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专题05 神经调节的相关实验探究
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一、真题考法归纳
考法01 借助电位产生机制考查生命观念和科学思维
考法02 借助兴奋的产生和传导考查科学探究
考法03 借助膜电位测量考查科学探究
考法04 借助反射弧中兴奋传导与传递实验考查科学探究
新考法 借助兴奋传递过程考查科学思维及社会责任
二、常考热点实验梳理
三、实验热点专练
四、实验命题预测
考法
01
借助电位产生机制考查生命观念和科学思维
1．（2023·山东·高考真题）神经细胞的离子跨膜运输除受膜内外离子浓度差影响外，还受
膜内外电位差的影响。已知神经细胞膜外的Cl-浓度比膜内高。下列说法正确的是（
）
A．静息电位状态下，膜内外电位差一定阻止K+的外流
B．突触后膜的Cl-通道开放后，膜内外电位差一定增大
C．动作电位产生过程中，膜内外电位差始终促进Na+的内流
D．静息电位→动作电位→静息电位过程中，不会出现膜内外电位差为0 的情况
2．（2022·浙江·高考真题）听到上课铃声，同学们立刻走进教室，这一行为与神经调节有
关。该过程中，其中一个神经元的结构及其在某时刻的电位如图所示。下列关于该过程的叙
述，错误的是（ ）
A．此刻①处Na+内流，②处K+外流，且两者均不需要消耗能量
B．①处产生的动作电位沿神经纤维传播时，波幅一直稳定不变
C．②处产生的神经冲动，只能沿着神经纤维向右侧传播出去
D．若将电表的两个电极分别置于③④处，指针会发生偏转
考法
02
借助兴奋的产生和传导考查科学探究
3．（2023·辽宁·统考高考真题）下面是兴奋在神经元之间传递过程的示意图，图中①～④
错误的是（ ）
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A．①
B．②
C．③
D．④
4．（2023·海南·高考真题）药物W 可激活脑内某种抑制性神经递质的受体，增强该神经递
质的抑制作用，可用于治疗癫痫。下列有关叙述错误的是（ ）
A．该神经递质可从突触前膜以胞吐方式释放出来
B．该神经递质与其受体结合后，可改变突触后膜对离子的通透性
C．药物W 阻断了突触前膜对该神经递质的重吸收而增强抑制作用
D．药物W 可用于治疗因脑内神经元过度兴奋而引起的疾病
考法
0 3
借助膜电位测量考查科学探究
5．（2021·湖南·统考高考真题）研究人员利用电压钳技术改变枪乌贼神经纤维膜电位，记
录离子进出细胞引发的膜电流变化，结果如图所示，图a 为对照组，图b 和图c 分别为通道
阻断剂TTX、TEA 处理组。下列叙述正确的是（ ）
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A．TEA 处理后，只有内向电流存在
B．外向电流由Na+通道所介导
C．TTX 处理后，外向电流消失
D．内向电流结束后，神经纤维膜内Na+浓度高于膜外
6．（2018·江苏·统考高考真题）如图是某神经纤维动作电位的模式图，下列叙述正确的是
A．K+的大量内流是神经纤维形成静息电位的主要原因
B．bc 段Na+大量内流，需要载体蛋白的协助，并消耗能量
C．cd 段Na+通道多处于关闭状态，K+通道多处于开放状态
D．动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大
考法
0 4 借助反射弧中兴奋传导与传递实验考查科学探究
7．（2022·浙江·统考高考真题）坐骨神经由多种神经纤维组成，不同神经纤维的兴奋性和
传导速率均有差异，多根神经纤维同步兴奋时，其动作电位幅值（即大小变化幅度）可以叠
加；单根神经纤维的动作电位存在“全或无”现象。
欲研究神经的电生理特性，请完善实验思路，分析和预测结果（说明：生物信号采集仪能显
示记录电极处的电位变化，仪器使用方法不要求；实验中标本需用任氏液浸润）。
