【2017年整理】神经科学发展的历史

清神经科学的发展脉络（thread）具有十分重要的意义，因为这门学科涉及到神智的物质基础——脑，而脑是一个高度复杂性的系统。

人类对神智与脑关系的认识历程充满曲折，对脑的研究更是在艰难摸索当中前进的。

先辈的突破性工作以及其他学科的相关进展对神经科学的创立与发展起到了至关重要的作用。

立足于这个基础，神经科学又将神智与脑关系的探索进一步引向深入。

脑认识的蒙昧时期
在古代，对脑的功能主要是以想象为主的直觉、粗线条和推测性的认识。

在埃及的卢克索，曾发现公元前17—前30世纪的象形文字文件，考古界称之为史密斯外科纸草书，其中首次出现了“脑”字。

大约公元前5世纪，地中海科斯岛上托名希波克拉底（Hippocrates）的一群医生认为脑是神智的载体，在希波克拉底著作中有如下一段话。

人们应当认识到：我们的愉悦、欢乐、笑声和诙谐都来自脑，而且仅仅来自脑(？)；还有我们的忧愁、痛苦及爱恋和哭泣。

特别是，我们用脑来思考、观看和倾听，用脑来辨别美与丑、善与恶、欢乐与不快。

正是脑，它使我们变得疯疯癫癫、语无伦次，使得我们惶恐失措和担惊受怕。

脑使我们失眠，发生不合时宜的错误，无端地焦虑、神志恍惚，使我们行动诡谲。

当脑处于病态并且变得特别热、潮湿或干燥时，或者它遭遇不相适应的非自然影响时，许多病痛便发生了，它们都来自于脑。

发疯是因为脑变潮湿。

当脑变得异常潮湿时，它不得不移动一下，它一移动，听和视都不安稳了，所以我们有的时候会听到或看到什么东西，而另一些时候却听到或看到另一些东西，我们的舌头就讲出了听到和看到的。

当脑平静时，人又可正常地思维了。

从这个意义上我认为，脑在人体内具有最大的力量。

与希波克拉底相反，亚里士多德（Aristotle，公元前384—前322）认为神智在心。

稍晚的加伦（Galen，公元129—199）支持神智在脑的看法，他对动物脑的解剖作了准确而详细的描述。

他看到了胼胝体。

其证明喉返神经管理发音的实验为他赢得了首创实验研究的美誉。

对神智的认识牵涉到脑的基本活动如何进行。

在古代埃及、希腊和罗马，神智活动被认为是类似于“空气”样东西的活动，比如灵魂（soul）、元气（pneuma）、精灵（spirit）、微小颗粒之类。

这些较为抽象笼统的看法一直要等到18世纪末才开始得到更新。

文艺复兴与脑科学的启蒙
欧洲文艺复兴横扫了中世纪的迷信，也推动了对脑认识的革新。

培根（F. Bacon, 1561—1626）把逻辑思维引进到科学观察之中。

在文艺复兴思潮当中涌现的4位学者——达·芬奇（L. da Vinci, 1452—1519）、维萨里（A. Vesalius，1514—1564）、威利斯（T. Willis，1621—1675）和笛卡尔（R. Descartes，1596—1650），堪称为“文艺复兴时期的神经科学四杰”。

