Q779’s Blog

【生物】交感神经、副交感神经、迷走神经、植物神经分别是什么？ 前言：交感神经和副交感神经的概念是人教版教材《选择性必修 1》在“神经调节的结构基础”一节中新提出的，两者共同组成了自主神经系统。教材指出：人体在处于不同状态时，交感神经和副交感神经的活动优势不同，而且两者对同一器官的作用也不同，犹如汽车刹车和油门的关系。课后习题中也提到，内脏活动并非仅受到交感神经和副交感神经的单一控制。那么，是否所有的内脏活动都受到这两者的同时作用呢？它们的具体作用又是什么呢？题目中偶尔提到的“迷走神经”、“植物神经”等，它们与自主神经系统又有怎样的区别和联系呢？ 一、自主神经系统 1. 自主神经系统的概念   当遇到危险情况并处于紧张惊恐的状态时，我们可以控制自己是否逃跑，但却无法控制自己的心跳与呼吸，因为它们由内脏运动神经支配，是不随意的，被称为自主神经系统。自主神经系统包括传入神经和传出神经两部分，但通常我们仅指传出神经而不包括传入神经，它是由交感神经和副交感神经组成的，分布至内脏、心血管和腺体，并调节这些器官的功能。同时，自主神经系统还会受到中枢神经系统的控制，因此并不完全自主。 2...

【生物】受体在兴奋传递中的作用是什么？ 在神经冲动的传递中，突触前膜释放的递质与突触后膜上的受体结合，这些受体通常是质膜上的通道蛋白，例如 N 型乙酰胆碱受体。当递质与受体结合后，会影响突触后膜对离子的通透性，有的引起后膜去极化，有的引起后膜超极化。 此外，某些受体存在于突触前膜，作用是调节神经末梢的递质释放。例如，肾上腺素能纤维末梢的突触前膜上存在 \(\alpha\) 受体，当末梢释放的去甲肾上腺素在突触前膜的浓度达到一定水平时，它会与突触前膜的受体结合，从而反馈抑制末梢合成和释放去甲肾上腺素。突触前膜和突触后膜上的受体具有不同的功能和分布。

【生物】化学突触和电突触的差异   突触是神经元之间或神经元与肌细胞、腺体之间进行通信的特异性接头。神经元与肌肉细胞之间的突触称为神经–肌肉接头。神经元之间的突触可分为化学突触和电突触两大类，其中化学突触更为常见。它们都属于神经系统中神经元之间互联的结构区域。尽管它们都是神经网络的重要组成部分，但在结构、传递方式及特点等方面存在许多区别。 一、结构差异   电突触的突触间隙非常窄，仅约 3 nm，连接形式为低电阻的缝隙连接，使电流能够直接从一个细胞流向另一个细胞。电突触的每一侧细胞膜上都有一个镶嵌在膜内外的大分子蛋白质，称为连接子，其相对分子质量约为 25000，由 6 个连接蛋白形成同源六聚体。每个相邻细胞的 6 个连接蛋白相互对接，形成一个六角形的中间带孔的非选择性水相通道，直径约为 1.5 nm。   化学突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分组成。化学突触具有极性，突触前膜和突触后膜的结构不同，因此突触传递只能沿一个方向进行。神经元的轴突末梢分支膨大成小球状，称为突触小体，通常与另一个神经元的胞体或突起平行形成突触。突触前膜和突触后膜比一般神经细胞膜略增厚，是特化的...

