2.4 神经系统的分级调节--高中生物学人教版2019选择性必修1教学课件(共44张PPT)

(共44张PPT)
第4节　 神经系统的分级调节
第2章 神经调节
生物
学习目标
①通过脑卒中等临床病例的分析，理解神经系统分级调节的原理和意义，形成结构与功能相适应的生命观念。（生命观念）
②借助脑卒中情境，运用逻辑推理和模型建构等方法，探究神经系统分级调节的过程和机制，培养科学思维能力。（科学思维）
③设计并实施实验或模拟活动，验证神经系统分级调节的原理，提高科学探究能力。(科学探究）
④关注神经系统分级调节在医学等领域的应用，增强运用生物学知识解决实际问题的意识，培养社会责任感。（社会责任）
学习重难点
重点：
掌握大脑皮层、脑干、脊髓等结构在神经系统分级调节中的分工与作用，理解对躯体运动和内脏活动的多级调控路径。
难点：
理解高级中枢对低级中枢的调控关系，及其在内脏活动调节中的作用机制。
导入新课
“脑卒中”
神经系统对躯体运动的分级调节
新课讲授
任务一
新课讲授
[任务一]神经系统对躯体运动的分级调节
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。
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。
位于大脑的后下方，它能够协调运动，维持身体平衡。
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。
大 脑
下丘脑
小 脑
脑 干
前情回顾
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[任务一]神经系统对躯体运动的分级调节
（1）大脑皮层：
覆盖大脑的表面，主要由神经元胞体及其树突构成的薄层结构。
大脑
大脑皮层机体活动的最高级中枢。
（2）沟和回：沟为凹陷部分；回为隆起部分。
脊髓
脑干
大脑的结构
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[任务一]神经系统对躯体运动的分级调节
阅读以下材料，回答问题。
资料 1 一位老人突然出现脸部、手臂及腿部麻木等症状，随后上下肢都不能运动。后经医生检查，发现他的脊髓、脊神经等正常，四肢也都没有任何损伤，但是脑部有血管阻塞，使得大脑某区出现了损伤。这类现象称为脑卒中，在临床上很常见。
资料 2 患者发生脑卒中以后，需要通过采血进行血小板基数、凝血功能、血糖、细胞因子等的检查，以便确定病因。而正常人在医院抽指尖血时往往不会发生缩手反射。
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[任务一]神经系统对躯体运动的分级调节
(1)在资料1中老人的上肢、下肢和脊髓都没有受伤，为什么不能运动呢？
老人上肢、下肢和脊髓都没有受伤，但大脑某区受损伤，肢体失去了大脑的控制，所以不能运动。
这说明大脑与脊髓之间有什么关系？
脊髓控制的运动受到大脑的调控。
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[任务一]神经系统对躯体运动的分级调节
吞咽
流涎发声咀嚼
面部表情
手
前臂
臂
躯干
骨盆
大腿
足
小腿
（2）躯体各部分的运动调控在大脑皮层有没有对应的区域？如果有，它们的位置关系有什么特点？
有。皮层代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的，但头面部是正置的。
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[任务一]神经系统对躯体运动的分级调节
(3)皮质代表区范围的大小，是与躯体中相应部位的大小相关，还是与躯体运动的精细程度相关？
皮层代表区范围的大小取决于躯体运动的精细程度。
(4)偏瘫，又称半身不遂，患者一侧大脑受损，导致对侧上下肢运动障碍。据此说明皮层代表区对躯体运动支配还有什么特点？
左右交叉支配(说明：头面部多为双侧支配)。
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[任务一]神经系统对躯体运动的分级调节
