【暑假预习】人教版2019生物高一（升高二）暑假预习-（选修1）第4讲 神经调节之神经系统分解调节、人脑高级功能以及兴奋传导相关实验 讲学案

第04讲 神经调节之神经系统分级调节、人脑高级功能及相关实验探究

【预习目标】

1.形成结构与功能观；

2.科学解释神经系统的分级调节；

3.能够设计相关实验探究兴奋传导和传递的过程及特点。

【必备知识】

1.躯体运动的分级调节。

①分级调节示意图。

②意义:机体的运动在大脑皮层以及其他中枢的分级调节下,变得更加有条不紊与精确。

2.神经系统对躯体运动的分级调节。

(1)大脑皮层

①位置:大脑的表面。

②组成:神经元胞体及其树突。

③结构特点:具有丰富的沟(凹陷部分)回(隆起部分),增大表面积。

④控制途径:躯体运动的最高级中枢在大脑皮层,低级中枢在脊髓,中间由脑干等连接。

(2)大脑皮层代表区与躯体的关系。

①位置:实验表明,躯体各部分的运动机能在皮层的第一运动区内都有它的代表区。

②特点:

a.躯体运动的精细程度越大,大脑皮层的代表区就越大。

b.大脑皮层代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的。

3.神经系统对内脏活动的分级调节

(1)①实例:排尿反射的分析,如图所示。

②解读:排尿不仅受到脊髓的控制,也受到大脑皮层的调控。脊髓对膀胱扩大和缩小的控制是由自主神经系统支配的;交感神经兴奋,不会导致膀胱缩小;副交感神经兴奋,会使膀胱缩小。而人之所以能有意识地控制排尿,是因为大脑皮层对脊髓进行着调控。

(2)

3.人脑的高级功能。

(1)语言功能。

①含义:语言功能是人脑特有的高级功能,它包括与语言、文字相关的全部智能活动,涉及人类的听、说、读、写。

②言语区。

(2)大脑的左右半球的功能。

①左半球:语言功能,逻辑思维。

②右半球:形象思维,如音乐、绘画、空间识别等。

4.学习与记忆。

(1)含义:学习和记忆也是脑的高级功能,是指神经系统不断地接受刺激,获得新的行为、习惯和积累经验的过程。

(2)特点:学习和记忆也不是由单一脑区控制的,而是由多个脑区和神经通路参与。

(3)人类的记忆过程分为感觉性记忆、第一级记忆、第二级记忆、第三级记忆四个阶段。

(4)学习与记忆的脑结构基础。

学习和记忆涉及脑内神经递质的作用以及某些种类蛋白质的合成。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。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。

【考点剖析】

考点一  神经系统的分级调节

1.成人正常排尿是在大脑皮层高级中枢的控制下完成的,膀胱充盈的压力产生的信号通过感受器和传入神经直接传到脊髓,在排尿中枢的控制下,膀胱壁收缩,尿道括约肌舒张,使尿液进入尿道。由于尿液对尿道的刺激可反射性地加强排尿中枢的活动,于是尿液被强大的膀胱内压驱出。下列分析错误的是(　　)

A.成人的排尿反射存在着反馈调节和分级调节

B.排尿反射的感受器和效应器都存在于膀胱壁

C.排尿反射过程中的负反馈能使尿液顺利排出

D.排尿过程的调节方式涉及神经调节

解析　由于尿液对尿道的刺激可反射性地加强排尿中枢的活动,所以排尿反射过程中的正反馈使尿液顺利排出;大脑皮层高级中枢会对脊髓低级中枢起调控作用,即存在分级调节,A项正确、C项错误。膀胱充盈的压力通过感受器和传入神经直接传到脊髓,在排尿中枢的控制下,逼尿肌收缩,尿道括约肌舒张,使尿液进入尿道,说明排尿反射的感受器和效应器都存在于膀胱壁,B项正确。排尿反射的调节方式为神经调节,D项正确。

