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1、授課教師授課教師 羅竹芳羅竹芳第第 8 單元單元大腦迷思大腦迷思- -大腦與神經大腦與神經大腦與神經大腦與神經【本著作除另有註明外，採取本著作除另有註明外，採取創用創用CC姓名標示姓名標示非商業性相同方式分享台灣非商業性相同方式分享台灣2.5版版授權釋出授權釋出】u輻射對稱的動物神經輻射對稱的動物神經系統形成神經網。系統形成神經網。v例如：水螅例如：水螅I. 神經系統的演進神經系統的演進A. 水螅水螅 (刺胞動物刺胞動物)神經網神經網神經元神經元Stephen Friedt Original uploader was Coveredinsevindust at en.wikipedia臺灣大學
2、臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 增修增修大部分的兩側對稱生物則出現以下特徵大部分的兩側對稱生物則出現以下特徵B.渦蟲渦蟲 (扁型動物扁型動物) C. 水蛭水蛭 (環型動物環型動物)D. 昆蟲昆蟲 (節肢動物節肢動物)E. 烏賊烏賊 (軟體動物軟體動物)u頭部化頭部化 (cephalization)：感覺器官聚集在頭端：感覺器官聚集在頭端u中央化中央化 (centralization)：出現中樞神經系統：出現中樞神經系統臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 增修增修臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 增修增修臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 增修增修臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 增修增修 大腦大腦 脊髓脊髓Cra
3、nial nerve腦神經腦神經Ganglia outsideCNS 神經結神經結脊神經脊神經中樞神經系統中樞神經系統 CENTRAL NERVOUSSYSTEM (CNS)週邊神經系統週邊神經系統PERIPHERALNERVOUSSYSTEM (PNS)脊椎動物非常地頭部化及中央化脊椎動物非常地頭部化及中央化感覺受器感覺受器感覺輸入感覺輸入協調、統合協調、統合運動輸出運動輸出運動器運動器週邊神經系統週邊神經系統中樞神經系統中樞神經系統大腦與脊髓大腦與脊髓神經系神經系统统：中樞神經系統與週邊神經系統中樞神經系統與週邊神經系統u中樞神經系統：統合資訊中樞神經系統：統合資訊u週邊神經系統：將訊息週
4、邊神經系統：將訊息(感覺感覺)輸入、將訊息輸入、將訊息(運動運動)輸出輸出臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 脊椎動物的神經系統與運作架構脊椎動物的神經系統與運作架構神經系統神經系統中樞神經系統中樞神經系統週邊神經系統週邊神經系統脊髓脊髓腦腦運動神經運動神經感覺神經感覺神經內臟感覺系統內臟感覺系統體感覺系統體感覺系統體神經系統體神經系統自主神經系統自主神經系統交感的交感的副交感的副交感的神經元的構造神經元的構造II. 神經系統的構造與銜接神經系統的構造與銜接臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 許旺細胞許旺細胞 軸突軸突髓鞘髓鞘髓鞘的形成過程髓鞘的形成過程Chabacano感覺神經元感覺神經元運動神經元
5、運動神經元聯絡神經元聯絡神經元樹突樹突樹突樹突軸突軸突細胞本體細胞本體細胞本體細胞本體細胞本體細胞本體真皮真皮作用器官作用器官（肌肉）（肌肉）運動神經末端運動神經末端神經元以其功能和傳輸神經元以其功能和傳輸的方向可分為三種：的方向可分為三種：1.感覺神經元（感覺神經元（sensory neuron），又稱傳入），又稱傳入神經神經2.運動神經元（運動神經元（motor neuron），又稱傳出），又稱傳出神經神經3.聯絡神經元聯絡神經元(interneuron）。）。臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 III. 神經訊息的傳遞神經訊息的傳遞細胞膜細胞膜 微電極微電極 (細胞內細胞內)70 mV 微電
