神經(jīng)生物學(xué)緒論課件

神經(jīng)生物學(xué)

緒論NEUROBIOLOGYINTRODUCTION劉寧51.1概念與任務(wù)

在分子、細(xì)胞、組織器官和整體等多個水平上研究神經(jīng)系統(tǒng)的形態(tài)和功能的學(xué)科。

6任務(wù)：研究神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)分子水平、細(xì)胞水平和系統(tǒng)水平的變化過程，以及這些過程的整合作用，直至最復(fù)雜的高級功能，如學(xué)習(xí)、記憶等目的：了解人類神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，以及行為與心理活動的物質(zhì)根底，說明行為和心理活動的神經(jīng)機制，為改善人類感覺與運動效率，提高對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的防治水平以及增進健康效勞7內(nèi)容:神經(jīng)解剖、生理、藥理、病理、生物化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)及分子生物學(xué)等跨學(xué)科的根本理論研究特點：1、包羅了根底神經(jīng)科學(xué)的諸多學(xué)科2、并非假設(shè)干傳統(tǒng)學(xué)科簡單和機械地組合3、在傳統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)的根底之上成長和開展起來的一門新興的綜合性的邊緣學(xué)科8主要研究領(lǐng)域神經(jīng)生物化學(xué)〔neurobiochemistry〕神經(jīng)生理學(xué)〔neurophysiology〕細(xì)胞神經(jīng)生物學(xué)〔cellularneurobiology〕分子神經(jīng)生物學(xué)〔molecularneurobiology〕發(fā)育神經(jīng)生物學(xué)〔developmentalneurobiology〕比較神經(jīng)生物學(xué)〔comparativeneurobiology〕系統(tǒng)神經(jīng)生物學(xué)〔systematicneurobiology〕9人類對自身學(xué)習(xí)記憶思維等能力的探索了解腦是怎樣工作對整個生物科學(xué)的鼓勵作用對唯心主義哲學(xué)的挑戰(zhàn)更清楚的了解人類自身，提高人的素質(zhì)，緩解人類矛盾為什么要重視神經(jīng)生物學(xué)？101.2神經(jīng)生物學(xué)開展和展望22神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究19世紀(jì)80年代Cajal建立起神經(jīng)元理論19世紀(jì)末和20世紀(jì)初，Sherrington關(guān)于“反射〞“突觸〞、“神經(jīng)傳遞〞的概念20世紀(jì)20到50年代通過高倍電鏡對突觸結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的觀察PicturesofSpanishanatomistRamonyCajal26FirstpageofSherrington’sfamousbook,TheIntegrativeActionoftheNervousSystem(1906);thisisthe5theditionof1947282.神經(jīng)興奮的電傳導(dǎo)1791年Galvani就發(fā)現(xiàn)了生物電現(xiàn)象19世紀(jì)電生理方法測定神經(jīng)電傳導(dǎo)的速度，發(fā)現(xiàn)“全或無〞定律等20世紀(jì)30年代Young以烏賊大神經(jīng)纖維作為研究材料，定量的測量神經(jīng)電傳導(dǎo)的電阻、電位及其在刺激前后的變化等40年代Hodgkin、Huxley和Katz等研究Na+、K+與神經(jīng)傳導(dǎo)的關(guān)系，測定靜息電位、動作電位等29意大利科學(xué)家伽伐尼〔LuigiGalvani,1737～1798)DiagramofGalvani

'sfroglegs(~1770s)1937Young推測可以使用巨大烏賊的軸突來了解神經(jīng)細(xì)胞JohnZacharyYoung(1907-1997)31A.LHodgkinA.F.HuxleyTheysharedthe1963NobelPrizeinPhysiologyorMedicineforworkonthetransmissionofsignalsfromnervecells.JohnCarewEccles