答案　C

2.Breuer和Hering在实验时发现了肺牵张反射,其感受器主要分布于支气管平滑肌。吸气时,肺扩张,当肺内气体量达一定容积时,肺牵张感受器兴奋,发出的神经冲动经传入神经传至呼吸中枢并抑制其活动,从而停止吸气而呼气;呼气时,肺缩小,肺牵张感受器受到的刺激减弱,发出的神经冲动减少,呼吸中枢兴奋,神经冲动经传出神经传至呼吸肌而吸气。肺牵张反射的结构基础如图所示。

回答下列问题:

(1)肺牵张反射的神经中枢位于　　　　。一般来说,神经中枢的功能是　　　　　　　。 

(2)在吸气过程中,当肺内气体量达到一定容积时,通过　　　　调节,最终抑制呼吸中枢的活动,从而停止吸气。 

(3)刺激传出神经,能引起呼吸肌收缩,此过程中突触后膜发生的变化是                 。 

(4)在语言活动时需有意地调整、改变呼吸才能发出不同的声音,这体现了               。 

解析　(1)人体呼吸中枢位于脑干,结合题意可知,肺牵张反射参与的是吸气和呼气活动,其神经中枢位于脑干。神经中枢的功能是产生兴奋并对传入的信息进行分析和综合,在将相关信息传给传出神经。(2)由题可知,吸气时肺扩张,当肺内气体量达到一定容积时,肺牵张感受器兴奋,发出的神经冲动经传入神经传至呼吸中枢进行调节,此过程为神经调节。(3)刺激传出神经,兴奋传至突触前膜时,会释放神经递质,神经递质经扩散到达突触后膜,与突触后膜上的特异性受体结合,使Na+内流,电位由静息状态变为兴奋状态,引起肌肉收缩。(4)进行语言活动时,需有意地调整,说明了有高级神经中枢大脑皮层参与,这体现了低级神经中枢受脑中相应高级神经中枢的调控。

答案　(1)脑干　产生兴奋并对传入的信息进行分析和综合

(2)神经　(3)突触后膜上的特异性受体接受神经递质,Na+内流,电位由静息状态变为兴奋状态

(4)低级神经中枢受脑中相应高级神经中枢的调控

考点二  人脑的高级功能

3.下列关于人体大脑皮层功能的叙述,错误的是 (　　)

A.正常情况下,成年人的大脑皮层能控制位于脊髄的排尿中枢

B.能听懂别人的谈话,但不能用词语表达自己的思想属于运动性失语症

C.语言功能是人脑特有的高级功能

D.短时记忆可能与新突触的建立有关

解析　排尿中枢是位于脊髓的低级中枢,受大脑皮层高级中枢的控制,正常情况下,成年人的大脑皮层能控制位于脊髄的排尿中枢,A项正确;言语区的S区是运动性语言中枢,它受损时,患者能听懂别人的谈话,但不能用词语表达自己的思想,属于运动性失语症,B项正确;语言功能是人脑特有的区别于其他动物的高级功能,C项正确;长时记忆可能与新突触的建立有关,D项错误。

答案　D

4.人的学习和记忆是脑的高级功能之一。下列有关叙述不合理的是 (　　)

A.听课时需要神经元的活动和神经元之间通过突触单向传递信息

B.阅读时通过神经纤维把眼部效应器产生的兴奋传导到神经中枢

C.抄笔记需要大脑皮层感知学习内容和控制手部书写活动

D.参与小组讨论,需要大脑皮层言语区的S区和H区参与

解析　听课时需要神经元的活动和神经元之间通过突触单向传递信息,A项正确;阅读时通过神经纤维把眼部感受器产生的兴奋传导到神经中枢,B项错误;抄笔记需要大脑皮层感知学习内容和控制手部书写活动,C项正确;参与小组讨论,需要大脑皮层言语区的S区和H区参与,D项正确。

答案　B

考点三 围绕大脑的结构与功能考查科学探究

5.(不定项)为探究运动对海马脑区发育和学习记忆能力的影响,研究者将实验动物分为运动组和对照组,运动组每天进行适量的有氧运动(跑步/游泳)。数周后,研究人员发现运动组海马脑区发育水平比对照组提高了1.5倍,靠学习记忆找到特定目标的时间缩短了约40%。根据该研究结果可得出              (　　)

