探索脑2 当代神经科学
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Байду номын сангаас
脑进行性疾病，随意运动发起困难
永久性感觉、运动、认知障碍，甚至瘫痪死亡 感觉、运动丧失 严重精神疾病，错觉、幻觉、奇怪行为
中风：
在美国，中风在致死性疾病中位居第三。 每年约10万中风患者存活下来，但却终身丧 失劳动能力。全美用于治疗中风的费用250 亿美元。因神经和精神疾病住院治疗的人数 远远超过心脏疾病和癌症。
第一章
神经科学导论
第二节
当今神经科学
现代神经科学的历史仍在继续撰写过 程当中……我们将粗略介绍神经科学工作 如何开展，取得了哪些成就，有哪些研究 手段，对医学有什么贡献？ 1970年，职业神经科学家组成美国 “神经科学协会”（The society for Neuroscience）成立。
一、当今神经科学分析的层次
1.分子神经科学 研究神经元内各种化学分子的结构功能
例如： 神经元内遗传物质及蛋白质表达？ 神经递质的生产，运输，释放和代谢？ 神经元膜如何严格控制物质进出？ 离子通道如何工作？
蛋白质分析技术
基因图谱分析
基因转录
膜 片 钳 实 验 设 备
2.细胞神经科学 细胞内各种特异分子如何协同工作，使 神经元具有一定的特殊性。 例如：神经元的分类和功能差异；不同 神经元如何相互影响？胚胎发育过程中，神 经元如何相互联系形成网络？
研究神经冲动传导机制，可选择与人类亲缘 关系较远动物，如枪乌贼； 研究运动、感知、学习记忆、成瘾等，必须 选择与人类亲缘关系较近动物，如灵长类
疾病动物模型：
采用人为的方法，使动物在一定致病因素 （物理、化学、生物等）的作用下，造成 组织器官或全身一定损害，出现某些类似 人类疾病的功能、代谢、形态结构变化。 通过这种手段来研究人类疾病的发生发展 规律，为疾病的预防治疗提供理论依据。
分析脑的发育成熟
分子神经生物学家
神经解剖学家 神经化学家 神经生态学家 神经药理学家 神经生理学家 神经心理学家 心理物理学家 生理心理学家
利用神经元遗传物质了解脑分子结构功能
研究神经系统结构 研究神经系统化学特性 自然环境下，物种特异行为的神经基础 检测药物作用于神经系统的效果 检测神经系统的电活动 研究人类行为的神经基础 感知能力定量分析 研究动物行为的生物学基础
抑郁症：
强烈的情绪低落、自卑和负罪感。 大约1500万美国人在他们一生中的某个阶段 会患上严重的抑郁症，抑郁症是导致自杀的 主要原因，美国每年有3万人死于自杀。
精神分类症：
严重的性格疾病，妄想、幻觉和异常行为。 发病较早（青春期和成年早期发病），缠绵 终身。有一定遗传倾向。 美国约200万人经受此病折磨，每年用于治 疗抑郁症和精神分裂症等精神疾病的费用超 过1300亿美元。
电镜下的神经元
3.系统神经科学 研究执行某一特定功能的神经元构成的 复杂环路。 例如：不同的神经环路怎样分析感觉信 息并形成对外部环境的感知，又是怎样适时 做出反应和执行运动？
4.行为神经科学
执行各种特定功能的神经系统间怎样协 作，产生协调的行为。 例如：药物致幻作用位点，这些位点对 正常的行为和情绪调节作用？不同形式的记 忆对应的系统？梦的起源？
动物治疗
2.动物的安乐：善待动物
道德规范： 动物仅可被用于可提高人类对神经系统了 解和有重大价值的实验； 采取必要措施最大程度减少实验动物的紧 张和疼痛； 考虑所有替代动物的实验方法
公共动物保护和利用委员会（institution animal care and use committee, IACUC）
无知的代价：那些我们几乎束手无策的神经疾病
神经疾病 主要症状
阿尔茨海默病
脑性麻痹 抑郁症 癫痫 多发性硬化
脑进行性退变，痴呆、死亡
出生时大脑损伤引起的运动疾病 精神疾患、失眠、厌食、情绪严重低落 周期性脑电紊乱、抽搐、意识丧失、感知紊乱 神经传导障碍，软弱、行动失调、语言障碍
帕金森病
脑卒中 脊髓损伤 精神分裂症
Thanks for Your Attention!
