反射动作与反射弧

基础

反射是不经意识的快速自动反应,用来保护身体。路径叫反射弧:刺激 → 感受器 → 感觉神经元 → 脊髓 → 运动神经元 → 反应器。不用等大脑思考,所以反应特别快。

适合:中三科学 · 单元:健康的身体 · 建议学习路径第 2/11 课

学完呢课,你会识:
  • 反射 = 快速、自动、保护性
  • 反射弧经脊髓接力,不等大脑
  • 痛觉是反应之后先到
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读呢课前,你应该识: 神经系统与协调

§课文原文 Passage

1反射是身体与生俱来的快速反应,目的是在危险伤害身体之前先行保护。当手指碰到热锅,皮肤内的热感受器瞬间侦测到高温,讯号立即沿感觉神经元传入脊髓。这类反应出生已有,不必学习,而且在意识察觉之前已完成,眨眼、打喷嚏和膝跳都是常见例子。

2完整的反射弧由五个环节组成:感受器接收刺激,感觉神经元把讯号传入脊髓,中间神经元在脊髓内把讯号直接交给运动神经元,运动神经元再把讯号传往反应器,最后肌肉收缩,手在瞬间缩开。由于讯号不须绕经大脑分析,整个过程在不足一秒内完成,这正是反射远较一般反应快速的原因。

3缩手之后,痛觉讯号才传抵大脑,这种「先做后觉」的设计大幅缩短皮肤接触高温的时间,烫伤程度因此减轻。要注意的是,反射虽然不经大脑,却仍然经过脊髓,而脊髓属于中枢神经系统,所以「反射不经中枢」的说法是错误的。反射弧任何一个环节受损,保护作用便会消失。

4不过反射快速而粗糙,只负责基本保护;查看伤势和决定如何处理,仍要依靠大脑完成。反射亦分两类:缩手、眨眼等属天生反射,由脊髓等较低级的中枢完成接力;条件反射则靠后天学习建立,例如巴甫洛夫的狗经反复配对后,听到铃声便分泌唾液。两类反射都须经过中枢神经系统。

1重点摘要 Summary

反射是不经意识的快速自动反应,用来保护身体。路径叫反射弧:刺激 → 感受器 → 感觉神经元 → 脊髓 → 运动神经元 → 反应器。不用等大脑思考,所以反应特别快。

