
在前面的学习中,我们了解了人体如何通过各种系统维持生命活动:比如消化系统能够消化和吸收营养物质,呼吸系统为身体提供氧气,血液循环系统负责运输氧气、营养和各种废物,泌尿系统将体内的废物排出体外。这些系统各司其职,但它们并不是各自“独立作战”,而是紧密合作,相互协调。那么,是什么让这些系统能够像一支高效的团队一样分工协作、应对环境的变化,从而保证生命的正常活动呢?
这就需要神经系统的调节作用。神经系统是人体最重要、最快速的调节和控制系统,被誉为“人体的指挥中心”或“生物计算机”。它通过感受内、外界环境的各种信息,把这些信息(如温度变化、疼痛、光线、声音等)迅速传递到中枢,然后进行分析和判断,产生相应的神经冲动,再把指令准确地传递到需要反应的器官或组织。例如,当外界气温骤降时,神经系统能够让我们感到寒冷,并及时让皮肤的毛细血管收缩减少热量损失;当你听到突然的响声,大脑会迅速分析并作出反应(如转头、逃避等动作)。
此外,神经系统还不断调节和控制心跳、呼吸、血压等体内重要的生理活动,保证身体内环境的稳态(即内环境相对稳定、适合生命活动的状态)。它不仅帮助我们应对突发情况,还参与学习、记忆、情感、思维等高级功能,使我们能够感知世界、适应环境,并与外界进行复杂的交互。
简言之,神经系统像一张庞大的“信息高速公路网”,连接着各个“城市”(器官和组织),负责信息的采集、传输、处理和反馈,协助人体成为一个协调统一的整体,从而高效地维持生命活动并应对变化。
人体的神经系统由中枢神经系统和周围神经系统两大部分组成。
中枢神经系统包括脑和脊髓,是神经系统的中枢部分,负责接收、处理和整合信息,发出指令。脑位于颅腔内,由头骨保护;脊髓位于椎管内,由脊椎骨保护。脑和脊髓的外面还包裹着三层膜,叫做脑膜和脊膜,膜之间有脑脊液,起缓冲保护作用。
周围神经系统包括脑神经和脊神经,是连接中枢神经系统与全身各部分的通路。人体有12对脑神经,从脑发出,主要分布在头部,支配视觉、听觉、面部肌肉运动等。人体有31对脊神经,从脊髓发出,分布到躯干和四肢,支配躯干和四肢的感觉与运动。
神经系统的这种分工合作,保证了人体能够快速、准确地感知环境变化并做出反应。例如,当我们触摸到滚烫的水杯时,手部的感觉神经将“烫”的信息传递到脊髓和大脑,大脑迅速做出判断,然后通过运动神经发出指令,手部肌肉收缩,我们立即松开手。整个过程在瞬间完成,这就是神经系统高效调节的体现。
脑是神经系统的最高级中枢,位于颅腔内,重约1300-1400克,约占体重的2%,但消耗的能量却占全身的20%左右。脑由大脑、小脑和脑干三部分组成。
大脑是脑的最大部分,分为左右两个大脑半球,表面布满深浅不一的沟回,大大增加了表面积。大脑半球的外层是大脑皮层,由神经细胞体组成,呈灰色,叫做灰质。大脑皮层的内部是神经纤维,呈白色,叫做白质。大脑皮层是人类最重要的神经中枢,具有感觉、运动、语言、思维、记忆等多种功能。
大脑皮层不同区域有不同的功能。顶叶的体感区负责接收来自全身的触觉、温度觉、痛觉等信息;枕叶的视觉区负责处理视觉信息;颞叶的听觉区负责处理听觉信息;额叶的运动区负责发出运动指令,控制全身骨骼肌的运动。人类大脑皮层还有特有的语言中枢,包括说话中枢(位于额下回后部)、听懂语言中枢(位于颞上回后部)、阅读中枢和书写中枢,这些中枢使人类能够进行复杂的语言交流和思维活动。
小脑位于大脑的后下方,也分为左右两个半球。小脑的主要功能是协调运动,维持身体平衡。当我们走路、跑步、骑自行车时,小脑会协调全身肌肉的活动,使动作连贯、准确。小脑受损的人,动作会变得笨拙、不协调,难以维持身体平衡。
脑干位于大脑和脊髓之间,包括中脑、脑桥和延髓。脑干是生命中枢所在地,控制着呼吸、心跳、血压等基本生命活动。延髓中有呼吸中枢、心血管中枢等重要中枢。脑干受损会危及生命,这就是为什么医学上判断脑死亡的重要标准之一是脑干功能丧失。
人脑是已知宇宙中最复杂的结构,约有860亿个神经细胞,神经细胞之间的连接数量更是天文数字。人类大脑皮层高度发达,具有语言、抽象思维、创造等高级功能,这是人类区别于其他动物的重要标志。
