博士研究生动物生理学授课专题之四:细胞和分子神经生物学

合集下载
  1. 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. 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. 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)。
静静地去……
揭示大脑的奥秘仍然是新世纪人 类面临的最大挑战!!!
我们虽已对脑部运作方式 有了初步的了解,但还有一 大片领域,是我们未曾碰触 的…… 斯蒂克斯(Gary Stix)
已知

未知
人类脑计划
(Human Brain Project, HBP)
人类脑计划(Human Brain Project, HBP)是继人类基因组计划之后,又一 国际性科研大计划。人类脑计划包括神 经科学和信息学相互结合的研究。其核 心内容是神经信息学,这是一门新兴的 边缘学科。
5 神经免疫学 5.1 神经艾滋病 5.2 多发性硬化 5.3 重症肌无力 5.4 神经免疫调节障碍 6 由诊断和预防研究求答 6.1 中风 6.2 癫痫 6.3 眩晕 6.4 说话和语言 6.5 听力及耳鸣 6.6 脑成像术 7 由治疗研究求答案 7.1 阿尔兹海默尔氏病 7.2 高歇氏病和其它脂贮积症 7.3 中风 7.4 多发性硬化 7.5 中耳炎 7.6 帕金森氏病 7.7 癫痫 7.8 脑瘤 7.9 颅脑损伤 7.10 肌萎缩侧索硬化症 7.11 外周神经病
人类脑计划(Human Brain Project, HBP)是继 人类基因组计划之后,又一国际性科研大计划。人类 脑计划包括神经科学和信息学相互结合的研究。其核 心内容是神经信息学(Neuroinformatics),这是一 门新兴的边缘学科。
脑是生物体内结构和功能最复杂的组织,神经 细胞上千亿(1011),神经突触超过1014 ,是接受外 界信号,产生感觉、形成意识,进行逻辑思维,发 出指令产生行为的指挥部。人类之所以能够主宰世 界,是因为人脑的高度发达,并随着人类的进化在 不断发展和完善。
日本在经过长时间的酝酿后,于1996 年推出了“脑科学时代”(The Age of Brain Science)的庞大计划纲要,拟在20 年内,以每年1000亿日元(约8亿美元) 的力度推进脑科学研究。
1.了解脑——阐明脑功能 2.保护脑——征服脑疾患 3.创造脑——开发脑型计算机
10年过去了,人类花费了 如此多的人力、物力和才力, 究竟取得了哪些成果呢?是否 达到了预期的目的?
二、为什么要开设本课程
人和动物体生活在经常变化的环境中, 环境的变化随时影响着体内的各种功能。为 了使机体能够不断适应各种内外环境的变化, 有机体就必需要对各种生理功能作出迅速而 完善的调节,而实现这一调节功能的就是神 经、体液和自身调节三大调节系统,其中神 经调节起着主导作用。

中枢神经系统 神 经 系 统
科学家们认为人类脑计划比基因组 计划更大,囊括了更加广泛的内容,是 一项更加伟大的工程。
脑科学正日益成为世界各国争相研究的重点科学 领域之一,毫不夸张地说,世界上大多数伟大的科学 家都在研究大脑。近年来,这一领域频传喜讯,下面 是其中一些有趣的发现。 2001年1月 加拿大科学家发现了人解读声音的大脑部位。一 见钟情已令人费解,但医学界发现,即使只闻其声而 不见其人,也足以令人“一听倾情”。 2001年3月 研究发现数学天才用脑部位与常人不同。 2001年4月 科学家发现,从事脑力活动的人不易患老年痴呆 症。
坎德尔 生于1929年 在美国纽约哥伦比 亚大学神经生物学 和行为学中心
坎德尔利用海洋生物海 兔研究发现,短期记忆和长 期记忆都与突触和神经递质 有关。神经递质释放得越多, 海兔的学习和记忆保护能力 就越强。而突触释放较多递 质的最重要的原因是由于离 子通道的蛋白质磷酸化所致, 这正与格林加德的研究不谋 而合。
2001年5月 科学家首次发现70岁人大脑仍会长出新的 神经元(脑细胞)。 2001年6月 世界上第一例成人神经干细胞自体移植手 术在复旦大学附属华山医院完成。这标志着在 国际生物高科技革命的竞争中,我国的神经干 细胞基础研究和应用已经跨入了脑修复再生医 学的新门槛。
2004年9月 发现左撇子与右撇子的幕后操纵者是基 因,“左撇子”是否更聪明?
