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動物神經網

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動物神經網簡稱神經網[1](nerve net),是一些身體具有徑向對稱性的生物的類神經系統,如刺胞動物櫛水母棘皮動物門的生物,例如水螅海星。這些生物主要在海洋環境中發現。大概七億到五億年前形成,是最早發展出來的神經組織[2]

演化

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真正的神經組織出現於多孔動物, 刺胞動物櫛水母的最後共同祖先的分化之後, 研究多孔動物門的外群和現存的擁有神經網的動物可以幫助人們更好的理解神經網。

後生動物的系統發生樹

多孔動物門(海綿)是在動物界中的現存門, 屬於此門的物種沒有神經系統。 雖然多孔動物並不具備可以進行神經肌肉傳遞的突觸肌原纖維英語myofibril, 但是他們分化出了神經系統的原型並且有着幾種對於刺胞動物神經系統形成至關重要的同源基因。[2]海綿細胞可以通過鈣信號和其他方法來進行細胞信號傳送[3] 海綿幼蟲分化出了感覺細胞, 這些細胞會對包括光,重力,和水流等等的刺激做出反應,這些都提高了它們的適應度。 除了感覺細胞會在發育過程中分化外,成年的海綿還可以進行收縮運動。[4]

神經系統的出現與電壓門控型鈉離子通道的演化過程息息相關,鈉離子通道讓細胞可以通過動作電位的傳播來進行長距離的信號傳送,而電壓門控型鈉離子通道能進行未調製過的細胞間信號傳導。鈉離子通道的起源至今還不明確,但是有假說認為鈉離子通道從鈣離子通道中分化出來的過程可能發生於神經系統出現的時候或者是在多細胞生物出現之前。多孔動物有鈣離子卻沒有鈉離子通道可能是因為刺胞動物和櫛水母在與多孔動物分化後才演化出了鈉離子通道,也有可能是因為多孔動物在演化過程中失去了編碼鈉離子通道的基因。[5]

神經網存在於刺胞動物門(例如缽水母綱立方水母,和海葵),櫛水母棘皮動物門的生物中。刺胞動物和櫛水母都有着具有徑向對稱性的身體,統稱為腸腔動物英語Coelenterate。腸腔動物分化於5億7千萬年前,早於寒武紀大爆發,他們是最早擁有着可以在發育時分化和通過突觸傳導來進行信號傳送的神經系統的兩門動物。絕大多數與神經網相關的神經組織進化研究都是用刺胞動物進行的。腸腔動物的神經系統允許他們進行感覺,收縮,運動和狩獵/進食行為。腸腔動物和兩側對稱動物分享着共同的神經生理機制,因此,腸腔動物提供了可以用於追尋神經發生的起源的模型系統。這是因為神經發生最先出現於腸腔動物和兩側對稱動物的共同祖先真後生動物中。 第二次神經發生出現於腸腔動物和兩側對稱動物的分化之後。[4] 雖然擁有神經網的生物並沒有真正的大腦,但是他們還是具備着進行複雜的移動和行為的能力。神經網的存在讓生物具備了對環境做出反應的能力。

結構

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神經網由相互連接的神經元組成,可與身體各部分相聯繫。[6] 它是一種鬆散的細胞網絡,在某些生物體內可以聚集形成神經節,但不能形成大腦。在研究神經網方面,水螅是一類理想的可以進行研究和測試的刺胞動物。它們成為受歡迎的模式生物的原因包括:它們的神經網簡單而方便觀察,有很高的再生率,而且在實驗中易於操作。

有兩類神經細胞存在於水螅的神經網中:神經節和感覺細胞。神經節細胞通常被發現在上皮細胞的底端附近,而感覺細胞通常在頂端方向從基底端的肌肉延伸。神經節的功能一般是為不同的神經結構之間提供中介連接,而感覺細胞的作用則是檢測不同的刺激,例如光、聲音、觸摸或溫度。[7]

神經網內有許多神經元集群,它們都有分佈在一個固定的區域中。在水螅中,表皮感覺細胞的細胞體通常位於其附屬肢體(口部的突起)的頂端,神經突的細胞體則通常位於其附屬肢體的側部,神經節細胞則位於附屬肢體的基底區域(在觸角之間和頭部下方)。[7] 神經網包含可以調節神經活動的中間神經元,這種活動發生於感覺刺激和運動輸出之間。[8]



種類

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能力

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可以通過使用神經網內的感覺神經元為動物提供感知物體的能力。

運作

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當身體部分受刺激,這改變可從神經網傳布,引起身體其他部分作出反應。

參考文獻

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  1. ^ 存档副本. [2023-10-26]. (原始內容存檔於2023-10-26). 
  2. ^ 2.0 2.1 Sakarya O; et al. Vosshall, Leslie , 編. A post-synaptic scaffold at the origin of the animal kingdom. PLoS ONE. 2007, 2 (6): e506. Bibcode:2007PLoSO...2..506S. PMC 1876816可免費查閱. PMID 17551586. doi:10.1371/journal.pone.0000506. 
  3. ^ Jacobs DK, Nakanishi N, Yuan D, et al. Evolution of sensory structures in basal metazoa. Integr Comp Biol. 2007, 47 (5): 712–723 [2020-12-31]. PMID 21669752. doi:10.1093/icb/icm094可免費查閱. (原始內容存檔於2010-03-24). 
  4. ^ 4.0 4.1 Galliot B, Quiquand M. Ernest , 編. A two-step process in the emergence of neurogenesis. European Journal of Neuroscience. 2011, 34 (6): 847–862. PMID 21929620. doi:10.1111/j.1460-9568.2011.07829.x. 
  5. ^ Liebeskind BJ, Hillis, DM, Zakon HH. Evolution of sodium channels predates the origin of nervous systems in animals. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2011, 108 (22): 9154–9159. Bibcode:2011PNAS..108.9154L. PMC 3107268可免費查閱. PMID 21576472. doi:10.1073/pnas.1106363108. 
  6. ^ Cnidarian Nerve Nets and Neuromuscular Efficiency Richard A. Satterlie Integrative and Comparative Biology, Volume 55, Issue 6, 1 December 2015, Pages 1050–1057, https://doi.org/10.1093/icb/icv067 Published: 22 June 2015
  7. ^ 7.0 7.1 Koizumi O, Mizumoto H, Sugiyama T, Bode HR. Ebashi , 編. Nerve net formation in the primitive nervous system of Hydra—an overview. Neuroscience Research. 1990, 13 (1): S165–S170. PMID 2259484. doi:10.1016/0921-8696(90)90046-6. 
  8. ^ Ruppert EE, Fox RS, Barnes RD. Invertebrate Zoology 7. Brooks / Cole. 2004: 111–124. ISBN 978-0-03-025982-1.