采集指尖血时，针刺手指后手并没有立即缩回，是由于低级中枢受脑中相应高级中枢调控。
感受器
效应器
脑（高级神经中枢）
脊髓（低级神经中枢）
传入神经
传出神经
向上传导
向下传导
（5）根据资料2分析为什么采集指尖血时由脊髓调控的缩手发射不会发生？建立缩手反射的概念模型。
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[任务一]神经系统对躯体运动的分级调节
【合作交流】请你设计一个实验，以年龄、大小和生理状态相同的大鼠为材料，探究大脑皮层对脊髓的调控作用，要求写出实验思路、实验步骤和预期结果。观察指标为大鼠的躯体运动情况和利用电生理学方法记录神经信号，直观地观察神经调控过程。
实验思路：通过破坏实验动物（如大鼠）的大脑皮层，观察其躯体运动功能的变化，来探究大脑皮层对脊髓的调控作用。同时，利用电生理学方法记录神经信号，更直观地观察神经调控过程。
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[任务一]神经系统对躯体运动的分级调节
实验步骤：
（1）选取若干只生理状态相似的大鼠，随机分为实验组和对照组。
（2）对实验组大鼠进行大脑皮层破坏手术，对照组大鼠进行相同的手术操作但不破坏大脑皮层。在手术过程中，确保手术操作的精确性和安全性，避免对其他脑区造成损伤。
（3）术后给予两组大鼠相同的恢复条件，观察并记录它们在一段时间内的躯体运动能力，如行走、抓握、平衡等动作的完成情况。同时，利用生物信号采集仪记录坐骨神经等神经纤维的电位变化，观察动作电位的产生和传导情况。
（4）对比两组大鼠的运动表现差异，分析大脑皮层对脊髓调控的影响。观察实验组大鼠在大脑皮层受损后，其神经信号的传导是否出现异常，以及这种异常与躯体运动功能障碍之间的关系。
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[任务一]神经系统对躯体运动的分级调节
预期结果：
（1）实验组大鼠在大脑皮层被破坏后，会出现躯体运动功能障碍，如行走不稳、抓握无力、平衡失调等，而对照组大鼠运动正常。这说明大脑皮层对脊髓具有重要的调控作用，大脑皮层受损会影响脊髓对躯体运动的调节功能。
（2）通过生物信号采集仪记录到的神经信号显示，实验组大鼠的神经信号传导出现异常，动作电位的产生和传导受到抑制或出现紊乱，与对照组相比有明显差异。这进一步证实了大脑皮层对脊髓的调控作用，以及这种调控对神经信号传导的影响。
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[任务一]神经系统对躯体运动的分级调节
预期结果：
（1）实验组大鼠在大脑皮层被破坏后，会出现躯体运动功能障碍，如行走不稳、抓握无力、平衡失调等，而对照组大鼠运动正常。这说明大脑皮层对脊髓具有重要的调控作用，大脑皮层受损会影响脊髓对躯体运动的调节功能。
（2）通过生物信号采集仪记录到的神经信号显示，实验组大鼠的神经信号传导出现异常，动作电位的产生和传导受到抑制或出现紊乱，与对照组相比有明显差异。这进一步证实了大脑皮层对脊髓的调控作用，以及这种调控对神经信号传导的影响。
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[任务一]神经系统对躯体运动的分级调节
【归纳总结】构建神经系统对躯体运动进行分级调节的概念图。
肌肉收缩等运动
脊髓
小脑和脑干
大脑皮层（运动区）
神经系统对内脏活动的分级调节
新课讲授
任务二
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[任务二]神经系统对内脏活动的分级调节
资料3：李先生在脑卒中后，出现了明显的尿失禁现象。他无法像正常人一样控制排尿，经常在不经意间尿湿裤子，这给他的生活带来了极大的不便和心理压力。医生通过进一步检查发现，李先生的膀胱和尿道的神经支配出现了问题，具体表现为膀胱逼尿肌的过度活跃和尿道括约肌的控制能力下降。如图为排尿反射示意图，据图回答下列问题。
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[任务二]神经系统对内脏活动的分级调节