A.有氧运动不利于海马脑区的发育

B.规律且适量的运动促进学习记忆

C.有氧运动会增加神经元间的联系

D.不运动利于海马脑区神经元兴奋

解析　由题意可知,运动组每天进行适量的有氧运动(跑步/游泳),数周后,研究人员发现运动组海马脑区发育水平比对照组提高了1.5倍,因此,有氧运动有利于海马脑区的发育,A项错误;运动组海马脑区发育水平高,且靠学习记忆找到特定目标的时间缩短了约40%,因此,规律且适量的运动促进学习记忆,B项正确;有氧运动有利于学习记忆,而短时记忆主要与神经元的活动及神经元之间的联系有关,因此,有氧运动会增加神经元之间的联系,C项正确;据题意可知,运动组海马脑区发育水平高,且学习记忆能力增强,不运动不利于海马脑区神经元兴奋,D项错误。

答案　BC

【真题演练】

1.(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　 神经细胞膜外Na+浓度高于细胞内,兴奋从神经元的细胞体传导至突触前膜,会引起Na+内流,A项错误;突触前神经元兴奋可引起突触前膜释放神经递质,如乙酰胆碱,B项正确;乙酰胆碱是一种兴奋性神经递质,在突触间隙中经扩散到达突触后膜,与后膜上的特异性受体相结合,C项正确;乙酰胆碱与突触后膜受体结合,引起突触后膜电位变化,即引发一次新的神经冲动,D项正确。

答案　A

2.(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　受一定刺激时K+可通过通道协助扩散的方式顺浓度梯度进入细胞,故静息状态时,纤毛膜外的K+浓度高于膜内,A项错误;纤毛膜上的K+内流过程为协助扩散,不消耗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;兴奋最终到达大脑皮层产生听觉,没有相应的效应器,反射弧不完整,故不属于反射,D项正确。

答案　A

3.(2020·江苏卷)如图为部分神经兴奋传导通路示意图,相关叙述正确的是 (　　)

A.①②或④处必须受到足够强度的刺激才能产生兴奋

B.①处产生的兴奋可传导到②和④处,且电位大小相等

C.通过结构③,兴奋可以从细胞a传递到细胞b,也能从细胞b传递到细胞a

D.细胞外液的变化可以影响①处兴奋的产生,但不影响③处兴奋的传递

解析　分析题图可知,图中涉及的神经元有a、b两个,其中①②④为刺激部位,③是突触。神经纤维上兴奋的产生需要足够强度的刺激,A项正确;①处产生的兴奋可以传到②④处,由于不知③突触处产生的神经递质是兴奋性递质还是抑制性递质,故电位大小不一定相等,B项错误;兴奋在突触处传递是单向的,因此兴奋只能从细胞a传到细胞b,C项错误;细胞外液的变化可能影响钠离子的内流和神经递质的活性或扩散,故会影响①处兴奋的产生,也会影响③处兴奋的传递,D项错误。

答案　A

4.(2020·浙江选考)分布有乙酰胆碱受体的神经元称为胆碱能敏感神经元,它普遍存在于神经系统中,参与学习与记忆等调节活动。乙酰胆碱酯酶催化乙酰胆碱的分解,药物阿托品能阻断乙酰胆碱与胆碱能敏感神经元的相应受体结合。下列说法错误的是              (　　)

