神经生物学概论.ppt

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1、1神经生物学神经生物学2主干：神经生物学主干：神经生物学（neurobiology）神经科学神经科学（neuroscience）基础神经科学基础神经科学临床神经科学临床神经科学第第1 1章章 绪绪 论论31.1 概念与任务概念与任务 在在分子、细胞、组织器官分子、细胞、组织器官和和整体整体等多个等多个水平上研究水平上研究神经系统神经系统的的形态形态和和功能功能的学科。的学科。 4v任务任务：研究神经系统内：研究神经系统内分子水平分子水平、细胞水平细胞水平和和系统水平系统水平的变化过程，以及这些过程的整的变化过程，以及这些过程的整合作用，直至最复杂的高级功能，如学习、合作用，直至最复杂的高级功能

2、，如学习、记忆等记忆等 v目的目的：了解人类神经系统的结构和功能，：了解人类神经系统的结构和功能，以及行为与心理活动的物质基础，为改善以及行为与心理活动的物质基础，为改善人类感觉与运动效率，提高对神经系统疾人类感觉与运动效率，提高对神经系统疾病的防治水平以及增进健康服务病的防治水平以及增进健康服务 5v内容内容: 神经解剖、生理、药理、病理、生物化学和神经解剖、生理、药理、病理、生物化学和细胞生物学及分子生物学等细胞生物学及分子生物学等跨学科的基本理论研究跨学科的基本理论研究 v特点：特点：1、包罗包罗了基础神经科学的诸多学科了基础神经科学的诸多学科2、并非若干传统学科简单和机械地组合、并非若

3、干传统学科简单和机械地组合3、在传统神经科学的基础之上成长和发展起、在传统神经科学的基础之上成长和发展起来的一门来的一门新兴新兴的的综合性综合性的的边缘学科边缘学科6v行为神经生物学（行为神经生物学（behavioral neurobiology） 主要研究领域主要研究领域 v神经生物化学（神经生物化学（neurobiochemistry） v神经生理学（神经生理学（neurophysiology） v细胞神经生物学（细胞神经生物学（cellular neurobiology）v分子神经生物学（分子神经生物学（molecular neurobiology） v发育神经生物学（发育神经生物学（d

4、evelopmental neurobiology） v比较神经生物学（比较神经生物学（comparative neurobiology）v系统神经生物学（系统神经生物学（systematic neurobiology）7属于基础神经科学属于基础神经科学 8v是临床神经科学的基础是临床神经科学的基础v神经精神病学与神经生物学有着密切的神经精神病学与神经生物学有着密切的关系关系v是广泛的临床医学基础，与人类健康密是广泛的临床医学基础，与人类健康密切相关切相关与临床神经科学的关系与临床神经科学的关系 9v人类对自身学习记忆思维等能力的探索人类对自身学习记忆思维等能力的探索v了解脑是怎样工作对整个生

5、物科学的激励作用了解脑是怎样工作对整个生物科学的激励作用v对唯心主义哲学的挑战对唯心主义哲学的挑战v更清楚的了解人类自身，提高人的素质，缓解人类更清楚的了解人类自身，提高人的素质，缓解人类矛盾矛盾 为什么要重视神经生物学？为什么要重视神经生物学？101.2 神经生物学发展和展望神经生物学发展和展望 历史回顾历史回顾 1.神经系统结构研究神经系统结构研究 19世纪世纪80年代年代Cajal建立起神经元理论建立起神经元理论 19世纪末和世纪末和20世纪初，世纪初，Sherrington关于关于 “反反射射”“”“突触突触” 、“神经传递神经传递”的概念的概念 20世纪世纪20到到50年代通过高倍电

6、镜对突触结构细节年代通过高倍电镜对突触结构细节的观察的观察1213Pictures of Spanish anatomist Ramon y Cajal 14First page of Sherringtons famous book, The Integrative Action of the Nervous System (1906); this is the 5th edition of 1947 Drawing of overlapping neuronal fields by Sherrington 152. 神经兴奋的电传导神经兴奋的电传导 17911791年年GalvaniGal