脊髓位于椎管内,呈长圆柱形,上端与延髓相连,下端止于第一腰椎的水平。脊髓的横切面可以看到,外层是白质(神经纤维),内层是灰质(神经细胞体),灰质在横切面上呈“H”形或蝴蝶形。
脊髓有两个重要功能。第一个功能是传导。脊髓中的神经纤维将来自身体各部分的感觉信息传递到脑,同时将脑发出的运动指令传递到身体各部分。如果脊髓受损,传导功能中断,受损部位以下的身体部分会失去感觉和运动能力,造成瘫痪。
脊髓的第二个功能是反射。脊髓本身也是一个低级中枢,能够完成一些简单的反射,如膝跳反射、缩手反射等。这些反射不需要大脑参与就能完成,这是一种保护性机制,能够在危险情况下快速做出反应。
2020年,河北省石家庄市一位建筑工人因高空坠落导致脊髓损伤,腰部以下失去知觉和运动能力。经过积极治疗和康复训练,虽然无法完全恢复,但通过辅助器具能够站立行走。这个案例提醒我们,脊髓对人体功能至关重要,要注意保护,避免外伤。
神经系统能够完成各种复杂的调节功能,基础是神经元。神经元也叫神经细胞,是神经系统的基本结构和功能单位。
神经元由细胞体和突起两部分组成。细胞体主要集中在中枢神经系统的灰质和周围神经系统的神经节中,含有细胞核和大部分细胞质,是神经元的营养中心。突起从细胞体伸出,分为树突和轴突两种。树突较短,呈树枝状分支,负责接收来自其他神经元或感受器的信息。轴突通常只有一条,较长,外面包裹着髓鞘,末端有许多分支。轴突负责将信息传递给其他神经元或效应器。
神经元最重要的特性是能够产生和传导神经冲动。当神经元受到刺激时,会产生一种电信号,叫做神经冲动或动作电位。神经冲动沿着神经纤维传导,速度很快,可达每秒100米以上。这种快速的信息传递使神经调节能够在极短时间内完成。
神经元之间不是直接连接的,而是通过突触相连。突触是一个神经元的轴突末梢与另一个神经元的树突或细胞体之间的接触部位。神经冲动在突触处不能直接通过,而是通过化学物质传递。当神经冲动到达突触前膜时,会释放神经递质,神经递质扩散到突触后膜,与受体结合,引起后一个神经元产生兴奋或抑制。这种化学传递方式虽然比电传导慢,但能够对信号进行调节和整合。
人体约有860亿个神经元,每个神经元可以与数千个其他神经元建立突触连接。这种复杂的网络结构是神经系统强大功能的基础,也是人类学习、记忆、思维等高级功能的物质基础。

反射是神经调节的基本方式,是指在神经系统的参与下,人体对内外环境刺激所做出的规律性反应。反射是人和动物适应环境的重要方式。
完成反射的神经结构叫做反射弧,包括五个部分:感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。
感受器是能够感受刺激的结构,如皮肤中的触觉、痛觉感受器,视网膜中的光感受器等。感受器接受刺激后,产生神经冲动。
传入神经也叫感觉神经,将感受器产生的神经冲动传递到神经中枢。
神经中枢是产生反射的部位,对传入的信息进行分析和整合,产生传出的神经冲动。神经中枢可以在脊髓,也可以在脑。
传出神经也叫运动神经,将神经中枢发出的神经冲动传递到效应器。
效应器是执行反射的结构,通常是肌肉或腺体。肌肉收缩或腺体分泌,完成反应。
让我们以膝跳反射为例来理解反射弧。医生用小锤轻叩膝盖下方的韧带,大腿肌肉中的感受器(肌梭)受到牵拉刺激,产生神经冲动,通过传入神经传递到脊髓中的神经中枢,神经中枢立即发出神经冲动,通过传出神经传递到大腿肌肉,大腿肌肉收缩,小腿突然抬起,完成膝跳反射。整个过程不需要大脑参与,非常迅速。
反射分为非条件反射和条件反射两类。非条件反射是生来就有的,如膝跳反射、眨眼反射、缩手反射等。这些反射的反射弧是先天形成的,对保护机体有重要作用。条件反射是后天学习形成的,如看到柠檬流口水、听到上课铃进教室等。条件反射的形成需要大脑皮层的参与,反射弧是在生活过程中建立的。
俄国生理学家巴甫洛夫对条件反射进行了深入研究。他的著名实验是:给狗喂食前先响铃,多次重复后,只要响铃,狗就会分泌唾液,即使不给食物。这说明狗建立了“铃声-食物”的条件反射。巴甫洛夫因这项研究获得了1904年的诺贝尔生理学或医学奖。
反射弧的完整性是完成反射的前提。如果反射弧的任何一个环节受损,反射都无法完成。例如,脊髓损伤会切断传导通路,导致反射消失;周围神经损伤会影响感觉传入或运动传出,也会影响反射。

