要了解神经网络对内分泌的影响,必须要先了解人体中三大系统(神经系统,内分泌系统和免疫系统)之间的关系。 内分泌系统并不是独立地对机体进行调节,而是和神经系统、免疫系统有着紧密的结合,共同对机体进行调节。其中,内分泌系统和神经系统的相互作用和联系最为明显。

神经系统是人体起主导作用的控制系统。人体的结构与功能均极为复杂,但体内各器官、系统和各种生理过程都处于神经系统的直接-或间接控制之下。这些器官和系统在神经系统的控制下互相联系、相互影响、密切配合,使人体成为一个完整统一的有机体,实现和维持正常的生命活动。同时,人体又是生活在经常变化的环境中,外部环境的变化必然影响到体内的各种器官和功能,这也需要神经系统对体内各种器官和功能不断进行迅速而完善的调整,使人体适应体内外环境的变化,保持体内生理状态的稳定。人类的神经系统高度发展,特别是大脑皮层不仅进化成为调节控制人体活动的最高中枢,而且进化成能进行思维活动的器官,决定着人的行为。因此,神经系统是人体最重要最复杂的控制系统,对机体进行全面而且至关重要的调节。

内分泌系统和神经系统主要通过神经内分泌细胞相互联系,内分泌系统通过激素的分泌和释放来发挥调节作用。内分泌系统和神经系统联系最重要的媒介就是下丘脑。下丘脑既是内分泌腺体又是神经系统重要组成部分,既可以接受神经系统刺激,又可分泌激素调节内分泌系统的活动,在内分泌系统和神经系统间起到重要的桥梁作用。下丘脑与其他神经器官具有丰富的联系,具有大量的神经传入通路,主要包括皮层下丘脑通路、边缘系统向下丘脑的投射通路、由脑干和脊髓上行至下丘脑的神经通路以及视网膜的神经节细胞投射到下丘脑的视交叉上核。在下丘脑内各核团间也存在丰富的神经纤维联系,核团内部也有各种形式的突触联系存在。另一方面,下丘脑也可分泌激素,从高层调节内分泌系统的活动。目前已知的下丘脑分泌的激素有9种,主要包括促甲状腺激素释放激素、促性腺激素释放激素、生长抑素、生长激素释放激素、促肾上腺皮质激素释放激素、催乳素释放抑制激素等等。

下丘脑和垂体一起对内分泌系统的活动进行总体调节。一般,下丘脑分泌激素刺激垂体的活动,垂体分泌激素调节其他内分泌腺体的活动,其他内分泌腺体分泌激素调节机体勒器官的活动。这种逐级调节过程还存在放大效应,即上一级激素的释放可以引起大量下一级激素的释放,然后引起更多再下一级激素的释放。所以,下丘脑作为最高层的调节器官可以对内分泌系统的整体活动进行有效地调节。另一方面,神经系统可以通过神经信息的传递,了解机体状态,并控制下丘脑的活动。整个过程形成了一个负反馈调节系统,以保证内分泌系统和神经系统对机体形成稳定的调节。例如,神经系统与内分泌系统共同对甲状腺激素的释放进行调节的过程如图所示。

类脑神经网络(1)——神经系统与内分泌的关系

除下丘脑外,人体还存在一些分散的神经内分泌细胞。这些细胞既具有神经细胞的特征,又具有内分泌细胞的特征,是神经系统和内分泌系统联系的中介。从结构上看,这类细胞也具有胞体、突触和轴突,并与其他神经细胞间有突触联系,可传递并接收其他神经细胞的信息。从功能上看,这类细胞也可实现神经兴奋并传递神经电位,并能对某些祌经递质发生反应。这类细胞同时还具有内分泌细胞的功能,可以分泌激素。这类细胞往往与血管相联系,其分泌的部分物质并不像其他神经细胞分泌的神经递质那样进入突触间隙,而是进入血液循环,以激素的方式调节远处器官的活动。

神经系统还可直接影响一些内分泌腺体的活动。例如,当交感神经系统活动增强时,肾上腺髓质分泌的肾上腺素增多,促进新陈代谢、心跳加快、血糖浓度升高,使机体的运动能力增强,帮助神经系统调动身体达到适应外界环境变化的目的。又如,迷走神经活动增强可促进胰岛细胞分泌胰岛素,协助神经系统的应激反应。

内分泌系统与神经系统之间的联系不仅体现为神经系统对内分泌系统的调节,也体现为内分泌系统对神经系统的调节。生理研究表明,激素可调节神经细胞的兴奋门限和神经突触的传递效率使其改变对特定外界刺激的敏感度。例如甲状腺激素能提高神经系统尤其是交感神经系统的兴奋性,对维持神经系统的正常工作起到重要作用。

神经系统和内分泌系统间存在着紧密的联系,两者起到相互调节的作用,共同对机体进行控制。林广栋[1]等人借鉴神经系统与内分泌系统相互合作维持机体内平衡的机制,提出一种协助维持控制系统处于稳定状态的控制模型。相比传统控制模型,该模型在动态环境下表现更好。该模型名称为内分泌系统维持机体内平衡机制(EMNCS)的模型,该模型根据环境动态调节神经网络参数,达到动态控制的目的。该模型的核心是神经网络控制系统和内分泌系统。将在下一部分具体介绍。

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