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(1)实验思路：
①连接坐骨神经与生物信号采集仪等（简图如下，a、b 为坐骨神经上相距较远的两个点）。
②刺激电极依次施加由弱到强的电刺激，显示屏1 上出现第一个动作电位时的刺激强度即阈
刺激，记为Smin。
③ ，当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时，刺激强度即为最大刺激，记为
Smax。
(2)结果预测和分析：
①当刺激强度范围为 时，坐骨神经中仅有部分神经纤维发生兴奋。
②实验中，每次施加电刺激的几乎同时，在显示屏上都会出现一次快速的电位变化，称为伪
迹，其幅值与电刺激强度成正比，不影响动作电位（见图）。伪迹的幅值可以作为
的量化指标；伪迹与动作电位起点的时间差，可估测施加刺激到记录点神经纤维膜上
所需的时间。伪迹是电刺激通过 传导到记录电极上而引发的。
③在单根神经纤维上，动作电位不会因传导距离的增加而减小，即具有 性。而上
述实验中a、b 处的动作电位有明显差异（如图），原因是不同神经纤维上动作电位的
不同导致b 处电位叠加量减小。
④以坐骨神经和单根神经纤维为材料，分别测得两者的Smin和Smax。将坐标系补充完整，并用
柱形图表示两者的Smin和Smax相对值。
8．（2021·湖北·统考高考真题）神经元是神经系统结构、功能与发育的基本单元。神经环
路（开环或闭环）由多个神经元组成，是感受刺激、传递神经信号、对神经信号进行分析与
整合的功能单位。动物的生理功能与行为调控主要取决于神经环路而非单个的神经元。
秀丽短杆线虫在不同食物供给条件下吞咽运动调节的一个神经环路作用机制如图所示。图中
A 是食物感觉神经元，B、D 是中间神经元，C 是运动神经元。由A、B 和C 神经元组成的神经
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环路中，A 的活动对吞咽运动的调节作用是减弱C 对吞咽运动的抑制，该信号处理方式为去抑
制。由A、B 和D 神经元形成的反馈神经环路中，神经信号处理方式为去兴奋。
回答下列问题：
(1)在食物缺乏条件下，秀丽短杆线虫吞咽运动 （填“增强”“减弱”或“不
变”）；在食物充足条件下，吞咽运动 （填“增强”“减弱”或“不变”）。
(2)由A、B 和D 神经元形成的反馈神经环路中，信号处理方式为去兴奋，其机制是
。
(3)由A、B 和D 神经元形成的反馈神经环路中，去兴奋对A 神经元调节的作用是 。
(4)根据该神经环路的活动规律， （填“能”或“不能”）推断B 神经元在这两
种条件下都有活动，在食物缺乏条件下的活动增强。
★新考法 借助兴奋传递过程考查科学思维及社会责任
1．（2022·全国·统考高考真题）运动神经元与骨骼肌之间的兴奋传递过度会引起肌肉痉挛，
严重时会危及生命。下列治疗方法中合理的是（ ）
A．通过药物加快神经递质经突触前膜释放到突触间隙中
B．通过药物阻止神经递质与突触后膜上特异性受体结合
C．通过药物抑制突触间隙中可降解神经递质的酶的活性
D．通过药物增加突触后膜上神经递质特异性受体的数量
2．（2022·海南·统考高考真题）人体运动需要神经系统对肌群进行精确的调控来实现。肌
萎缩侧索硬化（ALS）是一种神经肌肉退行性疾病，患者神经肌肉接头示意图如下。回答下列
问题。
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(1)轴突末梢中突触小体内的Ach 通过 方式进入突触间隙。
(2)突触间隙的Ach 与突触后膜上的AchR 结合，将兴奋传递到肌细胞，从而引起肌肉
，这个过程需要 信号到 信号的转换。
(3)有机磷杀虫剂（OPI）能抑制AchE 活性。OPI 中毒者的突触间隙会积累大量的 ，
导致副交感神经末梢过度兴奋，使瞳孔 。
(4)ALS 的发生及病情加重与补体C5（一种蛋白质）的激活相关。如图所示，患者体内的C5