眼是人体最重要的感觉器官,人类获得的外界信息约有80%来自视觉。眼球位于眼眶内,呈球形,由眼球壁和内容物组成。
眼球壁由三层膜构成。最外层是巩膜,呈白色,质地坚韧,起保护作用。我们平时说的“眼白”就是巩膜。巩膜前方透明的部分叫做角膜,光线通过角膜进入眼球。
中间一层是脉络膜,含有丰富的血管和色素,为眼球供应营养,色素能够吸收进入眼内的多余光线。脉络膜的前部形成虹膜,虹膜呈环形,中央有一个圆孔叫做瞳孔。虹膜含有色素,决定了眼睛的颜色。虹膜中有平滑肌,能够调节瞳孔的大小,控制进入眼球的光量。光线强时瞳孔缩小,光线弱时瞳孔扩大。虹膜的后方有晶状体,呈双凸透镜形,富有弹性,能够改变曲度。晶状体周围有睫状肌,睫状肌收缩或舒张能够调节晶状体的曲度,使不同距离的物体都能在视网膜上形成清晰的像,这叫做眼的调节。
最内层是视网膜,含有大量感光细胞,能够感受光刺激,产生神经冲动。视网膜上有两种感光细胞:视锥细胞和视杆细胞。视锥细胞主要分布在视网膜的中央,对强光敏感,能够感受颜色,在明亮环境下工作。视杆细胞主要分布在视网膜的周边,对弱光敏感,不能感受颜色,在昏暗环境下工作。这就是为什么在暗处我们看不清颜色的原因。
眼球的内容物包括房水、晶状体和玻璃体。它们都是透明的,能够折射光线,使光线聚焦在视网膜上。
视觉的形成过程是这样的:光线依次通过角膜、房水、瞳孔、晶状体、玻璃体,到达视网膜,在视网膜上形成物体的像(倒立、缩小的实像)。视网膜上的感光细胞接受光刺激,产生神经冲动,神经冲动沿着视神经传递到大脑皮层的视觉中枢,形成视觉。需要注意的是,物体的像是在视网膜上形成的,但视觉是在大脑皮层形成的。如果视神经或视觉中枢受损,即使视网膜正常,也会失明。
近视和远视是常见的视力问题。近视是指能看清近处物体,看不清远处物体。近视的原因是眼球前后径过长或晶状体曲度过大,远处物体的像落在视网膜前方。远视是指能看清远处物体,看不清近处物体。远视的原因是眼球前后径过短或晶状体曲度过小,近处物体的像落在视网膜后方。近视需要配戴凹透镜矫正,远视需要配戴凸透镜矫正。
2021年,教育部调查显示,中国儿童青少年总体近视率为52.7%,其中小学生为35.6%,初中生为71.1%,高中生为80.5%。近视率如此之高,与长时间近距离用眼、户外活动减少、电子产品使用过度等因素密切相关。保护视力,预防近视,已成为重要的公共卫生问题。
预防近视要做到:保持正确的读写姿势,眼睛距离书本约33厘米;注意用眼卫生,读写40分钟后休息10分钟,远眺或做眼保健操;保证充足的户外活动时间,每天至少2小时;控制电子产品使用时间;保证充足睡眠;定期检查视力。一旦发现近视,要及时矫正,防止度数加深。
耳是听觉器官,还能感受身体的位置和平衡。耳分为外耳、中耳和内耳三部分。
外耳包括耳廓和外耳道。耳廓能够收集声波,外耳道将声波传递到鼓膜。外耳道内有耵聍腺,分泌耵聍(俗称耳屎),能够粘住进入外耳道的灰尘和小虫,保护鼓膜。
中耳包括鼓膜、鼓室和听小骨。鼓膜是一层薄膜,将外耳道和鼓室分隔开。声波振动使鼓膜振动。鼓室内有三块听小骨:锤骨、砧骨和镫骨,依次连接,将鼓膜的振动传递并放大,传递到内耳。鼓室通过咽鼓管与咽部相连,咽鼓管能够调节鼓膜内外的气压,保持平衡。这就是为什么坐飞机或坐电梯时,做吞咽动作能够缓解耳朵不适的原因。
内耳包括前庭、半规管和耳蜗。耳蜗是听觉感受器,内部有听觉感受细胞。当听小骨的振动传递到耳蜗时,耳蜗内的淋巴液振动,刺激听觉感受细胞,产生神经冲动。神经冲动沿着听神经传递到大脑皮层的听觉中枢,形成听觉。
前庭和半规管是位觉感受器,能够感受头部位置的变化和身体的运动状态,维持身体平衡。晕车、晕船就是因为前庭和半规管受到过度刺激引起的。
噪声对听觉有很大危害。长期处于强噪声环境中,会损伤听觉感受细胞,导致听力下降甚至耳聋。2019年世界卫生组织发布报告,全球有11亿年轻人(12-35岁)面临听力受损风险,主要原因是长时间、大音量使用耳机。因此,使用耳机时要控制音量和时间,避免在嘈杂环境中长时间停留,保护听力。