（1）为什么患者大脑受损后还能发生排尿过程？写出无意识排尿的反射弧。
排尿反射是一种由脊髓控制的非条件反射，所以大脑皮层受损，患者仍然可以完成排尿活动。
无意识排尿反射弧：牵张感受器→传入神经→脊髓→副交感神经(传出神经)→膀胱逼尿肌、尿道括约肌。
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[任务二]神经系统对内脏活动的分级调节
（2）患者为什么丧失了对排尿的控制？这说明了什么？
患者丧失对排尿的控制是因为大脑皮层相应中枢出现了损伤，说明大脑皮层可以对脊髓进行调控。
（3）在排尿反射中，交感神经和副交感神经分别有什么作用？
副交感神经兴奋，会使膀胱缩小，促进排尿；交感神经兴奋，不会导致膀胱缩小。
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[任务二]神经系统对内脏活动的分级调节
（4）尿液进入后尿道，此时，后尿道的尿液可刺激后尿道感受器并产生冲动，冲动传递到脊髓中的排尿中枢。这样加强了脊髓初级排尿中枢的活动，使原有的排尿活动加强，
这是一种正反馈还是负反馈调节方式？有什么意义？
正反馈调节。能够使排尿反射迅速发起、越来越强、迅速完成。
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[任务二]神经系统对内脏活动的分级调节
（5）成人可以有意识地控制排尿，婴儿却不能，二者控制排尿的神经中枢的功能有什么差别？
成人和婴儿控制排尿的低级中枢都在脊髓，但它受大脑控制。婴儿因大脑的发育尚未完善，对排尿的控制能力较弱，所以排尿次数多，而且容易发生夜间遗尿现象。
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[任务二]神经系统对内脏活动的分级调节
【深度思考】随着近年脑血管病发病率的增加，由脑卒中所致的“植物人”数量也逐年增加。他们丧失了意识活动，但可以维持自主呼吸运动和心跳。
（1）“植物人”的呼吸和心跳过程中，只有交感神经或副交感神经单一控制吗？为什么？
植物人状态：尽管“植物人”丧失了意识活动，但他们的脑干功能仍然正常，能够通过自主神经系统维持呼吸和心跳的基本功能。这说明呼吸和心跳的维持并不完全依赖于大脑皮层，而是由脑干和自主神经系统共同完成。
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[任务二]神经系统对内脏活动的分级调节
【深度思考】随着近年脑血管病发病率的增加，由脑卒中所致的“植物人”数量也逐年增加。他们丧失了意识活动，但可以维持自主呼吸运动和心跳。
（2）正常人可以调节心跳和呼吸，大脑皮层有没有参与对心肺活动的调控 请说出你的理由。
正常人可以通过大脑皮层有意识地调节呼吸和心跳，这表明大脑皮层在心肺活动的调控中起着重要作用。大脑皮层通过高级中枢和自主神经系统对内脏活动进行精细地调控。
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[任务二]神经系统对内脏活动的分级调节
【合作交流】
小明是一名优秀的田径运动员，在一次比赛中，他突然感到腹部剧烈疼痛，无法继续比赛。赛后检查发现，这是由于他在比赛过程中过度紧张，导致胃肠道痉挛。
请你结合小明的情况，分析神经系统对内脏活动的分级调节过程，并提出一种可能的治疗方法。
新课讲授
[任务二]神经系统对内脏活动的分级调节
调节过程分析：
小明在比赛过程中过度紧张，大脑皮层高度兴奋，通过交感神经使胃肠道平滑肌收缩加强，导致胃肠道痉挛，出现腹部剧烈疼痛。这种情况说明，大脑皮层的情绪状态可以通过自主神经系统影响内脏活动，导致功能紊乱。
新课讲授
[任务二]神经系统对内脏活动的分级调节
治疗方案：
①心理干预。放松训练：对小明进行专业的心理疏导，帮助他缓解比赛前的紧张情绪。可以采用深呼吸、渐进性肌肉松弛等放松技巧，降低大脑皮层的紧张状态。
认知行为疗法：通过认知行为疗法，帮助小明调整对比赛的认知，减少不必要的紧张和焦虑，增强自信心。
②药物治疗。解痉药：在医生的指导下，给予小明一些解痉药（如山莨菪碱）来缓解胃肠道平滑肌的痉挛，减轻疼痛。
