Mở đầu: Làm cách nào mà cơ thể chúng ta có thể phản ứng kịp thời trước rất nhiều kích thích khác nhau đến từ môi trường?
Cơ thể của chúng ta có khả năng phản ứng kịp thời với những kích thích từ môi trường nhờ vào hệ thống cảm ứng, bao gồm các thụ thể cảm giác, tế bào thần kinh, và các cơ quan liên quan. Hệ thống này giúp phát hiện và truyền tải thông tin từ môi trường vào cơ thể, từ đó kích hoạt các phản ứng thích hợp để duy trì sự sống và sự thích nghi với môi trường.
I. CÁC HÌNH THỨC CẢM ỨNG Ở ĐỘNG VẬT
Câu 1: Tại sao kích thích nhẹ lên thủy tức thì cả cơ thể nó co lại, trong khi nếu kích thích nhẹ vào một chân côn trùng thì chỉ chân đó co lại mà không có phản ứng ở các bộ phận khác?
Kích thích nhẹ lên thủy tức (Hydra) làm cả cơ thể nó co lại vì thủy tức là loài động vật có cơ thể đơn giản, không có sự phân chia rõ ràng giữa các bộ phận. Các tế bào cảm giác trong toàn bộ cơ thể của thủy tức đều có khả năng đáp ứng kích thích, khiến cơ thể phản ứng đồng loạt. Ngược lại, côn trùng có cấu trúc cơ thể phân chia rõ ràng và hệ thống thần kinh có sự phân cấp cao, nên khi kích thích vào một bộ phận (như chân), chỉ bộ phận đó có phản ứng mà không ảnh hưởng đến các bộ phận khác.
II. TẾ BÀO THẦN KINH
Câu 1: Neuron có cấu tạo như thế nào? Ưu thế của neuron có nhiều hơn một sợi nhánh so với chỉ có một sợi nhánh là gì? Giải thích.
Neuron (tế bào thần kinh) có cấu tạo gồm ba phần chính: thân neuron (chứa nhân), sợi nhánh (dendrite) và sợi trục (axon). Sợi nhánh giúp tiếp nhận thông tin từ các neuron khác, trong khi sợi trục truyền tín hiệu đến các neuron khác hoặc cơ quan đích. Neuron có nhiều sợi nhánh có ưu thế hơn neuron chỉ có một sợi nhánh vì chúng có khả năng tiếp nhận thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, giúp neuron truyền tải thông tin hiệu quả hơn và tạo ra các mạng lưới liên kết phức tạp trong hệ thần kinh.
Câu 2: Hình dạng của neuron như thế nào cho phép nó truyền tin đi xa?
Hình dạng của neuron, đặc biệt là sự dài và mảnh của sợi trục, cho phép nó truyền tin đi xa. Sợi trục có thể kéo dài tới hàng mét trong cơ thể, giúp truyền tín hiệu thần kinh từ não hoặc tủy sống đến các cơ quan hoặc các phần khác của cơ thể. Đặc biệt, sợi trục còn được bao bọc bởi lớp myelin, giúp tăng tốc độ truyền tín hiệu thần kinh.
Câu 3: Điện thế nghỉ và điện thế hoạt động được hình thành như thế nào?
Điện thế nghỉ là trạng thái của tế bào thần kinh khi không có kích thích, với sự phân bố không đồng đều các ion Na+ và K+ qua màng tế bào. Khi tế bào thần kinh bị kích thích, các ion Na+ di chuyển vào trong tế bào, làm thay đổi điện thế màng và hình thành điện thế hoạt động. Sau đó, các ion K+ di chuyển ra ngoài tế bào, khôi phục lại điện thế nghỉ.
Câu 4: Tại sao tốc độ lan truyền xung thần kinh trên sợi thần kinh có bao myelin nhanh hơn trên sợi thần kinh không có bao myelin?
Bao myelin là lớp chất béo bọc quanh sợi trục của neuron, có chức năng cách điện, giúp tăng tốc độ truyền xung thần kinh. Khi có bao myelin, xung thần kinh chỉ cần "nhảy" từ một điểm này sang điểm khác (các đoạn Ranvier), thay vì lan truyền liên tục dọc theo toàn bộ sợi trục, do đó làm tăng tốc độ truyền xung thần kinh.