达·芬奇是杰出的艺术家，在人体解剖学上亦有所建树。

以往的解剖学家做解剖只是为了验证前人和书本。

关于脑室，早期达·芬奇画了前中后3个脑室，这是照顾中世纪对脑室的看法，然而晚期达·芬奇的脑室图就有了4个脑室，包括侧脑室。

他还为此做了牛脑室的灌注蜡模。

他的贡献在于实际进行了脑的解剖，一切从实际出发。

维萨里是一个亲自做脑解剖的学者，他基本上完成了今天神经解剖学教科书上关于脑的描述。

但是也有不足之处，例如他关于交感神经和副交感神经起源的解剖是错误的，可能由于当时获得尸体标本受到限制。

他的名著是《人体构造》（1543）。

威利斯也做脑解剖，他的名著《大脑解剖》（1664）插图与当代神经解剖学书上的解剖结构图已基本
相同，该书广泛讨论了脑的生理、解剖、化学和临床神经学。

威利斯还以发现脑基底部的血管环而著名。

笛卡尔是一位重要的哲学家和数学家。

他的神经解剖做得不怎么好，例如他看重松果体，但他画的松果体在脑内的位置不正确。

他的重要贡献在于，他认为脑也只是一个器官而已，与其他器官并无两样，脑的活动可比拟为机械的动作而加以描述和探究，因此开创了脑功能的分析与实验研究，于后世影响深远。

经过文艺复兴的催化，对神经和脑的解剖蓬勃展开，有关脑的科学认识也随之兴起。

神经科学几个主要理论基础的发端
今天的神经科学有几个主要的理论基础，包括动物电的发现、神经元学说、神经系统整合作用理论、脑功能定位观点，还有细胞生物学和分子生物学基础。

其中前4项是1950—1960年代以前的积累，细胞生物学和分子生物学基础是在更近年代发展起来的。

伽伐尼关于动物电的发现即使到文艺复兴时期，人们对脑如何活动还未了解清楚。

文艺复兴后，物理学特别是静电学发展了，开始具备了电测量条件。

在此背景下，18世纪末的意大利人伽伐尼（L. Galvani）发现蛙腿可因神经接受电刺激而收缩，神经肌肉活动时有电产生。

动物电现象的发现迅速扫除了古代把神智活动看成是灵魂、元气、精灵或微小颗粒等活动的旧观念，而以动物电活动的新观念取代之。

人们从此认识到，神经活动（包括脑活动）的实质是独特的生物电活动，即神经传导。

拉蒙－卡哈尔的神经元学说17世纪中叶已经有了显微镜，以后逐步改进，脑的解剖开始向神经组织学深入，神经细胞和神经纤维的构造也渐渐明了。

1839年施莱登（M. Schleiden）和施万（T. Schwann）提出细胞理论，1858年菲尔绍（R. Virchow）建立细胞病理学。

但是，围绕着脑和神经的活动是否以神经细胞的活动为基础，发生了激烈的争论。

在19、20世纪之交，有相当多的神经组织学家包括意大利人高尔基（C. Golgi）认为，多个神经细胞的分支是互相连续的，它们形成网络，细胞理论并不适用于神经细胞。

这就是“神经网络”学说。

也有相当多的神经组织学家包括西班牙人拉蒙－卡哈尔（Ｓ. Ram?仵n y Cajal）认为，细胞理论同样适用于神经细胞，这就是“神经元”学说。

到1930年左右，神经元学说被广泛接受。

谢灵顿的突触概念和神经系统整合作用理论知道了动物电现象，关于中枢传导功能的观念就容易被人们接受了。

不过中枢传导功能与神经干的传导功能是有区别的，神经干可以双向传导，中枢却不行。

谢灵顿（C. S. Sherrington）于1897年大胆提出，脊髓内的感觉神经传入与运动神经元之间存在着“突触（synapse）”，它起活门的作用，仅允许兴奋按一个方向传播。

在1950年代开始把电子显微镜应用于神经解剖研究的时候，这一点终于得到了实验证实。

中枢神经系统（脑和脊髓）活动的特点是，在接受了诸多传入之后，要把它们整合起来，成为一个有意义的输出。

这就是中枢整合作用，抑制在此起关键作用。

谢灵顿于1932年接受诺贝尔奖时的演讲题目便是《抑制作为一个协调因子》。

神经元学说、神经系统整合作用理论和突触概念，奠定了现代神经科学的主要基础。

基于突触假设，神经活动实际上应包括神经的传导和突触的传递这样两个不同的过程。

人们对脑功能的理解因而推进到了机制性的层次。

脑功能定位观点奥地利医生加尔（F. J. Gall）最早认为大脑各区具有功能上的特异性。

他提出，人的各项神智功能由大脑不同的区司理，脑区的发育则反映在颅骨的隆起上。

颅骨隆起与神智功能的关系未获实证上的支持，但是对人类大脑不同区之不同功能的鉴定，则由以后的临床脑科学家、神经生理学家等，根据临床病理、动物实验、清醒人体脑电刺激等研究，持续地向前推进。