323.神經(jīng)化學(xué)遞質(zhì)研究1905年Eliot發(fā)現(xiàn)電脈沖到達肌肉連結(jié)點時釋放了腎上腺素1921年Loewi的蛙心實驗，直接證明在心肌上的交感和副交感神經(jīng)末梢分別釋放出兩種不同的化學(xué)物質(zhì)1932年前后，Dale的系列的實驗，取得了乙酰膽堿存在于內(nèi)臟器官神經(jīng)末梢的直接證據(jù)1934～1935年Cannon等提取交感神經(jīng)末梢遞質(zhì)，1946年Eule說明其為去甲腎上腺素1960年以來，對腦內(nèi)遞質(zhì)開展了不少研究，發(fā)現(xiàn)了約30種不同的遞質(zhì)20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)腦啡肽等334.腦功能研究1893年起Sherrington研究反射弧，提出抑制的概念，并認(rèn)為抑制過程同興奮過程同等重要Pavlov在20世紀(jì)初建立起“條件反射〞的概念，證明條件反射是大腦活動的結(jié)果34363819世紀(jì)70年代Caton對兔、貓以及猴的實驗說明大腦普遍存在著電的變化20世紀(jì)開始作腦電記錄，Berger發(fā)現(xiàn)有心理活動時〔如注意等〕腦電波發(fā)生變化20世紀(jì)50年代開始，腦電的研究向探索與特定知覺有關(guān)的信號方向開展，開始了誘發(fā)電位的研究工作60年代，引入傅里葉分析儀70年代對人的視覺、聽覺、甚至嬰兒的感覺，都有了靈敏的檢查指標(biāo)395.神經(jīng)系統(tǒng)感知研究20世紀(jì)開展最快的是中樞神經(jīng)系統(tǒng)對外界感覺的加工、識別信號、形成感知測謊儀百年來與神經(jīng)科學(xué)有關(guān)的諾貝爾獎獲得者選介(I)C.S.Sherrington(英)18571850190019502000C.Golgi(意)19261934神經(jīng)元染色方法18431852R.Cajal(西班牙)“神經(jīng)元學(xué)說〞形態(tài)190619521932?“突觸〞定名?“反射〞概念?“交互〞抑制反射學(xué)說生理電生理18891977?感覺神經(jīng)纖維電活動?傳入沖動大腦誘發(fā)電位?神經(jīng)控制骨骼肌運動機制E.D.Adrian(英)電生理O.Loewi(德英)196118731936（乙酰膽堿）神經(jīng)化學(xué)?蛙心灌流實驗?“迷走物質(zhì)〞19681875H.Dale(英)?神經(jīng)末梢分泌?乙酰膽堿ACh神經(jīng)化學(xué)18741965194419631888J.Erlanger(美)H.S.Gasser(美)?陰極射線示波器?神經(jīng)纖維的分類ABC19731881W.R.Hess(瑞士)?腦立體定位儀hypothalamus方法學(xué)創(chuàng)新1949電生理OxfCambridge徒手切腦片銀染神經(jīng)元染出神經(jīng)末梢，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元之間無原生質(zhì)聯(lián)系生理科學(xué)進展2001，32：187神經(jīng)藥理學(xué)分子藥理學(xué)百年來與神經(jīng)科學(xué)有關(guān)的諾貝爾獎獲得者選介(II)1850190019502000J.C.Eccles(澳大利亞)191419031963A.L.Hodgkin(英)B.Katz(德英)1917A.F.Huxley(英)?細(xì)胞內(nèi)微電極?突觸后電位?抑制性遞質(zhì)突觸?NM終板電位?遞質(zhì)“量子釋放〞1911動作電位機制19051983U.VonEuler(瑞典…)?交感神經(jīng)遞質(zhì)?去甲腎上腺素1970電生理1912J.Axelrod(美)神經(jīng)化學(xué)1913(左右腦)R.W.Sperry(美)1981“腦功能側(cè)化〞D.Hubel(加美)19261924T.Wiesel(瑞典美)信息加工視皮層E.Neher(德)1991B.Sakmann(德)?大腦視覺信息加工?視覺系統(tǒng)發(fā)育的可塑性膜片鉗單通道方法學(xué)1999英，澳CambridgeCambridgeLeviMontalcini1986NervegrowthFactor(NGF)(Italy)百年來與神經(jīng)科學(xué)有關(guān)的諾貝爾獎獲得者選介(3)1850190019502000192619232000P.Greengard(美)1930E.Kandel(美)A.Carlsson(瑞典)神經(jīng)系統(tǒng)中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中國神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展開創(chuàng)者:張錫鈞(協(xié)和),馮德培(協(xié)和,上海生理所),張香桐(上海生理所,腦所).兩大事件:·1950:巴甫洛夫“條件反射〞學(xué)說·1966-1976:“文化革命〞期間主要做“針刺麻醉〞研究方向:·痛與鎮(zhèn)痛:北京:北醫(yī),中醫(yī)研究院上海:上醫(yī)大,中科院生理所,腦所，神科所·視覺:上海:生理所北京:生物物理所·神經(jīng)內(nèi)分泌:西安:四軍大(垂體前葉)上海:二軍大(甾體受體),北醫(yī)大(神經(jīng)免疫) 其它〔發(fā)育，再生，…〕雜志:?生理學(xué)報?70%論文屬神經(jīng)生理 1927年創(chuàng)刊(上海生理所)?中國神經(jīng)科學(xué)雜志?1998年創(chuàng)刊(上海二軍大)?中國疼痛醫(yī)學(xué)雜志?1995年創(chuàng)刊(北醫(yī)大)?中國神經(jīng)解剖雜志?1985年創(chuàng)刊(四軍大解剖系〕大型專著:?神經(jīng)科學(xué)綱要?1993年北醫(yī)大韓濟生主編 (156萬字) ?神經(jīng)科學(xué)原理?1999年北醫(yī)大韓濟生主編 (200萬字)1.3特點：〔1〕神經(jīng)生物學(xué)具有清晰的開展脈絡(luò)起初是對腦和神經(jīng)系統(tǒng)的形態(tài)和總體功能的描述和分析；之后有更多的學(xué)科從不同側(cè)面介入其中，日益迅速地把研究推向了細(xì)胞和分子水平。人們已經(jīng)不再停留在現(xiàn)象的描述，而是更著眼于在不同層次上的機制的分析，從現(xiàn)象深入到機制是現(xiàn)代自然科學(xué)開展的共同特點，神經(jīng)生物學(xué)可以說是其縮影。〔3〕從神經(jīng)生物學(xué)的開展史中，找到適宜的實驗標(biāo)本很重要早期對神經(jīng)興奮和動作電位傳導(dǎo)規(guī)律的說明，槍烏賊大神經(jīng)標(biāo)本功不可沒；對突觸傳遞過程的了解，神經(jīng)-肌肉接頭標(biāo)本所提供的信息，那么甚于其他任何標(biāo)本。近年來，對腦的高級功能—學(xué)習(xí)和記憶的根本機制的了解，在許多方面，依賴對一種低等的無脊椎動物—海兔的簡單的神經(jīng)系統(tǒng)的研究。(一)形態(tài)學(xué)方法辣根過氧化物酶法〔horseradishperoxdase,HRP〕：HRP注射于神經(jīng)末梢所在部位，通過非特異性胞飲方式攝入，逆向運至胞體，然后用組織化學(xué)方法顯示?；蚪?jīng)胞體攝入，順向運送至末梢部位。1.束路追蹤法1.4研究方法：熒光染料法：主要用作逆向追蹤，其優(yōu)點是可作雙標(biāo)或多標(biāo)。如核黃標(biāo)記胞核，固藍(lán)或熒光金標(biāo)記胞質(zhì)。生物素追蹤法：一般使用生物素的衍生物作追蹤劑，如生物胞素〔biocytin〕電泳導(dǎo)入腦內(nèi)被神經(jīng)元攝取，主要用于順向追蹤。該法有效范圍明確，無過路纖維吸收問題。神經(jīng)生物素〔neurobiotin〕用于順行、逆行追蹤，運送速度較快，靈敏度高。2.免疫組化法(immunohistochemistry)用特異性抗體顯示組織化學(xué)成分的一種方法。免疫組化法的根本步驟有固定、制片、反響三步。常用于顯示各種神經(jīng)肽。3.原位雜交法(insituhybridization)

