神经元

轴突 发生次序 先 形起始段 特异化 态数量 一条/神经元 结长度 长分枝少 构末端 不逐渐变细 棘刺 无 细胞器 无 突触小泡 优势存在 细胞骨架 神经丝比树突多 微管相关蛋白 tau蛋白 蛋白合成 基本无 信息传递 传出
树突 轴突出现之后 无特异化 多发性且可变 短分枝多 逐渐变细 树突棘 有 选择存在 微管比轴突多 MAP2 可局部合成 传入
Eccles (澳大利亚)1963 英，澳
A.L.Hodgkin (英)
动 作 电 位 机 制
1914
1917 1911
A.F.Huxley (英)
B.Katz (德
英) 1970
（ 1905 U.Von Euler (瑞典…) 1983 儿神 茶经 1912 J.Axelrod (美) 酚化 胺学 1913 1981 R.W.Sperry (美) ） (左右脑) 1926 D.Hubel (加 信 美)


顺向转运:蛋白质,代谢产物,神经递质 逆向转运:神经营养因子,细胞内吞物,药物
顺向转运：驱动蛋白（Kinesin）提供
腿（leg），囊泡沿微管下行，ATP提 供能量 逆向转运：动力蛋白（dynein）提供 腿（leg），囊泡沿微管上行，ATP提 供能量
四、突起
轴突转运（axonplsmic trsport）
“脑功能侧化”
•大脑视觉信息加工 •视觉系统发育的可塑性
视 息 皮 1924 T.Wiesel (瑞典 美) 加 层 工 1991 E.Neher (德) 方膜单 法片通 B.Sakmann (德) 学钳道
•膜片钳技术 •单个离子通道电流记录
Levi Montalcini 1986 Nerve growth Factor (NGF) (Italy)
保护脑
PD, AD, 中风
开发脑
开发人脑 增强智能 模拟人脑
高速交通
生活节奏 生活质量 社会开放
颅脑, 脊髓外伤
焦虑,抑郁,精神病 镇痛 祛痛 吸毒问题
Confocal
(形态）
CT(形态）
行为变化
智能电脑
百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(I)
1850
1843
生理科学进展 2001，32：187
细长型或鼓棰型 牙型 蘑菇型
特点：
• 电镜下可见小棘含有数个扁平囊 状平行并置结构，囊内含有电子 致密物质，呈板状，称棘器； • 树突棘大小差别大； • 不是固定的结构；具有可塑性；
四、突起
轴突（axon）
• 是神经元特有的、在神经系统中将信息传 递一定距离的高度特化的结构； • 结构：轴丘、轴突起始段、中间段、末段 1. 轴丘：几乎没有游离核蛋白体、粗面内质 网的三角区或扇形区，有大量的微丝微管； 2. 轴突起始段：分布高密度电压依赖性Na+通 道,一般去极化10mv(胞体需去极化30mv)左 右达到阈电位,因而动作电位最先发生在此 处是神经冲动的发起部;膜兴奋阈最低； 3. 末段：神经末梢，含有突触囊泡； • 无核蛋白体（电镜下作为轴突的标志）
神经生物学基础
同济医学院 神经生物学系 孙宁 ningsun_cn@hotmail.com
学习内容和学时安排
• • • • • • • • 1 2 3 4 5 6 7 8 概述 神经生物学基础 学习与记忆 睡眠与梦境 动机与成瘾 情绪与情感 精神疾病 情感疾病 4学时 4学时 4学时 4学时 4学时 4学时 4学时 4学时
百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(3)
1850 1900
1923
1950
2000
A.Carlsson (瑞典) P.Greengard (美) E.Kandel (美)
2000
神经系统中 的信号转导
多慢蛋 巴突白 胺触磷 传酸 递化
1926
1930
神经系统
神经元（细胞） 1011-1012
神经细丝：四聚体蛋
白亚基。形态学上与 其他细胞的中间丝不 同：神经细丝拥有旁 臂。 神经细丝在近端树突 及轴丘最多，在轴突 的生长端和树突棘中 尚未发现 起支撑作用，也参与 运输
四、突起
树突（mitochondrion）
• 神经元细胞体的延伸部分 • 含有胞体的细胞器：粗面内质网、Golgi器 和游离核蛋白体，随树突分枝细胞器逐渐减 少 • 微管是树突中最明显的细胞器 • 树突无髓鞘 • 树突表面有许多细的隆起—树突侧棘，可能 是一些特殊纤维发生突触联系