关于细胞生物学和分子生物学基础，笔者将在介绍现代神经科学时予以阐述。

神经科学各来源学科的发展
在神经科学成为一门新的、单独的学科之前，它的各来源学科早已蓬勃发展。

下面介绍几个主要学科的贡献。

神经解剖学神经解剖学始创于19世纪中叶，其中最重要的是脑的大体解剖及显微结构的研究。

此外，它也为神经病理研究提供了基础。

在方法学上，它的主要贡献有脑组织的固定与染色、神经递质染色的组织化学方法、特异抗原染色的免疫组织化学方法、原位杂交方法、正向与逆向的束路追踪、放射自显影方法等。

大体解剖与显微解剖的研究弄清了局部脑的细胞和纤维构筑、脑的分区和定位、不同脑部位之间的连接关系，等等。

神经生理学及神经电生理学神经生理学的研究以神经解剖学为基础。

它的方法是通过刺激脑及手术切除脑，实验性地分析研究整体的脑功能，电刺激成为研究神经和脑功能之重要手段。

最初使用感应圈生电和电容器放电的刺激；随着电子技术的发展，电子刺激器被广泛使用。

手术切除动物脑的某一部分，观察动物行为及功能的变化，这是生理学实验的另一种方法。

精细巧妙的外科手术加上完美的消毒技术，使慢性动物实验成为可能。

从1950年代开始，神经电生理学占据了神经科学的主要阵地。

神经药理学药物治疗神经疾病有着悠久的历史，1950年代利血平和氯丙嗪精神药理作用的发现是神经药理学发展的重要里程碑。

神经科学的许多研究正是通过神经药理学途径取得突破，从而确定了脑的功能定位、脑内各种神经传导通路，以及脑活动的兴奋和抑制作用。

此外，电生理学发展配合神经药理学的方法解决了神经传导及传递等诸多的机制问题。

例如，先是出现了神经传导的离子学说，以后又推进到钠离子学说，这些进步成为后来搞清楚离子通道三维结构的最重要基础。

神经病理学与临床神经科学18世纪的法国医生沙尔科（J.-M. Charcot）开创了神经病理检查结合临床的基本研究思路。

这种研究是早期对许多重要脑功能的认识来源，布洛卡区的发现是其中著名的例子之一。

20世纪以来药物治疗与基础研究相结合的最有代表性的范例是用乙酰胆碱治疗重症肌无力和用多巴胺制剂治疗帕金森病。

现代神经科学
至1950—1960年代，科学界希望运用多学科综合方法攻关脑的问题。

在此氛围下发生了一系列事件，标志着现代神经科学这门独立学科诞生。

多学科研究脑与神智的问题是现代神经科学的一个基本特征，细胞生物学和分子生物学是其重要的理论基础，实验胚胎学和实验心理学也与之交融。

总体上，现代神经科学包括3个主要分支，即细胞和分子神经科学、认知神经科学以及发育神经科学。

细胞和分子神经科学细胞生物学和分子生物学成为现代神经科学的基础，有其深刻的原因。

就细胞生物学而言，既然神经元也是一个细胞，那么它应该具有一般细胞所具有的功能。

基于这种认识，有关神经元的细胞生理生化活动研究得以蓬勃发展。

分子生物学中心法则的确立促进了生物化学与分子生物学向神经科学的深度渗入。

同时，各种细胞生物学和分子生物学技术被应用于神经科学研究。

近半个世纪以来，许多重大理论问题通过细胞和分子神经科学研究而得到阐明，如离子通道一级结构与亚单位的鉴定、细菌离子通道三维结构的解析、神经递质传递的突触前与突触后分子机制等。

认知神经科学1970—1980年代，现代神经科学融汇了认知心理学思想而形成认知神经科学这个分支，该学科的兴起和发展还得力于脑功能成像技术的发明与应用。

时至今日，对学习、记忆、知觉、情绪等问题都取得了较以前深入的认识。

实验心理学以及细胞和分子生物学的理论与技术在认知神经科学研究中被广泛应用。

比如揣度别人可能在想些什么，这可用脑功能成像技术作研究。

发育神经科学发育神经科学来源于神经胚胎学，特别是实验神经胚胎学，而对脑发育的分析离不开
神经解剖学。

现代发育神经科学的特征是，在分析脑发育问题时十分广泛地应用了分子生物学和细胞生物学的理论与技术。

近二三十年来发育神经科学在神经组织的分化、神经突起的生长、神经元的凋亡，还有神经化学因子的作用等方面有新进展。

近年还发现有神经干细胞存在，为寻找治疗神经疾病的新方法带来一线曙光。

对脑认识的不断追求
从文艺复兴到现在，人类对神智与脑关系的认识虽已取得多方面的重大进展，然而困惑依旧存在，主要集中于两点，一是整体论如何与还原论相整合，二是主观的神智现象如何用客观方法来研究。

