人体生命活动的调节(一)

官方生物老师·17 页·进阶(有基础,想深入原理)·0 次浏览·4 天前
神经调节激素调节反射弧

人体生命活动的调节(一)

看清反射弧传导路径,读懂激素如何调控生命活动

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神经调节激素调节反射弧

人体生命活动的调节(一)

看清反射弧传导路径,读懂激素如何调控生命活动

1第 1 页 · 人体生命活动的调节(一)

观察与测量对比

你摸了一下同学的额头说'好像有点烫',医生却拿出体温计说'38.5℃'——同样判断体温,一个靠感觉,一个靠仪器。这就是观察与测量的区别。

观察
用感官直接感知,获取定性结果(烫/不烫、脸色苍白等)
测量
借助仪器读出数值,获取定量结果(38.5℃、120/80 mmHg 等)
互补而非对立
观察告诉你'发生了什么',测量告诉你'发生了多少';两者常配合使用
选择依据
需要快速判断→观察;需要精确数据→测量;研究中常两者结合
中医把脉对应 →观察与测量的关系

把脉感受'脉象沉细'=观察(定性),心电图读出波形数据=测量(定量),都用于评估心脏状态

2第 2 页 · 观察与测量对比

设计对照实验

上页我们比较不同人的反应速度,发现差异很多。要确认某种因素真的起作用,光'比一比'不够——得让其他条件一致,只让一个因素变化。这就要靠对照实验。

对照组与实验组
实验组施加待测处理,对照组保持原状,最后比较两组差异
单一变量原则
一次只改变一个因素,其他条件全部相同
平行重复
同一条件下重复多次,避免偶然误差
控制无关变量
把可能干扰结果的因素全部固定,只让要研究的那一个变化
试吃两道新菜对应 →对照实验

同一桌人、同样的饭量,只换一道菜——比的就是这一道菜的影响

3第 3 页 · 设计对照实验

提出问题—作出假设—制订计

上一页我们设计了对照实验,但实验不会凭空冒出来——在动手做实验之前,要先走三步准备:发现问题、猜答案、设计方案。这就是科学探究的前半段。

提出问题
从观察到的现象出发,提炼出可探究、可回答的科学问题
作出假设
对问题可能答案的预测性陈述,要有知识依据
制订计划
设计实验或调查方案,确定变量、对照与步骤
实施与结论
动手记录数据,最后分析得出结论,验证或推翻假设
侦探破案对应 →科学探究准备阶段

发现线索→提出问题;锁定嫌犯→作出假设;部署调查→制订计划

4第 4 页 · 提出问题—作出假设—制订计

激素

上一页我们用对照实验去验证假设,现在用这套方法研究人体内部的'指挥官'——比如你一紧张心跳就加快,是谁在发号施令?答案之一就是激素,化学信使。

分泌来源
由内分泌腺分泌,这类腺体无导管,分泌物直接进入血液
运输与靶向
随血液循环全身,但只作用于特定的靶器官或靶细胞
微量高效
在血液中含量极微,却能产生显著而持久的调节效应
调节功能
调节生长、代谢、生殖等生命活动,与神经系统协同配合
群发微信通知对应 →激素调节

内分泌腺是发通知的人,血液是网络,靶细胞是指定接收者;不是谁都响应,只有点过名的才回

5第 5 页 · 激素

感受器

上页讲了激素靠血液传递调节信号,但信号最初从何而来?你手碰到烫锅瞬间缩手——反射弧的第一棒感受器,正是把外界刺激「翻译」给神经系统的关键。

定义
感觉神经末梢的一种特殊结构,负责接收内、外环境的各种刺激
换能作用
核心功能——把光、声、压力、化学等刺激统一转化为神经冲动(电信号)
分类
外感受器(皮肤、眼、耳)感受外界刺激;内感受器(内脏、血管壁)感受体内变化
麦克风对应 →感受器

