昆虫的神经系统 nervous system是虫体传导各种刺激,保障各器
官系统产生协调反应的结构,属于梯型神经系中的腹神经索型神经。
其基本单元是功能和结构相当特化的神经细胞 —— 神经原。 按功
能划分的 类型如下:
① 担负感觉, 联系和运动协调中心的 中枢神经 central nervous
system,包括脑, 腹神经索 。 ② 控制取食, 呼吸, 生殖及内脏器官
活动的 交感神经 sympathetic nervous system,包括口道神经, 腹神
经索之间的中神经, 腹末复合神经节 。 ③ 外周神经 peripheral
nervous system,即包括所有神经节上伸出的各类神经 ( 神经纤维 )
构成的网络结构, 具有收集感觉器的刺激至中枢神经, 传递中枢神经
的讯号至反应器的功能 。
第四节 神经系统和感觉器官
一、神经系统
神经原 neurone即神经细胞及其所有分枝 (神经纤维 )。
神经细胞分出的主枝称轴状突 axon、其侧生分支为侧支
collatera,轴突和侧支端部的树状分枝为端丛 terminal
arborization,从神经细胞体本身分出的端丛状纤维称为
树状突 dendrites。
按照神经细胞主支的多少将其区分为无极神经原,单
极神经原,双极神经原和多极神经原。
(一)神经原和神经节
神经节,各种神经原互相联系集合成的球状组织称
为神经节 ganglion,细胞体均位于神经节的周缘,中央
是无神经鞘的神经纤维组成的网状结构。神经原的神经
末梢之间是以突触结构 synapse相联系的。
神经传导方向,神经纤维对神经冲动的传导有方向
性、不能逆转。
按传导方向和功能有如下类型:
① 感觉神经原 =传入神经原 sensory neurone,双极或多
极,轴状突能将神经冲动自外而内传入中枢神经系统。
② 运动神经原 =传出神经原 motor neurone,单极,将
冲动传导至各种反应器官。
③ 联系神经原 association neurone,单极,细胞体位于
神经节内。
④ 神经 nerve:感觉神经原和运动神经原的神经纤
维集合成束。
神经节和神经外面都包裹一层神经鞘(衣),神经
鞘是多层的构造,包括施旺氏膜、神经围膜。
中枢神经系统包括位于头部消化道背面的脑、脑后由
围咽神经连索连接的腹神经索,腹神经索由咽喉下神经节、
胸部和腹部依次连接的各个神经节所组成。
脑由前脑、中脑、后脑组成,其神经与复眼、单眼、
(二)中枢神经系统
触角、额和上唇相接。
脑内有大量的联系、
感觉与运动神经原,前
脑有神经分泌细胞群。
脑是昆虫的联系、
协调、运动中心、和内
分泌活动的控制中心。
咽喉下神经节的神经连接上颚, 下颚和下唇 。
腹神经索常 11个神经节, 胸部 3个, 腹部 8个, 如腹
部的神经数个合成一个, 即为复合神经节 。
各神经节两侧都有 2?3
根侧神经, 每根侧神经内的
背侧部, 即 背根 为运动神经
纤维;其腹侧部, 即 腹根 为
感觉神经纤维 。
背根和腹根的神经与本
节的肌肉, 内部器官, 体壁
上的各种感觉器官联系 。
(三)交感神经系统
包括 ① 控制取食, 前场
与中肠活动的口道神经, 即
额神与后头神经节, 及其发
出的神经, ② 控制呼吸的位
于腹神经索之间的中神经,
③ 控制后肠及腹部末端附肢
活动的腹末复合神经节 。
外界刺激引起感觉神经原的传入纤维发出相应的冲动,
冲动信号该经神经节内的联系神经原传送至运动神经原,
使反应器官作出反应,本基本途径即 反射弧 reflex arc。
(三)刺激引起的反应在神经上的传导
突触传导
构成反射弧的神经末端
以突触连接,突触前膜释放
乙酰胆碱 Ach完成冲动信号
的传导,传导完成后即被胆
碱脂酶水解为胆碱和乙酸,
再被吸收进突触前膜内。如
此往复、重复。
但突触结构中的部分神经传导可能是胺类如多巴胺、
5— 羟色胺、甲腺上素、肾上腺素,或氨基酸如 ?— 氨基丁
酸、甘氨酸、天门冬氨酸等。
如神经递质乙酰胆碱的传导过程被破坏,也就导致由
神经系统控制的各种生理活动的失调。如有机磷类农药
1605等,就是因为它能够抑制胆碱脂酶的活动,使昆虫持
续保持紧张状态,导致过度疲劳而死亡。
因此了解神经系统的结
构和功能,神经的冲动传导
机制,是分析昆虫行为、药
剂作用机理、研制新药剂的
理论基础。
用农药杀死你
叫你发神经
刺激在神经纤维上的传导
神经细胞未感受刺激时在神经细胞膜内外两侧,膜外
大于膜内的电位差称为静息电位或膜电位,这一现象称为
极化状态,这是膜只对 K+有通透性而对 Na+不通透的结果。
当受到刺激时,受刺激部位的膜对 Na+的透性突然增