睡眠对神经系统的健康至关重要。睡眠时,大脑皮层的大部分神经细胞处于抑制状态,得到充分休息,能够恢复精力,巩固记忆,促进生长发育。
不同年龄段对睡眠的需求不同。新生儿每天需要睡16-20小时,幼儿需要12-14小时,学龄儿童需要10-12小时,青少年需要8-10小时,成年人需要7-9小时。但现实中,很多青少年睡眠严重不足。2022年中国睡眠研究会调查显示,超过60%的青少年睡眠时间不足8小时。
睡眠不足会严重影响健康。短期影响包括注意力不集中、记忆力下降、学习效率降低、情绪烦躁等。长期睡眠不足会影响生长发育、降低免疫力、增加肥胖风险,甚至影响心理健康。
保证充足睡眠要做到:养成规律的作息习惯,按时睡觉、按时起床;睡前避免剧烈运动和兴奋性活动;创造良好的睡眠环境,保持安静、黑暗、温度适宜;睡前不玩手机、不看电视;白天适当运动,有助于夜间睡眠。
大脑是人体的“司令部”,需要精心保护。合理用脑能够提高学习效率,保持大脑健康。
要劳逸结合。长时间学习会导致大脑疲劳,效率下降。建议学习40-50分钟后休息10分钟,做做运动,远眺一下,让大脑得到休息。不要开夜车,牺牲睡眠时间学习,这样会适得其反。
要科学用脑。大脑皮层不同区域有不同功能,交替使用能够提高效率。例如,学习一段时间后,可以换换科目,或者做做运动、听听音乐,让大脑的不同区域轮流工作和休息。
要保证大脑的营养供应。大脑虽然只占体重的2%,但消耗的能量占全身的20%。要保证充足的营养,特别是葡萄糖(大脑的主要能量来源)、蛋白质、不饱和脂肪酸(如DHA)、维生素B族等。吃好早餐对保证上午的学习效率特别重要。
要保护大脑免受伤害。避免头部外伤,骑车、运动时注意安全,必要时佩戴头盔。远离毒品、酒精等有害物质,它们会严重损害神经系统。
心理健康与神经系统密切相关。良好的心理状态有助于神经系统功能的正常发挥,而神经系统的健康也是心理健康的基础。
青少年时期是心理发展的关键时期,也容易出现心理问题。常见的有学习压力、人际交往困难、情绪波动、焦虑、抑郁等。这些问题如果不及时解决,可能影响学习、生活,甚至危害身心健康。
保持心理健康要做到:正确认识自己,接纳自己的优点和缺点;合理安排学习和生活,不给自己过大压力;学会调节情绪,通过运动、音乐、倾诉等方式宣泄不良情绪;建立良好的人际关系,多与家人、朋友交流;遇到心理问题及时寻求帮助,可以向父母、老师、心理咨询师倾诉。
2021年,教育部明确要求中小学建立心理健康教育制度,配备专兼职心理健康教育教师,开设心理健康教育课程。这说明国家高度重视青少年心理健康,我们要主动关注自己的心理状态,培养积极向上的心态。
神经系统是人体最精密、最重要的系统,一旦受损往往难以修复。我们要从小养成良好的生活习惯,保护神经系统健康,为一生的健康打下基础。
第一题:下表是大脑皮层不同区域的功能定位,请根据表格回答问题。
(1)如果一个人因脑出血导致左侧额叶运动区受损,会出现什么症状?
(2)为什么视网膜正常、眼球结构正常的人,如果枕叶视觉区受损也会失明?
(3)人类特有的语言功能主要由大脑皮层的哪些区域完成?
(4)为什么说大脑皮层是人类最重要的神经中枢?
答案: (1)左侧额叶运动区受损会导致右侧身体运动障碍或瘫痪。
解释:
第一,大脑对身体的运动控制是交叉的。左侧大脑皮层的运动区控制右侧身体的运动,右侧大脑皮层的运动区控制左侧身体的运动。这是因为运动神经在延髓处交叉到对侧。
第二,运动区受损后,相应部位的肌肉无法接收到运动指令,会出现运动障碍或完全瘫痪。患者可能无法控制右侧手臂、腿部的运动,右侧面部肌肉也可能受影响,出现口角歪斜。
第三,受损程度和范围决定症状轻重。如果只是部分受损,可能只是运动不灵活、力量减弱;如果大面积受损,可能完全瘫痪。
第四,通过康复训练,部分功能可能恢复。大脑具有一定的可塑性,健康的脑区可以代偿部分受损脑区的功能。早期积极的康复训练能够促进功能恢复。
(2)虽然视网膜和眼球结构正常,但枕叶视觉区受损也会导致失明,这是因为视觉的形成需要完整的视觉通路。
解释:
第一,视觉形成的完整过程:光线刺激视网膜的感光细胞→产生神经冲动→神经冲动沿视神经传递→到达大脑枕叶的视觉中枢→形成视觉。任何一个环节受损,视觉都无法形成。