【生物】突触的分类 根据信息传递媒介物性质的不同，突触可分为化学性突触和电突触两类。 化学性突触的信息传递媒介物是神经递质； 电突触的信息传递媒介物是局部电流。 根据突触前、后成分之间是否存在紧密的解剖学关系，化学性突触可进一步分为定向突触和非定向突触两类。 定向突触中，末梢释放的递质仅作用于范围极为局限的突触后成分； 非定向突触中，末梢释放的递质则可扩散至距离较远、范围较广的突触后成分。 根据神经元接触的部位，高等哺乳动物最主要的突触可分为三类：轴突–树突型、轴突–胞体式和轴突–轴突式突触（轴–树、轴–体、轴–轴）。此外，还有树突–树突式、树突–胞体式、树突–轴突式、胞体–树突式、胞体–胞体式、胞体–轴突式，以及两个化学性突触或化学性突触与电突触组合而成的串联性突触、交互性突触、混合性突触等。

【生物】活体神经纤维上兴奋的传导是双向还是单向？   当刺激神经纤维上任何一点，只要刺激强度足够大，所产生的神经冲动可沿神经纤维向两侧方向同时传导，这就是神经纤维传导兴奋的双向性，它是实验条件下人为刺激的结果。但在体时，轴突总是将神经冲动由胞体传向末梢，表现为兴奋传导的单向性，这是由突触的极性决定的。

【生物】双相电位不对称的原因 一、双相动作电位   动作电位产生后，沿着神经纤维进行传导，将两个记录电位分别放置在神经纤维表面，随着在刺激电极产生的动作电位向外传导，当动作电位先后经过两引导电极下方时，在两电极间可以记录到两次大小相等但方向相反的电位差。细胞外记录反映的是细胞膜外兴奋部位与静息电位的电位差，虽然不是细胞内外电位差，但可反映动作电位产生的频率和幅度。如此获得的电位呈双相变化的记录称为双相动作电位。 二、双相动作电位的不对称性及其原因 1. 神经干 神经干：由若干神经束组成、外覆结缔组织膜的神经传导干路。   在适宜的刺激强度下，使用双电极记录到的双相动作电位中，第 1 相的峰值通常高于第 2 相的峰值，且第 2 相的持续时间通常长于第 1 相，即两相的上升支和下降支呈现不对称性。   产生神经干双相动作电位不对称性的原因具体如下：神经干是复合神经，在适宜的刺激条件下，神经干内不同的神经纤维依次兴奋。在第 1 记录点，较多的神经纤维同步兴奋，因此记录到的复合动作电位第 1 相的峰值较高，持续时间较短。由于各神经纤维的兴奋传导速率不同，在第 2 记录点，能够同...

【生物】寒冷环境下人体为什么主要增加产热？ 其实本问题想问的是，为什么不能只减少散热？ 答案很简单，人体减少散热的效果比较有限。 因此同时增加产热和减少散热才能适应更多的情况。

【生物】组织液为什么渗入血浆更多（相较于淋巴液）？ 根本上，即从血液循环的优先性来讲，血液循环是体内物质运输的主要系统， 因此组织液大多数会通过毛细血管回到血浆，以维持循环系统中的血容量和液体平衡。 而淋巴系统更多承担的是清除组织液中的废物、细胞残片和病原体等功能。 实际上，血浆的高渗透压（主要是白蛋白等血浆蛋白导致）也确保了组织液渗入血浆更多（而非淋巴液）

【生物】动作电位是如何产生和恢复的？   动物细胞质膜对 \(\mathrm{K}^{+}\)的通透性大于 \(\mathrm{Na}^{+}\)是产生静息电位的主要原因， \(\mathrm{Cl}^{-}\)甚至细胞中的蛋白质分子（一般净电荷为负值）对静息电位的大小也有一定的影响。 \(\mathrm{Na}^{+}-\mathrm{K}^{+}\) 泵对维持静息电位的相对恒定起重要的作用。 （1）膜静息电位时，一些钾离子通道是开放的；（2）一个刺激引起细胞开始去极化，当达到阈值时，动作电位产生；（3）钠离子通道打开，钠离子扩散进人轴突，快速去极化发生（峰的上升部分）；（4）到达峰的顶点，钠离子通道关闭，原来关闭的钾离子通道开放；（5）随着钾离子通道的开放，钾离子扩散离开轴突，复极化发生；（6）膜恢复到原来的静息电位之前会发生一个超极化   当细胞接收到超过一定阈值的刺激信号（电信号或化学信号）时，电压门控的 \(\mathrm{Na}^{+}\) 通道将介导细胞产生动作电位。细胞在接受到阈值刺激后，\(\mathrm{Na}^{+}\) 通道打开，导致 \(\math...

