神经生物学绪论课件
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• 细胞神经科学(Cellular Neuroscience)
不同类型神经元功能的差异；不同神经元之间的相互影响；胚 胎发育中神经元如何形成网络；神经元的计算功能等等。
• 系统神经科学(Systems Neuroscience)
许多神经元构成复杂的神经环路，如何执行某一共同的功能。 如感觉、随意运动等。
脑是神经系统中最重要的部分。 神经系统的产生是动物为了更有效地适应自然界、 为了自身的生存和繁衍，在激烈的生存竞争中进 化的结果。
神经生物学绪论
神经活动机制----细胞和分子水平
• 微电极细胞内记录和染色技术在单个神经元上把结构 和功能紧密地联系了起来。
• 免疫组织化学方法—把神经元的功能与其神经递质的 分析熔为一体。
人类高级神经活动。（神经科学面临的最大挑战） 自我意识、思维联想、语言----神经机制。 （研究脑如何创造精神）
神经生物学绪论
美国总统和国会定九十年代为“脑的十年”。
（美国国立健康研究院1997年度投入直接与神经 科学有关的经费为18亿美元，是其人类基因计划 的10倍多。）
欧洲推出“欧洲脑十年”。 日本有二十年“脑科学时代”等计划。
中国早期神经生理学家：林可胜、蔡翘、冯德培、张香桐等。
神经生物学绪论
2012年6月，美国六位科学家 “人类大脑活动图谱”的计划 。
2013年4月，奥巴马会见科学家时表示， “作为人类，我们能够确认数光年外的星系，我们能 研究比原子还小的粒子，但我们仍无法揭示两耳间 三磅重物质（指大脑） 的奥秘。” 从2014年，正式启动这一计划， （ 1亿美元） 。
神经解剖学和生理学的协同和交叉；神经化学和神经药理学等学科 也逐渐介入了对神经系统的研究。人们对神经活动的了解逐渐进入 到细胞和分子水平。
20世纪50年代 至今
神经系统的不同学科的交叉最终在60年代末导致一门统一的综合 性学科——神经生物学的诞生。
美国神经科学会的成立，作为这门新学科诞生的标志。
神经生物学
Neurobiology
神经生物学绪论
绪论
Introduction
神经生物学绪论
神经生物学
➢概念：研究人和动物的神经系统的科学。 特别是脑的结构和功能及其相互关系。
➢从分子、细胞水平到神经网络乃至整体系统水 平对神经系统进行研究。
➢神经科学 (Neuroscience) 脑科学 (Brain Science )
神经生物学绪论
• 行为神经科学(Behavioral Neuroscience)
神经系统如何工作，产生协调的行为。 不同形式的记忆是否对应于不同的系统； 脑内致幻药的作用位点，以及它们在正常情况下对情绪
和 行为的调节作用；
支配性别特异性行为的神经环路； 脑内梦起源的部位等等。
• 认知神经科学(Cognitive Neuroscience)
2013年1月，欧盟委员会宣布 人脑工程成为欧盟“未来新兴旗舰技术项目”之一，并将在未来10年内
获得10亿欧元的科研经费。
神经生物学绪论
脑科学是科学界最难攻克的堡垒之一， 绘制人脑活动图是一项长期工程。 复旦大学脑科学研究院、中科院院士杨雄里：
“人们不可能像基因组计划标识出每个基因一样给每个神经元打上标签”， 未来研究的困难之处不仅在于人脑的细胞数量太多，更在于大脑的活动 是动态的、因环境而变化，而且在不同层次上又有不同性质的问题。
脑的物质组成中包含许多奇特的分子，而且有的只存在于神经 系统中。在不同的脑功能中，扮演着不同却又非常关键的角色。
信使 (messengers)—神经元之间的通讯； 卫兵 (sentries)—控制物质进出神经元； 向导 (conductors)—协调神经元生长； 档案保管员 (archivists)—保管过去的经验等等。
神经生物学绪论
荧光染料法： 主要用作逆向追踪，其优点是可作双标或多标。如核
黄标记胞核，固蓝或荧光金标记胞质。
生物素追踪法： 一般使用生物素的衍生物作追踪剂，如生物胞素