III. SYNAPSE
Câu 1: Thông tin dưới dạng xung thần kinh được neuron chuyển qua synapse hóa học sang tế bào khác như thế nào?
Khi xung thần kinh đến tận cùng của sợi trục, nó kích hoạt các túi chứa chất dẫn truyền thần kinh (neurotransmitter) tại chùy synapse. Các chất này được phóng thích vào khe synapse và gắn vào các thụ thể trên màng tế bào nhận. Sự gắn kết này sẽ tạo ra điện thế màng mới ở tế bào nhận và truyền tín hiệu tiếp tục.
Câu 2: Tại sao thông tin truyền qua synapse chỉ theo một chiều, từ mang trước sang màng sau mà không theo chiều ngược lại?
Thông tin chỉ truyền một chiều vì synapse hóa học có sự phân biệt rõ ràng giữa tế bào trước và tế bào sau. Tế bào trước chứa các túi chất dẫn truyền thần kinh, còn tế bào sau có các thụ thể nhận chất dẫn truyền. Do đó, tín hiệu chỉ có thể truyền từ tế bào trước sang tế bào sau.
IV. PHẢN XẠ
Câu 1: Cung phản xạ gồm những bộ phận nào? Tại sao bất kì một bộ phận nào của cung phản xạ bị tổn thương, phản xạ sẽ không thực hiện được?
Cung phản xạ bao gồm các bộ phận: thụ thể, dây thần kinh cảm giác, trung ương thần kinh (não hoặc tủy sống), dây thần kinh vận động và cơ (hoặc tuyến). Nếu bất kỳ bộ phận nào trong cung phản xạ bị tổn thương, thông tin sẽ không được truyền đạt đầy đủ, dẫn đến sự gián đoạn hoặc mất khả năng thực hiện phản xạ.
Câu 2: Trong cung phản xạ, đáp ứng của cơ xương có tác dụng như thế nào đối với cơ thể?
Đáp ứng của cơ xương trong cung phản xạ giúp cơ thể thực hiện một phản ứng nhanh chóng và tự động trước kích thích, bảo vệ cơ thể khỏi các nguy cơ và duy trì sự an toàn. Ví dụ, khi tay chạm vào vật nóng, phản xạ co cơ sẽ giúp rút tay lại nhanh chóng, tránh bị bỏng.
Câu 3: Thụ thể cảm giác là gì? Cho biết các loại thụ thể cảm giác và vai trò của chúng. Để có cảm giác cần những bộ phận nào?
Thụ thể cảm giác là các tế bào hoặc cấu trúc đặc biệt nhận và phản ứng với kích thích từ môi trường. Các loại thụ thể cảm giác bao gồm thụ thể nhiệt (nhận nhiệt độ), thụ thể áp lực (nhận sự thay đổi áp suất), thụ thể hóa học (nhận mùi và vị) và thụ thể ánh sáng (nhận ánh sáng). Để có cảm giác, cần có các bộ phận như thụ thể, dây thần kinh cảm giác và các vùng cảm giác trong não.
Câu 4: Tại sao chúng ta nhìn thấy hình ảnh của vật và nghe được âm thanh?
Chúng ta nhìn thấy hình ảnh nhờ các thụ thể ánh sáng trong mắt (quai mắt) nhận ánh sáng phản chiếu từ vật thể, sau đó chuyển thành tín hiệu thần kinh truyền về não. Chúng ta nghe âm thanh nhờ thụ thể âm thanh trong tai tiếp nhận sóng âm, chuyển thành tín hiệu thần kinh và truyền về não để xử lý.
Câu 5: Tại sao chúng ta có thể cảm nhận được vị trí và chuyển động của cơ thể dù đang nhắm mắt?
Chúng ta có thể cảm nhận được vị trí và chuyển động của cơ thể nhờ các thụ thể trong cơ và khớp, giúp nhận biết vị trí của các bộ phận cơ thể trong không gian. Các tín hiệu từ thụ thể này được gửi tới não, giúp chúng ta nhận thức và điều chỉnh chuyển động.