被激活后裂解为C5a 和C5b，两者发挥不同作用。
①C5a 与受体C5aR1 结合后激活巨噬细胞，后者攻击运动神经元而致其损伤，因此C5a－
C5aR1 信号通路在ALS 的发生及病情加重中发挥重要作用。理论上使用C5a 的抗体可延缓ALS
的发生及病情加重，理由是 。
②C5b 与其他补体在突触后膜上形成膜攻击复合物，引起Ca2＋和Na＋内流进入肌细胞，导致
肌细胞破裂，其原因是 。
考点一、兴奋在神经纤维上的传导
①兴奋的产生机制：Na＋内流→膜电位由“外正内负”变为“外负内正”→静息电位变为动作
电位→兴奋产生。
②兴奋在离体神经纤维上的传导方向：双向传导。膜外：与局部电流方向相反；膜内：与局
部电流方向相同。简记为“内同外反”。
考点二、兴奋在神经元之间的传递
①突触：突触前膜、突触间隙和突触后膜。
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②信号变化：电信号→化学信号→电信号。
③兴奋的传递方向：突触前神经元→突触后神经元，单向传递，其原因是神经递质只能由突
触前膜释放，作用于突触后膜。
④效应：神经递质作用后使下一神经元兴奋或抑制。
考点三、探究神经传导和传递方向的实验设计思路：切断某一神经，用针刺激不同部位，用
微电流计检测膜电位的变化并观察肌肉的反应。
考点四、电流计指针偏转问题分析(两电极均连接在神经纤维膜外)
1．细胞膜对Na+通透性突然增大的临界膜电位值称为阈电位，达到阈电位便能触发动作电位
引起兴奋。Ca2+内流也与动作电位产生有关，Ca2+与Na+竞争通道蛋白，且细胞内Ca2+浓度远小
于胞外。下列叙述正确的是（ ）
A．神经元的阈电位绝对值与静息电位的绝对值差值越大，越不容易兴奋
B．细胞外Ca2+浓度升高，神经细胞兴奋性升高
C．增大细胞外Na+浓度，可降低神经细胞的静息电位
D．d 点时细胞膜内侧的钠离子浓度比外侧高
2．人类对糖的热爱是一种天性，因为糖类与口腔中的甜味受体结合后，可以通过一系列反应，
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最终促进多巴胺的分泌，让人体产生愉悦感，题图所示为该过程神经细胞上的部分示意图，
据此判断下列说法正确的是（ ）
A．蔗糖分子作用于甜味受体，激活Ca2+通道，导致Ca2+从膜内运往膜外
B．蔗糖分子作用于甜味受体，导致神经细胞兴奋，膜电位表现为内正外负
C．多巴胺从突触前膜释放，持续作用于突触后膜，使人不断产生愉悦感
D．正常机体中，蔗糖分子引起的兴奋在神经纤维上可以双向传导
3．研究发现突触前膜上的一种转运载体（NET），可将突触间隙中的去甲肾上腺素重新摄入
突触前膜，还可以介导突触前膜囊泡内的多巴胺、去甲肾上腺素释到突触间隙。可卡因作为
一种兴奋剂，可通过与NET 结合引起突触间隙中多巴胺和去甲肾上腺素含量的增加。下列有
关叙述正确的是（ ）
A．作为神经递质的去甲肾上腺素是由肾上腺髓质细胞合成并分泌的
B．神经元释放的神经递质由细胞体合成并以囊泡形式运输到突触小体
C．可卡因与NET 结合会阻止多巴胺、去甲肾上腺素等神经递质的回收
D．可卡因成瘾可能是突触后膜上多巴胺等神经递质的受体增多导致的
4．谷氨酸能神经元是一类能释放兴奋性递质谷氨酸（Glu）到突触间隙的神经元，其内部的
囊泡谷氨酸转运体（VGLUT）能特异地运载谷氨酸进入突触小泡。谷氨酸能神经元是谷氨酸能
系统的重要组成部分，谷氨酸能系统可调节谷氨酸进入突触间隙的量，其调节机理如图所示。
阿尔茨海默病（AD）模型小鼠脑部海马区的谷氨酸能系统发生异常，表现为海马区组织液中
Glu 含量增加及相关蛋白含量的异常变化、突触后神经元过度兴奋。据此分析，下列相关叙
述正确的是（ ）
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A．突触前神经元释放的谷氨酸通过主动运输到达突触后膜
