昆虫的神经系统与和生理

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1、1,第十八章 昆虫的神经系统与生理,2,3,第十八章 昆虫的神经系统和生理,第一节 神经的基本构造,第二节 神经系统的组成及功能,第三节 神经传导机制,第四节 昆虫的感觉器官,4,主要内容,神经元的组成及类型 神经系统的组成及其功能 神经传导机制 昆虫感觉器官的类型 昆虫成像的原理,5,目的要求,掌握昆虫神经系统的组成及功能了解昆虫神经系统的传导机制掌握昆虫成像的原理,6,重点,神经元的组成及其类型 中枢神经系统的组成及功能 神经系统与杀虫剂的关系 昆虫的感觉器官的种类及昆虫的成像原理,7,第一节 神经的基本构造,8,1神经元（神经细胞）及其类型,神经元(neuron)的组成,图 神经元的模式

2、图,树突,端丛,9,组成,细胞体(soma),轴突(axon),树突(dendrites),端丛(terminal arborizations),10,神经元的类型,感觉神经元(多极),感觉神经元(双极),运动神经元(单极),11,12,根据形态神经元可分为三类：,单极神经元：细胞体上只有一个轴突的神经元双极神经元：细胞体上除轴突外，还有一个端突的神经元多极神经元：除轴突外，细胞体上还有多个树突,13,根据功能神经元可分为四类,感觉神经元（sensory neuron) 运动神经元 (motor neuron) 联系神经元 (association neuron) 神经分泌细胞 (neuron

3、secretory cells, NSC),14,感觉神经元,双极或多极神经元 功能：接受外来刺激，传递给中央神经系统,15,运动神经元,单极神经元 功能：将中央神经系统发出的指令传递给反应器,16,联系神经元,单极神经元 功能：在感觉神经元与运动神经元之间起联络作用,17,神经分泌细胞,特化的神经元，单极 功能：分泌神经激素,18,第二节 神经系统的组成及功能,组成,中枢神经系统交感神经系统外周神经系统,19,1.中枢神经系统(central nervous system，CNS),图 昆虫的中枢神经系统,20,图 蝗虫的中枢神经系统,21,组成,脑(brain),腹神经索(ventral

4、nerve cord),1.中枢神经系统组成及功能,22,1.1 脑 (brain),图 蝗虫脑,23,脑的功能,感觉和联系的中心,行为协调和抑制的中心,24,脑 (brain),25,脑的组成,前脑(protocerebrum),中脑(deutocerebrum),后脑(tritocerebrum) 取食中心,视觉中心,触角神经中心和嗅觉中心,脑视叶：视觉中心 蕈体： 联络和行为的协调中心,26,1.2 腹神经索(ventral nerve cord),组成,咽下神经节（食道下神经节） 胸神经节 腹神经节,27,咽下神经节(suboesophageal ganglion),组成上颚神经下颚神

5、经下唇神经,功能,口器的神经中心,控制滞育,28,体神经节：胸神经节和腹神经节（有合并现象）,29,30,腹神经索功能,1. 控制和协调口器的运动 2. 是所在体节的控制中心,3. 控制生殖器官和后肠的活动,31,2.交感神经系统(visceral nervous system)组成及其功能,32,交感神经系统(visceral nervous system),组成,口道交感神经系 中神经 腹末端神经节,33,口道交感神经系,额神经节,后头神经节,34,口道交感神经系,组成,额神经节(frontal ganglion)后头神经节(occipital ganglion),35,功能,控制昆虫取食

6、 控制前肠、中肠和背血管的活动 在昆虫生长发育、蜕皮、变态中起作用,36,中神经,图 天幕毛虫(Malacosoma americana）胸部和腹部的部分神经节,功能 控制气门的开闭,37,腹末端神经节功能：是控制后肠、生殖器官和交配活动的神经中心,38,3外周神经系统(peripheral nervous systerm),图 家蚕幼虫的一部分外周神经系统,39,组成,包括中枢神经系统发出的所有神经，主要是传入神经和传出神经，由此形成密集的神经网络,功能：接受刺激、传递冲动、传递指令,40,4.神经节(ganglia)的构造,图 神经节的构造,41,神经节的构造,神经围鞘 （由胶细胞构成，起

7、支持、保护、滋养作用，包含大量神经元）,神经髓 （轴突、树突、侧支、端丛等位于中央, 是信息整合中心）,神经围膜（由胶细胞分泌的非细胞组织，起支持、保护作用）,42,神经（nerve): 是由神经纤维束和神经鞘组成，其中神经纤维束传导神经冲动，神经鞘起保护作用。,神经节（ganglia): 是由大量神经元、 胶细胞和非细胞组织形成的卵圆形或多角形构造。,43,血脑屏障（blood-brain barrier):由神经围膜和神经围鞘构成，使脑、神经节和大的神经与血淋巴相隔离，以保证代谢物通过，调节离子平衡，阻止外来异物的影响。,44,第三节 神经传导机制,45,轴突传导 (冲动在神经纤维内的传导

8、),突触传导 (冲动在神经元间、 神经与肌肉间或神经与腺体间的传导),1传导机制,46,2轴突传导,神经纤维内的传导过程,47,静息电位：神经未受到刺激时膜内外两侧的电位差（外正内负的极化状态）动作电位：神经受刺激时，刺激达到一定阈值，引起膜电位的逆转（内正外负的去极化状态）,膜内： K+, 不能通透的阴离子,膜外： Na+, Cl-,图 静息电位的产生,49,在静息状态 膜内K+浓度较高， 膜外Na+浓度较高 仅K+可自由进出， K+进入膜外的结果 使膜内外产生 电位差 静息电位 膜外正内负的状态（极化状态）,50,动作电位的产生,0,-100,a,b,c,静息电位,膜内外电位差,动作电位,

