1、動作電位與腦功能動作電位與腦功能潘建源動物學研究所暨生命科學系生科館 Rm730臺灣大學臺灣大學 潘建源潘建源第 13 單元【本著作除另有註明外，採取本著作除另有註明外，採取創用創用CC姓名標示姓名標示非非商業性商業性相同方式分享台灣相同方式分享台灣2.5版版授權釋出授權釋出】Outline:左還是右？訊息傳遞 動作電位 訊息傳遞 神經突觸 連結重建延伸閱讀小小神經科學（Neuroscience for Kids）Video Clip左還是右?順時針或逆時針臺灣大學臺灣大學 潘建源潘建源左腦左腦右腦右腦逆時針逆時針順時針順時針邏輯感覺順序隨機直線整體語言非語言抽象具體真實幻想學習傾向腦中不同的
2、區域負責不同的功能嗎？1809 Franz Joseph Gall,骨相學（Phrenology）不同的頭骨部位，對應不同的功能及人格特質不同腦部區域的功能海頓的頭顱 Joseph Haydn（1732-1809）為研究腦是如何執行音樂相關功能，音樂家海頓的頭在其過世之後，就被偷走以進行骨相學的研究，直至1932年方回到其埋身之墓。小腦：運動頂葉 額葉 顳葉 枕葉 體感皮質區運動皮質區嗅覺語言味覺聽覺視覺閱讀前整合區不同的腦區有不同的功能Original uploader was RobinH at en.wikibooks腦功能研究1.腦損傷2.非侵入性即時觀察腦部活動核磁共振影像Magne
3、tic Resonance Imaging,MRI正子放射圖像Positron Emission Tomography,PETA voice region in the monkey brainPetkov et al.,(2008)Nat Neurosci.11(3):367-374.1.本實驗利用核磁共振影像探討猴子的聽覺區域，對不同猴子所發出的聲音的反應 2.功能性核磁共振影像（Functional MRI,fMRI）：研究腦部各區域血液的流量，代表各區域的活動程度。3.在聽覺區的右前方，對不同猴子所發出的相同聲音，有特別明顯的反應。4.演化壓力（evolutionary pressur
4、e）及社交互動男女大不同！女性比較不會認路嗎？Brain activation during human navigation:gender-different neural networks as substrate of performanceGrn et al.(2000)Nat.Neuro.3,404-4081.海馬迴（hippocampus）中有所謂的位置細胞（Placing cells）與空間位置的記憶有關2.在空間的辨識上，海馬迴的損傷，對男性的影響大於對女性的影響，顯示男女所使用的腦區可能不同。3.男與女處理空間資料的方式不同。訊息傳遞 動作電位有或無0.2 s40 mV臺灣大
5、學臺灣大學 潘建源潘建源動作電位的產生動作電位的產生 鈉（鈉（Na+）鉀（）鉀（K+）離子通透性的變化）離子通透性的變化時間 Time(msec)-100-500+50膜電位Membrane potential(mV)動作電位閥值休息態：內外離子分佈不平衡，通道未打開+-11部分鈉通道打開，那流入導致膜電位上升+-+-+-22Na+Na+更多鈉離子流入細胞，膜電位急遽上升+-+-+-3Na+Na+3鈉通道關閉，鉀通道開啟，使膜電位下降+-4K+K+4 不同的離子通道作用，使膜電位回到休息態55回到休息態，準備下一次刺激+-11臺灣大學臺灣大學 潘建源潘建源動作電位傳遞樹突細胞本體細胞核軸突蘭氏
6、結髓鞘突觸末稍許旺氏細胞細胞核髓鞘蘭氏結訊息方向訊息方向臺灣大學臺灣大學 潘建源潘建源多發性硬化症（Multiple sclerosis）：自體免疫疾病（autoimmune disease），免疫細胞攻擊髓鞘細胞，影響神經傳導速率由中央健保局的統計資料顯示，臺灣地區截至至96年12月份止，約有769人領有多發性硬化症重大傷病證明卡。女：男 5：1訊息傳遞 神經突觸當兩隻神經細胞突觸相遇時突觸前潘建源實驗室突觸後臺灣大學臺灣大學 潘建源潘建源30 mV50 ms150 pA50 ms突觸後神經興奮性突觸電流突觸連結突觸前神經動作電位觸發潘建源實驗室臺灣大學臺灣大學 潘建源潘建源1神經傳導物質儲
7、存在分泌膜囊中2動作電位傳遞至神經末稍Ca2+離子神經傳導物質8突觸後電流有興奮性與抑制性，因而改變突觸後神性的可興奮性3去極化打開突觸前神經的鈣離子通道4鈣離子觸發分泌膜囊與細胞膜結合5神經傳導物質釋放至神經縫隙中6神經傳導物質與突觸末稍上的受體結合7打開或關閉相關離子通道9將分泌膜囊回收再予以利用分泌膜囊神經傳導物質臺灣大學臺灣大學 潘建源潘建源節前神經神經傳導物質，對節後神經膜電位的影響1.興奮性；2.抑制性膜電位去極化更極化肉毒桿菌毒素：抑制神經傳導物質分泌，影響神經對肌肉的控制 撫平歲月的痕跡美國中情局古巴檔案：曾計畫利用肉毒桿菌污染的雪笳，刺殺卡斯楚。神經傳導1.接收訊號2.訊號組
8、合3.動作電位編碼4.輸出訊號處理1234臺灣大學臺灣大學 潘建源潘建源修復連結神經“義肢”（Neural Prosthetics）電子耳聲音 耳道 耳蝸 Cochlear 大腦聽覺區直接刺激耳蝸，進而活化聽覺區域電子眼光線 視網膜 視神經 腦部視覺區許多病人是視網膜退化，然視神經仍有功能。因此可利用電直接刺激視神經，進而在腦區產生影像。駭客任務：神經與電腦連結1.直入晶片於運動相關腦區2.紀錄頭皮相關腦區電位 腦波可協助癱瘓病人獨立做一些事，並與社會重新連結。知覺與感知Sensation vs.Perception相同的環境訊息感覺器官接收相同訊號中樞神經不同的分析方式不同的感知版權聲明頁版權聲明頁1版權聲明頁版權聲明頁2
