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動作電位與腦功能

臺灣大學 潘建源. 動作電位與腦功能. 第 13 單元. 潘建源 動物學研究所暨生命科學系 生科館 Rm730. 【 本著作除另有註明外，採取 創用 CC 「姓名標示 — 非商業性 — 相同方式分享」台灣 2.5 版 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 ）. 臺灣大學 潘建源. 左還是右 ?. 順時針或逆時針. Video Clip. 學習傾向. 腦中不同的區域負責不同的功能嗎？.

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動作電位與腦功能

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  1. 臺灣大學 潘建源 動作電位與腦功能 第 13 單元 潘建源 動物學研究所暨生命科學系 生科館 Rm730 【本著作除另有註明外，採取創用CC「姓名標示—非商業性—相同方式分享」台灣2.5版授權釋出】

  2. 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）

  3. 臺灣大學 潘建源 左還是右? 順時針或逆時針 Video Clip

  4. 學習傾向 腦中不同的區域負責不同的功能嗎？

  5. 不同腦部區域的功能 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 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。

  6. Original uploader was RobinH at en.wikibooks 不同的腦區有不同的功能 額葉 頂葉 運動皮質區 體感皮質區 前整合區 閱讀 枕葉 視覺 味覺 語言 聽覺 嗅覺 小腦：運動 顳葉

  7. 腦功能研究 • 腦損傷 • 非侵入性即時觀察腦部活動 • 核磁共振影像Magnetic Resonance Imaging, MRI • 正子放射圖像Positron Emission Tomography, PET

  8. A voice region in the monkey brain • Petkov et al., (2008) Nat Neurosci. 11(3): 367-374. • 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 • 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。 • 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。 • 演化壓力（evolutionary pressure）及社交互動

  9. 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 performance Grön et al. (2000) Nat. Neuro.3, 404 - 408 1. 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。

  10. 臺灣大學 潘建源 訊息傳遞 – 動作電位 有或無 40 mV 0.2 s

  11. 動作電位的產生 鈉（Na+）鉀（K+）離子通透性的變化 臺灣大學 潘建源 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - + - - - - - - - - - - + + - - - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 1 1 休息態：內外離子分佈不平衡，通道未打開 回到休息態，準備下一次刺激 Na+ +50 動作電位 3 4 5 不同的離子通道作用，使膜電位回到休息態 0 Membrane potential (mV) Na+ 膜電位 2 2 - 50 1 閥值 部分鈉通道打開，那流入導致膜電位上升 5 1 - 100 Na+ 時間 Time(msec) K+ Na+ K+ 3 4 更多鈉離子流入細胞，膜電位急遽上升 鈉通道關閉，鉀通道開啟，使膜電位下降

  12. 細胞核 臺灣大學 潘建源 蘭氏結 細胞核 動作電位傳遞 訊息方向 細胞本體 軸突 許旺氏細胞 樹突 訊息方向 髓鞘 髓鞘 蘭氏結 突觸末稍

  13. 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

  14. 臺灣大學 潘建源 訊息傳遞 – 神經突觸 當兩隻神經細胞突觸相遇時 突觸後 突觸前 潘建源實驗室

  15. 臺灣大學 潘建源 突觸連結 突觸後神經 興奮性突觸電流 突觸前神經 動作電位觸發 潘建源實驗室

  16. Ca2+ 臺灣大學 潘建源 分泌膜囊 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 9 神經傳導物質儲存在分泌膜囊中 去極化打開突觸前神經的鈣離子通道 動作電位傳遞至神經末稍 神經傳導物質釋放至神經縫隙中 神經傳導物質與突觸末稍上的受體結合 打開或關閉相關離子通道 7 6 1 3 2 5 將分泌膜囊回收再予以利用 神經傳導物質 4 鈣離子觸發分泌膜囊與細胞膜結合 離子 神經傳導物質

  17. 節前神經神經傳導物質，對節後神經膜電位的影響節前神經神經傳導物質，對節後神經膜電位的影響 • 興奮性；2. 抑制性 去極化 膜電位 更極化

  18. 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。

  19. 臺灣大學 潘建源 訊號處理 4 2 3 1 神經傳導 1. 接收訊號 2. 訊號組合 3. 動作電位編碼 4. 輸出

  20. 修復連結 神經 “義肢” （Neural Prosthetics）

  21. 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

  22. 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。

  23. 駭客任務：神經與電腦連結 • 直入晶片於運動相關腦區 • 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。

  24. 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

  25. 版權聲明頁1

  26. 版權聲明頁2

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