用于顯示細(xì)胞內(nèi)的mRNA，標(biāo)記物分為同位素和非同位素，同位素有32P，35S，3H。非同位素有生物素(biotin)，地高辛等。4.激光共聚焦顯微鏡(laserscanningconfocalmicroscopy)用0.2m的光束可透射厚0.5~1mm的細(xì)胞組織，用于神經(jīng)遞質(zhì)、受體和轉(zhuǎn)運體的定位；神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的三維重建；活的神經(jīng)細(xì)胞的動態(tài)變化；也可對活細(xì)胞進行連續(xù)掃描，顯示細(xì)胞內(nèi)某種成分〔如Ca2+〕的變化過程，線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、染色體等的探測和分析，DNA、RNA、酶的含量測定。(二)生理學(xué)方法1.行為學(xué)方法

行為學(xué)方法是建立在條件反射根底之上。條件反射是著名的俄國生理學(xué)家巴甫洛夫于20世紀(jì)初提出的。條件反射是動物個體生活過程中適應(yīng)環(huán)境的變化，在非條件反射根底上逐漸形成的。

2.神經(jīng)遞質(zhì)釋放量的測定1.電壓鉗(voltageclamp)Hodgkin等，20世紀(jì)50年代電壓電極、電流電極反響放大器(feedbackamplifer)結(jié)合藥理學(xué)方法

(三)電生理學(xué)方法2.膜片鉗(patchclamp)Neher和Sakmann，1976〔nAchR單離子通道電流，1991，Noble〕可測量單通道離子電流現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)：通道的開放和關(guān)閉都是突然發(fā)生并似乎是全或無式的，開放的持續(xù)時間長短不一，但都有恒定的電導(dǎo)值。(四)生物化學(xué)方法1.放射免疫法(radioimmunoassay,RIA)用抗原－抗體反響原理，將抗原標(biāo)記上放射性同位素，用來測定與此抗原性質(zhì)相同的物質(zhì)。RIA包括以下根本步驟：樣品采集、加樣、反響、別離、測定抗原－抗體復(fù)合物的放射性〔cpm〕,與標(biāo)準(zhǔn)曲線對照計算待測物質(zhì)含量。2.高效液相層析(highperformanceliquidchromatography,HPLC)利用分子間特異性及可逆性的結(jié)合，將其一方固定于層析的固定相