1选择题
科研人员在研究神经肌肉接头(一种突触结构)时发现:某种海洋生物毒素能特异性抑制突触间隙中分解神经递质的酶的活性,但不影响神经递质的释放与受体的结合。将该毒素施加于神经肌肉接头处后,刺激支配该肌肉的传出神经,观察到肌肉持续收缩而不舒张。下列有关叙述错误的是( )
- A. 神经递质由突触前膜以胞吐方式释放,突触小泡是储存神经递质的结构
- B. 该毒素使神经递质不能被及时分解,导致突触后膜持续兴奋,肌肉持续收缩
- C. 若该神经递质为抑制性递质,则中毒后突触后膜将持续抑制而非持续兴奋
- D. 兴奋在神经纤维上以电信号双向传导,故在突触处也可由突触后膜传向突触前膜
答案:D
解析:本题以神经毒素的工程化研究情境考查突触传递机制与兴奋传导的概念辨析,属中档题。
A项:神经递质由突触前膜释放,突触小泡负责储存递质,释放时突触小泡与突触前膜融合,以胞吐方式将递质排入突触间隙,叙述正确。
B项:毒素抑制了分解递质的酶,递质不能被及时失活,会持续与突触后膜受体结合;结合题干“肌肉持续收缩”,说明该递质为兴奋性递质,突触后膜持续兴奋,叙述正确。
C项:递质分兴奋性和抑制性两类,若为抑制性递质,持续作用的结果是突触后膜持续抑制,叙述正确。
D项:兴奋在离体神经纤维上可双向传导,但在突触处,神经递质只能由突触前膜释放并作用于突触后膜,因此兴奋在突触处只能单向传递,不能由突触后膜传向突触前膜,该项把“神经纤维上的双向传导”错误推广到突触,叙述错误。
易错点:一是混淆突触小泡(储存递质)与突触前膜(释放递质)的功能;二是认为神经递质只能引起兴奋,忽略抑制性递质的存在;三是混淆电信号在神经纤维上的双向传导与化学信号在突触处的单向传递,误选或漏选D。
故选D。
2选择题
某科研团队研制出一种可植入式神经信号调控装置,用于辅助脊髓损伤患者完成排尿反射。该装置在患者膀胱壁感受器感受到尿液充盈后,将信号经传入通路送至腰部神经中枢,再由传出通路支配膀胱逼尿肌收缩。已知信息:反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五部分组成;兴奋在神经纤维上以电信号形式传导,在突触处由电信号转变为化学信号再转变为电信号,因而只能单向传递。下列关于该装置原理与反射弧的叙述,正确的是( )
- A. 只要刺激支配膀胱的传出神经引起逼尿肌收缩,就属于完整的排尿反射
- B. 若传入神经被切断,即使膀胱充盈,患者也不会产生尿意,说明反射弧不完整时反射不能完成
- C. 兴奋在该反射弧的传入神经纤维上既可以向神经中枢传导,也可以反向传导至感受器,故传导方向不固定
- D. 神经中枢与传出神经之间通过突触连接,兴奋可从传出神经逆向传递至神经中枢
答案:B
解析:A项错误:反射必须依赖完整的反射弧,仅刺激传出神经引起肌肉收缩没有经过感受器、传入神经和神经中枢,不属于反射,只是肌肉对刺激的反应。B项正确:传入神经被切断后反射弧不完整,兴奋不能传至神经中枢和大脑皮层,既不能形成尿意也不能完成排尿反射,符合反射弧是反射结构基础的原理。C项错误:兴奋在离体神经纤维上虽可双向传导,但在反射活动中,由于兴奋由感受器一侧发起,实际传导方向是从感受器传向神经中枢,且在突触处只能单向传递,故整体传导方向是固定的。D项错误:神经递质只能由突触前膜释放并作用于突触后膜,兴奋在突触处单向传递,不可能由传出神经逆向传向神经中枢。故选B。
3选择题
脑机接口技术可通过采集大脑皮层特定区域的电信号来判断受试者的意图。研究人员让受试者完成「听指令—复述词语」任务时发现:甲受试者能准确听懂指令并正确书写词语,但无法开口复述;乙受试者能正常说话和书写,却听不懂指令内容。已知信息:大脑皮层言语区中,S区(运动性语言中枢)受损导致不能说话(运动性失语症),H区(听觉性语言中枢)受损导致听不懂话(听觉性失语症),W区(书写性语言中枢)受损导致不能写字,V区(视觉性语言中枢)受损导致看不懂文字。下列分析正确的是( )