浅谈PSO算法（粒子群优化算法） 本文最初写于 2021年11月29日。 一、算法流程 粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization, PSO）是一种启发式进化计算技术，来源于对简化社会群体智能行为模型的模拟，是由Kennedy和Eberhart提出的一种进化计算方法。PSO算法属于万能启发式搜索算法，能够在没有得知太多信息的情况下，有效的搜索具有庞大解空间的问题并找到候选解，但同时不保证其找到的最佳解为真实的最佳解。 粒子群优化算法模仿昆虫、兽群、鸟群和鱼群等的群集行为这些群体按照一种合作的方式寻找食物群体中的每个成员通过学习它自身的经验和其他成员的经验来不断改变其搜索模式。 具体地说，PSO算法是对生物种群觅食行为的仿真算法描述了数量为 \(N\) 的生物在空间中以不同的速度运动，例如每只鸟的飞行速度和运动方向都依赖于自身的经验和群体的经验，对在每一维空间中的速度和运动方向调整。 粒子在多维空间中改变速度以及下一次运动方向的公式如下： \[ v_{\mathrm{id}}^{k}=w\, v_{\mathrm{id}}^{k-1}+c_1 r_1...

【生物】静息电位是如何产生和维持的？   将正电荷和负电荷分别置于汽车或闪光灯电池的两极，这样两极之间就会产生一个电势差（potential difference），也称为电压。电池的一极带正电，另一极带负电。类似地，每个细胞的质膜两侧也存在电势差，其中朝向细胞质的一侧带负电，朝向细胞外液的一侧带正电。这一电势差被称为膜电位。 相对于细胞外液，细胞内部带负电。这主要由以下三个原因造成： 细胞内部含有较多带负电的大分子（如蛋白质和核酸），这些分子不能扩散到细胞外部，因此被称为固定阴离子（fixed anion）。 细胞膜上的钠钾泵每次从细胞内泵出三个钠离子，却只泵入两个钾离子。这不仅导致了跨膜电位的形成，还在细胞膜两侧建立了钠离子梯度和钾离子梯度。 离子通道对钠离子和钾离子的通透性不同。与钠离子相比，钾离子能够扩散出细胞的数量更多。钠离子通道和钾离子通道都具有“门” （gate），这是通道蛋白的一部分，能够关闭或打开离子通道的中央区域。在神经元的轴突和肌纤维中，这些“门”的开启和关闭是由跨膜电位控制的。因此，这些离子通道被称为电压门控离子通道（voltage-gated ion ...

【生物】兴奋在神经纤维上是如何传导的？ 神经纤维可分为两种类型：有髓神经纤维和无髓神经纤维。 在无髓神经纤维上，神经冲动沿着轴突连续均匀地传导。这是人教版高中生物必修3教材中展示的传导方式。 而在有髓神经纤维上，电流无法通过高度绝缘的髓鞘节段区域，因此神经冲动只能从一个郎飞结跳跃到下一个郎飞结，呈现出跳跃性传导方式。 有髓神经纤维的外部被多层髓鞘包绕，髓鞘的分布呈不连续的节段状，两个节段之间的狭窄部位称为郎飞结。 当神经纤维受到刺激时，兴奋的部位与邻近未兴奋的部位之间会产生电位差，形成局部电流，并引起邻近部位膜的兴奋。 跳跃性传导使得兴奋的传导速度大大加快。同时，由于兴奋仅在郎飞结处发生，动作电位的产生区域减少，\(\mathrm{Na}^{+}\) 的内流也相应减少。这种机制对于人类和其他脊椎动物来说，能够节约能量，并帮助快速适应多变的环境，具有重要的生理意义。