7、vani就发现了生物电现象就发现了生物电现象 1919世纪电生理方法测定神经电传导的速度，发现世纪电生理方法测定神经电传导的速度，发现“全或无全或无”定律等定律等 2020世纪世纪3030年代年代YoungYoung以乌贼大神经纤维作为研究以乌贼大神经纤维作为研究材料，定量的测量神经电传导的电阻、电位及其材料，定量的测量神经电传导的电阻、电位及其在刺激前后的变化等在刺激前后的变化等 4040年代年代HodgkinHodgkin、HuxleyHuxley和和KatzKatz等研究等研究NaNa+ +、K K+ +与与神经传导的关系，测定静息电位、动作电位等神经传导的关系，测定静息电位、动作电位等

8、16意大利科学家伽伐尼（意大利科学家伽伐尼（Luigi Galvani, 17371798) Diagram of Galvani s frog legs (1770s) 171937Young 推測可以使用巨大烏賊的軸突來了解神经細胞推測可以使用巨大烏賊的軸突來了解神经細胞 John Zachary Young (1907-1997)18A.L Hodgkin A.F. Huxley They shared the 1963 Nobel Prize in Physiology or Medicine for work on the transmission of signals from n

9、erve cells. John Carew Eccles 19Sir Bernard Katz, Ulf von Euler, Julius Axelrod shared the Nobel Prize in Physiology or Medicine 1970 for work on neurotransmittersSir Bernard Katz203. 神经化学递质研究神经化学递质研究 19051905年年EliotEliot发现电脉冲到达肌肉连结点时释放了肾上腺素发现电脉冲到达肌肉连结点时释放了肾上腺素 19211921年年LoewiLoewi的蛙心实验，直接证明在心肌上的交感和

10、副的蛙心实验，直接证明在心肌上的交感和副交感神经末梢分别释放出两种不同的化学物质交感神经末梢分别释放出两种不同的化学物质 19321932年前后，年前后，DaleDale的系列的实验，取得了乙酰胆碱存在于的系列的实验，取得了乙酰胆碱存在于内脏器官神经末梢的直接证据内脏器官神经末梢的直接证据 1934193419351935年年CannonCannon等提取交感神经末梢递质，等提取交感神经末梢递质，19461946年年EuleEule阐明其为去甲肾上腺素阐明其为去甲肾上腺素 19601960年以来，对脑内递质开展了不少研究，发现了约年以来，对脑内递质开展了不少研究，发现了约3030种种不同的递质

11、不同的递质 2020世纪世纪7070年代发现脑啡肽等年代发现脑啡肽等21Henry Hallett Dale Shared The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1936 with Otto Loewi for their discoveries relating to chemical transmission of nerve impulsesOtto Loewi 224. 脑功能研究脑功能研究 1893年年起起Sherrington研究反射弧，提出抑制的研究反射弧，提出抑制的概念，并认为抑制过程同兴奋过程同等重要概念，并认为抑制过程同兴奋过程

12、同等重要 Pavlov在在20世纪初建立起世纪初建立起“条件反射条件反射”的概念，的概念，证明条件反射是大脑活动的结果证明条件反射是大脑活动的结果19世纪有学者提出关于脑功能区的定位，部分世纪有学者提出关于脑功能区的定位，部分切除狗脑皮层手术成功，并通过对尸体解剖的观察切除狗脑皮层手术成功，并通过对尸体解剖的观察开始研究人大脑皮层功能区开始研究人大脑皮层功能区23 20世纪世纪30年代年代Foerster和和Penfield在利用科手术在利用科手术在清醒的病人身上，用电刺激大脑的不同部位引在清醒的病人身上，用电刺激大脑的不同部位引起不同反应起不同反应 20世纪世纪40年代年代Sperry开始用