B．谷氨酸与NMDA 结合后使得膜外电位由负变为正
C．AD 模型小鼠海马组织液中Glu 的含量升高可能是因为EAAT 蛋白表达降低
D．Cs 的活性受到抑制，会导致突触前神经元囊泡膜上VGLUT 减少
5．阈电位是指能引起动作电位的临界膜电位。用同种强度的阈下（低于阈电位）刺激分别以
单次和连续的方式刺激上一神经元，测得下一神经元的膜电位（突触后膜）变化情况如图所
示。下列说法错误的是（ ）
A．连续多个阈下刺激可叠加并引发突触后膜发生电位变化
B．上一神经元受到刺激后兴奋，引起下一神经元的兴奋或抑制
C．在静息电位一定的情况下，阈电位绝对值高的神经元更容易兴奋
D．单次和连续的刺激均使突触前膜发生了电信号到化学信号的转变
6．某同学利用离体的反射弧（有一处受损）和a、b 两个微电流计进行实验，如图所示。下
列分析正确的是（ ）
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A．若刺激3 时，只有电流计a 发生变化，1、2 均无反应，说明1 为感受器，受损部位可
能为效应器
B．若刺激3 时，电流计a、b 均发生变化，1、2 均无反应，说明1 是效应器，受损部位可
能为神经中枢
C．若刺激4 时，只有电流计b 发生变化，1、2 均无反应，说明1 是感受器，受损部位可
能是神经中枢
D．若刺激4 时，电流计a、b 均发生变化，1、2 均无反应，说明2 是感受器，受损部位可
能是传出神经
7．图1 表示缩手反射的反射弧，图2、图3 分别表示图1 虚线框内局部结构放大示意图。请
回答相关问题：
(1)图1 中表示效应器的是 （填字母），由 组成。
(2)图3 中，兴奋部位的形成是Na+内流的结果，其进入膜内的方式是 （填“协助扩散”、
“主动运输”）。
(3)兴奋在图2 所示处只能单向传递的原因是 。
(4)如图4 是测量神经纤维膜内外电位的装置，据图回答下列问题：
图4 中，若该神经纤维接受突触前膜释放的兴奋性神经递质，则图4 的指针发生 （向
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左/向右/不）偏转。
(5)图5 是测得的动作电位变化（动作电位是指可兴奋细胞受到刺激时在静息电位的基础上产
生的电位变化过程），图5 中C→D 过程中细胞膜外的电位变化为 。
8．针灸起源于中国，其治疗疾病的核心机理之一是通过刺激身体特定的部位（穴位）远程调
节机体功能。2021 年科学家揭示了低强度电针刺激小鼠后肢穴位“足三里”（ST36）会激活
一组Prokr2 感觉神经元（主要存在于四肢节段），可以激活迷走神经—肾上腺抗炎通路（如
下图所示），肾上腺细胞分泌的儿茶酚胺类物质（包括去甲肾上腺素和肾上腺素等）具有抗
炎作用。
(1)低强度电针刺激激活迷走神经-肾上腺抗炎通路起到抗炎作用，据上图请完善该调节过程
涉及的反射弧：足三里→ （使用箭头和图中文字表示）。研究发现，在电针刺激“足三
里”位置时，会激活一组位于四肢节段的Prokr2 感觉神经元，其延伸出去的突起部分可以将
兴奋以 （信号）的形式传向大脑的特定区域，在针灸治疗过程中，兴奋在神经纤维上的
传导是 （填“单向”或“双向”）的。
(2)已知细胞外Ca2+对Na+存在“膜屏障作用”，试分析临床上患者血钙含量偏高，针灸抗炎
疗效甚微的原因是：血钙过高使 （填“Na+”、“K+”或“Na+和K+”）内流减少，降低了
神经细胞兴奋性，从而导致迷走神经支配的肾上腺细胞分泌功能降低。
(3)研究人员利用同等强度的电针刺激位于小鼠腹部的天枢穴（ST25），并没有引起相同的全
身抗炎反应，原因可能是 ，这为针灸抗炎需要在特定“穴位”刺激提供了解释。
(4)科研人员以健康小鼠为材料设计实验，验证低强度电针刺激激活迷走神经-肾上腺抗炎通
路是通过Prokr2 神经元进行传导的。请完成表格：
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实验步骤
简要操作过程