与神经系统相关的医学专家：
医学专家 神经病学家 精神病学家 神经外科医生 神经病理学家 工作内容 诊断和治疗神经系统疾病 诊断和治疗情绪和性格疾病 执行脑和脊髓外科手术 判断导致疾病的神经组织变化
实验神经科学家的分类：
基础研究 研究内容
计算机神经科学家
发育神经生物学家
使用数学和计算机手段构建脑功能模型
三、科学研究的步骤
观察：提出假设，进行实验验证 重复：排除偶然性 解释：对实验结果分析解释。这种解释受当 时认识水平的限制，可能是错误的 验证：其他研究人员重复实验，以判断实验 结果的可靠性
四、动物的使用
1.选择何种动物进行实验 取决于研究的具体问题，分析的层析以 及所获结果与人类相关程度的要求。
1907年，德国医 生A.Alzheimer 发表题为“一种 大脑皮层的特征 性疾病”的论文， 第一次描述了阿 尔茨海默病及其 病理学变化。
阿尔茨海默病和神经元细胞骨架
细胞骨架：微管、微丝、神经丝
阿尔茨海默病：以大脑皮层神经元细 胞骨架破坏为特征（大脑皮层是脑内 认知至关重要的区域）。
电镜下：缠结的主要成分是成堆的螺旋纤维缠 绕在一起。痴呆严重程度与神维缠结的数目和 分布有关。
5.认知神经科学
弄清人类高级精神活动、包括自我意识、 思维、语言的神经机制等。 这可能是神经科学中最神秘、研究困难 最大，需要的技术支持最多，耗费经费最多， 同时也最有趣的部分。
二、神经科学家
临床研究：有医学博士背景，从事的领域 有神经内科、神经外科、心理学、精神病 学、神经病理学 基础研究：医学博士，或有解剖、组学、 生理、生物、生物化学、分子生物、甚至 数学、物理和化学等背景的科技人员
阿尔茨海默病（AD）：
痴呆、意识混乱，学习能力丧失和遗忘。美 国健康研究院推算，10%的65岁和50%的85 岁人群有痴呆。美国痴呆症患者超过300万。 我们曾认为痴呆是衰老的必然结果。 然而，痴呆确是脑疾病的表现之一。 AD总是不断加剧，首先思维受影响、 然后躯体控制功能障碍，最后死亡。美国每 年用于治疗痴呆费用900亿美元。
脑进行性疾病，随意运动发起困难
永久性感觉、运动、认知障碍，甚至瘫痪死亡 感觉、运动丧失 严重精神疾病，错觉、幻觉、奇怪行为
中风：
在美国，中风在致死性疾病中位居第三。 每年约10万中风患者存活下来，但却终身丧 失劳动能力。全美用于治疗中风的费用250 亿美元。因神经和精神疾病住院治疗的人数 远远超过心脏疾病和癌症。
第一章
神经科学导论
第二节
当今神经科学
现代神经科学的历史仍在继续撰写过 程当中……我们将粗略介绍神经科学工作 如何开展，取得了哪些成就，有哪些研究 手段，对医学有什么贡献？ 1970年，职业神经科学家组成美国 “神经科学协会”（The society for Neuroscience）成立。
一、当今神经科学分析的层次
1.分子神经科学 研究神经元内各种化学分子的结构功能
例如： 神经元内遗传物质及蛋白质表达？ 神经递质的生产，运输，释放和代谢？ 神经元膜如何严格控制物质进出？ 离子通道如何工作？
蛋白质分析技术
基因图谱分析
基因转录
膜 片 钳 实 验 设 备
2.细胞神经科学 细胞内各种特异分子如何协同工作，使 神经元具有一定的特殊性。 例如：神经元的分类和功能差异；不同 神经元如何相互影响？胚胎发育过程中，神 经元如何相互联系形成网络？
研究神经冲动传导机制，可选择与人类亲缘 关系较远动物，如枪乌贼； 研究运动、感知、学习记忆、成瘾等，必须 选择与人类亲缘关系较近动物，如灵长类
疾病动物模型：
采用人为的方法，使动物在一定致病因素 （物理、化学、生物等）的作用下，造成 组织器官或全身一定损害，出现某些类似 人类疾病的功能、代谢、形态结构变化。 通过这种手段来研究人类疾病的发生发展 规律，为疾病的预防治疗提供理论依据。
分析脑的发育成熟
分子神经生物学家
神经解剖学家 神经化学家 神经生态学家 神经药理学家 神经生理学家 神经心理学家 心理物理学家 生理心理学家
利用神经元遗传物质了解脑分子结构功能
