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躯体神经系统(SNS)是外周神经系统的一个分支,负责身体的所有自主运动。躯体神经系统由相对较大的感觉神经和运动神经组成,它们能迅速传导冲动,让我们对环境中的刺激做出快速反应。
主要启示
- 定义:躯体神经系统(SNS)是外周神经系统的一部分,控制自主运动并传递感觉信息。
- 组成部分:包括感觉神经元、运动神经元和神经肌肉接头,促进大脑和肌肉之间的交流。
- 功能:负责肌肉的自主运动和反射弧,对刺激做出快速反应。
- 失调:可能涉及渐冻人症、多发性硬化症和椎间盘突出症等疾病,导致震颤和运动功能受损。
- 健康保持健康饮食和适量运动有助于保护躯体神经系统。
什么是躯体神经系统?
躯体神经系统受意识控制,这意味着我们可以选择是否移动肌肉。例如,当我们决定拿起一本书时,大脑会通过运动神经元向手臂肌肉发出信号,告诉它们收缩。
躯体神经系统也会在无意识的情况下被激活。例如,当我们触发条件反射、使用肌肉记忆或自动退出疼痛刺激时。
躯体神经系统与神经系统的其他部分有什么关系?
人体神经系统分为中枢神经系统和周围神经系统。中枢神经系统(CNS)包括大脑和脊髓。周围神经系统(PNS)由延伸至全身的所有其他神经组成。
周围神经将中枢神经系统与我们的器官、肌肉和腺体连接起来。周围神经系统分为躯体神经系统和自主神经系统。
躯体神经系统(SNS)是自主神经系统,这意味着我们可以选择激活它。它的主要职责是有意识地控制骨骼肌运动。躯体神经系统还负责一些非自主运动,如反射。
自律神经系统(ANS)负责人体的非自主功能,即自动工作。它控制着维持我们生命和机能的所有过程,如心率、呼吸和消化。自律神经系统又分为交感神经系统(战斗或逃跑)和副交感神经 系统(休息和消化)。
躯体神经系统和自律神经系统经常协同工作。例如,在膀胱控制中:副交感神经支配尿液离开膀胱,但排尿需要躯体(自主)肌肉控制。
躯体神经系统的解剖
躯体神经系统包括支配骨骼肌的所有神经。这些神经起源于脊髓和脑干,并延伸至整个周围神经系统。躯体神经使我们能够自主控制肌肉运动,但它们也可以在没有意识决定的情况下被激活(如反射)。
躯体神经系统包括感觉神经元和运动神经元。感觉神经元是传入的,这意味着它们从身体向大脑发送信号。传出运动神经元则相反。
躯体神经纤维由相对较厚的髓鞘层绝缘,因此它们能迅速传导冲动。这使我们能够对环境中的刺激做出快速反应。
大脑和脊髓
躯体神经系统是周围神经系统的一部分,但中枢神经系统对其功能仍然至关重要。大脑解释感觉输入并发出运动反应信号,从而控制整个身体。额叶中的运动皮层产生躯体运动冲动。
脊髓是一条长长的神经柱,沿着背部向下延伸,在大脑和身体其他部位之间传递信息。它是躯体运动神经元和躯体反射弧的重要中继中心。
参与躯体神经系统的一些神经直接来自大脑和脊髓。这些神经被称为颅神经和脊神经。
共有 12 对颅神经,其中 10 对起源于脑干。这些神经接收来自眼睛和鼻子等感觉器官的信号。颅神经还能自主控制头部肌肉。
脊神经有 31 对,与脊柱的不同区域相关。它们在外周和脊髓之间传递躯体感觉和自主运动信号。
躯体感觉神经元
躯体神经系统中的感觉神经元在肌肉、骨骼和皮肤中都有末梢。它们捕捉躯体感觉,即身体体验到的任何感觉。
