医学-脑科学过去、现在和未来.ppt
生物医学中的脑科学
生物医学中的脑科学脑科学是生物医学中一个重要的研究方向，它所涉及的各个领域都能够对人类的健康产生深远的影响。
随着现代科技的不断发展，人们对大脑和神经系统的认识不断深化，相关研究也呈现出了蓬勃发展的态势。
本文将介绍脑科学的发展历程、研究领域和热点问题。
脑科学的发展历程脑科学的研究可以追溯到古希腊时期。
古人把脑看作是决策、思维和行动的中心，不过他们对大脑的功能和解剖结构并没有深入的认识。
直到17世纪，人们才开始在大脑解剖学和生理学方面进行研究。
20世纪初期，心理学、神经学、计算机科学和物理学等学科开始融合，形成了现代脑科学的基础。
到了20世纪后期，采用功能核磁共振成像（fMRI）等先进技术，科学家们可以非侵入性地探测大脑的活动，并且能够通过编码技术获取大脑信息，脑科学进入了一个新的发展时期。
脑科学的研究领域1. 认知神经科学认知神经科学研究人类的思维、知觉、记忆、语言和决策等高级认知功能的大脑机制。
其中包括大脑的认知神经解剖学、生理学、神经影像学以及跨学科领域如人工智能和人类行为学。
通过对神经疾病、老年痴呆症和精神病等神经损害的分析，认知神经科学也可以为临床治疗和药物研发提供所需的信息。
2. 运动神经科学运动神经科学研究人体的运动控制系统，包括中枢神经系统、运动末梢、肌肉和神经环路等方面。
它涉及到大脑皮层、小脑、脑干和脊髓等结构，以及神经递质、离子通道和神经元信息交流等分子机制。
在运动神经科学的基础上，科学家们可以探究与肌萎缩性侧索硬化症、帕金森氏症、中风等疾病有关的神经病理学机制，并为开发针对这些疾病的治疗方法提供基础性信息。
3. 神经生理学神经生理学是关注神经系统机能和细胞途径的一个重要领域，包括神经元电位、突触传递、轴索传导、神经递质合成和释放等。
神经生理学主要研究单个神经细胞的电生理和化学性质，在现代神经科学中具有重要地位。
脑科学的热点问题1. 记忆和学习的神经过程如何理解人类大脑对记忆和学习的响应规律，以及实现学习和记忆的神经剂量和机制，这是现代脑科学的一个最热门问题。
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临床注册研究过去现在和未来
10
贯穿治疗过程的心血管病注册
一级预防
HF/Stroke AMI/Care
导致入院 的事件
出院
事件后: 心脏康复 二级预防
8
心血管疾病临床注册
• 美国胸科医师学会: 1000+ 医院 • Coronary artery bypass surgery • Valve surgery • Congenital heart surgery • Thoracic surgery
• 国家心血管疾病注册: 1600+ 医院 • Cath/Percutaneous coronary intervention • Implantable cardiac defibrillators (ICD) • Acute coronary syndromes (ACS) • Carotid stenting • IC3: Ambulatory CV disease (launching)
临床注册研究过去现D在o和k未ho来lyan R. AHJ, 2009
12
临床注册是医学发现
住院资料 注册
医疗支出数据
纵向研究
住院资料 注册
器械/药物 信息
长期预后
相对有效性
住院资料 注册
生物标记物 基因样本
长期预后
转化医学的发现
临床注册研究过去现在和未来
13
临床注册的作用 发现挑战:
38%
28%
23%
脑科学的发展与进展
脑科学的发展与进展脑科学是一个相当复杂的领域，在近年来的发展中不断取得了惊人的进步。
这不仅仅提升了我们对人类大脑的理解，还对各种疾病的治疗、接口技术和许多其他领域的发展带来了极大的帮助。
在这篇文章中，我们将探讨脑科学领域的进展，并深入了解该领域的现状以及未来发展的可能性。
一、神经科学的发展在过去的数十年中，神经科学领域的发展引起了世界范围内的广泛关注。
随着技术的不断发展，神经科学家们已经能够对脑部进行更加深入的研究。
在过去20年中，来自神经科学和计算机科学的技术的结合已经使获得关于人脑及其功能的深入理解成为可能。
例如，仅仅20年前，我们已经意识到人脑中的大量神经元可能是相互关联的，而如何进行相关研究却仍然是一困难重重的课题。
但是现在，我们已经能够使用磁共振成像技术来同时研究数百名活体人的脑活动。
相比之下，动物实验的神经科学家们也能够使用越来越精密的工具来研究神经元和脑功能的细节。
二、连接脑与计算机的进展自动化人工智能的发展正在成为一个具有巨大影响的领域，尤其是与神经元连接的领域。
现在计算机能够通过脑机接口与人类进行交流，计算机能够识别并进行识别上的处理以获取信息，从而更加逼真地模拟人类脑工作的过程。