2生字卡 Vocabulary

R
Reflex action反射动作

天生、自动、快速的保护性反应,例如缩手、眨眼。

R
Reflex arc反射弧

反射的讯息路径,不用大脑参与决策。

S
Spinal cord脊髓

反射的处理中心,讯息在此交接,不必先传抵大脑。

C
Conditioned reflex条件反射

后天学习的反射,例如听到铃声流口水(巴甫洛夫)。

I
Inborn reflex天生反射

不用学习就有的反射,例如缩手、眨眼、膝跳。

R
Relay neurone中间神经元

在脊髓内将感觉神经元的讯号直接交给运动神经元。

K
Knee-jerk reflex膝跳反射

敲击膝盖韧带令小腿跳起的天生反射,常用于示范。

P
Pain signal痛觉讯号

反应完成后才传抵大脑的讯号,说明反射是「先做后觉」。

3逐步讲解 Steps

  1. 刺激反射是身体天生的快速反应,目的是保护身体免受伤害:手指碰到热锅时,皮肤的热感受器瞬间侦测到高温,立即启动反射弧。这类反应出生已有,不必学习;刺激越强烈,反应也越明显。眨眼、打喷嚏和膝跳都属同类例子,全都在意识察觉之前已完成,尽量缩短身体暴露在危险中的时间。
  2. 传入感受器其实是感觉神经元的末梢,负责把热、触等刺激转为电讯号。感觉神经元接着把讯号送入脊髓,这一段是反射弧的传入部分;讯号只朝中枢方向行进,不会先经过大脑分析。正因为少走这一程,反射才能在片刻之间完成保护动作,速度之快远超任何由大脑主导的反应,这是反射弧设计的关键。
  3. 脊髓接力讯号进入脊髓后,中间神经元在脊髓内把讯号直接交给运动神经元,完全不必等待大脑分析决策。少了绕经大脑的一程,反应时间大幅缩短,这正是反射能够保护身体的关键。反射弧的任何环节受损,例如脊髓受伤,反射便无法完成,保护作用亦随之消失,可见五个环节环环相扣,缺一不可。
  4. 传出运动神经元把讯号由脊髓传往反应器,例如手臂的肌肉。要特别注意:反射虽然不经大脑,却仍然经过脊髓,而脊髓属于中枢神经系统,所以「反射不经中枢」的说法是错的。反应器可以是肌肉,也可以是腺体,例如唾腺受到刺激时分泌唾液,同样是反射反应的常见例子。
  5. 反应肌肉接获讯号便即时收缩,手在瞬间缩开热锅;痛觉讯号要到这之后才传抵大脑。这种「先做后觉」的设计令皮肤接触高温的时间大为缩短,烫伤程度因此减轻。不过反射快速而粗糙,只负责基本保护;精细的判断,例如查看伤势、决定下一步如何处理,仍然要靠大脑完成。
  6. 天生反射与条件反射缩手、眨眼、膝跳和打喷嚏都属天生反射,出生已有、不必学习,由脊髓等较低级的中枢完成接力;条件反射则靠后天学习建立,例如巴甫洛夫的狗经反复配对后,听到铃声便分泌唾液,人也要经反复练习才能掌握骑单车的平衡。两类反射都须经过中枢神经系统,条件反射更涉及大脑的学习与记忆,属于较高级的反应。

4图解 Diagrams

反射弧 Reflex Arc:刺激 → 反应感受器Receptor (skin)感觉神经元Sensory neurone脊髓Spinal cord (relay)运动神经元Motor neurone反应器Effector (muscle)唔经大脑决策 → 快!No brain decision → fast!例:手指掂热锅 → 未觉痛先缩手 Hand pulls back before the pain arrives
图 1:反射弧

5例题示范 Example

为什么手指碰到热锅,你会「未想就缩手」?

  1. 如果等大脑分析,需要更长时间
  2. 脊髓直接接力处理,快很多
  3. 缩手之后,大脑才收到痛觉讯号
  4. 所以反射是「先做后觉」
  5. 答案:因为反射弧在脊髓便完成接力,不须等大脑分析决策,省去「思考」的时间,所以手能在意识之前缩开;缩手属天生反射,是保护身体的本能,痛感只是事后通知。作答时宜写出「脊髓接力→比经大脑快→先做后觉→保护身体」的因果链,并举缩手、眨眼等例子支持。整个过程只须约零点几秒,远快于经大脑处理的反应。

6常见错误 Mistakes

✗ 以为反射不经中枢神经
✓ 反射经脊髓(中枢的一部分),只是不必等大脑做决策。
✗ 以为所有反射都是天生
✓ 天生反射(眨眼、缩手)不必学;条件反射(骑单车的平衡)是后天练回来。
✗ 以为大脑先收到讯息,手才会缩回
✓ 讯息在脊髓已完成接力,手先缩开,大脑其后才收到痛觉讯号;「先做后觉」正是反射的特点。
✗ 以为反射弧某一部分受损时,反射只会变慢
✓ 反射弧是完整路径:感受器、感觉神经元、脊髓、运动神经元或反应器任何一环受损,反射都会完全消失,而非变慢。

75 题快测 Quick check

Q1反射弧里面,讯息在哪里完成接力?

Q2写出反射弧的 5 个部分。

Q3为什么反射要够快?

Q4反射动作与随意动作(例如写字)最大的分别是什么?

Q5中间神经元在反射弧中担当什么角色?

8重点回顾 Recap

  • 反射 = 快速、自动、保护性
  • 反射弧经脊髓接力,不等大脑
  • 痛觉是反应之后先到
  • 反射弧:感受器→感觉神经元→脊髓→运动神经元→反应器
  • 天生反射不用学;条件反射靠后天练成

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