神经生物学第一章 神经生物学概述

记忆特才
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20世纪20年代：Langley, Loewi和Dale等人证明神经 递质的功能象信使，作用于突触处的受体
20世纪40年代：Shannon,Weaver和Weiner将信息加 工和控制系统（控制论）的概念引入脑的研究中
人类研究脑的历史
50年代：Hodgkin,Huxley,Katz和Eccles用微电极获得精确 的电信号记录，电子显微镜的应用揭示出突触和神经元的 细微结构 Mountcastke, Lettvin, Hubei和Wiesel对特征提取作用的 脑回路作单细胞分析
2009年美国大学神经科学/神经生物学专业排名
▪ Harvard University ▪ Stanford University ▪ Johns Hopkins University ▪ Massachusetts Institute of Technology ▪ University of California San Diego ▪ University of California--San Francisco ▪ Rockefeller University ▪ Yale University ▪ Washington University in St Louis ▪ California Institute of Technology ▪ Columbia University,The School of General Studies
2008年美国大学Neuroscience/ Neurobiology 专业排名
Harvard University Stanford University University of California San Diego Rockefeller University Johns Hopkins University University of California-San Francisco Yale University Columbia University,The School of General Studies California Institute of Technology Massachusetts Institute of Technology
进而探索脑在信息处理、行为完成过程中的作用机制和 规律。
最终目的:
▪ 了解人类脑的结构和功能，以及人类行为和 心理活动的物质基础；
▪ 为增进人类感觉与运动、学习与记忆的效率， 提高神经系统疾患的预防、诊断、治疗水平 而服务。
▪ “神经生物学（Neurobiology)”与 “神经科学(Neuroscience)”的关系：
三维老鼠图谱 (MRI based) 允许使用者查询13.5天的老鼠胚 胎大脑结构和观看这些结构的三维重建以及整胚的三维重建。
通过这门课的学习,希望达到的目的:
1、了解神经生物学的基本知识
2、了解神经生物学知识是如何来的
3、了解神经生物学的基本概念和原理
4、了解神经生物学的发展现状和发展趋势(哪些 已知的？哪些是未知的？）
一些值得深究的神经生物学问题:
1.大脑是如何编制运动程序的？ 2.记忆是如何形成的? 3.情绪是如何产生的？ 4.如何解释“闹鬼现象”？ 5.如何解释人与人之间语言能力的差别？ 6.各种感觉的大脑机制如何？ 7.人脑真的会被硬盘取代吗？ 8.思维产生、社会交往等的神经基础？ 9.一些大脑疾病（痴呆、帕金森氏病、癫痫等）发生的神经基础 10.低智特才综合症（Savant syndrome）
人类研究脑的历史
1891年：卡尔吉尔（S. R. Cajal)确定神经系统是由独 立的神经细胞连接形成的通路【细胞学说1838～39 年间由德国的植物学家施莱登（Schleiden）和动物 学家施旺（Schwann）所提出】
1897：谢灵顿（C.S.Sherrington)设想，神经细胞通过 突触连接形成通路
▪ 神经科学(Neuroscience) =神经病学(Neurology) +神经生物学
(Neurobiology)
２、学科的形成
1）人类对脑认识的历史 人脑是宇宙中已知的最复杂的结构（1011神经细胞,1014
神经突触），可以说认识了人脑便是认识了人类自己。
揭开人脑奥秘（即完全充分地认识自己）一直是人类梦寐以求 的目标！
上世纪70年代欧美很多高等院校相继成立神经 生物学专业或开设神经生物学课程。
80年代中期，我国一些高等院校开始给研 究生开设选修课，近年来有很多高等院校都 陆续给本科生开设神经生物学，有些学校 （综合性大学）还把神经生物学列为重点学 课。
2006年按神经生物学领域排名靠前的美国大学
Univ of California-San Diego Yale University Harvard University Univ of California-San Francisco Stanford University Columbia University Johns Hopkins University Washington University University of California-Berkeley California Institute Technology
60年代：树突的整合功能被认识，证明神经系统有无冲动的 突触回路和突触相互作用 神经科学研究规划组织（Neuroscience Research Program，NRP)和神经科学学会相继成立，神经生物学成 为一门新的专业和课程进入高校
人类研究脑的历史
70年代：神经调质和第二信使的发现大大扩展了神经元相互 作用的时程和复杂性；计算机成像技术使与感觉和认识相 关的脑活动模式形象化；分子生物学方法被用于分析遗传 机制（DNA重组技术）和单个膜蛋白（膜电钳技术）
2007年美国大学神经系统科学/神经生物学排 名