整体论与还原论的整合怎样在研究中使整体论与还原论平衡并相互补充，还远未得到解决。

似乎迄今为止仍是还原论思想过多地占了上风，在一系列问题上突出地显露出当前神经科学的局限性。

例如，存在复杂树突的整合功能问题。

迄今对中枢突触的研究还局限于中枢模式兴奋性突触，而对于树突树的研究，特别是关于树突棘如何激活、如何汇聚信号并整合成为神经元胞体的兴奋，探讨的路途尚很遥远。

又有神经元的弥散性激活问题。

多数神经元的质膜表面属于非突触区，可被激素及其他神经活性物质所激活，可被漏出到突触外区域的神经递质所激活。

这些弥散性激活有可能影响神经元的兴奋状态，再影响电活动编码及传送信息。

弥散性激活已引起了一部分神经科学家的注意，但还未看到对这一问题有分量的分析。

另外又有神经回路与脑功能的问题。

神经传导和突触传递要能够上升为脑区的活动，需有特定神经回路的活动，这方面的工作亟待加强。

近来，光遗传学技术被引入到这个领域，看来是一个有希望的方向。

以客观方法对主观现象的探究例如就知觉而论，会有“茉莉花香”的问题出现，就是说，“某甲所闻到的茉莉花香与某乙所闻到的茉莉花香”是否相同？对于意识现象，人们还只能小心翼翼地说，我们在研究意识的神经相关物，还不敢谈意识的本质是什么。

诸如此类的问题不胜枚举。

[1] 陈宜张. 神经科学的历史发展和思考. 上海: 上海科学技术出版社, 2008.
[2] Bezanilla F. Ion Channels: from Conductance to Structure. Neuron, 2008, 60: 456- 468.
[3] Kokovay E, Shen Q, Temple S. The Incredible Elastic Brain: How Neural Stem Cells Expand Our Minds. Neuron, 2008, 60: 420- 429.
[4] Cowan W M, Harter D H, Kandel E R. The Emergence of Modern Neuroscience: Some Implications for Neurology and Psychiatry. Annu Rev Neurosci, 2000, 23: 343-391.
[5] Amodio D M，Frith C D. Meeting of Minds: the Medial Frontal Cortex and Social Cognition. NR Neuroscience, 2006, 7: 268-277.
[6] Iacoboni M, Dapretto M. The Mirror Neuron System and the Consequences of Its Dysfunction. NR Neuroscience, 2006, 7: 942-951.
运动与健康
题目：体育锻炼对运动系统的影响
指导老师：欧阳靜仁
班级：热能092班
姓名：林灿雄
学号：200910814223
摘要：
这篇文章通过对人体运动系统组成的介绍，以及体育锻炼对运动系统的作用和影响的一点点描述，给平时不重视锻炼的人说明了体育锻炼的好处，希望能够有更多的人重视体育锻炼。

本文部分地方参考相关文件，可信度在一定程度上得到提高，同时也未免有疏落之处，请指正。

参考：/view/63163.htm
/view/5df244d728ea81c758f5787c.html
关键词：
骨，骨连接，骨骼肌，支架作用、保护作用和运动作用，合理的体育锻炼，三磷酸腺苷（ATP）酶
前言
体育锻炼与我们息息相关，在我们的身边，无时无刻都有人在运动，各种球类运动、跑步、游泳等等...大家都知道体育锻炼对人体是有好处的，然而具体有些什么好处呢？这个答案有多少人知道。