•“突触”定名 •“反射”概念 反射学说 •“交互”抑制
1977 •感觉神经纤维电活动
(英) Cambridge
1961
（ 乙神 酰经 胆化 碱学 ） 方 法 学 创 新
1873
O.Loewi (德
英)1936
•传入冲动大脑诱发电位 •神经控制骨骼肌运动机制
电生理
•蛙心灌流实验 •“迷走物质”
1968 •神经末梢分泌
意 义：
• 顺向转运：胞体合成的各种蛋白质、代谢 物、神经递质运输到末梢 神经营养因子 神经发育 • 逆向转运： 胞吞大量物质 胞体清除 重新利用 提供信息：引起胞体对轴突变 化的反应
神经元环路
• 环路是反射概念的发展； • 人类行为几乎都在大环路、局部环路和 微环路共同组成的复杂网络联系中实现 • CNS内没有单纯的运动传导通路、感觉 传导通路； • 神经活动绝大多数不是在反射弧内一次 循环的结果；环路强调各环路间的交互 作用。
大 环 路
局部神经环路或局部环路 (local circuits)
• 是指由局部神经元构成的独立联系 的神经环路；神经冲动可在这种环 路中独立传导，这种局部环路在信 息的局部整合过程中起重要作用。
• 性质：粗面内质网+ 核糖核蛋白体 尼氏小体 • 定位：神经元胞体， （Nissl body) 大树突干，不存在 于轴突
• 特点之二： 当神
经元受损时，尼氏 小体逐渐分散以至 消散，这种现象成 为染色质溶解 （chromatolysis)
一、神经细胞体
线粒体（mitochondrion）
• 形状不一，有圆形、长条形、棒形或分枝 形； • 几乎分布于整个神经元 • 内膜上有电子传递系统、氧化磷酸化系统 • 基质内有三羧酸循环系统酶、氧化酶、蛋 白酶 • 除核以外的唯一含有DNA的细胞器，还含有 蛋白质合成系统（mRNA、rRNA、tRNA） • 功能：提供能量（氧化功能中心）、储钙 （调节细胞内钙浓度）
1875
H.Dale (英)
神经化学
•乙酰胆碱ACh
1874
J.Erlanger (美)
H.S.Gasser (美)
1944
1965
1888
1963
•阴极射线示波器 •神经纤维的分类ABC
1973
电生理
1881
W.R.Hess (瑞士) 1949
•脑立体定位仪 hypothalamus
百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(II)
二、神经细胞膜
• 作为屏障，紧密包围神经元内的细胞质 • 厚约5nm，含有蛋白质和酯质，磷脂的比例大 • 有葡萄糖通透蛋白，只允许葡萄糖通过
三、细胞骨架
体外培养神经元 去垢剂 膜蛋白脂质溶解，可溶蛋白溢出 细胞骨架几乎维持神经元原形
三、细胞骨架
• 以一种坚韧、高度凝胶状的形式充满整 个细胞 • 神经元的多样性复杂性依赖于骨架 • 骨架是动态的 • 为细胞运输提供了结构基础 • 细胞骨架包括：微管、微丝、神经丝
胶质细胞 10-20倍神经元
内 容
• • • • • 神经元概念 神经元结构特点 微环路 神经递质共存 神经胶质细胞
神经元的显示
• 19世纪末期，德国 神经科学家Nissl 创立了神经元的染 色方法，发现神经 元胞浆中核蛋白体 可以着色，显示神 经元
Nissl 染色的作用
• 区别神经元和胶质细胞 • 探讨神经元的组织结构、神经 元在脑区的分布
特点之一：
• 神经元的有丝分裂活动一般在出 生或出生后不久便停止，这是因 为神经元的定向分化一旦开始， 有丝分裂的潜力就丧失，而且细 胞就不在回复到可引发有丝分裂 的状态。
一、神经细胞体
核糖核蛋白体(ribosome）
• 合成蛋白质，在神经元内非常丰富 • 大亚基（3分子rRNA ）+小亚基（1分子 rRNA ） • 一个大核周体每天可更新其蛋白质的1/3
四、突起
轴突转运（axonplsmic trsport）
• 神经元胞体与突起之间存在着双向物质流 动，这种现象称轴突转运或轴浆转运； • 形式： 顺向转运： 胞体 末梢 逆向转运： 末梢 胞体 • 速度： 快速转运：300-400mm/天 慢速转运：0.2-1mm/天 • 顺向转运有快速转运、慢速转运两种方式 • 逆向转运只有快速转运方式