Câu 6: Hãy cho biết các phản xạ dưới đây thuộc loại phản xạ không điều kiện hay có điều kiện. Giải thích.
a) Dừng xe trước vạch kẻ khi thấy đèn tín hiệu giao thông chuyển sang màu đỏ: Đây là phản xạ có điều kiện vì nó được học và hình thành qua thời gian từ các điều kiện xã hội.
b) Người run lập cập khi mặc không đủ ấm trong thời tiết lạnh giá: Đây là phản xạ không điều kiện, là phản ứng tự nhiên của cơ thể khi cảm thấy lạnh.
c) Thở nhanh khi không khí trong phòng không đủ O2: Đây là phản xạ không điều kiện, do cơ thể tự động đáp ứng với sự thiếu hụt oxy.
Câu 7: Phản xạ có điều kiện được hình thành như thế nào?
Phản xạ có điều kiện được hình thành khi một kích thích trung gian (không tự nhiên) được liên kết với một kích thích không điều kiện (tự nhiên). Sau một thời gian lặp lại, cơ thể học cách phản ứng với kích thích trung gian như là một kích thích tự nhiên.
V. MỘT SỐ BỆNH DO TỔN THƯƠNG HỆ THẦN KINH VÀ CƠ CHẾ GIẢM ĐAU
Các bệnh do tổn thương hệ thần kinh có thể gây ra các vấn đề về nhận thức, vận động và cảm giác. Cơ chế giảm đau bao gồm việc sử dụng thuốc giảm đau và các phương pháp điều trị khác để giảm thiểu cảm giác đau.
VI. BẢO VỆ HỆ THẦN KINH ĐỐI VỚI CHẤT KÍCH THÍCH
Câu 1: Thế nào là lạm dụng chất kích thích?
Lạm dụng chất kích thích là việc sử dụng các chất như ma túy, rượu, thuốc lá hoặc các chất hóa học khác với tần suất cao và không có sự kiểm soát, dẫn đến ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và hệ thần kinh.
Câu 2: Cần làm gì để cai nghiện chất kích thích và phòng tránh tình trạng nghiện chất kích thích?
Cai nghiện chất kích thích cần sự hỗ trợ từ bác sĩ, điều trị tâm lý và sử dụng các phương pháp giảm thiểu cơn thèm thuốc. Phòng ngừa nghiện chất kích thích đòi hỏi phải nâng cao nhận thức cộng đồng và giảm thiểu tiếp xúc với các chất này.
LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG
Câu 1: Độc tố tetrodotoxin có trong cá nóc ngăn chặn quá trình khử cực và đảo cực trên các sợi thần kinh có thể gây tử vong ở người ăn cá nóc. Giải thích.
Tetrodotoxin là một loại độc tố mạnh có khả năng ngăn cản sự vận chuyển ion Na+ vào tế bào thần kinh, làm gián đoạn quá trình khử cực và đảo cực. Nếu quá trình này bị ngừng, xung thần kinh không thể truyền đi, dẫn đến tê liệt và tử vong.
Câu 2: Vi khuẩn Clostridium botulinum đôi khi xuất hiện trong thức ăn để lâu ngoài không khí tiết ra độc tố botulinum, độc tố này ngăn cản giải phóng acetylcholine ở chùy synapse thần kinh - cơ xương. Nếu ăn phải thức ăn có loại vi khuẩn này thì hậu quả sẽ như thế nào? Giải thích.
Độc tố botulinum ngăn cản giải phóng acetylcholine tại synapse thần kinh-cơ, làm tê liệt cơ xương. Nếu ăn phải thức ăn nhiễm độc, cơ thể sẽ bị tê liệt các cơ xương, dẫn đến khó thở và có thể tử vong nếu không được cấp cứu kịp thời.
Câu 3: Nếu nhìn gần trong thời gian dài (ví dụ: đọc sách dưới ánh sáng yếu, bàn ghế không phù hợp với kích thước cơ thể) làm thủy tinh thể phồng lên và giữ nguyên ở trạng thái phồng. Trạng thái phồng của thủy tinh thể ảnh hưởng như thế nào đến khả năng nhìn các vật? Giải thích.
Khi thủy tinh thể phồng lên, khả năng điều tiết của mắt bị giảm, khiến mắt không thể nhìn rõ các vật ở xa. Điều này gây ra tật cận thị, làm giảm khả năng nhìn rõ các vật ở khoảng cách xa.