- A. 甲受试者S区受损,乙受试者H区受损
- B. 甲受试者H区受损,乙受试者S区受损
- C. 甲受试者W区受损,乙受试者V区受损
- D. 甲、乙受试者的病变部位相同,只是损伤程度不同
答案:A
解析:甲受试者能听懂指令(H区正常)、能书写(W区正常),但不能开口复述,属于运动性失语症,是S区(运动性语言中枢)受损,故甲为S区受损。乙受试者能正常说话(S区正常)和书写(W区正常),却听不懂指令,属于听觉性失语症,是H区(听觉性语言中枢)受损。记忆口诀「S说H听,W写V看」。易错点:一是混淆S区与H区的功能,把「不能说话」误判为听觉障碍;二是误认为言语区彼此完全独立、互不影响,实际上各言语区功能有分工但协调配合,损伤不同区域出现不同症状。故选A。
4选择题
某工程团队研发一种仿生"人工突触"器件,用于神经假肢的信号转接。已知信息:该器件一端接受来自传入神经的电信号,中间通过微囊释放化学递质样分子,另一端将化学信号再转变为电信号传给传出神经。科研人员用该器件替代受损的突触连接后,测试了三种处理:甲组——仅刺激器件的传入端;乙组——仅刺激器件的传出端;丙组——向器件中部施加递质受体阻断剂后再刺激传入端。下列关于神经调节基本原理与该器件测试结果的叙述,错误的是( )
- A. 甲组中传出神经可检测到电位变化,说明该器件模拟了突触处"电信号→化学信号→电信号"的信号转换过程
- B. 乙组中传入神经检测不到电位变化,这与兴奋在突触处只能由突触前膜释放神经递质、作用于突触后膜因而单向传递的原理一致
- C. 丙组中传出神经检测不到电位变化,说明化学递质需与突触后膜上的特异性受体结合才能引起后膜电位变化
- D. 若该器件中传入端神经元的轴突末梢受到刺激,兴奋可在该神经元内双向传导,先传向树突再传向轴突末梢
答案:D
解析:本题以"人工突触"工程情境考查突触信号转换、突触单向传递、递质与受体结合、神经元内兴奋传导方向四个易混概念。
A 正确:突触处信号转换为电信号→化学信号→电信号,器件模拟了这一过程,甲组传出端有电位变化符合预期。
B 正确:突触单向传递的根本原因是神经递质只能由突触前膜释放并作用于突触后膜,故刺激传出端(相当于后膜侧)不能反向引起传入端兴奋。
C 正确:递质需与突触后膜上特异性受体结合才能引起后膜电位变化,受体被阻断后信号传递中断。
D 错误:兴奋在神经元内的传导方向是树突(或胞体)→轴突末梢,单向传导;神经元具有极性,轴突末梢受到刺激后兴奋不会"反向传向树突"。注意区分:在离体神经纤维上兴奋可双向传导,但在完整神经元水平上是单向传导。
故选 D。
5填空题
某科研团队研发一种可植入式神经信号监测装置,用于记录支配腓肠肌的运动神经元放电情况。已知信息:实验时先轻触受试者足底皮肤,受试者产生屈腿反射;随后在支配腓肠肌的传出神经纤维上施加适宜电刺激,腓肠肌收缩;若先用药物阻断神经与肌肉接头处(突触)的传递,再重复上述操作,则电刺激传出神经纤维时腓肠肌不收缩,轻触足底时也不产生屈腿反射。回答下列问题:
(1)屈腿反射的反射弧由五个部分组成,依次是____、____、神经中枢、____、____。
(2)在传出神经纤维上施加电刺激,兴奋以____信号的形式沿神经纤维传导,传导方向是____(填“单向”或“双向”)。
(3)兴奋传到神经与肌肉接头处时,信号的转换形式是____;由于神经递质只能由____释放并作用于____,故兴奋在此处的传递是____(填“单向”或“双向”)的。
(4)药物阻断神经与肌肉接头处的传递后,轻触足底仍不能产生屈腿反射,这一结果说明:____。