A.乙酰胆碱分泌量和受体数量改变会影响胆碱能敏感神经元发挥作用

B.使用乙酰胆碱酯酶抑制剂可抑制胆碱能敏感神经元受体发挥作用

C.胆碱能敏感神经元的数量改变会影响学习与记忆等调节活动

D.注射阿托品可影响胆碱能敏感神经元所引起的生理效应

解析　乙酰胆碱分泌量和受体数量会影响突触后膜接受到的刺激大小,所以会影响胆碱能敏感神经元发挥作用,A项正确;乙酰胆碱酯酶催化乙酰胆碱的分解,使用乙酰胆碱酯酶抑制剂,乙酰胆碱分解减少,会使乙酰胆碱持续与受体结合,促进胆碱能敏感神经元发挥作用,B项错误;胆碱能敏感神经元参与学习和记忆等调节活动,所以胆碱能敏感神经元的数量改变会影响这些调节活动,C项正确;药物阿托品能阻断乙酰胆碱与胆碱能敏感神经元的相应受体结合,所以能影响胆碱能敏感神经元引起的生理效应,D项正确。

答案　B

【过关检测】

1.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的状态下，也都可出现巴宾斯基征阳性。下列有关推理分析错误的是(　　)

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.巴宾斯基征的初级控制中枢位于脊髓，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成年人患者可能是大脑皮层相关区域有损伤

2.光线进入小鼠眼球刺激视网膜后，产生的信号通过如图所示过程传至高级中枢，产生视觉。

有关上述信号产生及传递过程的叙述错误的是(　　)

A.光刺激感受器，感受器会产生电信号

B.信号传递过程中有电信号与化学信号之间的转换

C.产生视觉的高级中枢在大脑皮层

D.图中视觉产生的过程包括了完整的反射弧

3.科学工作者为研究兴奋在神经纤维上传导及突触间传递的情况，设计如下图所示实验。图中c点位于灵敏电流计①两条接线的中点，且X＝Y。请回答下列问题：

(1)在a点受刺激时，膜外电位为________电位。若刺激b点，电流计①指针将________(填偏转方向和次数)；若刺激c点，电流计①指针将________。

(2)若利用电流计②验证兴奋在突触间只能单向传递。请设计实验进行证明(请注明刺激的位点、指针偏转情况)：

Ⅰ.______________________________ ___________________________，

说明兴奋可以从A传到B；

Ⅱ.__________________________________ _________________________，

说明兴奋不能从B传到A。

(3)请利用电流计①②设计一个简单实验，证明兴奋在神经纤维上的传导速度大于其在突触间的传递速度：

实验思路：______________________________________________________。

结果预测：_______________________________________________________。

【答案】

1.【答案】A

【解析】巴宾斯基征阳性是一种病理性反射，而反射的结构基础是反射弧，因此不论是巴宾斯基征阴性还是阳性，都有完整的反射弧，A错误。

2.【答案】　D

【解析】光刺激感受器，感受器产生兴奋，兴奋以电信号的形式传递，A正确；兴奋从上一个神经元经过突触传递到下一个神经元，在突触部位，电信号转变为化学信号，然后再转变为电信号，B正确；视觉在大脑皮层产生，大脑皮层为高级中枢，C正确；完整的反射弧包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器，图中缺少传出神经和效应器，故图中视觉产生的过程不包括完整的反射弧，D错误。

3.(1)负　发生2次方向相反的偏转　不偏转　(2)刺激d(或a或b或c)点，电流计②指针发生2次方向相反的偏转　刺激e点，电流计②指针偏转1次　(3)刺激d点，观察电流计①②指针发生第二次偏转的先后顺序　电流计①指针发生第二次偏转的时间早于电流计②

【解析】(1)若刺激b点，由于兴奋在神经纤维上的传导是双向的，因此导致电流计的两极不同步兴奋，电流计①指针将发生两次相反方向的偏转；若刺激c点，电流计①的两个电极将同步发生兴奋，指针不会发生偏转。(2)分别刺激d(或a或b或c)点，电流计②指针发生2次方向相反的偏转，说明兴奋可以由A传向B；刺激e点，电流计②偏转1次，说明兴奋不能由B传向A。(3)根据已知条件，利用电流计①②验证兴奋在神经纤维上的传导速度大于其在突触间的传递速度，实验思路为：刺激d点，观察电流计①②发生第二次偏转的先后顺序。由于兴奋在神经纤维上传导的速度高于兴奋在神经元之间传递的速度，故电流计①发生第二次偏转的时间早于电流计②。