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生物課好好玩:生物體的協調作用

麥田出版 | 2019-09-23

 給學生 
生物體的協調作用也是讓不少孩子卡住的一關。有趣的知識就這樣遲遲進不了大腦,越學越感覺挫敗。沒關係!國小自然科沒有學過相關知識,一開始當然很難進入狀況。跟著老師的說明一步步來吧!

 給老師家長 
協調的原理要說明起來有點困難,因為過程常常是發生在生物體「內部」的事情,本章盡可能以容易聯想、容易觀察的例子和生活情境為例,希望能引導孩子從自己生活聯想、理解。師長可以協助孩子舉一反三,讓學習更容易建立成就感!

 關鍵字提示 
#神經元 #中樞神經 #周圍神經 #意識動作 #反射動作 #內分泌 #激素 #糖尿病

從字面上,我們可以將「感應」解讀為針對一個刺激有所感覺並做出適當反應。
例如,今天冷鋒過境氣溫下降到攝氏10 度,我們覺得冷,於是加了件外套。氣溫下降是環境的改變,稱為「刺激」,覺得冷是「感覺」,加了件外套是「反應」;如果沒有外套,身體會發抖,發抖也是「反應」,這些感應對生物體的存活,都是不可或缺的保護機制。

但「感應」不只有這些喔!
身體內部還有一些我們較難感受到的「感應」,例如吃飽飯後血糖會升高,「血糖上升」這種感應,就是我們無法感受到的,只有身體知道,其反應是分泌胰島素將血糖濃度降低,這樣才不會得糖尿病。

這類存在於身體內部的反應,是針對身體內部環境的刺激做出適當的反應。這樣的反應必須要身體中許多細胞、器官、系統相互溝通、合作以協調完成。動物是藉著神經系統和內分泌系統共同來完成「協調作用」。而植物,雖然沒有神經系統,卻一樣能因應環境變化產生反應,是非常獨特的感應。

● 認識神經系統

神經系統是生物體內各種不同的系統中最奧妙、最神祕也最錯綜複雜的。我們知道神經系統最重要的功能是傳遞訊息,我們先將神經傳導比喻為現在各式有線傳訊系統(如有線電視或有線電話),都是以電來做為媒介,但是神經系統複雜多了。此外,神經系統中的主宰:腦,要將神經傳遞過來的簡單訊號,翻譯成可以被理解的指令,才能在不同部位、不同功能的腦之間進行協調工作。

我們以人體的神經系統為例來說明。系統中包括腦、脊髓等器官,主要由神經元所組成。神經元就是神經細胞,負責傳遞訊息,神經元包含細胞本體和神經纖維兩部分。細胞本體是神經細胞中有細胞核的那一部分,神經纖維是細胞向外的突起,長短及數量不一。

中樞神經系統包含腦和脊髓,內有許多細胞本體,負責整合、協調全身傳入的各種資訊,發布命令控制全身的活動;周圍神經系統則是負責傳送感覺與運動的訊息。將感覺、接收到的訊息輸入,傳向中樞的是感覺神經元,將中樞發布的訊息輸出的是運動神經元。

中樞神經系統中的大腦管很多,但都是分區負責,包括感覺、語言、記憶、運動、思考等。

▲ 這是大腦左半球功能示意圖。大腦、小腦皆有左、右半球之分,左半球控制身體右邊,右半球控制身體左邊。這張圖主要在強調分區負責的現象。
這麼多功能,該怎麼記啊?別苦惱,凡是你能感覺得到、做得到的,一切都算在大腦的管轄範圍,我們稱之為意識動作。例如,老師點名,你聽見自己的名字時舉手回應「有」。「聽到」、「舉手」、「說話」都是你可以做到的,都是「意識動作」,屬於大腦管控範圍。

又例如,眼睛的視網膜有受器,接受了光波,順著神經纖維傳達到腦,進入大腦中的視覺中樞時,我們就有「看到」的感覺。所有感覺產生的模式大約相同。「刺激」之後常常緊接「反應」,假設看到球傳了過來,我們伸手去接,這是一個由大腦發出的命令,但由周圍神經傳達到手部肌肉去完成反應。

這裡的「刺激」指的是:外在環境或生物體內中的任何變化。前面提過了,例如氣溫下降、老師叫你、血糖升高等,都是「刺激」的一種。動器是產生反應的部位,包括肌肉或腺體。凡是四肢或軀幹的動作都是肌肉在反應,但有時流汗、流淚、消化液分泌則是腺體在負責反應。受器接受刺激後到動器完成反應的時間很短,只有不到一秒的時間,但現在,我們要以「慢動作」的放映方式,來仔細看看到底經過了哪些途徑?

還記得嗎?神經系統類似有線傳訊系統,是一個細胞傳給另一個細胞所完成的。我們先以這張圖來表示神經傳導途徑。

神經衝動的傳導是具有方向性的,出發地點是受器,目的地是動器。中途還要經過三個站,其中感覺神經元就是負責把受器接收的訊息傳到中樞,而運動神經元就是負責把中樞發布的命令傳到動器。

繼續看下一個例子,這次的例子是手觸碰到滾燙的燒水壺之後,迅速縮回。
基本的傳導途徑不變,依然是受器→感覺神經元→中樞→運動神經元→動器。受器是皮膚,動器是手部肌肉。這次的「關鍵字」是「迅速」,表示這種刺激對人體有害,要以最短的時間完成反應才能將傷害降至最低。想達到「最短的時間」有兩個方式,一種是「加快速度」,一種是「縮短途徑」,所以這裡的中樞就是脊髓,脊髓就可以發布命令,立刻將手收回。所以反應途徑就是:手部皮膚→感覺神經元→脊髓→運動神經元→手部肌肉。像這樣中樞不位於大腦的動作,稱為反射動作。
你當然還是會覺得痛,也得看看是否有燙傷,但這些都屬於意識動作,當然還是由大腦發出的命令。也就是說這個訊息會由不同的傳導方向完成一連串反應,我們分開來介紹會比較單純、好理解。

▲ 手觸碰到滾燙的燒水壺之神經傳達途徑。

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