麦克风把声波(机械振动)转成电信号;感受器把各种刺激也转成神经冲动,本质都是「换能」

6第 6 页 · 感受器

感觉器官

上页我们说感受器是专门「换能」的小元件,把外界刺激变成神经电信号。但它们并不裸露,而是被精密「封装」在特定器官里——眼、耳、鼻、舌、皮肤,这些就是感觉器官。

感觉器官
含丰富感受器并配备辅助结构的器官,专门接收某一类刺激
五大感觉器官
眼(视觉)、耳(听觉与平衡)、鼻(嗅觉)、舌(味觉)、皮肤(触压温痛)
器官 ≠ 感受器
感受器只负责换能,感觉器官还含聚光、传导、保护等辅助结构
感觉的形成过程
刺激 → 感觉器官 → 感受器换能 → 传入神经 → 大脑皮层产生感觉
感觉产生于大脑
器官只采集与传导,「看见」「听见」最终是大脑皮层加工的结果
相机与感光芯片对应 →感觉器官 vs 感受器

感光芯片只负责换能,整台相机含镜头、对焦、外壳,才是完整的「感觉器官」

7第 7 页 · 感觉器官

视觉的形成

你已经知道感受器是感觉器官的核心,那视觉到底是怎么形成的?让我们追踪一束光,看它从角膜到大脑皮层经历了什么。

折光成像
角膜、晶状体折射光线,使物像落在视网膜上
感光换能
视网膜感光细胞把光信号转换成电信号(神经冲动)
神经传导
神经冲动沿视神经传到大脑皮层
形成视觉
大脑皮层视觉中枢加工信号,最终形成视觉
摄像头录像传到监控屏对应 →视觉形成全过程

摄像头=眼球采图,信号线=视神经传图,屏幕=大脑皮层显图

8第 8 页 · 视觉的形成

视网膜成像

从上一页的“视觉形成”再往前追一步:拍照时,照片里人物的上下与实物相反,眼睛视网膜上得到的也是倒立、缩小的实像;它还要经过神经编码与大脑解释。

定义
光线经角膜和晶状体等屈光结构会聚,在视网膜形成倒立、缩小的实像。
光电换能
视杆、视锥细胞把光信号转换为电信号,再经视网膜神经网络加工。
神经通路
双极细胞连接感光与神经节细胞,其轴突汇成视神经,把信号传向大脑。
知觉整合
大脑解释电信号并结合双眼、经验,形成正立且有空间关系的主观视觉。
典型应用
验光配镜用镜片改变屈光力,使焦点移至视网膜;眼底成像可观察视网膜结构与病变。
相机拍照对应 →眼睛成像

镜头会聚光到感光元件;角膜、晶状体负责会聚,视网膜感光细胞负责光电换能。

9第 9 页 · 视网膜成像

近视

上一页讲到,正常视觉是光线恰好汇聚在视网膜上。如果这个焦点没有落在视网膜——而是落在了它前面——远处物体就开始模糊。这就是近视。

定义
远处物体的平行光线汇聚在视网膜前方,远物模糊、近物清晰
成因
晶状体曲度过大(折光力过强)或眼球前后径过长
矫正
配戴凹透镜,先发散光线,再由晶状体汇聚到视网膜上
投影仪焦点落在幕布前方对应 →近视时焦点落在视网膜前

镜头=晶状体,幕布=视网膜;镜头焦距短或幕布被推远,清晰点就落在幕布前的墙上

10第 10 页 · 近视

凹透镜矫正近视

上一页我们看到:近视眼看远处时,像成在视网膜前方。能不能让光'先散一散',让像刚好后移到视网膜上?这就要靠凹透镜。

凹透镜的特点
中间薄、边缘厚,对平行光有发散作用
矫正原理
光先经凹透镜发散,再被晶状体会聚,像点后移至视网膜
镜眼距
镜片到眼睛约12毫米,太近或太远都会影响矫正效果
佩戴注意
配镜后仍要科学用眼,否则度数仍可能继续加深
喷壶洒水对应 →凹透镜发散光线

水先从喷头散开,落到远处时刚好覆盖更大范围

1f=1f+1f\frac{1}{f_{合}}=\frac{1}{f_{凹}}+\frac{1}{f_{眼}}
11第 11 页 · 凹透镜矫正近视

透镜的会聚与发散

上页用凹透镜矫正了近视——但你可能没想过:为什么凹透镜能让光"散"开?凸透镜为什么又能让光"收"到一点?这一页从形状到原理,一次讲透。

凸透镜(会聚透镜)
中间厚、两边薄,使平行光会聚于实焦点
凹透镜(发散透镜)
中间薄、两边厚,使平行光发散,反向延长交于虚焦点
原理:折射的累积
光进出玻璃折射方向相反;曲面让各方向偏折累加,产生净会聚或净发散
焦距的物理意义
曲率越大(透镜越弯),焦距越短,会聚或发散能力越强
漏斗与花洒对应 →凸透镜与凹透镜

