知识背景
十九世纪末,俄国生理学家巴甫洛夫在研究狗的消化时被一件小事困住了:狗看见喂食的人走进来,还没吃到食物就开始流口水。食物入口引起分泌唾液不难理解,可看见人为什么也会流口水?
他设计了一个著名的实验:每次给狗喂食前先摇铃。重复多次后,只摇铃不给食物,狗照样分泌唾液。铃声本来和食物毫无关系,却因为反复与食物同时出现,成了食物的「信号」。巴甫洛夫把前者叫非条件反射,把后者叫条件反射,并因此获得诺贝尔奖。
这项研究揭示了人和动物身上另一套调节系统:神经系统。它比激素快得多——手指刚触到滚烫的开水壶,还没等你「感觉」到烫,手已经缩回来了。学习「铃声流唾液」的机制,也正是我们背单词、练琴、听到上课铃就往教室跑的机制。
知识讲解
神经系统的组成
人的神经系统由中枢神经系统和周围神经系统两部分组成。中枢神经系统包括脑(大脑、小脑、脑干)和脊髓;周围神经系统包括与脑相连的脑神经和与脊髓相连的脊神经。
| 部位 | 主要功能 |
|---|---|
| 大脑 | 感觉、运动、语言、思维等高级功能的中枢 |
| 小脑 | 协调运动,维持身体平衡 |
| 脑干 | 控制心跳、呼吸、血压等基本生命活动,是「生命中枢」 |
| 脊髓 | 低级反射中枢;把身体的信息上传到脑、把脑的指令下传 |
大脑皮层的功能分区:大脑表面有许多沟和褶皱,使表面积大大增加。皮层上有躯体运动中枢、躯体感觉中枢、视觉中枢、听觉中枢、语言中枢等。语言中枢是人类特有的,所以只有人能说话、写字、读书。
神经元——神经系统的基本单位
神经元(神经细胞)是神经系统结构和功能的基本单位。它由细胞体和突起组成:短而多的突起叫树突,负责接受信息并传向细胞体;长而一般只有一条的叫轴突,负责把信息从细胞体传出。神经元之间通过突触相互联系,信息传递是单向的。
许多神经元的轴突集结成束,外面包上膜,就构成了神经。神经就像一条条通信电缆,把信息在身体和中枢之间来回传送。
反射与反射弧
反射是人和动物通过神经系统,对外界或内部刺激作出的有规律的反应。完成反射的神经结构叫反射弧,由五个环节组成:
反射弧五个环节缺一不可,任何一处中断,反射就无法完成。
以缩手反射为例:皮肤中的感受器接受烫的刺激 → 沿传入神经上传 → 到达脊髓里的神经中枢 → 由传出神经下传 → 使上臂的肌肉(效应器)收缩,手缩回来。整个过程不需要经过大脑,所以极快;缩手之后信息才上传到大脑,我们才「感觉」到烫。这就是「先缩手、后觉痛」的原因。
- 非条件反射:生来就有,反射中枢一般在脊髓或脑干等低级中枢,比较固定。例:缩手反射、膝跳反射、排尿反射、食物入口分泌唾液、婴儿吮吸。
- 条件反射:后天通过学习和训练形成,是在非条件反射的基础上建立的,中枢在大脑皮层。例:铃声引起狗分泌唾液、看到酸梅流口水、听到上课铃走进教室、见到红灯停下。
- 条件反射会消退:若铃声长期不再伴随食物,狗就不再对铃声分泌唾液。所以学过的知识必须及时复习强化,否则会遗忘——这是学习规律的科学解释。
- 人类特有的条件反射:对语言文字建立的条件反射,如听到「西湖醋鱼」三个字就流口水,动物做不到。
实验与探究
请一位同学坐在椅子上,一条腿自然搭在另一条腿上,用手掌外侧轻快地叩击其膝盖下方的韧带。
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现象:小腿突然向前抬起(踢一下),受试者事先并没有打算这样做。
分析:叩击处的感受器受刺激 → 传入神经 → 脊髓中的神经中枢 → 传出神经 → 大腿前部肌肉(效应器)收缩。中枢在脊髓,属于非条件反射。
追问一:如果受试者事先知道要被叩击,并有意绷紧肌肉,反射会减弱甚至不出现。这说明大脑(高级中枢)能控制脊髓这样的低级中枢。
追问二:若某人腿部感觉正常但叩击后无反应,可能是传出神经或效应器受损;若毫无感觉也无反应,可能是传入神经或感受器受损。医生正是靠这个反射初步检查脊髓和神经的功能。
经典例题
某伤员因事故导致脊髓在胸部受损。检查发现:针刺其足部,他没有感觉,但足部会回缩。请分析原因。
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第一步:明确两条路径。① 缩腿反射走的是脊髓下段的反射弧,不必经过大脑;② 「有感觉」需要信息沿脊髓上传到大脑皮层的感觉中枢。
第二步:由「足部会回缩」判断。反射弧五个环节完整,说明感受器、传入神经、脊髓下段中枢、传出神经、效应器都正常。
第三步:由「没有感觉」判断。信息无法上传到大脑,说明脊髓中上行的传导通路在胸部处中断。
第四步:得出结论。伤在脊髓胸段,反射弧本身完好,但脊髓的上传功能丧失。