有了这种技术，我们能够进一步探讨神经元级别的脑活动，开发更加逼真的机器智能，并且这将为未来开发更高效的医疗技术提供基础。
现在的研究人员已经可以利用脑机接口来控制机器手臂、电视和其他设备的外围设备。
此外，我们也能够通过脑机接口帮助与紧急卫生系统相关的救援人员，这将帮助他们更好地执行任务。
三、脑科学在医疗领域的进展随着时间的推移，脑科学技术对医学领域的发展带来了生成性的贡献。
例如，在不同的脑部疾病的治疗方面，我们现在能够更好地了解脑部受损区域、脑部损伤类型等问题，并掌握针对相关疾病的最佳治疗方法。
此外，随着脑科学技术的发展，我们能够有效地诊断、预防和治疗许多脑部疾病。
不同的科研基金和机构还支持了许多脑医学领域的研究，这将为治疗癫痫、阿尔茨海默病、帕金森病、精神分裂症和其他精神障碍等疾病的发展以及相关研究提供基础。
脑科学的昨天、今天和明天
Sci-Tech Expo科技博览脑科学的昨天、今天和明天文 周碧松 吴艳梅 王润杰看过科幻电影《盗梦空间》的读者，一定会被主角能够潜入人脑、进入梦境的本领所震撼。
现实中的脑科学，探究的正是类似现象。
脑科学，一直被科学家视为当代科技“皇冠上的明珠”，也是国家之间科技竞争的战略高地。
随着当代脑科学技术研究不断取得突破，特别是控脑和脑控技术的日趋发展，人类对大脑的开发利用已进入一个崭新阶段。
控脑技术与脑控技术今天，有关脑科学的研究，已成为世界各国竞相投入“重兵”的“必争之地”。
有关国家纷纷根据自身特点和需求，提出加速脑科学发展的“脑计划”，加大脑科学领域的研究攻关力度，控脑技术与脑控技术均取得重大突破。
控脑技术，通常指的是通过物理、化学等手段，对人脑与神经产生影响，从而影响人的精神、意识、心理、行为，或产生幻觉、幻视、幻听等效应的技术。
控脑技术实际上是一种对人的精神和神经进行控制的技术，建立在对脑内信息进行获取、解读、传播和控制基础之上。
世界上找不到具有相同脑电波指纹的两个人。
像指纹一样，每个人都有特定的脑电波特征码或脑电波指纹。
这种脑电波指纹，与手指纹和眼睛虹膜指纹一样，具有唯一性。
控脑技术的基本原理是：首先，通过某种特殊手段，采集人脑电波特征码，并用电脑的译码软件进行解码，从脑电波信号中分离出视觉、听觉、语言、情感等各种神经活动信号，并记录在电脑中。
其次，用电脑根据脑电波特征码进行编码，之后将信息用特定方式直接写入大脑，从而通过控制脑电波控制人的大脑。
控脑技术对人类社会的影响是双重的。
一方面，控脑技术可让人的学习时间大大缩短，直接进行脑波对话，组成人脑国际互联网，用大脑进行所思即所得的创作，将自己的大脑内容复制到计算机中。
普通人可通过佩戴干扰器保护个人隐私，还能让盲人复明、聋者复聪、哑巴复语，等等。
另一方面，控脑技术一旦掌握在别有用心的少数人或集团手中，他们会为了达到某种目的对其他人施加控制。
脑控技术，即脑机一体化技术。
脑科学过去、现在和未来
巴克（美） Linda B. Buck（1947-)
Chemical
Electrical
4. 离子通道和信号转导 1991
Neher和Sakmann发现了细胞中单离子通道的活 动态。他们应用膜片钳技术，记录到了细胞膜上 单个离子通道的电流量，证实了离子通道的改变， 可影响细胞内、外离子浓度，从而调节细胞的功 能。
内尔（德） E.Neher(1944～)
沙利 Andrew V. Schally (1926-) （美）
耶洛 Rosalyn Yalow (1921-)（美）
1941年的Rosalyn Yalow
Guillemin与Schally同时证明了肾上腺皮质 素释放因子（CRF）的存在； Guillemin从30万头羊的下丘脑纯化出促性 腺激素释放激素（LRH）
厄兰格(美) J.Erlanger(1874-1965)
盖塞(美) H.S.Gasser(1888-1963)
1949
脑立体定位仪
发明了脑立体定位仪，可以根据三维 座标将电极插人动物脑的特定核团进 行刺激或损毁，从而开启了在自由活 动的动物上进行脑深部(研究的大门。
李维 - 蒙塔西妮（意） Rita Levi-Montalcini (1909-)
斯坦利· 高根（美） Stanley Cohen (1922-)
Rita Levi-Montalcini
10.方法学创新
阴极射线示波器
神经影像学-过去、现在和将来
单梯度 头部成熟 部分体部应用
双梯度 EXCITE 全身应用 代谢功能成像
两套梯度线圈系统
精细扫描模式Zoom Mode
神经系统/高级心血管/功能研究 超速精细扫描 覆盖范围较小
大视野模式Whole-Body Mode
全身各部位常规临床应用 平速大范围扫描 三轴FOV可达48cm
神经系统 — 功能性图像
灌注成像 — PWI
PWI 在脑中风的应用
超急性期可显示缺血部位和范围
组织血供的具体情况
• • • •
灌注不足: M TT 延长, rCBV 减少, rCBF 明显减少; 侧支循环:M TT 延长, rCBV 增加或正常;