躯体感觉可以是体外感觉(身体外部),也可以是本体感觉(身体内部)。体外感觉包括触觉、痛觉、温度觉和压力觉。
本体感觉包括关节位置和肌肉张力,它们有助于确定身体在环境中的位置。
躯体运动神经元
躯体神经系统中的运动神经元支配骨骼肌。也就是说,我们可以自主控制的所有肌肉。主要有两种类型:上运动神经元和下运动神经元。
上运动神经元起源于大脑皮层。它们与脊髓中的下运动神经元发生突触,后者继续支配肌肉。
突触是神经向其他神经或目标组织传递化学或电脉冲的地方。
上运动神经元
上运动神经元是将信号从大脑传递到脊髓的神经细胞。它们起源于大脑额叶的初级运动皮层。运动皮质产生自主运动控制信号。上运动神经元遵循两条束:锥体束和锥体外系束。
锥体束:大多数上部运动神经元穿过脑干中的延髓锥体,这是连接大脑和脊髓的区域。
这些锥体束纤维携带着所有肌肉自主运动的信号,从广泛到极其精确。
锥体外系:这些神经纤维在穿过脑干时不经过延髓金字塔。锥体外系纤维会发出信号,改变自主运动的速度和协调性。
它们还传递非自主运动控制的信号,如姿势,以及随着时间推移而变成非自主的动作,即肌肉记忆。
下运动神经元
下运动神经元是躯体神经系统的最后一环。它们起源于脊髓,支配全身的骨骼肌。当下运动神经元受到上运动神经元的刺激时,就会导致肌肉收缩。
躯体神经系统中的下运动神经元包括三种类型:α、β 和 γ。
- α运动神经元:它们是躯体神经系统中数量最多的下运动神经元。α运动神经元支配肌肉的大部分并驱动肌肉收缩。
- γ运动神经元:与α神经元不同,γ神经元不会引起肌肉收缩。相反,它们支配肌肉的伸展感应纤维,并告诉α神经元继续驱动收缩。
- 贝塔运动神经元:人们对贝塔运动神经元的作用知之甚少。它们支配与α和γ运动神经元相同类型的运动纤维,因此可以支持其他两种神经元的功能。
下运动神经元也参与躯体反射弧。感觉神经检测到特定的刺激后,可直接与脊髓中的下运动神经元发生突触,从而产生特定的肌肉收缩。反射弧绕过大脑,因此这些动作发生得很快,但却是不自主的。
例如,轻拍膝盖下方的髌腱会导致股四头肌收缩并伸展小腿。来自感觉神经的冲动还可以通过一个或多个中间神经元到达运动神经。
自律神经系统如何产生运动?
人体包含三大类肌肉:骨骼肌、心肌和平滑肌。心肌构成心脏,平滑肌存在于消化道等内部系统。它们都由自主神经系统控制。
躯体神经系统控制骨骼肌,当我们想到肌肉时,通常会想到骨骼肌。骨骼肌的例子包括肱二头肌、肱三头肌和股四头肌。
下运动神经元到达肌肉后,会与肌纤维发生突触,形成神经肌肉接头。肌纤维是构成肌肉的长圆柱形细胞。大多数肌纤维旨在产生实际的肌肉收缩。阿尔法运动神经元支配它们。
不收缩的肌纤维被称为肌束,它们能检测肌肉的伸展,由伽马运动神经元支配。
肌肉收缩从意图到动作的步骤是
- 躯体感觉输入告诉大脑我们应该移动(例如,手放在热的表面上),或者我们只是决定移动(例如,想拿起一支铅笔)。
- 初级运动皮层产生运动信号。
- 上运动神经元接收信号并将其传递到脊髓。
- 在脊髓中,上运动神经元和下运动神经元发生突触。
- 下运动神经元通过神经肌肉接头将信号传递给肌肉纤维。
- 信号触发肌纤维收缩,肌肉随之收缩。
- 肌肉缩短并产生力量以完成预期动作!