9、阈电位,51,受到刺激后,膜内正外负的状态（去极化状态）,动作电位的产生,膜的通透性发生改变,Na+通道开放,Na+进入膜内,传导神经冲动,52,冲动在神经元间、神经和肌肉间或神经与腺体间的传导,突触(synapses) 是神经元间、神经和肌肉间、神经 和腺体间的连接点，由突触前膜、 后膜和突触间隙组成。,3. 突触传导,53,突触的组成,图 突触的构造（仿Eldfrawi）,54,组成,突触前膜：其内有小泡（ 内含乙酰胆碱等神经递质）突触间隙：神经神经之间100200埃突触后膜：内含乙酰胆碱受体和乙酰胆碱酯酶,55,当动作电位将冲动传到前膜,前膜释放神经递质,突触间隙,膜通透性改变,产生突触

10、后电位,递质与受体结合,传递递质到后膜,将冲动传递到下一个神经元,56,4杀虫剂对神经系统的作用,抑制乙酰胆碱酯酶(AchE)的活性如有机磷及氨基甲酸酯类,阻断神经肌肉突触后膜上的Cl-通道如阿维菌素,57,作用于突触前膜，使递质大量释放 如环戊二烯类,作用轴突离子通道如除虫菊酯类,58,第四节 昆虫的感觉器官,59,1感觉器的种类,按感觉器接收刺激的性质分为,视觉器,机械感觉器（感触器）,化学感觉器 （感化器）,温湿度感觉器（感温器和感湿器）,听觉器,60,按感觉器的形状分为,毛状感觉器 鳞状感觉器 锥状感觉器 钟状感觉器 坛状感觉器 剑梢感觉器,61,2 视觉器(photoreceptor

11、)： 能对光波刺激产生反应的感觉器官，包括复眼和单眼。,复眼(compound eyes),62,图 复眼和部分小眼模式图,角膜,晶锥细胞,视杆,色素细胞,底膜,63,64,复眼组成基本单位是小眼（1 28000个）,65,蜻蜓的复眼,66,复眼,67,小眼的构造及功能1. 角膜: 聚光和保护，是集光器的第一个透镜2. 角膜细胞: 分泌角膜3. 晶锥细胞：聚光，构成集光器的第二个透镜,68,4. 视杆: 感光,5. 色素细胞: 调节感光量大小6. 底膜: 增加光波的反射,为什么有些昆虫白天活动？有些昆虫夜晚活动？还有些昆虫白天 夜晚都可以活动？,70,日间活动的昆虫,图 昆虫并列像眼的结构,7

12、1,图 昆虫重叠像眼的结构,夜间活动的昆虫,72,并列像眼,a,b,c,a,b,重叠像眼,73,复眼的成像,成像原理1.日间活动的昆虫（并列像）2.夜间活动的昆虫（重叠像）3. 昼夜均能活动昆虫（并列像和重叠像）,A昆虫夜间活动时，形成重叠像 B. 同一昆虫白天活动时形成并列像,昼夜均能活动昆虫成像,A重叠像,B并列像,75,单眼的种类,背单眼:成虫和若虫的单眼位于头前面复眼间，称为背单眼。一般为3个。,侧单眼：全变态昆虫幼虫的单眼位于头部两侧，称为侧单眼。一般为16个。,单眼,76,图 昆虫背单眼的纵切面图,77,昆虫侧单眼的纵切面图,图 鳞翅目幼虫(Gasryopacha rubi) (D

13、emoll),角膜,感觉细胞,视杆,大细胞,78,单眼的功能,背单眼感受光强度的变化和光源的方向，但不能成像；侧单眼可成像。,79,3. 听觉器（phonoreceptor)：感受声波刺激的感觉器官听觉毛（auditory hair)江氏器(Johnstons organ)鼓膜听器(tympanal organ),P 292,80,听觉毛（auditory hair),是毛状感觉器 感受低频率的声波（4001500Hz) 鳞翅目幼虫对声音的反应是通过听觉毛传递的,81,江氏器(Johnstons organ),1855年在雄性埃及伊蚊成虫的触角梗节内发现 特化程度较高、最灵敏的听器（35055

14、0Hz) 感知和控制触角的方位和活动，并具有听觉功能,82,鼓膜听器(tympanal organ),普遍存在于具发音能力的昆虫中 如蝗虫位于第一腹节两侧,83,4. 机械感觉器 （感触器） （mechanoreceptor）,感受内外机械刺激的感觉器官,A. 毛状感触器（感触毛）,B. 剑梢感触器,84,A. 毛状感触器（感触毛）,85,B. 剑梢感触器,86,5. 化学感受器(感化器） chemoreceptor,感受化学刺激的感觉器官根据功能可分为嗅觉器,味觉器,87,嗅觉器,主要位于触角上，其次是下颚须和下唇须 能感受极低浓度的气体分子,88,嗅觉器,嗅觉孔,锥状感化器,锥状突,感觉细胞,89,味觉器,多位于下颚须、下唇须、触角及跗节上 感受接触到的、浓度较高的液体或固体分子,90,味觉器,图 蛱蝶（Pyrameis atalanta）跗节上的味觉器,91,6. 温湿度感受器,A感温器,92,B感湿器,93,1. 图示昆虫神经元的基本构造。 2. 简述昆虫中枢神经系统的组成及功能。 3. 为什么有些昆虫白天活动？有些昆虫夜晚活动？还有些昆虫白天 夜晚都可以活动？,复习题,