答案:(1)感受器、传入神经、传出神经、效应器(顺序不能颠倒:感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器)。
(2)电;双向(在离体神经纤维上施加电刺激,兴奋可沿纤维向两端传导)。
(3)电信号→化学信号→电信号;突触前膜;突触后膜;单向。
(4)反射必须依赖完整的反射弧才能完成;神经与肌肉接头(突触)是反射弧中传出神经与效应器之间信号传递的必要环节,该环节被阻断后反射弧不完整,故不能产生屈腿反射。
解析:本题以可植入神经信号监测装置为情境,考查反射弧五部分、兴奋在神经纤维上的传导、突触处的信号转换与单向传递等核心概念,属于概念辨析与说理题。
易错点:①反射弧五部分漏写或顺序错乱,须牢记“感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器”,效应器是指传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体,不能只写“肌肉”;②混淆兴奋在神经纤维上的传导(电信号、双向)与在突触处的传递(电—化学—电、单向)——题干中“在神经纤维上施加电刺激”对应的是纤维上的双向传导,而神经—肌肉接头属于突触,传递单向;③把“神经递质由突触前膜释放、作用于突触后膜”这一原因与“单向传递”这一结论割裂开来;④第(4)问只答“药物阻断了传递”而不上升到“反射弧完整性”这一概念,属答非所问,须点明“反射的结构基础是完整的反射弧”。
6填空题
某科研团队研发一种可植入式神经信号调控装置,用于辅助脊髓损伤患者重建排尿反射。已知信息:该装置的电极分别放置在患者膀胱壁的牵张感受器附近、腰部脊髓排尿中枢附近以及支配膀胱逼尿肌的传出神经上;当膀胱充盈到一定容量时,牵张感受器兴奋,信号经装置传入腰部脊髓排尿中枢,中枢发出指令沿传出神经到达逼尿肌,引起逼尿肌收缩、尿液排出。
(1)依据反射弧的组成,该反射活动的结构基础包括:________、________、________、________、________,共五个部分。若电极长期放置在传出神经上而不损伤神经纤维,兴奋在该神经纤维上以________的形式传导。
(2)装置记录到:刺激传出神经靠近中枢的一端,逼尿肌收缩;刺激传出神经靠近效应器的一端,逼尿肌也收缩。但单独刺激效应器侧的传出神经,膀胱牵张感受器处检测不到电位变化。请解释兴奋在反射弧中传导方向受限的主要原因:兴奋在突触处只能由________释放神经递质,作用于________,因此在突触处兴奋的传递是________的。
(3)在该神经元内部,兴奋的传导方向是:从________(或胞体)传向________末梢,即在神经元水平上兴奋的传导是________(填"单向"或"双向")的;这与神经纤维上受到刺激后兴奋可向两侧传导并不矛盾,因为神经元整体具有极性。髓鞘的作用是________和加快兴奋传导速度。
答案:(1)感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器(顺序可调整,但五部分需齐全);电信号(或神经冲动、局部电流)。
(2)突触前膜;突触后膜;单向。
(3)树突;轴突;单向;绝缘。
完整表述示例:该排尿反射的反射弧为牵张感受器→传入神经→腰部脊髓排尿中枢→传出神经→逼尿肌(效应器);兴奋在神经纤维上以电信号形式传导,在突触处由突触前膜释放神经递质作用于突触后膜,故突触处单向传递;在神经元内部兴奋由树突/胞体传向轴突末梢,为单向传导;髓鞘起绝缘作用并加快传导。
解析:本题考查反射弧五部分、兴奋在神经纤维上的传导形式、突触处单向传递的原因,以及神经元内兴奋传导方向与髓鞘功能,属于概念辨析题。
