发生偏转,则刺激轴突1不能引起轴突2的反应。
科学探究
(七) 反射弧中兴奋传导与传递的实验探究
【典例】　(2018·海南卷)为了验证反射弧的完整性是完成反射活动的基础,某同学将甲、乙两只脊蛙(去除脑但保留脊髓的蛙)的左、右后肢最长趾趾端(简称左、右后趾)分别浸入0.5%硫酸溶液中,均出现屈肌反射(缩腿),之后用清水洗净、擦干。回答下列问题:
(1)剥去甲的左后趾皮肤,再用0.5%硫酸溶液刺激左后趾,不出现屈肌反射,其原因是 。
(2)分离甲的右后肢坐骨神经,假如用某种特殊方法阻断了传入神经,再将甲的右后趾浸入0.5%硫酸溶液中,不出现屈肌反射,则说明 。
(3)捣毁乙的脊髓,再用0.5%硫酸溶液刺激蛙的左后趾,　　　　(填“能”或“不能”)出现屈肌反射,原因是 。
解析　(1)剥去甲的左后趾皮肤后,存在于左后趾皮肤上的感受器缺失,则再用0.5%硫酸溶液刺激左后趾,不会出现屈肌反射。(2)用某种特殊方法阻断了传入神经,再将甲的右后趾浸入0.5%硫酸溶液中,不出现屈肌反射,说明屈肌反射的发生要求传入神经的结构和功能完整正常。(3)脊髓是脊蛙低级神经反射的神经中枢,因此捣毁乙的脊髓,再用0.5%硫酸溶液刺激蛙的左后趾,则不能出现屈肌。
答案　(1)剥去皮肤导致反射弧的感受器缺失
(2)传入神经结构和功能完整是完成反射活动所必需的
(3)不能　反射弧的神经中枢被破坏
反射弧中兴奋传导与传递的实验探究
1.“药物阻断”实验。
探究某药物(如麻醉药)是阻断兴奋在神经纤维上传导,还是阻断在突触处传递,可分别将药物置于神经纤维上或置于突触处,依据其能否产生“阻断”效果作出合理推断。
2.“电刺激法”探究反射弧中兴奋传导与传递的特点。
(1)探究神经冲动在神经纤维上的传导。
①设计思路:刺激神经纤维上某一点,检测同一神经纤维上刺激点两侧的电位变化或效应器是否反应。
②实验方法:
(2)探究兴奋在神经元之间的传递。
①设计思路:分别刺激反射弧中突触两侧的某一部位,再分别在刺激点的另一侧检测有无兴奋产生。
1.如图为膝跳反射的反射弧结构示意图(①②表示实验处理位点,a、b、c表示检测位点,“+”表示促进,“-”表示抑制),下列相关叙述正确的是 (　　)
A.感受器位于伸肌内,效应器位于屈肌内
B.若在①处施加一个有效刺激,则后面的所有神经元按次序产生兴奋
C.若在①处施加一个有效刺激,c处可以检测到动作电位
D.若在②处施加一个有效刺激,b处会维持外正内负的电位
解析　分析题图可知,①上有神经节,为传入神经,故与①相连的伸肌内有感受器,②为传出神经,故与其相连的伸肌内也有效应器,A项错误;据题图分析可知,b处有兴奋性和抑制性两种神经递质类型,故若在①处施加一个有效刺激,则后面的神经元可产生兴奋或抑制,B项错误;与c点所在的神经元相连的突触中的神经递质类型为抑制性神经递质,若在①处施加一个有效刺激,c处无法检测到动作电位,C项错误;兴奋在反射弧中的传递是单向的,若在②处施加一个有效刺激,兴奋无法传递到b处,b处会维持外正内负的静息电位,D项正确。
答案　D
2.(2023·山东淄博模拟)如图为反射弧模式图,A~E表示其组成,①②是置于神经纤维B、D上记录电位变化的电位计。请回答下列问题:
(1)该反射弧中C为　　　　,E的功能是　　　　　　　　　　。
(2)刺激a点能引起A的收缩,该过程　　　　(填“属于”或“不属于”)反射。在　　　　(填“a”“b”或“a和b”)点给予足够强度刺激时,①②两电位计都可记录到电位变化。随后在A中的神经—肌肉接点(突触)处发生的信号变化是　　　　　　　　　　　　,引起上述信号变化的信息分子是　　　　　。
(3)将甲、乙两个蛙心分离出来,并在心脏中充入适量任氏液(主要成分为0.7%NaCl溶液)。电刺激与甲心脏相连的神经,结果心跳加速、加强;随后将甲内的任氏液取出并转移到乙心脏中,也引起乙心脏跳动加速、加强。对乙心脏跳动加速、加强最合理的解释是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。实验中任氏液能维持一段时间内离体蛙心正常的生理功能,任氏液相当于蛙体内的　　　　　　　。
解析　电刺激甲后其产生了兴奋(心跳加速、加强),然后将甲中的任氏液转移到乙心脏中,没有刺激也引起乙心脏跳动加速、加强,说明甲心脏的神经受刺激后释放神经递质并扩散到任氏液中,转移后作用于乙心脏的心肌细胞,使乙心脏跳动加速、加强;该实验中的任氏液相当于蛙体内的组织液。
答案　(1)神经中枢　接受刺激,产生兴奋
(2)不属于　b　电信号→化学信号→电信号　神经递质
(3)甲心脏的神经受刺激后释放神经递质并扩散到任氏液中,转移后作用于乙心脏的心肌细胞,使乙心脏跳动加速、加强　组织液