第二,物像形成与视觉形成的区别。物体的像是在视网膜上形成的,这是物理过程。但视觉是在大脑皮层形成的,这是生理过程。视网膜只是感受光刺激的器官,真正“看见”东西是大脑的功能。
第三,视觉中枢受损的情况。如果枕叶视觉区受损,即使视网膜正常感受光刺激并产生神经冲动,但这些信息无法在大脑中被处理和解读,患者就感觉不到光和颜色,也看不到物体,这叫做皮层性失明。
第四,这说明大脑在感觉形成中的核心作用。所有的感觉,包括视觉、听觉、触觉等,最终都是在大脑皮层形成的。感觉器官只是接收刺激的工具,大脑才是真正"感受"的地方。
(3)人类特有的语言功能主要由大脑皮层的以下区域完成:
第一,说话中枢(运动性语言中枢):位于额下回后部(通常在左侧半球)。负责控制说话的肌肉运动,使人能够说出语言。如果这个中枢受损,患者能听懂别人说话,也知道自己想说什么,但就是说不出来或说话不清楚,这叫运动性失语。
第二,听懂语言中枢(感觉性语言中枢):位于颞上回后部(通常在左侧半球)。负责理解听到的语言。如果这个中枢受损,患者能听到声音,但听不懂语言的意思,自己说话也缺乏逻辑,这叫感觉性失语。
第三,阅读中枢(视觉性语言中枢):负责理解文字。受损后不能理解文字的意义。
第四,书写中枢:负责控制书写动作。受损后不能写字。
这些语言中枢通常位于左侧大脑半球,约95%的人是这样。左侧大脑半球也叫语言优势半球。这些语言中枢相互联系、共同工作,使人类能够进行复杂的语言交流。
(4)大脑皮层是人类最重要的神经中枢的理由:
第一,功能全面。大脑皮层整合了感觉、运动、语言、思维、记忆、情感等多种高级功能,是人体功能的最高指挥中心。
第二,高级功能的物质基础。大脑皮层特别是人类大脑皮层高度发达,面积大、沟回多、神经细胞数量多,是人类进行抽象思维、创造性思维、语言交流等高级智力活动的物质基础。
第三,人类的独特之处。人类大脑皮层有特殊的语言中枢,这是人类区别于其他动物的重要标志。语言使人类能够进行复杂的社会交往、知识传承、文化创造。
第四,学习和记忆的关键。大脑皮层能够将短期记忆转化为长期记忆,存储和提取信息,这是学习的基础。人类终生都具有学习能力,这与大脑皮层的可塑性有关。
第五,意识的产生。人类的自我意识、对外界的认知、主观感受等,都是大脑皮层活动的结果。大脑皮层受损会导致意识障碍、认知功能下降、人格改变等。
第六,对低级中枢的调控。大脑皮层对脑干、脊髓等低级中枢有调控作用,能够控制和修正本能反应。例如,我们可以憋尿、憋大便,这就是大脑皮层对排尿、排便反射的控制。
知识点:本题考查大脑皮层的结构和功能分区,要求学生理解大脑皮层不同区域的功能,认识大脑在人体生命活动中的核心地位,理解人类大脑的特殊性。
第二题:下图是反射弧的模式图(假设A是感受器,B是传入神经,C是神经中枢,D是传出神经,E是效应器)。请根据图示回答问题。
(1)完成一个反射需要哪些结构?请按顺序说明。
(2)如果在图中X处切断神经,刺激A,能否引起反射?为什么?
(3)如果在图中Y处切断神经,刺激A,能否引起反射?刺激D,E会有反应吗?
(4)膝跳反射和缩手反射有什么不同?
答案: (1)完成一个反射需要完整的反射弧,包括五个结构,按顺序是:
第一,感受器(A):能够感受刺激(如光、声、温度、压力、化学物质等)的结构。感受器可以是特殊的感觉器官(如眼、耳),也可以是分布在皮肤、肌肉、内脏等处的感觉神经末梢。感受器接受刺激后,将刺激转变为神经冲动。
第二,传入神经(B):也叫感觉神经,是将感受器产生的神经冲动传递到神经中枢的神经纤维。传入神经的神经元细胞体通常位于脊神经节或脑神经节中。
第三,神经中枢(C):是产生反射的部位,对传入的信息进行分析、整合,然后产生传出的神经冲动。神经中枢可以是脊髓中的灰质,也可以是脑的某个部位。简单反射的中枢在脊髓,复杂反射的中枢在脑。
第四,传出神经(D):也叫运动神经,是将神经中枢产生的神经冲动传递到效应器的神经纤维。
第五,效应器(E):是执行反射的结构,通常是肌肉或腺体。肌肉收缩或腺体分泌,完成反应。效应器也包括运动神经末梢及其所支配的肌肉或腺体。