游离核糖体（合成结构蛋白） 核糖体（rRNA） 附膜核糖体（合成分泌蛋白）
一、神经细胞体
内质网（endoplasmic
粗面内质网：
• 蛋白质合成的场所 • 扁平的片状、管状结构 • 内质网+核糖体
reticulum）
滑面内质网：
• 不同的部位行使不同的功能（异质）； • 不规则分枝和融合的管或池组成 • 无多聚核糖体
1850 1900
1903 J.C.
1950
2000 •细胞内微电极 突触 •突触后电位 Cambridge1999 •抑制性递质 •电压钳技术 •动作电位的离子学说 电生理 Cambridge •数学方程表述 • NM终板电位 •递质“量子释放” •交感神经递质 神经药理学 •去甲肾上腺素 •儿茶酚胺代谢 分子药理学 •影响CAs的药物
1900
1950
1926
2000
C.Golgi (意)
1852
1906
形 态 生电 理生 理
徒手切脑片 神经元染色方法 银染神经元
R.Cajal (西班牙)
1934
染出神经末梢，发现神 经元之间无原生质联系 “神经元学说”
1952
1857
C.S.Sherrington (英) 1932 Oxf
1889 E.D.Adrian
神 经 元 结 构
神经元
• 一个神经细胞的胞体（核周质） 及其所有的突起（树突和轴突） • 是神经系统的功能单位 • 是高度分化的细胞 • 可以接受刺激，产生和扩布神经 冲动并将神经冲动传递给其他效 应细胞
神 经 元 结 构
一、神经细胞体
细 胞 核（nucleus）
• 神经元具有一个细胞核，也有两个（自主 神经节） • 圆形或卵圆形（3-18μm），居中； • 核膜由两层膜组成，膜厚7nm，膜间有腔隙， 与内质网相连； • 核小孔：核膜上的小孔，直径0· 1μm， • 核仁：细丝+颗粒，富含核糖核酸；主要成 分是rRNA，少量DNA，蛋白质及酶类 • 核内染色质：含遗传物质DNA
源自文库 生命科学
分子生物学 细胞生物学
…………… ……………
神经科学
(1990-2000 脑的十年) (2001-2100 脑的世纪)
认知科学
了解脑
分子 细胞 网络 全脑 寿命延长 (离体研究) Patch（电） RIA(化学） PCR(基因） (无创在体研究) 脑地形图 PET(化学） fMRI (功能）
但是， Nissl染色只能显示神经元胞体绕核部分
神经元的显示
• 1873年,他发 现了将神经组 织浸泡在银溶 液中，神经元 完全被染色， 包括神经元胞 体和突起。
The Golgi stain
A 多极神经元（Golgi I 型细胞） B 多极神经元（Golgi I 型细胞） C 多极神经元（Golgi I I型细胞） D 小脑皮质蒲氏细胞 E 小脑皮质颗粒细胞 F 嗅感受器细胞（两 个轴突） G 初级感觉神经元 （无脊椎动物） H 假单极神经元 I 视网膜无长突细胞 （缺乏轴突突起） J 嗅球颗粒细胞（无 轴突突起） K 运动神经元（无脊 椎动物）
微管： 1）不分支。外径： 25-30nm，内径： 15nm,长度不一。 2 ）管壁6nm。包括 α、 β微管蛋白、 MAP2（树突），MAP （tao protein，轴 突） 3）与轴浆运输有关
微丝：
肌动蛋白、肌球蛋白、 原肌球蛋白组成。 在神经元高度活动部分， 微丝占优势，如：轴 突生长锥和树突棘。 含肌动蛋白丝的丝状网 格是树突棘头部的主 要特征。
•
脑重仅为体重为2％左右，而脑血 流量约占心输出量之15％，脑耗氧量 约为总耗氧量的23％，所以脑对缺氧 十分敏感。 • 脑灰质比白质的耗氧量多5倍，对 缺氧的耐受性更差。 • 急性缺氧可引起头痛、情绪激动、 思维力、记忆力、判断力降低或丧失 以及运动不协调等。
线粒体
特点之三：
高代谢、 高耗氧细 胞，因此 线粒体含 量丰富。