6、極微電極 (細胞外細胞外)u化學能與電位能的轉換化學能與電位能的轉換： 神經元在靜止狀態由於細神經元在靜止狀態由於細胞膜內外離子胞膜內外離子 (Na+, K+) 濃度的差異會產生一微小濃度的差異會產生一微小的電位差的電位差v細胞膜外正電荷較高細胞膜外正電荷較高v細胞膜內負電荷較高細胞膜內負電荷較高 v此電位差稱靜止膜電位此電位差稱靜止膜電位臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 鉀鉀-鈉離子與神經靜止膜電位之維持鈉離子與神經靜止膜電位之維持鈉鈉-鉀幫浦鉀幫浦神經元細胞膜神經元細胞膜臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 動作電位動作電位-動畫動畫1Original uploader was Phi-Gastr
7、ein at fr.wikipedia動作電位動作電位-動畫動畫2video taken by Andreas Schwarze動作電位動作電位過極化不反應期過極化不反應期靜止膜電位靜止膜電位再極化再極化去極化去極化時間時間毫秒毫秒膜電位毫伏膜電位毫伏動作電位動作電位閥值閥值u任何刺激都任何刺激都可能造成離子可能造成離子濃度的改變，濃度的改變，當變化強度大當變化強度大於閥值時便會於閥值時便會導致動作電位導致動作電位的產生的產生u動作電位產動作電位產生時造成的去生時造成的去極化與過極化極化與過極化 軸突軸突第一個動作電位第一個動作電位AxonsegmentNa+Na+K+K+Na+K+第三個動作
8、電位第三個動作電位第二個動作電位第二個動作電位u動作電位產生後便動作電位產生後便會沿著軸突一路傳會沿著軸突一路傳遞下去。遞下去。K+動作電位的傳遞動作電位的傳遞Selket臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 u動作電位傳遞到神經元末端動作電位傳遞到神經元末端 (突觸突觸) 後，便後，便會釋放出神經傳導物質刺激下一個神經元會釋放出神經傳導物質刺激下一個神經元刺激刺激。u電位能電位能 化學刺激化學刺激 電位能電位能接受神經接受神經衝動的神衝動的神經元經元傳遞神經衝傳遞神經衝動的神經元動的神經元突觸突觸突觸間隙突觸間隙受器受器突觸小囊突觸小囊神經衝動神經衝動軸突軸突樹突樹突神經傳導物質神經傳導物質神經元
9、之間的訊息傳遞神經元之間的訊息傳遞主要靠化學反應完成主要靠化學反應完成神經傳導物神經傳導物質釋放到突質釋放到突觸間隙中觸間隙中神經毒：神經毒：Neurotoxins v阻止突觸化學傳遞的物質阻止突觸化學傳遞的物質1.河豚毒：抑制鈉離子通道河豚毒：抑制鈉離子通道2.雙鞭毛藻：抑制神經細胞雙鞭毛藻：抑制神經細胞內鈉離子運輸內鈉離子運輸3.雪卡毒：雪卡毒： 抑制神經細胞內抑制神經細胞內鈉離子運輸鈉離子運輸4.箭毒蛙：箭毒蛙： 使鈉離子通道持使鈉離子通道持續開啟續開啟 5.刺絲動物：刺絲動物： 使動作電位末使動作電位末期的鈉離子通道延遲關閉期的鈉離子通道延遲關閉Wilfried BernsDanleo
10、Pakmatu一個神經元可一個神經元可能會接受幾百能會接受幾百個突觸的刺激，個突觸的刺激，因此神經元會因此神經元會不會不會產產生動作生動作電位要視最後電位要視最後的刺激總和。的刺激總和。產生動作電位的要素產生動作電位的要素刺激總和刺激總和興奮性興奮性抑制性抑制性Gth768r1.許多神經傳導物質是小分子的有機物許多神經傳導物質是小分子的有機物v乙乙烯烯膽鹼膽鹼 (Acetylcholine)v生物性胺類：腎上腺素、正腎上腺素、血清素、多巴生物性胺類：腎上腺素、正腎上腺素、血清素、多巴胺胺 (Biogenic amines: epinephrine, norepinephrine, seroto
11、nin, dopamine)v胺基酸胺基酸 (Amino acids: aspartate, glutamate, glycine, GABA)v多多肽肽類類 (Peptides: substance P and endorphins)v氣體氣體 (nitric oxide)IV. 神經傳導物質與人類生活神經傳導物質與人類生活2.神經傳導物質對神經元所造成的影響有可能為興神經傳導物質對神經元所造成的影響有可能為興奮性的，也有可能為抑制性的，完全取決於受器奮性的，也有可能為抑制性的，完全取決於受器的種類。的種類。3.有些生物性胺類由胺基酸衍生而來，同時具備荷有些生物性胺類由胺基酸衍生而來，同時具
12、備荷爾蒙作用。如：爾蒙作用。如：u腎上腺素和正腎上腺素腎上腺素和正腎上腺素 (增加心跳速率增加心跳速率)u血清素與多巴胺血清素與多巴胺 (影響睡眠、情緒、注意力及影響睡眠、情緒、注意力及學習學習) 。4.生物性胺類與許多疾病有關生物性胺類與許多疾病有關1)巴金森氏症巴金森氏症 (Parkinsons disease) 是由於缺乏多是由於缺乏多巴胺。巴胺。2)精神分裂症精神分裂症 (schizophrenia) 則是由於腦中多巴則是由於腦中多巴胺過度活化。胺過度活化。5. 有些藥物或物質作用在突觸有些藥物或物質作用在突觸部位，會放大或抑制神經傳部位，會放大或抑制神經傳導物質的正常效用導物質的正常