（biocytin）电泳导入脑内被神经元摄取，主要用于 顺向追踪。该法有效范围明确，无过路纤维吸收问题。 神经生物素（neurobiotin）用于顺行、逆行追踪，运 送速度较快，灵敏度高。
• 组织培养、细胞培养—把复杂的神经元回路还原成简 单的单元进行分析。
• 新的电生理技术和分子生物学方法（重组DNA技术等） －神经信号发生、传递的基本单元-离子通道的结构、 功能特性及运转方式；神经递质的合成、维持、释放 及与受体的相互作用。
神经生物学绪论
Neuroscience Today
• 分子神经科学 (Molecular Neuroscience )
脑科学研究热潮，正在全球兴起。
神经生物学绪论
三、神经生物学的研究方法
(一) 形态学方法
1.束路追踪法
辣根过氧化物酶法（horseradish peroxdase, HRP）： HRP注射于神经末梢所在部位，通过非特异性胞饮 方式摄入，逆向运至胞体，然后用组织化学方法显 示。或经胞体摄入，顺向运送至末梢部位。
神经生物学绪论
一、神经生物学发展史
19世纪以前
• 2000多年前，人们并不认为精神和思维是脑的产物，但哲学家们 已开始思考精神的本质，以及精神、灵魂和肉体的关系。
• 18世纪末，人们认识到，脑可以区分为不同的部位，它们可能行 使不同的功能。
19世纪
19世纪中叶：实验心理学方法－脑－黑箱 利用脑损伤的疾病的病例－行为上的明显缺陷－脑功能。大脑
的Broca和Wernicke区的阐明是其中突出的例子。 19世纪末：神经解剖学和神经生理学
神经生物学绪论
20世纪前期
• 神经解剖学方面：神经元学说- 神经元是神经系统构建的基本单 元和信号单位；神经元间突触的概念。
• 神经生理学方面：Βιβλιοθήκη Baidu示了神经元传递信息的电信号和化学信号的 双重信号系统。
20世纪50年代
神经生物学绪论
脑活动的整合性
• 神经活动是多侧面的； • 活动的研究必须是多层次的：神经系统的活动，不论
是感觉、运动，还是脑的高级功能（如学习、记忆、 情绪等）都有整体上的表现．
脑的高级功能的研究
已深入到细胞和分子水平。 如记忆的分子基础；基因水平上的新技术。
神经生物学绪论
二、神经生物学的研究概况
不同类型神经元功能的差异；不同神经元之间的相互影响；胚 胎发育中神经元如何形成网络；神经元的计算功能等等。
• 系统神经科学(Systems Neuroscience)
许多神经元构成复杂的神经环路，如何执行某一共同的功能。 如感觉、随意运动等。
脑是神经系统中最重要的部分。 神经系统的产生是动物为了更有效地适应自然界、 为了自身的生存和繁衍，在激烈的生存竞争中进 化的结果。
神经生物学绪论
神经活动机制----细胞和分子水平
• 微电极细胞内记录和染色技术在单个神经元上把结构 和功能紧密地联系了起来。
• 免疫组织化学方法—把神经元的功能与其神经递质的 分析熔为一体。
人类高级神经活动。（神经科学面临的最大挑战） 自我意识、思维联想、语言----神经机制。 （研究脑如何创造精神）
神经生物学绪论
美国总统和国会定九十年代为“脑的十年”。
（美国国立健康研究院1997年度投入直接与神经 科学有关的经费为18亿美元，是其人类基因计划 的10倍多。）
欧洲推出“欧洲脑十年”。 日本有二十年“脑科学时代”等计划。
中国早期神经生理学家：林可胜、蔡翘、冯德培、张香桐等。
神经生物学绪论
2012年6月，美国六位科学家 “人类大脑活动图谱”的计划 。
2013年4月，奥巴马会见科学家时表示， “作为人类，我们能够确认数光年外的星系，我们能 研究比原子还小的粒子，但我们仍无法揭示两耳间 三磅重物质（指大脑） 的奥秘。” 从2014年，正式启动这一计划， （ 1亿美元） 。
神经解剖学和生理学的协同和交叉；神经化学和神经药理学等学科 也逐渐介入了对神经系统的研究。人们对神经活动的了解逐渐进入 到细胞和分子水平。
20世纪50年代 至今
神经系统的不同学科的交叉最终在60年代末导致一门统一的综合 性学科——神经生物学的诞生。
美国神经科学会的成立，作为这门新学科诞生的标志。
神经生物学
Neurobiology
神经生物学绪论
绪论