血流再灌注: M TT 缩短或正常, rCBV 增 加, rCBF 正常或轻度增加;
CBF
CT灌注技术
• CBF下降， MTT延长，CBV正常：半暗 带存在 • CBF、 CBV下降：梗死组织
CBF
CBV
MTT
MRI
• 由哈佛大学的E.M.Purcel和斯坦福大学的 F.Bloch于1946年分别同期发现,获1952年 度诺贝尔物理奖 • 1971年美国医生R.Damadian提出MRI用 于医学的可能性 • 1977年Damadian等人试制成功首台MRI 扫描机
临床应用：不同形式运动的伪影校正
外伤无意识：低频大幅度运动
常规FSE T2
PROPELLER T2
Propeller --- 躁动患者的解决方案
临床应用：不同形式运动的伪影校正
帕金森综合症：高频小幅运动
常规 FSE T2
PROPELLER T2
临床应用：不同形式运动的伪影校正
急性脑梗塞
脑科学进展PPT课件
研究人员分析了下丘脑AgRP神经元中发生的分子改变，发现 钾离子通道添加O-GlcNAc的过程（糖基化），是大脑控制脂肪 燃烧的开关。调节大脑与脂肪的这种关联，有望成为治疗肥胖 症和相关疾病的新策略。
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谢谢您的观看！
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应用膜片钳技术取得的成果
成年豚鼠结肠平滑肌的内向电流主要通过高电压依赖型钙通道(L型 ),利用全细胞膜片钳技术研究染料木黄酮可对豚鼠近端结肠电压依 赖性钙通道的影响及其作用途径,研究结果显示染料木黄酮可通过 酪氨酸途径阻断豚鼠近端结肠平滑肌细胞的L钙通道的电流抑制结 肠平滑肌的运动
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Crews等推断黄体酮可通过抑制细胞外钙离子内流,从而抑制血管平滑肌的收缩。并使 用膜片钳技术可以对平滑肌膜电位进行监控和分析,得到其活动的详细机制。
Crews J K, Khalil RA1Gender-specific inhibition of Ca2+entry mechanismsof arterial vasoconstriction by sex hormones〔J〕1Clin Exp Pharmacol Physiol,1999,26(9):707 -151
二、研究对象已经不局限于离子通道。现在发展到对离子泵、交换体以及可兴奋细胞的 胞吞、胞吐机制的研究等。
Botta, P., et al., Alcohol Excites Cerebellar Golgi Cells by Inhibiting the Na+/K+ ATPase. Neuropsychopharmacology, 2010. 35(9): p. 1984-1996
我国脑科学发展历程
我国脑科学发展历程中国人类神经科学研究的历程始于20世纪初，但是直到20世纪80年代以后才开始迅速发展。
下文将主要介绍我国脑科学发展的历程。
20世纪初，我国的神经科学研究处于起步阶段。
当时，最重要的研究领域是神经病学和生理学。
在这个时期，中国的神经科学研究主要关注神经病理学的研究，如认知功能障碍、精神分裂症等，同时也开始进行了一些神经生物学和神经生理学方面的初步实验研究。
20世纪50-60年代，我国的神经科学取得了一些进展，但总体来说仍处于初级阶段。
在这个时期，我国神经科学主要关注的方向是认知神经科学和痴呆综合征的研究。
到了20世纪80年代，我国的神经科学开始快速发展。
首先，中国科学家跟随国际前沿，开展了一系列关于生命途径的基础科学研究。
这些研究涉及神经科学的各个领域，如神经可塑性、神经再生、细胞信号传导等。
同时，也开始关注影响神经系统功能的各种因素，如药品成瘾、生物生命周期和环境等。
在这一时期，中国神经科学的领域得到了很大的扩展。
1995年，中国成立了第一个脑功能科学研究所，这是神经科学领域的一个重要里程碑。
该机构开展了许多脑功能科学研究项目，其中包括意识与注意力、语言与阅读、感觉运动、情绪与行为等方面的研究。
如今，该机构已经扩大成为名为中国科学院脑科学基础研究中心的研究所，致力于在多个研究维度上推进神经科学研究。
自2000年以来，我国脑科学的发展取得了长足的进步。
根据2015年的统计数据，我国神经科学论文的发表量已居世界第二位，仅次于美国，而其在神经科学研究领域的贡献也日益得到认可。
总之，我国的神经科学研究始于20世纪初，但到20世纪80年代以后才开始迅速发展。
目前，我国的神经科学研究领域已经非常广泛，涵盖了神经可塑性、神经再生、脑功能神经科学等诸多方面。
未来，我国将继续加大对神经科学研究的支持力度，拓展研究领域，推进神经科学研究的进一步发展。