研究神经系统结构 研究神经系统化学特性 自然环境下，物种特异行为的神经基础 检测药物作用于神经系统的效果 检测神经系统的电活动 研究人类行为的神经基础 感知能力定量分析 研究动物行为的生物学基础
抑郁症：
强烈的情绪低落、自卑和负罪感。 大约1500万美国人在他们一生中的某个阶段 会患上严重的抑郁症，抑郁症是导致自杀的 主要原因，美国每年有3万人死于自杀。
精神分类症：
严重的性格疾病，妄想、幻觉和异常行为。 发病较早（青春期和成年早期发病），缠绵 终身。有一定遗传倾向。 美国约200万人经受此病折磨，每年用于治 疗抑郁症和精神分裂症等精神疾病的费用超 过1300亿美元。
电镜下的神经元
3.系统神经科学 研究执行某一特定功能的神经元构成的 复杂环路。 例如：不同的神经环路怎样分析感觉信 息并形成对外部环境的感知，又是怎样适时 做出反应和执行运动？
4.行为神经科学
执行各种特定功能的神经系统间怎样协 作，产生协调的行为。 例如：药物致幻作用位点，这些位点对 正常的行为和情绪调节作用？不同形式的记 忆对应的系统？梦的起源？
动物治疗
2.动物的安乐：善待动物
道德规范： 动物仅可被用于可提高人类对神经系统了 解和有重大价值的实验； 采取必要措施最大程度减少实验动物的紧 张和疼痛； 考虑所有替代动物的实验方法
公共动物保护和利用委员会（institution animal care and use committee, IACUC）
无知的代价：那些我们几乎束手无策的神经疾病
神经疾病 主要症状
阿尔茨海默病
脑性麻痹 抑郁症 癫痫 多发性硬化
脑进行性退变，痴呆、死亡
出生时大脑损伤引起的运动疾病 精神疾患、失眠、厌食、情绪严重低落 周期性脑电紊乱、抽搐、意识丧失、感知紊乱 神经传导障碍，软弱、行动失调、语言障碍
帕金森病
脑卒中 脊髓损伤 精神分裂症
Thanks for Your Attention!
与神经系统相关的医学专家：
医学专家 神经病学家 精神病学家 神经外科医生 神经病理学家 工作内容 诊断和治疗神经系统疾病 诊断和治疗情绪和性格疾病 执行脑和脊髓外科手术 判断导致疾病的神经组织变化
实验神经科学家的分类：
基础研究 研究内容
计算机神经科学家
发育神经生物学家
使用数学和计算机手段构建脑功能模型
三、科学研究的步骤
观察：提出假设，进行实验验证 重复：排除偶然性 解释：对实验结果分析解释。这种解释受当 时认识水平的限制，可能是错误的 验证：其他研究人员重复实验，以判断实验 结果的可靠性
四、动物的使用
1.选择何种动物进行实验 取决于研究的具体问题，分析的层析以 及所获结果与人类相关程度的要求。
1907年，德国医 生A.Alzheimer 发表题为“一种 大脑皮层的特征 性疾病”的论文， 第一次描述了阿 尔茨海默病及其 病理学变化。
阿尔茨海默病和神经元细胞骨架
细胞骨架：微管、微丝、神经丝
阿尔茨海默病：以大脑皮层神经元细 胞骨架破坏为特征（大脑皮层是脑内 认知至关重要的区域）。
电镜下：缠结的主要成分是成堆的螺旋纤维缠 绕在一起。痴呆严重程度与神维缠结的数目和 分布有关。
5.认知神经科学
弄清人类高级精神活动、包括自我意识、 思维、语言的神经机制等。 这可能是神经科学中最神秘、研究困难 最大，需要的技术支持最多，耗费经费最多， 同时也最有趣的部分。
二、神经科学家
临床研究：有医学博士背景，从事的领域 有神经内科、神经外科、心理学、精神病 学、神经病理学 基础研究：医学博士，或有解剖、组学、 生理、生物、生物化学、分子生物、甚至 数学、物理和化学等背景的科技人员
阿尔茨海默病（AD）：
痴呆、意识混乱，学习能力丧失和遗忘。美 国健康研究院推算，10%的65岁和50%的85 岁人群有痴呆。美国痴呆症患者超过300万。 我们曾认为痴呆是衰老的必然结果。 然而，痴呆确是脑疾病的表现之一。 AD总是不断加剧，首先思维受影响、 然后躯体控制功能障碍，最后死亡。美国每 年用于治疗痴呆费用900亿美元。