13、效用1)咖啡因咖啡因 (Caffeine)2)尼古丁尼古丁 (Nicotine)3)酒精酒精 (Alcohol)4)處方藥物或違法藥物處方藥物或違法藥物Tom VarcoAndr Karwath aka Aka抗憂鬱症藥物抗憂鬱症藥物 (如：百憂解如：百憂解 Prozac)即作用在突觸即作用在突觸血清素血清素受器受器血清素與憂鬱症血清素與憂鬱症百憂解會抑制百憂解會抑制血清素的再吸收血清素的再吸收突觸突觸臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 淺談藥物成癮現象淺談藥物成癮現象u有些藥物會活化突觸有些藥物會活化突觸間刺激性神經傳導物間刺激性神經傳導物質，或是增加其作用質，或是增加其作用時間。如：古柯鹼時間
14、。如：古柯鹼 (Cocaine)傳遞者傳遞者古柯鹼古柯鹼多巴胺多巴胺臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 突觸突觸受體蛋受體蛋白質白質藥物分子藥物分子藥物成癮之因藥物成癮之因1.神經遞質在正常突觸中神經遞質在正常突觸中被再吸收被再吸收2.藥物分子防止神經遞質藥物分子防止神經遞質被吸收，導致對突觸後被吸收，導致對突觸後膜過渡刺激膜過渡刺激3.受體的數量減少受體的數量減少4.當藥物移除時突觸較不當藥物移除時突觸較不敏感敏感臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 V. 大腦大腦脊椎動物大腦脊椎動物大腦皮層摺曲與腦皮層摺曲與腦的演化的演化中腦中腦後腦後腦前腦前腦大腦大腦半球半球間腦間腦中腦中腦脊髓脊髓四週大的胚胎四
15、週大的胚胎六週大的胚胎六週大的胚胎V. 大腦迷思大腦迷思u人類大腦的發育人類大腦的發育脊髓脊髓端腦端腦後腦後腦第四腦室第四腦室前腦前腦大腦大腦丘腦丘腦下視丘下視丘腦垂腺腦垂腺中腦中腦後腦後腦橋腦橋腦延腦延腦小腦小腦脊髓脊髓大腦皮質大腦皮質胼胝體胼胝體 u大腦的整合能力來自大腦的整合能力來自大腦兩個半球皮層之大腦兩個半球皮層之間的分工合作與聯繫間的分工合作與聯繫左半腦左半腦右半腦右半腦胼胝體胼胝體 modified image created by user:Looie496.original images created by John A. Beal, Ph.D.頂葉頂葉枕葉枕葉顳葉顳葉語言
16、語言運動皮層運動皮層體感覺皮層體感覺皮層語言語言味覺味覺嗅覺嗅覺聽覺聽覺聽覺有關區域聽覺有關區域體感覺有關區域體感覺有關區域閱讀閱讀視覺有關區域視覺有關區域視覺視覺額葉額葉人類左大腦的功能區人類左大腦的功能區瞭解大腦瞭解大腦u我們對大腦的我們對大腦的認識是由疾病、認識是由疾病、外傷等不幸事外傷等不幸事件逐漸獲得瞭件逐漸獲得瞭解解 臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 現代科技有助我們瞭解大腦的功能現代科技有助我們瞭解大腦的功能u電腦斷層攝影電腦斷層攝影 (Computer tomography, CT)u核磁共振顯影核磁共振顯影 (Magnetic resonance imaging, MRI)u正
17、子放射攝影正子放射攝影 (Positron-emission tomography, PET)脊髓損傷中斷中樞神經和身體其他部分間的溝通脊髓損傷中斷中樞神經和身體其他部分間的溝通u截癱或稱半身不遂截癱或稱半身不遂(Paraplegia)是下半部身是下半部身體的癱瘓體的癱瘓u四肢癱瘓四肢癱瘓(Quadriplegia)是從頸部以下是從頸部以下u神經細胞的研究神經細胞的研究(Research on nerve cells) 將能發展新的治療方法將能發展新的治療方法（類固醇藥物，生長因子，（類固醇藥物，生長因子，幹細胞）幹細胞）2004/10/09，超人，超人-克里斯多夫克里斯多夫李維在紐約住家心跳
18、暫停陷入李維在紐約住家心跳暫停陷入昏迷，送醫後不治，死前一週昏迷，送醫後不治，死前一週他因褥瘡傷口，導致全身感染。他因褥瘡傷口，導致全身感染。此為癱瘓病患常見之併發症。此為癱瘓病患常見之併發症。癱瘓與幹細胞研究的思考癱瘓與幹細胞研究的思考(影片影片343)臺灣大學臺灣大學 羅竹芳羅竹芳 賞析賞析-大腦的迷思大腦的迷思(影片影片)大腦謎思討論議題大腦謎思討論議題1.在我們日常生活周遭，不難碰到患有精神疾病及躁鬱症患者之患者，到底在我們日常生活周遭，不難碰到患有精神疾病及躁鬱症患者之患者，到底什麼樣的情況會被認定為精神疾病或是躁鬱症什麼樣的情況會被認定為精神疾病或是躁鬱症?1)這些患者有可能對於整