大,膜内的低电位迅速消失、电位大于了膜外,这一现象
称为去极化。该电位快速的沿整个细胞膜扩散传导,使整
个神经细胞膜都经历一次电位波动,所以称动作电位。
这种电位的倒转是暂时的,动作电位形成之后又很快
恢复至刺激前的状态即为再极化;在电脉冲图上动作电位
是一个短促而尖锐的峰。
只有当刺激达到一定程度和强度时才能产生动作电位,
当神经细胞产生了动作电位时也称为兴奋。
兴奋在神经轴、神经纤维上的传导是单向的不可逆的。
关于突触传导的详细解释
当动作电位传导至突触前膜时,前膜内的突触小泡向突触间
隙突然释放大量乙酰胆碱 Ach,乙酰胆碱扩散至突触后膜时改变了
其对 Na+的透过性,在突触后膜上引起电位变化、并发展为动作电
位,这一动作电位即在后膜的 神经纤维 上传导;
乙酰胆碱进入乙酰胆碱间隙后,突触间隙及前、后膜上的各
种酶类,如乙酰胆碱酯酶 AchE即发挥分解作用;这保证了突触前
膜的一个电位冲动只能在突触后膜上产生一个相同的电位冲动,
不致因后膜的持续兴奋而使能量和其它生理物质耗尽,引起神经
传导出现障碍、导致虫体死亡。神经毒剂如有机磷等能阻碍乙酰
胆碱的降解而使动物中毒死亡。
感觉器是环境与神经间的联系桥梁,其作用是通过
神经系统与内分泌系统的互作,以调节昆虫适应环境、求
取生存的行为。
二、感觉器官
按接受刺激的种类与性质,① 感觉光波, 光量子
的视觉器 photoreceptor; ② 感受接触, 压力, 震动等
分子运动或碰撞的机械刺激的感触器 machanoreceptor;
③ 接受震动频率与强度的听觉器 phonoreceptor; ④
感受化学物质刺激的化感器 chemoreceptor。
(一)类型
按结构区分有毛状感觉器、钟状感觉器、毛板感觉器、
剑梢感觉器等。
(二)感觉器的结构
毛状感觉器感受机械与化学刺激;
钟状感觉器的结构与毛状感觉器基本
相似,只是刚毛为一薄膜代替,感受
气压与机械刺激。
许多毛状感
觉器密集于一骨
片而成毛板感受
器,为机械感受
器。
剑梢感觉器着生与体
壁之下,为体内器官活动
及压力变化的感受器,多
个剑梢感觉器集成一组即
成为听器。
不论何种感受器,当受到一个适宜的刺激后,先
引起感神经末梢的膜兴奋、产生动作电位,该电位沿
神经纤维传至神经细胞体、再传导至传入神经纤维。
化学感受器如感觉毛表面具有许多微孔,感觉神
经末梢的分枝分布于这些微孔内,当感觉神经末稍接
受到进入微孔内的化学物质分子刺激后,即可使神经
纤维末稍的膜兴奋、产生动作电位,引起冲动传导。
化学感受器的灵敏度很高,如家蚕雄蛾触角上的
化感器可被一个分子的性信息素所激发,而引起相应
的行为反应。
感受刺激的原理
1.听器
与听器相联系的是昆虫的发声,有听觉能力的昆虫不
一定都能发声。
昆虫常见的发声形式如下,吸入或呼出空气、体躯与
物体撞击、特殊结构如鼓膜振动、翅振、体躯不同部位相
互摩擦等。
昆虫的听器有听觉毛(毛状感受器)、琼氏器(位于
触角第一节内由剑梢感受器集合而成)、鼓膜听器(数组
剑梢感受器所形成)。
(二)重要的感觉器
2,感化器
在一定的距离内能为少数挥发性物质的分子所激发
的感觉器为嗅觉器 olfactory organ,多分布于触角、
和口器的下唇须与下颚须。
直接接触液体或固体时为其分子所激发的感器为味
觉器 gustatory organ,多分布于口器、足的跗节、产卵
器和触角。
3.视觉器
昆虫的视觉器包括单眼和复眼,单眼由一个小眼构
成,多个小眼的集合为复眼。
单眼的结构形同复眼中的一个
小眼,其作用在于提高复眼对光反
应的灵敏度、感觉光源的强度与方
向。侧单眼可成像。
小眼的 集光器 部分包括角膜、
角膜细胞、晶体、虹膜色素细胞;
感光器 部分包括网膜色素细胞、视
觉细胞、视小杆。小眼四周包裹有
密集的兼有反光作用的气管网。
小眼无调节焦距的能力,只能靠色素细胞中的色素上下移动适
应光强的变化。
① 白天活动的昆虫 的小眼如图 2— 13— A,其视小杆与视觉细胞
包裹于色素细胞内,不能感受来自侧面的斜射光,每一小眼造一个
像点、整个复眼的造像是由许多明暗程度不同的像点组成的并列像
apposition image。
② 晚间活动的昆虫 的小眼如图 2— 13— B,视小杆不为色素细胞
包被,可吸收来自临近小眼的斜射光,每一小眼均可成像,整个复
眼的造像是许多小眼成像的相互重叠即重叠像 superposition image。
③ 日夜均可活动的昆虫 小眼的结构与图 2— 13— A相似,白天视
杆周围色素细胞的色素均匀分布,成像能力如①,晚间视杆周围色
素细胞的色素集中下移,成像能力如②。
复眼的感光特点