13、猫和猴子做实验，开始用猫和猴子做实验，切断大脑两半球间的连接，进行观察。切断大脑两半球间的连接，进行观察。 60年代，对癫痫病人作两半球割裂治疗的观察年代，对癫痫病人作两半球割裂治疗的观察24v80年代，美国加州理工学院心理学教授Sperry阐明人脑的左半球除具有抽象思维、数学运算及逻辑语言等各项重要机能外，还可以在关系很远的资料间建立想象联系，在控制神经系统方面人脑的左半球也很积极，起着主要作用。v还发现人脑右半球也同样具有许多高级功能，如对复杂关系的理解能力、整体的综合能力、直觉能力、想象能力等；此外，它还被证实是音乐、美术及空间知觉的辨识系统，因此人的右脑蕴藏着很大的潜力。vSperry

14、获1981年诺贝尔医学生理学奖26 19世纪世纪70年代年代Caton对兔、猫以及猴的实验表明对兔、猫以及猴的实验表明大脑普遍存在着电的变化大脑普遍存在着电的变化 20世纪开始作脑电记录，世纪开始作脑电记录，Berger发现有心理活发现有心理活动时（如注意等）脑电波发生变化动时（如注意等）脑电波发生变化 20世纪世纪50年代开始，脑电的研究向探索与特定年代开始，脑电的研究向探索与特定知觉有关的信号方向发展，开始了诱发电位的研知觉有关的信号方向发展，开始了诱发电位的研究工作究工作2760年代，引入傅里叶分析仪年代，引入傅里叶分析仪70年代对人的视觉、听觉、甚至婴儿的感觉，都年代对人的视觉、听觉、

15、甚至婴儿的感觉，都有了灵敏的检查指标有了灵敏的检查指标28v5. 神经系统感知研究神经系统感知研究 20世纪发展最快的是中枢神经系统对外界感世纪发展最快的是中枢神经系统对外界感觉的加工觉的加工、识别信号、形成感知识别信号、形成感知测谎仪测谎仪2920世纪世纪80年代，美国年代，美国 “脑的十年脑的十年”1991年欧共体成立了年欧共体成立了“欧洲脑的十年欧洲脑的十年”委员会，推委员会，推行行“欧洲脑的十年欧洲脑的十年”计划计划1996年日本推出了为期年日本推出了为期20年的年的“脑科学时代脑科学时代” 从从“认识脑认识脑”、“保护脑保护脑”、“创造脑创造脑”三个方面来推三个方面来推动脑科学动脑科

16、学1992年我国把年我国把“脑功能及其细胞和分子基础脑功能及其细胞和分子基础”列入列入国家科委重大基础研究攀登项目，把主要脑疾病的防国家科委重大基础研究攀登项目，把主要脑疾病的防治作为国家治作为国家“九五九五”攻关项目攻关项目1995年成立中国神经科学学会年成立中国神经科学学会全世界重视全世界重视“脑脑”3032v中国科学院院士，国际神经网络学会终身成就奖获得者，上海生命科学研究院神经科学研究所研究员v国际著名神经生理学家，新中国神经科学的奠基人，国际上公认的树突生理功能研究的先驱者，针刺麻醉机制研究的主要学术带头人v经典性的工作：关于猴运动皮层肌肉代表性、肌肉神经传入纤维的分类等研究张香桐院士张香桐院士33脑的重要部位神经回路信号传递及其化学基础脑的重要部位神经回路信号传递及其化学基础进展进展 谷氨酸为光感受器和双极细胞的主要递质，谷氨酸为光感受器和双极细胞的主要递质，GABA为水平细胞和为水平细胞和无长突细胞的主要递质无长突细胞的主要递质(Barnstable C J ，1993)视网膜神经元回路模式图视网膜神经元回路模式图34膜片钳技术膜片钳技术35把复杂的神经回路还原成简单的单