调节自主神经系统的药物：适当使用一些调节自主神经系统的药物，如谷维素等，帮助恢复自主神经系统的平衡。
③生活方式调整。饮食规律,建议小明在日常生活中注意饮食和作息规律，避免过度劳累和精神紧张
新课讲授
[任务二]神经系统对内脏活动的分级调节
调节内脏活动的低级中枢，通过它可以完成简单的内脏反射活动，如排尿、排便、血管舒缩等。
脊髓
脑干
下丘脑
大脑皮层
有许多重要的调节内脏活动的基本中枢，如调节呼吸运动的中枢，调节心血管活动的中枢等。
调节内脏活动的较高级中枢，它也使内脏活动和其他生理活动相联系，以调节体温、水平衡、摄食等主要生理过程。
许多低级中枢活动的高级调节者。自主神经系统并不完全自主。
【归纳总结】神经系统对内脏活动的分级调节
【练习1】
当堂训练
下列有关神经系统对躯体运动的分级调节的叙述，错误的是(　　)
A.大脑皮层可以直接或间接地对脊髓的活动进行调控
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且精准地进行，与躯体运动的分级调节有关
B
【解析】
大脑皮层是高级中枢，可直接或间接地对脊髓(低级中枢)的活动进行调控，A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，故与躯体运动的分级调节有关，C、D正确。
当堂训练
下列事例中,能够说明人的高级神经中枢对低级中枢有控制作用的是(　　)
A.用针刺人的指尖,先缩手然后才感觉到痛
B.在医院做尿检时,没有尿意也能排出尿液
C.婴儿时期排尿无意识,不能自控
D.突然叩击膝关节下部韧带,小腿会不自觉抬起
当堂训练
【练习2】
B
【解析】
缩手反射为非条件反射,神经中枢在脊髓,先缩手然后感觉到痛说明兴奋传至大脑皮层,但是不能说明高级神经中枢对低级中枢有控制作用,A错误;排尿反射的低级中枢在脊髓,高级中枢在大脑皮层,在医院做尿检时,没有尿意也能排出尿液,说明低级中枢脊髓受到高级中枢大脑皮层的控制,B正确;婴儿时期大脑发育不会,因此婴儿时期排尿无意识,不能说明高级神经中枢对低级中枢有控制作用,C错误;膝跳反射是低级的神经活动,神经中枢位于脊髓,不能说明高级神经中枢对低级中枢有控制作用,D错误。
当堂训练
【练习3】
当膀胱内尿量达400～500 mL时，膀胱充盈、扩张，使膀胱壁的牵张感受器受到刺激而兴奋，传导膀胱充胀感觉的盆神经传入冲动增多，冲动到达脊髓排尿中枢，同时也上传至大脑皮层，产生尿意。在环境条件允许时，便发生排尿反射。下列有关分析正确的是(　　)
A．脑与脊髓中的神经中枢分工明确，独立地调控机体的生命活动
B．大脑可以对脊髓的排尿中枢进行调控，体现了神经系统对躯体运动的分级调节
C．大脑皮层产生尿意的部位在其中央前回的顶部附近，且其代表区的范围不大
D．婴幼儿虽然大脑皮层发育不完善，但排尿反射依然可以进行，只是排尿不完全
D
当堂训练
【解析】
脑是高级中枢，脊髓是低级中枢，低级中枢受高级中枢的调控，共同调控机体的生命活动，A错误；大脑可以对脊髓的排尿中枢进行调控，体现了神经系统对内脏运动的分级调节，而不是对躯体运动的分级调节，B错误；中央前回是第一运动区，对躯体运动进行调控，而尿意的产生是在大脑皮层的感觉中枢，C错误；排尿反射的低级中枢在脊髓，没有高级中枢的调控时，排尿反射可以进行，但排尿不完全，D正确。
当堂训练
【练习4】
（不定项）神经科医生常对患者做如下检查：手持钝物自足底外侧从后向前快速轻划至小趾根部，再转向拇趾侧。成年人的正常表现是足趾向跖面屈曲，称巴宾斯基征阴性。如出现拇趾背屈，其余足趾呈扇形展开，称巴宾斯基征阳性，是一种病理性反射。婴儿以及成年人在深睡状态下，也都可出现巴宾斯基征阳性。下列有关推理分析正确的是( )
A.巴宾斯基征阴性有完整的反射弧，但巴宾斯
　基征阳性没有
B.巴宾斯基征的低级中枢位于脊髓，但受大脑
　皮层的控制
C.正常人巴宾斯基征阴性体现了神经系统的分级调节特点
D.推测巴宾斯基征阳性的成年患者可能是大脑皮层相关区域有损伤
BCD
当堂训练
【解析】
不论是巴宾斯基征阴性还是巴宾斯基征阳性，都由完整的反射弧来完成，A错误；巴宾斯基征的低级中枢在脊髓，但受到大脑皮层高级中枢的调控，体现了神经系统的分级调节特点，B、C正确；阳性成年患者可能是大脑相关区域受损，大脑皮层失去了对脊髓的控制，D正确。