这五个部分缺一不可,构成一个完整的反射弧。只有反射弧完整,反射才能正常进行。
(2)如果在X处(传入神经)切断,刺激A(感受器),不能引起反射。
原因: 第一,神经冲动传导受阻。感受器A受到刺激后会产生神经冲动,但传入神经在X处被切断,神经冲动无法传递到神经中枢C。
第二,中枢无法接收信息。由于神经冲动传不到神经中枢,中枢无法接收到刺激信息,也就无法产生传出的神经冲动。
第三,反射弧不完整。反射弧被切断,整个反射过程中断,效应器E不会产生反应。
第四,临床意义。这种情况相当于感觉神经损伤。患者会失去该部位的感觉,但运动功能保留(如果运动神经完好)。例如,麻醉就是暂时阻断感觉神经的传导,使患者感觉不到疼痛。
(3)如果在Y处(传出神经)切断:
刺激A(感受器):不能引起反射。 原因:虽然感受器能产生神经冲动,冲动也能传到神经中枢,中枢也能产生传出的神经冲动,但传出神经在Y处被切断,神经冲动无法传递到效应器E,因此效应器不会产生反应,反射无法完成。
刺激D(传出神经,在切断点之前):效应器E会有反应。 原因:直接刺激传出神经D,神经冲动可以沿着神经纤维传递到效应器E,引起效应器反应(肌肉收缩或腺体分泌)。这个反应不是反射,因为没有经过完整的反射弧,只是神经-肌肉(或腺体)的直接反应。
临床意义: 这种情况相当于运动神经损伤。患者会失去该部位的运动功能,出现瘫痪,但感觉功能保留(如果感觉神经完好)。虽然能感觉到刺激,但无法控制肌肉运动。例如,脊髓损伤导致传出神经通路中断,患者损伤部位以下会瘫痪。
(4)膝跳反射和缩手反射的不同之处:
反射类型: 膝跳反射是最简单的反射,神经中枢在脊髓,不需要大脑参与,是单突触反射(传入神经元直接与传出神经元形成突触)。缩手反射的神经中枢也在脊髓,但是多突触反射(传入神经元与多个中间神经元连接,再传递给传出神经元),较膝跳反射复杂。
意识参与: 膝跳反射完全不受意识控制。当医生用小锤叩击膝盖下方韧带时,小腿会不由自主地抬起,我们无法通过意识阻止这个反应。缩手反射虽然也很快,但大脑会同步接收到信息,产生痛觉,我们能够意识到发生了什么。
生理意义: 膝跳反射主要用于维持身体姿势和站立的稳定性。当身体重心改变时,下肢肌肉通过这种反射迅速调整,保持平衡。缩手反射是典型的保护性反射,当手触到有害刺激(如高温、针刺)时,迅速缩回,避免损伤。
反射弧结构: 膝跳反射的感受器是大腿肌肉中的肌梭(感受肌肉牵拉),效应器是大腿股四头肌。缩手反射的感受器是手部皮肤的痛觉感受器,效应器是手臂的屈肌。
医学应用: 医生通过检查膝跳反射能够判断脊髓和神经的功能是否正常。如果膝跳反射消失,可能提示脊髓或周围神经受损。膝跳反射亢进(反应过强),可能提示大脑对脊髓的抑制作用减弱。
知识点:本题考查反射弧的结构和功能,要求学生理解反射弧各部分的作用,能够分析反射弧不完整时对反射的影响,区分不同类型的反射,认识神经系统的调节机制。
第三题:某学校对学生的睡眠时间和学习成绩进行了调查,结果如下:
(1)分析睡眠时间与学习成绩、注意力的关系。
(2)为什么充足的睡眠能够提高学习效率?
(3)为什么睡眠时间过长(E组)学习成绩反而略有下降?
(4)作为中学生,应该如何保证充足的睡眠?
答案: (1)睡眠时间与学习成绩、注意力的关系:
总体趋势: 从A组到D组,随着睡眠时间增加,学习成绩和注意力集中程度都显著提高。睡眠5-6小时的A组,平均成绩只有68分,注意力评分5.2分;睡眠8-9小时的D组,平均成绩达到85分,注意力评分8.6分。这说明充足的睡眠对学习成绩和注意力有显著的正向影响。
最佳睡眠时间: D组(8-9小时)的表现最好,学习成绩和注意力都达到最高。这与青少年推荐的睡眠时间(8-10小时)相符,说明这个睡眠时间段最有利于学习和认知功能。
睡眠不足的影响: A组和B组睡眠严重不足,学习成绩明显较低,注意力很难集中。睡眠不足会导致大脑疲劳、反应迟钝、记忆力下降,严重影响学习效果。
过度睡眠: E组(9-10小时)虽然睡眠充足,但成绩和注意力略低于D组。这可能说明睡眠时间并非越长越好,过度睡眠可能占用了学习和活动时间,或者反映了其他问题(如身体不适、缺乏动力等)。