19、體社會帶來何種影響這些患者有可能對於整體社會帶來何種影響?我們應該以何種態度去面我們應該以何種態度去面對與看待此種伴隨而來的社會現象對與看待此種伴隨而來的社會現象?2)試著以試著以24個比利一書的主角作為實際案例進行探討個比利一書的主角作為實際案例進行探討n社會觀感層面社會觀感層面精神患者周遭人民的安全性考量、社會大眾的輿論精神患者周遭人民的安全性考量、社會大眾的輿論壓力等壓力等n法律層面法律層面精神患者之人權問題、有罪與無罪？精神患者之人權問題、有罪與無罪？n醫療體系層面醫療體系層面精神病院對待精神患者之方式、治療策略等精神病院對待精神患者之方式、治療策略等2.男女兩種性別不論在生理、心理或
20、是行為皆可輕易的觀察到許多不同之處，男女兩種性別不論在生理、心理或是行為皆可輕易的觀察到許多不同之處，這些不同之處是基因決定了一切嗎這些不同之處是基因決定了一切嗎?或是因為後天社會行為上的差異而導致或是因為後天社會行為上的差異而導致男女有所不同？男女有所不同？1) 先天基因決定論先天基因決定論 vs.後天環境影響論後天環境影響論2) 男腦女腦大不同男腦女腦大不同基本構造？功能區域分布差異性？基本構造？功能區域分布差異性？參考書目與影片參考書目與影片v書目：書目：Campbell, N. A., Reece, J. B. and Taylor, M. R. 2003. Biology: conc
21、epts and connection, Ch 28, 4th edition, The Benjamin /Cummings Publishing Company, Inc., San Francisco, USA.Raven, P. H., Losos, J. B., Johnson, G. B., and Singer, S. R. 2005. Biology, Ch 45. 7th edition, The McGraw-Hill Publishing Companies, Inc., New York, USA. Purves, W. K., Sadava, D., Orians,
22、G. H., and Heller, H. C. 2004. Life: The science of biology, Ch46. 7 edition, Sinauer Associates, Inc., Sunderland, USA.v影片：影片：Discovery 大腦謎思大腦謎思Discovery 大腦神經大腦神經Discovery 大腦感官大腦感官Discovery 大腦與記憶大腦與記憶National geographic 基因複製基因複製動作電位動作電位-動畫檔動畫檔http:/commons.wikimedia.org/wiki/File:Macroglossum.stell
23、atarum.video.ogg版權頁版權頁5-1版權頁版權頁5-2版權頁版權頁5-3版權頁版權頁5-4版權頁版權頁5-5本本 ppt 內內引用圖片引用圖片之資料來源之資料來源v GNU Free Documentation License, Version 1.2 or any later version published by the Free Software Foundation 請註明本著作採用GNU Free Documentation License, Version 1.2 or any later version published by the Free Software
24、 Foundation. 遵循其規定。並標明作者、網址。vWIKI -This image has been (or is hereby) released into the public domain by its author.請註明本著作採用WIKI public domain 相關條款。遵循其規定。並標明作者、網址。v創用創用CC-Creative Commons請註明本著作採用之創用創用CC授權條款，遵循其規定。並標明作者、網址。v圖片若出自相關的自由分享媒體資料庫，該圖片資料將標明使用規則標記、圖片網址出處、作品創作年、作者名。v圖片若非出自相關的自由分享媒體資料庫，而該圖片又不屬於本PPT創作者，本PPT創作者雖已獲同意並經授權使用，然並無再授權之權利，凡此類圖片皆附有特別標記，使用者如需引用請遵循下列原則：1.請按版權頁說明上的授權規則，聯絡圖片所有權人。2.若有該圖片出處網址，則詳情請參考該網址版權頁中之引用原則。v除另有標示，本PPT內容之相關圖片皆採用創用創用CC姓名標示非商業姓名標示非商業性相同方式分享台灣性相同方式分享台灣2.5版版版權頁面說明版權頁面說明