左右脑功能的差异
右脑(本能脑、潜意识脑): 1、图像化机能(企划力、创造力、想像力),2、与宇宙 共振共鸣机能(第六念力、透视力、直觉力、灵感梦境等), 3、超高速自动演算机能(心算、数学),4、超高速大量记 忆(速读、记忆力) 左脑(意识脑): 知性、知识、理解、思考、判断、推理、语言、抑制、五 感(视、听、嗅、触、味觉) 通常左脑被称为“语言脑”。它的工作性质是理性的、逻 辑性的,右脑被称为“图像脑”,它的工作性质是感性的、 直观的。
绪 论
一、神经生物学的研究范畴 二、为什么要开设本课程 三、本课程的教学安排
一、神经生物学的研究范畴
神经生物学是研究人和动物的神经系统 的科学,它从分子水平、细胞水平到神经网 络乃至整体系统水平上研究神经系统,特别 是脑的结构与功能及其相互关系,研究神经 系统的生长和发育,其最终目的是阐明脑神 经活动的机制;同时为人类战胜各种与脑神 经相关疾病提供科学原理和可能途径。
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2000
卡尔森 生于1923年 在瑞典哥德堡 大学药理学系
格林加德 生于1925年 在美国纽约洛克菲 勒大学分子和细胞 神经学实验室
坎德尔 生于1929年 在美国纽约哥伦比 亚大学神经生物学 和行为学中心
“脑的十年”悄悄地来,
左右脑功能的差异
人的脑部构造分为大脑与小脑,脑又分为左、右两半部,右半球就是 “右脑”,左半球就是“左脑”。左脑与右脑形状相同,功能却大不一样。 一般人的脑力的运用不到5%,剩下待开发的部分是脑力与潜能表现优劣 与否的关键。左脑主要控制着知识、判断、思考等。右脑控制着自律神经 与宇宙波动共振等。右脑是将收到的讯息以图像处理,瞬间即可处理完毕, 因此能够把大量的资讯一并处理(心算、速读等即为右脑处理资讯的表现 形式)。懂得活用右脑的人,听音就可以辩色,或者浮现图像、闻到味道 等。心理学家称这种情形为共感,这就是右脑的潜能。如果让右脑大量记 忆,右脑会对这些讯息自动加工处理,并衍生出创造性的讯息。右脑具有 自主性,能够发挥独自的想象力、思考,把创造意图像化。如果是左脑的 话,无论如何的绞尽脑汁,都有它的极限,但是右脑的记忆力只要和思考 力一结合,就能够和不靠语言的前语言性纯粹思考、图像思考连结,而独 创性的构想就会神奇般的被引发出来。
一本叫《左撇子的神奇世界》的新书指出,左撇 子是一个盛产天才的群体。从拿破仑、克林顿到本· 拉 登,从牛顿、爱因斯坦到比尔· 盖茨,从卓别林、玛丽 莲· 梦露到赵本山,从马拉多纳 、罗纳尔多到蔡振华, 都是左撇子。左撇子在当代政治经济文化生活中的作 用其实远远高于他们在人口中的比例。左撇子之所以 能成为天才的象征,是因为他们长于右脑思维。那么, 长于右脑思维的左撇子是否真的比大多数右撇子的人 更聪明一些呢?
脑的工作原理是人类 躯体神经 面临的最大挑战!