我们骨骼肌的每一个细微动作都是由这一快速过程反复产生的。
来自肌肉和关节的感觉输入被送回中枢神经系统,使我们能够监测自己的动作并根据需要进行调整。这种反馈被称为本体感觉,非常重要,因为它能让我们知道肢体在空间中的位置和用力的大小。
躯体神经系统疾病
躯体神经系统的损伤可能发生在大脑运动皮层到骨骼肌本身之间的任何部位。躯体神经系统疾病的一般术语是运动神经元疾病和周围神经病。
症状通常包括震颤、肌肉痉挛和运动功能受损。有些疾病是先天性的,这意味着患者生来就有这种病,也有可能是终生发病。
损伤、病毒和毒素等病因可能是遗传的,也可能是外在的。病因和风险因素往往并不明确。
涉及躯体神经系统的疾病包括
- 肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS),又称卢伽雷氏病
- 多发性硬化症(MS)
- 脊髓灰质炎
- 椎间盘突出
- 神经根病(压迫神经)
- 脊髓创伤
这些疾病的治疗方法各不相同。有些可能需要药物治疗,有些可能需要手术治疗。保护躯体神经系统整体健康的策略包括定期参加中等强度的运动,以及摄入低脂肪和抗氧化剂的饮食。
结论
躯体神经系统是控制所有自主运动的关键。躯体感觉神经使我们能够感知来自环境的信息,如压力、温度和疼痛,以及我们的身体定位。
躯体运动神经支配身体的骨骼肌,从而产生相应的运动反应。
常见问题
躯体神经系统的职责是什么?
躯体神经系统有意识地控制骨骼肌运动。它是周围神经系统的一个分支,包括感觉和运动神经元。
它还参与一些无意识的运动功能(如协调动作、根据肌肉记忆工作、反射)。
躯体神经系统功能的例子有哪些?
躯体神经系统发挥作用的例子有很多。当您移动骨骼肌时,躯体神经系统就会发挥作用。例如走路、跑步、举重和运动。
躯体神经系统还控制眼睛和头部的运动,如眨眼和吞咽。
躯体神经系统的主要组成部分是什么?
躯体神经系统的主要组成部分是躯体感觉神经元、运动皮层、上下运动神经元和神经肌肉接头。躯体感觉神经元向大脑发送压力和触觉等信息。
运动皮质产生运动信号,上运动神经元将信号传送到脊髓。下运动神经元将信号从脊髓传递到肌肉,通过神经肌肉接头传输。
如何保护我的躯体神经系统?
随着年龄的增长,躯体神经系统会自然衰退,导致感觉和运动控制能力减弱。这通常是由于神经肌肉接头(NMJ)退化所致。研究表明,饮食对 NMJ 的健康有影响。
小鼠模型实验发现,避免高脂肪饮食和摄入过多热量可以防止 NMJ 退化,甚至可以逆转某些类型的损伤。
活性氧也会损害 NMJ。这些自由基是某些身体过程(包括肌肉收缩)的天然副产品。
我们的身体通常会产生抗氧化剂来抵消这种情况,但增加抗氧化剂的摄入量可以进一步保护 NMJ。这可能包括维生素 D 补充剂、富含维生素 E 的食物(如菠菜和西红柿)以及其他富含抗氧化剂的食物(如黑巧克力、蓝莓、胡桃和羽衣甘蓝)。
经常参加中等强度的运动可以增加抗氧化剂的产生,防止 NMJ 损伤。剧烈运动会导致活性氧生成过多,并有可能使人体的天然抗氧化剂不堪重负。
躯体 "一词是否总是指 SNS?
不,"躯体 "实际上是指 "与身体有关"。躯体神经系统之所以得名,是因为它的职责包括感受和移动身体。
由于 "躯体 "一词在躯体神经系统之外的许多术语中都有使用,因此可能会产生一些混淆。
例如
- 体细胞:构成身体的大多数细胞(皮肤、肌肉、骨骼、神经等),与生殖细胞(精子、卵子)相对。
- 躯体综合症障碍:一种精神疾病,患者会表现出特定的躯体症状,但这些症状不一定有医学原因。虽然躯体症状可能涉及自律神经系统,但不应与自律神经系统失调相混淆。
参考资料
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By: Emma Lee
Emma is an editor for Anahana and a soon-to-be graduate of the Master of Science program at the University of Toronto. She graduated with a Bachelor’s in Neuroscience and Immunology at the University of Toronto and has extensive experience in research. She is passionate about learning the science behind health and wellness and hopes to contribute her knowledge to help people live healthier lives. Outside of Anahana, Emma enjoys exploring nature, playing with her dog, and doing arts and crafts.