选择实验材料并分组
选取若干生理状况相同的小鼠分为A、B 两组
设置实验组和对照组
A 组小鼠① ，B 组小鼠不作处理
诱发小鼠炎症
对两组小鼠用② 诱发炎症
分别用③
分别检测两组小鼠的抗炎症反应水平
1．多巴胺是大脑中含量最丰富的儿茶酚胺类神经递质，与人的情欲、感觉有关，它可以传递
兴奋及开心的信息，也与多种上瘾行为有关。下列说法正确的是（ ）
A．多巴胺释放过程说明细胞膜具有信息交流的功能
B．多巴胺与突触后膜上特异性受体结合后被相应酶降解
C．吸食可卡因会导致突触后膜上多巴胺受体减少
D．多巴胺通过突触间隙自由扩散到突触后膜的受体附近
2．抑郁症是最常见的精神疾病之一，女性产后易得抑郁症的概率可达到10%~15%。抑郁症的
发病原因与中枢神经系统的某些部位5-羟色胺（5-HT，一种抑制性神经递质）相对或绝对的
不足或缺乏有关。下列相关叙述正确的是（ ）
A．突触前膜释放5-HT 时，实现了电信号→化学信号→电信号的转变
B．组织液中的5-HT 与突触后膜上的受体特异性结合后引起Na+内流
C．女性产后易得抑郁症，是由于女性大脑合成的5-HT 突然减少所致
D．抑制5-HT 重吸收或抑制5-HT 被相关酶分解可达到抗抑郁的效果
3．人的中脑边缘多巴胺系统是脑的“奖赏通路”，通过多巴胺兴奋此处的神经元，传递到脑
的“奖赏中枢”，可使人体验到欣快感，因而多巴胺被认为是引发“奖赏”的神经递质，下
图是神经系统调控多巴胺释放的机制，毒品和某些药物能干扰这种调控机制，使人产生毒品
或药物的依赖。
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(1)释放多巴胺的神经元中，多巴胺储存在 内，当多巴胺释放后，可与神经元A 上的
结合，引发“奖赏中枢”产生欣快感。
(2)多巴胺释放后，在其释放的突触前膜上有回收多巴胺的转运蛋白，该蛋白可以和甲基苯丙
胺（冰毒的主要成分）结合，阻碍多巴胺的回收，使突触间隙中的多巴胺 （“增多”
“减少”或“不变”）长期使用冰毒，会使神经元A 上的多巴胺受体减少，当停止使用冰毒
时，生理状态下的多巴胺“奖赏”效应 （“减弱”或“增强”），造成毒品依赖。
(3)释放多巴胺的神经元还受到抑制性神经元的调控，当抑制性神经元兴奋时，其突触前膜可
以释放-
Ƴ 氨基丁酸，-
Ƴ 氨基丁酸与突触后膜上的受体结合，使Cl⁻ ，从而使释放多巴
胺的神经元 （“兴奋”或“抑制”），多巴胺的释放量 （“增多”或“减
少”）。抑制性神经元细胞膜上有吗啡的受体，当人长时间过量使用吗啡时，抑制性神经元
的兴奋性减弱，抑制性功能降低，最终使得，“奖赏”效应增强。停用时，造成药物依赖。
4．乐于助人是中华民族的传统美德。当你帮助别人提起重物时，看似举手之劳，实际上发生
了复杂的神经调节。其基本过程：肌肉被重物牵拉引起肌梭兴奋，通过α 神经元和γ 神经
元导致梭外、梭内肌纤维收缩。α 神经元兴奋使梭外肌纤维收缩以对抗牵张，γ 神经元兴奋
引起梭内肌纤维收缩以维持肌梭兴奋的传入，保证牵张反射的强度，从而提起重物。如图为
该反射弧的简图，请据图可答问题（图中突触释放的神经递质均为兴奋性递质）。
(1)神经元产生的兴奋在反射弧中的传递是 （填“单向”或“双向”）的，其原因是 。
(2)从反射弧结构组成的角度分析，肌梭是 。γ 神经元兴奋，最终会使骨骼肌收缩的力
量 （填“增强”或“减弱”）。
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(3)肌萎缩侧索硬化（ALS）是一种神经性疾病，患者运动神经细胞受损，肌肉因失去神经支
配逐渐萎缩。ALS 的发病机理是突触间隙兴奋性神经递质过多，持续作用于突触后膜引起
，使神经细胞渗透压 （填“升高”或“降低”），最终导致细胞吸水过多破裂。某药物
通过作用于突触来缓解病症，其作用机理可能是 （答出两种即可）。
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