HarvardLeabharlann UniversityStanford University University of California-San Diego Rockefeller University (NY) Johns Hopkins University University of California-San Francisco Yale University Columbia University California Institute of Technology Massachusetts Institute of Technology
人类研究脑的历史
公元前600-400年： 希腊哲学家提出理智和灵魂；思 想依靠脑（或心脏）
1543年： 维萨利（A. Vesalius） 精确提出人类神经 系统的大体解剖。著名的《人体的构造》问世
1637年：笛卡儿（R.Descartes)将脑描绘成一种机器 样的结构，独立于精神之外
1798年：伽尔伐尼（L.Galvani）发现了神经肌肉活动 的电性质
2) 神经科学的形成:
1962年美国麻省理工学院创立了神经科学研究规划组织 （Neuroscience Research Program, NRP）；
1966年美国哈佛大学成立神经科学系；
1969年美国神经科学学会宣告成立，其他全国和国际的 神经科学学会也相继成立，其中最著名的是国际脑研 究组织(IBRO)
▪ Benjamin Rush (Father of American Psychiatry)在1789年描述了一个低智特才综 合症例：Thomas Fuller（心算特才）
▪ 提问：一个人若活到70岁另17天12小时，他 （她）总共活了多少秒？
▪ 正确答案：2，210，500，800秒( 22亿…）
2011美国大学排名神经科学/神经生物学专业研究生排名
Harvard University Boston, MA Stanford University Stanford, CA University of California--San Francisco San Francisco, CA Johns Hopkins University Baltimore, MD Massachusetts Institute of Technology Cambridge, MA Yale University New Haven, CT Columbia University New York, NY University of California--San Diego La Jolla, CA University of California--Berkeley Berkeley, CA Rockefeller University New York, NY Washington University in St. Louis St. Louis, MO
University of California--San Francisco Rockefeller University Yale University Washington University in St Louis
California Institute of Technology Columbia University,The School of General Studies University of California Berkeley
神经科学网络工具：
▪ 网上神经科学资源 一个可供搜索和浏览的网上神经科学资源 网站，包括提供神经生物学，神经科学，神经外科，心理学， 精神病学认知科学和人类神经疾病方面的站点.
孩子们的神经科学 为对神经系统相关知识有兴趣的学生和老 师建立的网站. ▪ 发育中老鼠的组织切片注解 有关老鼠发育的数码图谱和数据 库资源，包括向原位基因表达和细胞谱系方面的空间信息.
80年代：开始利用计算机和人工智能模拟神经系统功能（视 觉、语言、记忆、推理）
90年代：为脑科学时代。一些发达国家脑研究计划的提出； 对神经活动的认识推向细胞和分子水平；从整合的观点研 究神经系统功能
21世纪：明星学科，脑科学世纪
▪ 欧盟“人脑工程”-2013
▪ 美国的“大脑活动全图的研究计划 ”2013-堪比人类基因组计划
主要内容:
神经生物学概述 神经生物学的主要研究方法 神经元结构和功能 神经系统的发育和再生 感觉系统 大脑的高级功能
第一章 神经生物学概述
一、神经生物学的形成和发展 二、神经生物学研究的方法和手段 三、神经生物学的基本内容 四、神经生物学研究动向和前景
一、神经生物学的形成和发展
1、神经生物学的概念和研究范畴 2、学科的形成 3、神经生物学发展特点 4、学习和发展神经生物学的意义
教材: 寿天德主编,神经生物学(第二版),高等教育出版社2006 参考书:
Bear, BW Connors和MA Paradiso ，“Neuroscience: Exploring the Brain, 3nd Ed” . 2011 高等教育出版社(影印本） Siegel A, Sapru H H. Essential Neuroscience. 2nd Ed. 2011 韩济生主编，神经科学纲要（原理） 韩太真等主编，学习记忆的神经生物学 吕国蔚主编，医学神经生物学 左明雪主编，细胞和分子神经生物学 “生理科学进展”杂志 有关神经科学方面的国际国内期刊杂志
及目前的状况
1、神经生物学的概念和研究范畴
▪概 念 ： 神 经 生 物 学 (Neurobiology) 是研究人和动物 神经系统结构和功能的科学，是 探索脑的科学。
▪ 主要研究神经细胞的分子组成和 结构，神经细胞如何通过突触连 接组成功能回路以处理信息和介 导行为的科学。
▪ 它是一门交叉学科。
研究的中心问题： 阐明脑神经回路的组织结构和神经信 息的处理机制。 即采用多种技术方法和手段研究 脑的结构特征 神经元回路的组成方式 细胞间的突触联结 神经细胞的组成及信息的传递方式
2010美国大学排名神经科学/神经生物学专业研究生排名 Harvard University Stanford University Johns Hopkins University Massachusetts Institute of Technology
University of California San Diego