通过这篇文章，希望可以增加大家对体育锻炼的认识。

体育锻炼既可增强关节的稳固性，又可提高关节的灵活性。

体育锻炼可使肌纤维变粗，肌肉体积增大，因而肌肉显得发达、结实、健壮、匀称而有力。

体育锻炼有助于增强肌肉的耐力。

体育锻炼能保持肌肉张力，减小肌萎缩和肌肉退行性变化，保持韧带的弹性和关节的灵活性，使脊柱的外形保持正常，从而能够减少和防止骨骼、肌肉、韧带、关节等器官的损伤和退化。

一、人体运动系统的组成
人体运动系统的组成包括骨、骨连接和骨骼肌。

骨以不同形式（不动、微动或可动）的骨连接联合在一起，构成骨骼，形成了人体体形的基础，并为肌肉提供了广阔的附着点。

肌肉是运动系统的主动动力装置，在神经支配下，肌肉收缩，牵拉其所附着的骨，以可动的骨连接为枢纽，产生杠杆运动。

（一）骨的组成部分：
骨bone是以骨组织为主体构成的器官，是在结缔组织或软骨基础上经过较长时间的发育过程（骨化）形成的。

成人骨共206块，依其存在部位可分为颅骨、躯干骨和四肢骨。

各部分骨的名称、数目见下页表。

骨的形状：
人体的骨由于存在部位和功能不同，形态也各异。

按其形态特点可概括为下列四种：
1、长骨
long bone 主要存在于四肢，呈长管状。

可分为一体两端。

体又叫骨干，其外周部骨质致密，中央为容纳骨髓的骨髓腔。

两端较膨大，称为骺。

骺的表面有关节软骨附着，形成关节面，与相邻骨的关节面构成运动灵活的关节，以完成较大范围的运动。

2、短骨
short bone 为形状各异的短柱状或立方形骨块，多成群分
布于手腕、足的后半部和脊柱等处。

短骨能承受较大的压力，常具有多个关节面与相邻的骨形成微动关节，并常辅以坚韧的韧带，构成适于支撑的弹性结构。

3、扁骨
flat bone 呈板状，主要构成颅腔和胸腔的壁，以保护内部的脏器，扁骨还为肌肉附着提供宽阔的骨面，如肢带骨的肩胛骨和髋骨。

4、不规则骨
irregular bone 形状不规则且功能多样，有些骨内还生有含气的腔洞，叫做含气骨，如构成鼻旁窦的上颌骨和蝶骨等。

（二）骨连接
1、韧带连接
两骨之间靠结缔组织直接连结的叫韧带连接。

韧带ligament多呈膜状、扁带状或束状，由致密结缔组织构成。

肉眼观呈白色，有光泽，附着于骨的地方与骨膜编织在一起，很难剥除，有的韧带由弹性结缔组织构成，肉眼观呈淡黄色，叫做黄韧带（如项韧带）。

一般的韧带连接允许两骨间有极微的动度。

但有些骨与骨之间，两直线缘相对或互以齿状缘相嵌，中间有少量结缔组织纤维穿入两侧的骨质中，使连结极为紧密，叫做缝，如颅骨的冠状缝和人字缝。

2、软骨结合
相邻两骨之间以软骨相连接叫软骨结合。

软骨组织属结缔组织
的一种，呈固态有弹性，由大量的软骨细胞和间质构成，由于间质的成分不同，又有透明软骨、纤维软骨和弹力软骨的区分。

第一助骨连于胸骨的软骨属透明软骨，而相邻椎骨椎体之间的椎间盘则由纤维软骨构成。

由于软骨具有一定弹性，所以能做轻微的活动。

有的软骨结合保持终生，而大部分软骨结合在发育过程中骨化变为骨结合。

3、骨结合
由软骨结合经骨化演变而成，完全不能活动，如五块骶椎以骨结合融为一块骶骨。

（三）骨骼肌
骨骼肌又称横纹肌，肌肉中的一种。

肌细胞呈纤维状，不分支，有明显横纹，核很多，且都位于细胞膜下方。

肌细胞内有许多岩细胞长轴平行排列的细丝状肌原纤维。

每一肌原纤维都有相间排列的明带（I带）及暗带（A带）。

明带染色较浅，而暗带染色较深。

暗带中间有一条较明亮的线称H线。