易错点一:反射弧五部分漏写或把"中枢"写成"大脑"而漏掉传入/传出神经;必须完整写出感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器。
易错点二:把"兴奋在神经纤维上双向传导"与"兴奋在神经元上单向传导"混为一谈。题干第(3)问专设此辨析:在离体神经纤维上某点受刺激可双向传导,但在完整神经元内,由于树突接受、轴突传出的极性结构,兴奋传导方向是树突/胞体→轴突末梢,单向。
易错点三:突触单向传递的原因写反。标准答法是"神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜",不能写成"由后膜释放"。
易错点四:漏答髓鞘的"绝缘"作用,只写加快传导。
7解答题
我国某科研团队研制了一种用于下肢康复的智能仿生支具。该支具在使用者膝关节皮肤处贴附压力传感器,当传感器感受到叩击刺激时,会向腰部的控制芯片发送信号;芯片处理后发出指令,驱动支具中的微型电机收缩,使膝关节发生屈曲。研究人员提出,仿生支具的这一工作流程可类比人体的反射弧。已知信息:正常人叩击髌骨下方的韧带时,会引起膝跳反射,表现为小腿不自主前踢。
请回答下列问题:
(1)写出人体完成膝跳反射的反射弧的五个组成部分(用箭头连接)。
(2)某志愿者因车祸导致腰部脊髓受损,医生叩击其髌骨下方韧带时,小腿不能前踢,但志愿者能清楚地描述出“我的膝盖被叩击了”。请分析该志愿者的反射弧中最可能受损的环节,并说明判断依据。
(3)若志愿者的传入神经被完全切断,叩击韧带时其是否还能产生感觉?请说明理由。
(4)仿生支具中“传感器→控制芯片→电机”的流程与反射弧结构一一对应,请分别指出传感器、控制芯片、电机相当于反射弧中的哪一部分,并说明仿生支具与人体反射弧在信号形式上的一个主要差别。
答案:(1)感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器。
(2)最可能是脊髓中的神经中枢(低级运动中枢)或传出神经受损。判断依据:志愿者能感觉到叩击,说明感受器、传入神经以及上行的神经通路(传至大脑皮层产生感觉)正常;小腿不能前踢说明反射弧的传出部分或其中枢不能完成指令,而受损部位在腰部脊髓,故应为脊髓内的运动神经中枢或由其发出的传出神经受损;效应器(腿部肌肉)本身未受直接损伤。
(3)不能产生感觉。理由:感觉的形成需要兴奋经传入神经上传至大脑皮层;传入神经被完全切断后,叩击产生的兴奋无法上传,故既不能完成反射,也不能产生感觉。
(4)传感器相当于感受器,控制芯片相当于神经中枢,电机相当于效应器(其驱动的支具关节运动相当于效应器的反应)。主要差别:人体反射弧中兴奋在神经纤维上以电信号(神经冲动)形式传导、在突触处经“电信号→化学信号→电信号”转换且单向传递;而仿生支具中传感器产生的电信号经导线直接传至芯片和电机,通常不经过化学信号的转换,也不依赖突触结构。
解析:本题以智能康复工程情境考查反射弧的组成与功能分析,属基础—中档梯度。
(1)易错点是反射弧五部分写不全或顺序颠倒,必须按“感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器”完整书写。
(2)易错点:一是误认为“有感觉就说明反射弧完整”,其实感觉只反映感受器、传入神经及上行通路正常;二是忽略题目给出的损伤位置(腰部脊髓),只笼统写“神经受损”而未指明中枢或传出神经;三是混淆大脑皮层(高级中枢)与脊髓(低级中枢)的功能。
(3)易错点是把“反射不能完成”与“不能产生感觉”混为一谈或认为切断传入神经仍有感觉,需明确感觉形成必须经过传入神经上传至大脑皮层。