外周神经系统 内脏神经
脊髓
1989年美国政府在第101 届国会通过一个议案,命名 1990年1月1日开始的十年为 “脑的十年”。
脑的十年
目的:为了探索脑的奥秘,攻克各 种疾病(与脑有关的),开发人工智能 技术。
欧共体成立了“欧洲脑的十年委 员会”及脑研究联源自文库。 日本推出了“脑科学时代”计划 纲要。
三、本课程的教学安排
1、学 时: 40 学 分: 2 2、教材及主要参考书
参考书
3、教学方式及考试方式
①教师以专题讲座形式讲解部分内容,其余内容学生 自学。 ②要求每位同学根据自己的兴趣查阅相关文献,制作 powerpoint幻灯片进行汇报和讨论。 ③依据报告内容进行评判打分。课程最后评分包括两 部分:即理论考试(笔试)或写小论文占60%,口 头报告占40%。
中国提出了“脑功能及其细胞和 分子基础”的研究项目,并列入了国 家的“攀登计划”。
1995年夏,国际脑研究 组织IBRO在日本京都举办的 第四届世界神经科学大会上提 议把下一世纪(21世纪)称为 “脑的世纪”。
美国“脑的十年”研究计划中所提出的任务(1990年~1999年)
1 神经遗传学 1.1 亨廷顿氏病 1.2 进行性肌营养不良症 1.3 阿尔兹海默尔氏病(老年性痴呆) 1.4 脂贮积症—高歇氏病 1.5 神经纤维瘤 1.6 耳硬化症 1.7 早期感觉失聪 2 神经功能的恢复 2.1 神经细胞的再生(神经元的再生) 2.2 神经修复物 2.3 神经肌肉功能刺激 2.4 耳蜗植入物 2.5 视觉修复物 2.6 神经移植物 3 记忆研究记忆减退及记忆障碍的研究 4 行为神经学 4.1 孤独症 4.2 注意力短缺障碍 4.3 失读症 4.4 图雷特氏综合征 4.5 智力缺陷 4.6 眨眼障碍 4.7 疼痛
格林加德 生于1925年 在美国纽约洛克菲勒 大学分子和细胞神经 学实验室
格林加德的研究证明, 慢突触传递是通过蛋白质 的磷酸化和去磷酸化实现 的(去磷酸化则是磷酸根 从蛋白质分子上去掉)。 磷酸化①可以调节离子通 道开关的大小和快慢,② 可以控制神经递质释放的 快慢,③可以改变细胞内 某些酶和调控分子的活性, 从而影响细胞的各种功能。
有关人脑研究包括神经解剖、神经生理、神经病理、 神经生化、神经免疫、神经电生理等,已经获得了大量 有关人脑的实验数据和研究结果。近年来分子神经生物 学研究从基因水平来揭示人脑的奥秘。脑功能成像 (fMRI和PET)的应用使我们能够从活体和整体水平来 研究脑。有关脑的研究数据已成为目前人类科学实践产 生数据量最大的领域之一。研究越来越深入,越来越专 门化,几乎没有一个科学家或实验室能够精通脑科学的 全部领域。致使学科之间的信息交流不够及时,成果不 能共享,重复性研究经常出现。计算机数据处理方法的 应用,为我们研究人脑的高级功能创造了条件。信息学 的发展和电子网络的应用为我们实施全球性人类脑计划 成为可能。科学家们正在呼吁,尽早启动全球性人类脑 计划,建立国际神经信息电子网络。
左右脑功能的差异
20世纪的最后一个10年被作为“脑的十年” 载入脑科学史册,21世纪将作为“脑的世纪” 而掀开新的一页。了解脑、保护脑、创造脑已 成为当前世界范围内,脑科学(神经科学)研 究的3大目标。目前,脑科学的研究热潮已经 席卷全球,人类脑计划已成为继人类基因组计 划之后,由世界各国科学家共同参与的又一项 庞大的综合性国际研究计划。中国也于2001年 加入到该项研究计划之中,成为参加此计划的 第20个成员国。
卡尔森 生于1923年 在瑞典哥德堡 大学药理学系
卡尔松的研究让人们明白了 对精神病和帕金森氏病治疗的原 理。由于大脑内多巴胺过多,引 起幻想,产生精神分裂,如果利 用利血平治疗则会取得效果。利 血平是一种天然生物碱,它能够 减少储存于突触前膜中的多巴胺。 对病人服用左旋多巴则可以 治疗帕金森氏病,因为左旋多巴 是多巴胺的前体,在大脑中可以 转化为多巴胺。
人类脑计划的现状和未来 目前人类脑计划正在向着全球发展,世界许多国家已将脑 的研究作为重点资助领域。欧洲和日本相继启动了脑研究计划, 国际性的神经信息网络即将问世。象人类基因组计划一样,会 有越来越多的国家和团体加入这一计划。神经信息资源会聚增, 供成员国共享。肯定会产生很大的经济效益和社会效益。 目前人类脑计划正在进行的项目包括:神经元(突触、受 体、离子通道等),神经网络模型,脑解剖图谱、功能图像等。 受体和离子通道的数据库直接与人类基因和蛋白质序列库相链 接,具有一致的数据格式,同时还提供可能的立体结构。在人 类脑计划中项目组最多的要数脑功能图像方面,包括fMRI, PET,脑地形图等。美国人类脑计划包括在实验数据的基础上 发展脑结构、功能、整合和分析的理论模型和仿真计算。这一 目标不仅对脑科学本身的理论发展有重大促进,而且对医药、 人工智能、信息处理都有不可估量的贡献。
相关文档
最新文档