(2)充足睡眠能够提高学习效率的原因:
第一,大脑得到充分休息。睡眠时,大脑皮层的大部分神经细胞处于抑制状态,代谢产物被清除,能量得到恢复。充分休息后,大脑能够以最佳状态工作,思维敏捷、反应快。
第二,巩固记忆。睡眠在记忆巩固中起关键作用。研究表明,睡眠时大脑会重新激活白天学习的内容,将短期记忆转化为长期记忆,整理和强化知识。充足睡眠的学生记忆效果更好,学习内容记得更牢固。
第三,提高注意力。睡眠不足会严重影响注意力和专注力。从数据看,睡眠5-6小时的学生注意力评分只有5.2分,而睡眠8-9小时的学生达到8.6分,差异明显。注意力集中是高效学习的前提。
第四,促进神经发育。青少年处于大脑发育的关键时期,睡眠时会分泌生长激素,促进大脑神经元的发育和突触的形成。充足睡眠有利于智力发展。
第五,调节情绪。睡眠不足会导致情绪不稳定、易怒、焦虑,影响学习动机和心理状态。充足睡眠能够保持良好的情绪,有助于积极主动地学习。
第六,增强免疫力。睡眠充足的学生不容易生病,减少因病缺课,学习更连贯。
(3)睡眠时间过长学习成绩略有下降的可能原因:
第一,学习时间减少。睡眠时间过长会占用学习、复习、作业的时间。虽然休息充分,但如果学习时间不足,成绩也难以提高。D组和E组相比,E组多睡1小时,可能少学习或复习1小时。
第二,并非主动选择。有些学生睡眠时间长可能不是因为作息规律,而是因为身体不适、缺乏学习动力、逃避学习等原因。这些学生可能学习积极性不高,成绩自然较低。
第三,睡眠质量问题。单纯看睡眠时长不能反映睡眠质量。有些学生虽然躺在床上时间长,但睡眠质量差、多梦、易醒,实际休息效果不好,白天仍感疲劳。
第四,生活方式问题。睡眠时间过长可能伴随缺乏运动、作息不规律等不良生活习惯,这些都可能影响学习状态。
第五,适度原则。任何事情都有最佳值。对青少年来说,8-9小时睡眠是最适宜的,既能保证充分休息,又不会过度占用时间。适度睡眠+高效学习=最佳成绩。
需要说明的是,E组成绩只是略低于D组(83分vs85分),差异不大,E组仍然远好于睡眠不足的A、B、C组。关键是要保证至少8小时睡眠。
(4)中学生保证充足睡眠的方法:
第一,制定合理的作息时间表。根据学校作息和自身情况,确定固定的睡觉时间和起床时间。例如,如果早上6:30起床,最晚应该在22:30上床睡觉,保证8小时睡眠。周末也要尽量保持规律,不要熬夜或睡懒觉。
第二,提高学习效率。充分利用白天和晚上的学习时间,提高专注度和效率,避免拖延。课堂上认真听讲,及时完成作业,不要把任务拖到睡前。合理安排学习任务,先紧后松,保证按时睡觉。
第三,创造良好的睡眠环境。卧室保持安静、黑暗、温度适宜(18-22℃)。睡前关闭或调暗灯光,拉上窗帘。避免噪音干扰。选择舒适的床和枕头。
第四,睡前准备。睡前1小时不要进行剧烈运动或兴奋性活动。睡前30分钟停止使用电子产品(手机、电脑、平板),因为屏幕的蓝光会抑制褪黑素分泌,影响入睡。可以洗个热水澡、听轻柔音乐、做做拉伸,帮助放松。
第五,午睡补充。如果晚上睡眠不足,可以在中午休息20-30分钟。午睡能够恢复精力,提高下午的学习效率。但午睡时间不宜过长,以免影响晚上睡眠。
第六,家长和学校的支持。家长要为孩子创造良好的睡眠条件,监督孩子按时睡觉,不要让孩子熬夜学习。学校要合理安排课程和作业,避免作业负担过重。社会要改变"只看成绩"的评价方式,重视学生的身心健康。
第七,认识睡眠的重要性。要认识到睡眠不是浪费时间,而是提高学习效率的必要投资。牺牲睡眠换取学习时间是得不偿失的,只会陷入"越睡越少→效率越低→需要更多时间→睡得更少"的恶性循环。
知识点:本题综合考查睡眠与神经系统健康、学习效率的关系,要求学生能够分析数据,理解睡眠的重要性,认识睡眠不足的危害,掌握保证充足睡眠的方法,培养健康的生活习惯。
第四题:近视是青少年常见的健康问题。下表是某市2010年和2020年学生近视率的调查数据:
(1)分析十年间学生近视率的变化趋势。
(2)近视是如何形成的?为什么青少年容易近视?
(3)长时间使用电子产品为什么容易导致近视?
(4)如何预防近视?