当堂训练
【练习5】
排尿是一种复杂的反射活动。图1是排尿反射的反射弧示意图，其中，膀胱逼尿肌和尿道内括约肌由自主神经控制，不受意识支配。尿道外括约肌由躯体运动神经控制，受意识支配。图2是图1中膀胱及周围部位的放大示意图。回答下列问题。
当堂训练
注：乙酰胆碱（ACh）通常为兴奋性神经递质；NE是去甲肾上腺素能神经释放的神经递质。
【练习5】
当堂训练
（1）据图1可知，排尿反射反射弧中的效应器具体包括传出神经末梢及其支配的______ ____
。
（2）膀胱逼尿肌和尿道内括约肌均由自主神经神经支配，其中___________神经兴奋导致膀胱缩小。同时，尿道外括约肌却由躯体运动神经支配，说明排尿也受到___________的调控，因此神经系统对内脏活动存在___________调节。
约肌和外括约肌　　
膀胱逼尿肌、内括
副交感神经
大脑皮层　
分级
【练习5】
当堂训练
（3）进入尿道的尿液会刺激尿道感受器，神经冲动传入脊髓，进一步加强排尿中枢活动，促进逼尿肌收缩。膀胱逼尿肌收缩又促进尿液进入尿道，再次传导兴奋到脊髓，如此反复。这一调节机制对机体排尿的意义是_____________________________。
（4）图2中，腹下神经释放的NE（去甲肾上腺素）一方面促进膀胱逼尿肌舒张，另一方面也会促进尿道内括约肌收缩。同一神经递质在两部位的效果截然相反，原因是_ _________。ACh（乙酰胆碱）的作用效果与NE刚好相反，若使用药物抑制图2中传出神经ACh的释放，可能带来的结果是_______________________
_____________________________。
通过正反馈调节促进尿液尽快排空　　
接受NE的受体不同
排尿活动的主动控制效果减弱　
尿液在膀胱滞留，机体对
（1）反射的结构基础是反射弧，反射弧的结构包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器，排尿反射反射弧的效应器包括传出神经末梢及其支配的膀胱逼尿肌、内括约肌和外括约肌。
（2）副交感神经兴奋促进膀胱收缩排尿，交感神经抑制排尿；尿道外括约肌受躯体神经支配，表明排尿受大脑皮层分级调控。
（3）进入尿道的尿液会刺激尿道感受器，经过一系列反应后，最终促进排尿，这一调节机制叫做正反馈调节，这一调节机制对机体排尿的意义是促进尿液尽快排空。
（4）神经递质需要和受体细胞表面的受体结合才能起作用，同一递质因受体不同而效果相反（如NE、ACh）。ACh（乙酰胆碱）的作用效果与NE刚好相反，则ACh（乙酰胆碱）的作用效果是一方面抑制膀胱通尿肌舒张，另一方面也会抑制尿道内括约肌收缩，若使用药物抑制图2中传出神经ACh的释放，可能带来的结果是尿液在膀胱滞留，机体对排尿活动的主动控制效果减弱。
【解析】
当堂训练
课堂小结
在本节课中，我们通过脑卒中患者的病例分析案例，深入探讨了神经系统对躯体运动和内脏活动的分级调节机制。请你结合该案例，回答以下问题，以总结本节课的核心内容。
请简述神经系统对躯体运动和内脏活动的分级调节机制，并结合脑卒中患者出现的行动不便、尿失禁以及脑卒中导致“植物人”状态的具体症状，分析这些症状是如何体现神经系统分级调节机制的。
神经系统对躯体运动和内脏活动的分级调节机制主要体现在高级中枢（如大脑皮层）对低级中枢（如脊髓和脑干）的调控作用。高级中枢通过下行通路对低级中枢进行调节，从而实现对躯体运动和内脏活动的精细控制。
课堂小结
脑卒中患者
症状：脑卒中患者出现肢体运动障碍、尿失禁，甚至成为“植物人”患者。
机制：脑卒中导致大脑皮层受损，影响了大脑皮层对脊髓的调控能力，导致肢体运动障碍。同时，大脑皮层对自主神经系统的调控能力下降，导致尿失禁。这体现了神经系统分级调节中高级中枢对低级中枢的调控作用。尽管“植物人”患者的大脑皮层受损，但脑干功能仍然正常。脑干是自主神经系统的中枢部分，负责调节呼吸、心跳等基本生命活动。这体现了自主神经系统的“自主性”，即在无意识的情况下维持基本生命活动的能力。同时，这也说明了自主神经系统虽然具有自主性，但仍然受到高级中枢的调控，以实现对生理功能的灵活调节。
谢谢大家