Introduction
神经生物学绪论
神经生物学
➢概念：研究人和动物的神经系统的科学。 特别是脑的结构和功能及其相互关系。
➢从分子、细胞水平到神经网络乃至整体系统水 平对神经系统进行研究。
➢神经科学 (Neuroscience) 脑科学 (Brain Science )
神经生物学绪论
• 行为神经科学(Behavioral Neuroscience)
神经系统如何工作，产生协调的行为。 不同形式的记忆是否对应于不同的系统； 脑内致幻药的作用位点，以及它们在正常情况下对情绪
和 行为的调节作用；
支配性别特异性行为的神经环路； 脑内梦起源的部位等等。
• 认知神经科学(Cognitive Neuroscience)
2013年1月，欧盟委员会宣布 人脑工程成为欧盟“未来新兴旗舰技术项目”之一，并将在未来10年内
获得10亿欧元的科研经费。
神经生物学绪论
脑科学是科学界最难攻克的堡垒之一， 绘制人脑活动图是一项长期工程。 复旦大学脑科学研究院、中科院院士杨雄里：
“人们不可能像基因组计划标识出每个基因一样给每个神经元打上标签”， 未来研究的困难之处不仅在于人脑的细胞数量太多，更在于大脑的活动 是动态的、因环境而变化，而且在不同层次上又有不同性质的问题。
脑的物质组成中包含许多奇特的分子，而且有的只存在于神经 系统中。在不同的脑功能中，扮演着不同却又非常关键的角色。
信使 (messengers)—神经元之间的通讯； 卫兵 (sentries)—控制物质进出神经元； 向导 (conductors)—协调神经元生长； 档案保管员 (archivists)—保管过去的经验等等。
神经生物学绪论
荧光染料法： 主要用作逆向追踪，其优点是可作双标或多标。如核
黄标记胞核，固蓝或荧光金标记胞质。
生物素追踪法： 一般使用生物素的衍生物作追踪剂，如生物胞素
（biocytin）电泳导入脑内被神经元摄取，主要用于 顺向追踪。该法有效范围明确，无过路纤维吸收问题。 神经生物素（neurobiotin）用于顺行、逆行追踪，运 送速度较快，灵敏度高。
• 组织培养、细胞培养—把复杂的神经元回路还原成简 单的单元进行分析。
• 新的电生理技术和分子生物学方法（重组DNA技术等） －神经信号发生、传递的基本单元-离子通道的结构、 功能特性及运转方式；神经递质的合成、维持、释放 及与受体的相互作用。
神经生物学绪论
Neuroscience Today
• 分子神经科学 (Molecular Neuroscience )
脑科学研究热潮，正在全球兴起。
神经生物学绪论
三、神经生物学的研究方法
(一) 形态学方法
1.束路追踪法
辣根过氧化物酶法（horseradish peroxdase, HRP）： HRP注射于神经末梢所在部位，通过非特异性胞饮 方式摄入，逆向运至胞体，然后用组织化学方法显 示。或经胞体摄入，顺向运送至末梢部位。
神经生物学绪论
一、神经生物学发展史
19世纪以前
• 2000多年前，人们并不认为精神和思维是脑的产物，但哲学家们 已开始思考精神的本质，以及精神、灵魂和肉体的关系。
• 18世纪末，人们认识到，脑可以区分为不同的部位，它们可能行 使不同的功能。
19世纪
19世纪中叶：实验心理学方法－脑－黑箱 利用脑损伤的疾病的病例－行为上的明显缺陷－脑功能。大脑
的Broca和Wernicke区的阐明是其中突出的例子。 19世纪末：神经解剖学和神经生理学
神经生物学绪论
20世纪前期
• 神经解剖学方面：神经元学说- 神经元是神经系统构建的基本单 元和信号单位；神经元间突触的概念。
• 神经生理学方面：Βιβλιοθήκη Baidu示了神经元传递信息的电信号和化学信号的 双重信号系统。
20世纪50年代
神经生物学绪论
脑活动的整合性
• 神经活动是多侧面的； • 活动的研究必须是多层次的：神经系统的活动，不论
是感觉、运动，还是脑的高级功能（如学习、记忆、 情绪等）都有整体上的表现．
脑的高级功能的研究
已深入到细胞和分子水平。 如记忆的分子基础；基因水平上的新技术。
神经生物学绪论
二、神经生物学的研究概况