答案: (1)十年间学生近视率的变化趋势:
总体上升: 各学段近视率都显著上升。小学近视率从28.5%上升到35.6%,增加了7.1个百分点;初中从55.8%上升到71.1%,增加了15.3个百分点;高中从70.3%上升到80.5%,增加了10.2个百分点。这说明青少年近视问题日益严重,已成为重大公共卫生问题。
年级越高近视率越高: 无论是2010年还是2020年,都呈现“小学< 初中< 高中”的规律。到了高中,超过80%的学生近视,只有不到20%视力正常。这与学业负担加重、用眼时间增加有关。
初中增幅最大: 初中近视率增加了15.3个百分点,是三个学段中增幅最大的。这可能与初中学业压力骤增、电子产品使用增多、户外活动减少有关。初中是近视防控的关键时期。
形势严峻: 2020年数据显示,初中生近视率已超过70%,高中生超过80%,这意味着绝大多数青少年都有视力问题。如果不采取有效措施,未来情况会更加严峻。
(2)近视的形成机制和青少年易近视的原因:
近视的形成: 正常情况下,远处物体发出的平行光线经过角膜和晶状体折射后,应该聚焦在视网膜上,形成清晰的像。近视是指远处物体的光线聚焦在视网膜前方,视网膜上的像模糊,因此看不清远处物体。
近视的原因: 近视主要有两个原因。一是眼球前后径过长,即眼轴过长。正常人眼轴约24毫米,近视眼可达26毫米甚至更长,眼轴每增加1毫米,近视度数增加约300度。二是晶状体曲度过大,折光能力过强,使光线过早聚焦。
青少年易近视的原因: 第一,眼球发育期。青少年正处于眼球发育阶段,眼球结构尚未定型,可塑性强。长时间近距离用眼会刺激眼轴增长,容易形成近视。
第二,调节能力强。青少年晶状体弹性好,调节能力强。长时间看近处时,睫状肌持续收缩,晶状体持续变凸,容易产生调节疲劳。如果得不到及时休息,会导致睫状肌痉挛,进而发展为真性近视。
第三,用眼时间长。青少年学业压力大,每天长时间读书、写作业、看电子产品,近距离用眼时间远超成年人。据调查,中学生每天近距离用眼时间平均超过8小时。
第四,户外活动少。研究发现,户外活动能有效预防近视,因为自然光照能促进多巴胺分泌,抑制眼轴增长。但很多青少年户外活动时间不足每天1小时。
第五,用眼习惯不良。读写姿势不正确、光线不合适、在晃动的车上看书等不良习惯会加重眼睛负担。
第六,遗传因素。父母都近视的孩子,近视风险是父母都不近视孩子的2.6倍。但遗传只是提供了易感性,环境因素(如用眼行为)才是决定性的。
(3)长时间使用电子产品容易导致近视的原因:
第一,近距离用眼时间过长。使用手机、平板电脑时,屏幕距离眼睛通常只有20-30厘米,这是典型的近距离用眼。长时间保持这种状态,睫状肌持续紧张,晶状体持续变凸,容易疲劳和痉挛,诱发近视。
第二,专注度高、眨眼减少。看电子屏幕时,由于内容吸引人,注意力高度集中,眨眼次数会明显减少(正常每分钟眨眼15-20次,看屏幕时可能降到5-7次)。眨眼减少导致泪液蒸发增多,眼球表面干燥,容易疲劳。
第三,蓝光伤害。电子屏幕发出的蓝光能量高、穿透力强,长时间照射会损伤视网膜,增加近视风险。虽然蓝光不是近视的直接原因,但会加重眼睛疲劳。
第四,缺乏休息。很多青少年玩手机、打游戏一玩就是几小时,中间不休息。眼睛没有机会放松调节,持续处于紧张状态。
第五,姿势不良。很多人躺着、歪着头看手机,或者在光线昏暗的环境中看屏幕,这些都会增加眼睛负担。
第六,减少户外活动。过度使用电子产品会占用户外活动时间,减少了自然光照的保护作用。
(4)预防近视的方法:
用眼习惯: 第一,保持正确的读写姿势。做到“一尺一拳一寸”:眼睛距离书本约33厘米(一尺),胸口距离桌沿约10厘米(一拳),握笔的手指距离笔尖约3厘米(一寸)。
第二,注意用眼时间。连续近距离用眼40分钟后,应休息10分钟,远眺或闭眼休息。可以使用番茄工作法,每25分钟休息5分钟。遵循“20-20-20”法则:每用眼20分钟,看20英尺(约6米)外的物体,持续20秒。
第三,保证充足的照明。读写时光线要充足、均匀,不要在光线过暗或过亮的环境中用眼。最好使用自然光,如果用台灯,应配合顶灯,避免明暗对比过大。光源应从左前方照射,避免阴影。
第四,控制电子产品使用。每天使用电子产品的娱乐时间不超过1小时。能用纸质书的尽量不用电子书,能在电脑上完成的作业尽量不用手机。使用电子产品时,屏幕亮度适中,不要在黑暗中看屏幕。
户外活动: 第五,增加户外活动时间。每天至少2小时户外活动,或每周至少10小时。户外活动是预防近视最有效的方法之一。不一定是剧烈运动,散步、玩耍、户外阅读都有效,关键是暴露在自然光下。
第六,多看远处、多看绿色。利用课间、放学后的时间,多远眺,让眼睛放松。绿色植物对眼睛有舒缓作用。
生活方式: 第七,保证充足睡眠。睡眠不足会导致眼睛疲劳,加重近视。青少年每天应保证8-10小时睡眠。
第八,均衡营养。多吃富含维生素A(如胡萝卜、动物肝脏)、维生素C(如新鲜蔬果)、DHA(如深海鱼)的食物,有助于保护视力。
第九,定期检查视力。每学期至少检查一次视力。早期发现假性近视,及时干预,可以避免发展为真性近视。真性近视要及时配镜矫正,防止度数加深。
第十,做眼保健操。眼保健操能够缓解眼睛疲劳,但要按正确手法做,注意手部清洁。
学校和家庭: 学校要合理安排课程,控制作业量,保证学生体育课和课间活动时间。教室采光要充足,桌椅高度要合适。家长要监督孩子用眼习惯,限制电子产品使用,鼓励户外活动,以身作则,不做“低头族”。
知识点:本题综合考查视觉形成、近视的原理、眼的保健等知识,要求学生能够分析数据,理解近视的形成机制,认识预防近视的重要性和方法,培养爱眼护眼的意识和习惯。