H线的中部有一M线。

明带中间，有一条较暗的线称为Z线。

两个z线之间的区段，叫做一个肌节，长约1.5~2.5微米。

相邻的各肌原纤维，明带均在一个平面上，暗带也在一个平面上，因而使肌纤维显出明暗相间的横纹。

骨骼肌细胞构成骨骼肌组织，每块骨骼肌主要由骨骼肌组织构成，外包结缔组织膜、内有神经血管分布。

骨骼肌收缩受意识支配，故又称“随意肌”。

收缩的特点是快而有力，但不持久。

运动系统的肌肉属于横纹肌，由于绝大部分附着于骨，故又名
骨骼肌。

每块肌肉都是具有一定形态、结构和功能的器官，有丰富的血管、淋巴分布，在躯体神经支配下收缩或舒张，进行随意运动。

肌肉具有一定的弹性，被拉长后，当拉力接触时可自动恢复到原来的程度。

肌肉的弹性可以减缓外力对人体的冲击。

肌肉内还有感受本身体位和状态的感受器，不断将冲动传向中枢，反射性地保持肌肉的紧张度，以维持体姿和保障运动时的协调。

二、体育锻炼对运动系统的作用
运动系统主要起支架作用、保护作用和运动作用。

人体的运动系统是否强壮、坚实、完善，对人的体质强弱有重大影响。

例如，骨架和肌肉对人体起着支撑和保护作用。

它不仅为内脏器官，如心、肺、肝、肾以及脑、脊髓等的健全、生长发育提供了可能，而且能保护这些器官使之不易受到外界的损伤。

骨、软骨、关节、骨骼肌是人体运动器官，骨的质量，关节连接的牢固性、灵活性，肌肉收缩力量的大小和持续时间的长短等，在很大程度上决定了人体的运动能力。

合理的体育锻炼能促进骨的血液循环，增加对骨的血液供应，使正处旺盛造骨时期的骨组织能获得更多造骨原料，加速造骨过程，加快骨的生长。

增强骨的抗折抗弯抗压扭曲等能力，使骨更坚固。

还能预防关节的变形，保持骨的弹性，延缓骨的老年性退行性变化。

除此之外，体育锻炼还有助于增强韧带的弹性，增加关节的稳固性，提高关节的灵活性。

通过体育锻炼，可以使肌肉体积增大，肌肉中脂肪含量减少，肌肉内结缔组织增多，肌肉内化学成分发生变化，肌肉毛细血管增多。

体育锻炼时，由于肌肉的活动，促使肌肉内毛细血管大量开放，这样肌肉可获得比平时多得多的氧气及养料，大力促进肌肉的生长，使差价活动的肌纤维数量增加。

三、体育锻炼对运动系统的影响
体育锻炼既可增强关节的稳固性，又可提高关节的灵活性。

关节稳固性的加大，主要是增强了关节周围肌肉力量的结果，同时与关节和韧带的增厚也有密切的关系。

关节灵活性的提高，主要是关节囊韧带和关节周围肌肉伸展性加大的结果。

人体的柔韧性提高了，肌肉活动的协调性加强了，就有助于适应各种复杂劳动动作的要求。

体育锻炼可使肌纤维变粗，肌肉体积增大，因而肌肉显得发达、结实、健壮、匀称而有力。

正常人的肌肉约占体重的35％－40％，而经常从事体力劳动和体育锻炼的人，肌肉可占体重的45％－55％。

体育锻炼可使肌肉组织的化学成分发生变化，如肌肉中的肌糖原、肌球蛋白、肌动蛋白和肌红蛋白等含量都有所增加。

肌球蛋白、肌动蛋白是肌肉收缩的基本物质，这些物质增多不仅能提高肌肉收缩的能力，而且还使三磷酸腺苷（ATP）酶的活性增强，供给肌肉的能量增多。

肌红蛋白具有与氧结合的作用，肌红蛋白含量增加，则肌肉内的氧储备量也增加，有利于肌肉在氧供应不足的情况下继续工作。

体育锻炼有助于增强肌肉的耐力。

因为体育锻炼可使肌纤维内线粒体的大小和数量成倍增加，同时在锻炼时还使肌肉中的毛细血管大量开放（安静时肌肉每平方毫米内开放的毛细血管不过80条左右，剧烈运动时开放数可增加到2000－3000条）从而产生更多的能量。

因。