(4)易错点是把控制芯片误对应为效应器,或把电机误对应为神经中枢;另一易错点是不知道兴奋在突触处要经历“电信号→化学信号→电信号”的转换并因此单向传递,从而答不出仿生支具与反射弧在信号形式上的差别。
8解答题
在神经调节与体液调节协同作用的研究中,科研人员设计了如下实验,用于比较神经调节与激素(体液)调节在信号传递方式上的差异。已知信息:
实验组A:刺激支配某内分泌腺的传出神经,该腺体分泌激素X增多,随后在远离该腺体的靶细胞处检测到激素X,并引起靶细胞生理反应。
实验组B:直接向血液中注射等量激素X,靶细胞也出现相同的生理反应。
实验组C:向血液中注射能与激素X特异性结合的抗体,再刺激传出神经,靶细胞不出现该生理反应。
实验组D:在传出神经末梢与该腺体细胞之间(突触部位)施加药物阻断神经递质的释放,再刺激传出神经,激素X分泌不增多。
回答下列问题:
(1)实验组A中,激素X由内分泌腺细胞分泌后进入腺体内的____,随____运输到全身各处,但只作用于靶细胞,这体现了激素调节的两个特点:____、____。
(2)实验组B中,激素X能随血液运输到靶细胞,而兴奋在神经纤维与突触间的传递方式与之不同,请从信号形式与传递方向两方面比较:兴奋在神经纤维上以____形式传导,方向为____;兴奋在突触处的传递方向为____,其原因是____。
(3)实验组C设置的目的是____,其结果说明____。
(4)实验组D的结果说明传出神经末梢与内分泌腺细胞之间存在____结构,该处兴奋传递是____(填“单向”或“双向”)的,因为____。
(5)综上,神经调节与体液调节在信号传递上的主要区别是:____(答出两点)。
答案:(1)毛细血管;血液循环(体液/血液);通过体液运输;作用于靶细胞、靶器官(微量高效也可作为另一特点,但须与“通过体液运输”“作用于靶细胞”配套作答)。
(2)电信号(神经冲动/局部电流);双向(在离体神经纤维上);单向;神经递质只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜上。
(3)作为对照,排除血液中其他物质引起靶细胞反应的可能;说明靶细胞的生理反应确实是由激素X引起的(激素X是引起该反应的信号分子)。
(4)突触;单向;神经递质只能由突触前膜(传出神经末梢)释放,作用于突触后膜(腺体细胞膜)。
(5)①信号形式不同:神经调节以电信号(神经冲动)和化学信号(神经递质)传递,体液调节以激素等化学物质通过体液(血液)运输传递;②传递速度与范围不同:神经调节反应迅速、作用范围准确但局限,体液调节反应较缓慢、作用范围广泛、作用时间较长;③方向不同:兴奋在反射弧(尤其突触处)的传递是单向的,而激素随血液运输可到达全身(作用于靶细胞)。
解析:本题以科研实验情境为载体,将神经调节(反射弧、兴奋传导与突触传递)与激素调节特点进行对比辨析,突出“概念对比与说理”,属于综合提高题。
易错点:①激素“通过体液运输到全身”与“只作用于靶细胞”并不矛盾,学生常误以为激素只运输到靶器官——实际是全身运输、特异性识别后只作用于靶细胞;②把激素的“通过体液运输”与神经递质“通过突触间隙(组织液)扩散”混为一谈,须分清:激素经血液循环远距离运输,递质在突触间隙处短距离扩散;③兴奋在神经纤维上的传导可双向(离体、受刺激点两端),但经过突触时只能单向,原因是递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜,学生常只答“突触单向”而不写原因;④第(3)问实验组C为对照实验,作答时须答出“排除其他变量/确认信号分子为激素X”,只写“验证”不得要点;⑤第(5)问须从信号形式、方向、速度与作用范围等角度对比作答,只罗列激素调节三个特点而未作对比,属答非所问。