答:脊髓胸部受损,切断了向大脑传导的通路,故有反射而无感觉。这也说明脊髓有反射和传导两大功能。
难点与易错点
- 反射弧环节写不全或顺序颠倒:必须是感受器 → 传入神经 → 神经中枢 → 传出神经 → 效应器,五个一个都不能少。
- 把「效应器」只写成肌肉:效应器指传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体,分泌唾液的反射里效应器是唾液腺。
- 认为所有反射都要经过大脑:缩手、膝跳等非条件反射的中枢在脊髓,不经过大脑,所以才快。
- 条件反射与非条件反射判断标准记错:看是生来就有还是后天学来,不看动作是否复杂。
- 树突与轴突方向说反:树突传入细胞体,轴突传出细胞体,突触处信息单向传递。
- 把小脑与脑干功能混淆:平衡协调靠小脑,心跳呼吸靠脑干(受损极其危险)。
生活中的应用
- 过马路看红灯就停:后天训练形成的条件反射,中枢在大脑皮层;这是交通安全教育能起作用的生理基础。
- 地铁刹车时身体自动伸手抓扶手:先由神经系统快速反射,随后肾上腺素让心跳持续加快。
- 醉酒的人走路摇晃、说话不清:酒精抑制了小脑(平衡协调)和大脑(语言中枢)的功能,这也是严禁酒驾的科学依据。
- 背单词要反复复习:条件反射建立后若长期不强化会消退,及时复习是在反复强化。
生活应用题 1 · 看见「西湖醋鱼」四个字就流口水
小杭吃过一次西湖醋鱼,之后每次在菜单上看到这四个字都会流口水。请写出这一反应属于哪种反射、中枢在哪里,并与「鱼放进嘴里分泌唾液」作比较。
分步解:
- 判断类型:看到文字就分泌唾液,是后天在多次进食经验基础上形成的,属于条件反射。
- 确定中枢:条件反射的中枢在大脑皮层;由语言文字引起的条件反射是人类特有的。
- 作比较:鱼放进嘴里刺激口腔感受器而分泌唾液,是生来就有的非条件反射,中枢在脑干等低级中枢。
- 答:前者为条件反射(大脑皮层,人类特有),后者为非条件反射。若长期不再吃这道菜,前者会逐渐消退,后者不会。
生活应用题 2 · 亚运场馆里的一次意外
在亚运场馆看比赛时,小杭不小心碰到很烫的杯壁,手立刻缩回,随后才感到疼。请写出缩手反射的五个环节,并解释为什么是「先缩手后觉痛」。
分步解:
- 写出反射弧:手指皮肤中的感受器(感受高温)→ 传入神经 → 脊髓中的神经中枢 → 传出神经 → 上臂**肌肉(效应器)**收缩。
- 说明缩手为何快:这条通路不经过大脑,路径短、经过的突触少,所以完成得非常快,属于非条件反射。
- 说明痛觉为何后到:痛觉必须由脊髓上传到大脑皮层的躯体感觉中枢才能产生,路径更长,因此晚于缩手动作。
- 答:缩手是脊髓完成的非条件反射,痛觉是大脑产生的,所以先缩手后觉痛。这种安排的意义是尽快脱离伤害,先保护身体再报告情况。
考点
- 简答题·高频:写出反射弧的五个环节并按实例对应(缩手、膝跳、分泌唾液)
- 选择题·高频:判断条件反射与非条件反射,指出反射中枢所在部位
- 推断题·高频:由「有感觉无反射」或「有反射无感觉」判断反射弧或脊髓受损部位
- 识图题:神经元结构(细胞体、树突、轴突)及信息传递方向
- 填空题:神经系统的组成,大脑、小脑、脑干、脊髓的功能分工
- 应用题:条件反射的建立与消退,解释学习、习惯养成、酒驾危害
中考真题
下列反射中,属于非条件反射且中枢位于脊髓的是( )A. 听到上课铃声走进教室 B. 手被针刺后缩回 C. 看到酸梅分泌唾液 D. 谈到美食流口水
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逐项分析:A 是后天训练形成的条件反射,中枢在大脑皮层;B 生来就有、不经大脑,中枢在脊髓,属非条件反射;C 由视觉信号引起,是条件反射;D 由语言引起,是人类特有的条件反射。
答案:B。
医生用小锤叩击病人膝盖下方韧带,甲能出现小腿前踢且有感觉;乙无小腿前踢但被叩时有感觉;丙既无前踢也无感觉。请分别推测乙、丙可能受损的部位。
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第一步:写清完整反射弧:感受器 → 传入神经 → 脊髓中枢 → 传出神经 → 效应器;「有感觉」还需信息上传到大脑。
第二步:分析乙。有感觉说明感受器和传入神经、上传通路都正常;无前踢说明信息传不到肌肉或肌肉不能收缩,故受损部位在传出神经或效应器(也可能在脊髓中枢)。
第三步:分析丙。既无感觉也无反射,说明信息在最起点就没能传出,故受损部位在感受器或传入神经。
第四步:归纳判断方法:有感觉先排除前段,无感觉先怀疑前段;反射不出现则查后段。
答:乙为传出神经或效应器受损;丙为感受器或传入神经受损。