漏斗把水流收束到一点=凸透镜把光会聚到焦点;花洒把水流散开=凹透镜把光发散

1f=(n1)(1R11R2)\frac{1}{f} = (n-1)\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right)
12第 12 页 · 透镜的会聚与发散

听觉的形成

光让我们看见世界,声音是怎么让我们'听见'的?和视觉类似,听觉也是一条从外界刺激到大脑感知的通路——只不过起点换成了振动。

声波传导与鼓膜振动
耳廓收集声波,经外耳道传到鼓膜,引起鼓膜振动
听小骨放大传递
鼓膜振动经锤骨、砧骨、镫骨三块听小骨杠杆放大,传至耳蜗
耳蜗内感受器换能
耳蜗内的毛细胞将振动转化为神经冲动
大脑皮层形成听觉
神经冲动沿听神经传到大脑皮层听觉中枢
接力赛跑对应 →听觉传导通路

信号像接力棒,从鼓膜→听小骨→耳蜗→听神经→大脑逐站传递

13第 13 页 · 听觉的形成

噪声

上页我们拆解了耳朵怎么'听见'声音——声波传到耳蜗变成神经信号。但同样是声音:清晨鸟鸣让你愉悦,装修电钻让你心烦——让人不想听、对人有害的声音,就是噪声。

两个角度的定义
物理学看是无规则振动;环保学看是干扰人正常活动的声响
三类主要来源
工业噪声(机器)、交通噪声(车流)、生活噪声(家电、广场舞)
对调节系统的危害
损伤内耳毛细胞、扰乱神经兴奋、影响心血管与睡眠
三种控制思路
在声源处减弱、在传播中阻断、在人耳处防护
概念的延伸
信息学中'噪声'指干扰有效信号的无关成分
多人同时说话的餐厅对应 →噪声干扰有用信号

想听朋友的话是'信号',旁人七嘴八舌就是'噪声',盖住了目标

14第 14 页 · 噪声

神经系统的组成

上一节我们追到「声波→耳→听」的终点是听觉皮层。问题来了:信号走的是哪条路?背后是整套神经系统在干活。

神经元
神经系统结构和功能的基本单位,能接收并传导兴奋
中枢神经系统
由脑和脊髓组成,是信息处理和指令发出的中心
周围神经系统
由脑神经和脊神经组成,像网络一样连到全身各处
传入神经与传出神经
传入把信号送进中枢,传出把指令送出中枢
公司指挥系统对应 →神经系统组成

总部(脑)发号施令,分部(脊髓)协调,快递员(周围神经)送达

15第 15 页 · 神经系统的组成

本节要点

  • 调节两条线:神经调节快速准确,激素调节缓慢持久
  • 反射弧五环节缺一不可,结构完整是反射发生的前提
  • 感觉形成于大脑皮层,而不是感受器
  • 近视像落在视网膜前方,凹透镜发散光线把像后移
延伸主题:反射弧的完整路径与实例激素调节:胰岛素与血糖平衡远视、老花眼的成因与矫正
16第 16 页 · 本节要点

课后思考

三个问题,从回顾到应用再到迁移。先自己想,再看答案。

1物体在视网膜上成的是倒立、缩小的像,但我们感知到的世界却是正立的。这中间究竟经历了怎样的「加工」?

参考答案倒立缩小的像经视神经传到大脑皮层视觉中枢后,被「翻转加工」为正立的像。我们「看到」的不是像本身,而是大脑对信号的主观解释。

2远视眼看近处模糊,应该佩戴什么透镜矫正?为什么不能用凹透镜?

参考答案凸透镜能将光线会聚,使像前移到视网膜上;凹透镜发散光线会让像更靠后,对远视眼反而加重,所以不能用。

3遇到危险时心跳会加速(神经调节),肾上腺素也会分泌增多(激素调节),两种调节方式为什么会同时启动?

参考答案神经调节快速短暂,先启动应急状态;激素调节缓慢持久,后续维持能量供应。两者「快慢搭配」才能从容应对复杂环境。

17第 17 页 · 课后思考
人体生命活动的调节(一) · 知识图解