神经生物学绪论

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五

2、级,,,,,,,,,,,,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式

3、,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,神经生物学基础,,ZSL,,,嗅觉不如狗,,视觉不如鹰,,灵敏不如猴,,速度不如豹,,力量不如象,,人类：万物之灵,具有最复杂最精密的物质结构：脑,,,,人工智能,大脑是生命组织中最难解之结。,,,——,,Sherrington,,21,世纪是

4、脑的世纪。,——,,Watson,,在,30,年内世界上大多数伟大的科学家都将研究脑。,——,,Eccles,,没有一种科学研究比研究人脑更重要。,,,——,,Crick,,,,,,神经科学,,,(1990-2000 脑的十年),,(2001-2100 脑的世纪),,,,,,,,,,,,生 命 科 学,,分子生物学,,细胞生物学,,……………,,……………,,认知科学,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,开发脑,,开发人脑,,增强智能,,模拟人脑,,智能电脑,保护脑,,寿命延长,PD, AD,,中风,,高速交通 颅脑, 脊髓外伤,,生活节奏 焦虑,抑郁,精神病,,生活

5、质量 镇痛 祛痛,,社会开放 吸毒问题,了解脑,,分子 细胞 网络 全脑,,(离体研究) (无创在体研究),,,Patch（,电） 脑地形图,,,RIA(,化学）,PET(,化学）,,,PCR(,基因）,fMRI (,功能）,,,Confocal CT(,形态）,,(形态） 行为变化,从诺贝尔医学生理学奖看神经科学的发展,,ZSL,诺贝尔奖是以瑞典著名化学家、工业家、硝化甘油炸药发明人诺贝尔,(,Alfred Bernhard Nobel,，,1833-1896),的部分遗产作为基金创立的。,,1896,年,12,月,10,日，诺贝尔在

6、意大利逝世。遵照诺贝尔遗嘱，物理奖和化学奖由瑞典皇家科学院评定，生理或医学奖由瑞典皇家卡罗林医学院评定，文学奖由瑞典文学院评定，和平奖由挪威议会选出。经济学奖设于,1968,年,,诺贝尔逝世,5,周年纪念日，即,1901,年,12,月,10,日首次颁发诺贝尔奖。自此以后，除因战时（,1915-1918,，,1921,，,1925,，,1940-1942,，计,9,年）未颁奖,外,,在神经科学或与神经科学有关领域获诺贝尔医学生理学奖有,20,多届，获奖科学家达,40,余人。,,,人的意识和思维起源于,心还是脑,？,,心源说 脑源说,苏格拉底,希波克拉底

7、,亚里斯多德,柏拉图,,古罗马医生,Galen,（,130-201,）认为神经组织在功能上就像腺体，脑和脊髓分泌液体沿神经传送到全身各部。,,比利时,Vesalius,（,1514-1564,）精确描述了人类神经系统的大体解剖，是创立现代解剖学的奠基人。,,法国笛卡尔,(,René Descartes,1596-1650),认为脑是一架机器，独立于灵魂，但与灵魂有关。,,,18,世纪末，德国著名解剖学家加尔（,Franz Joseph Gall,,，,1758,～,1828,）创立了颅相学说（,phrenology,），他认为：,,1.,行为源于脑；,,2.,脑皮质的专门区控制特异的功能；,,

8、3.,智力活动随使用而增长。,,,,,“,脑功能定位论”与“脑功能整体论”,,,,,法国神经病学家,Florens,（,1794,～,1867,）反对机械定位论，认为所有大脑的组织都是等势或等能的（,e,q,uipotential,）,,,脑是作为一个统一整体进行工作的。“脑功能整体论”学说,,19,世纪中叶英国神经病学家,Jackson,发现不同的运动和感觉功能可以追踪到大脑皮质的不同部分。利用脑的某些特定部位因疾病和损伤受到破坏的病例观察其行为上的明显缺陷，从而获得了关于大脑功能的重要信息,,1861,年,, Broca,发现运动性失语症，受,Gall,等功能分区理论的影响，发展了这一观点

9、，创立了新的颅相学,——,神经精神病学（,neuropsychology,）。,Broca,研究了,8,个失语症病人（能理解语言，但不能表达语言），发现所有,,损伤均在额下回后部,,（,Broca,区）。,,,1864,年,Broca,宣布了,,这一最著名的脑功能法则，,,即“,We speak with the left hemisphere,！（我们用大脑左半球在说话）”。,,真正对脑这个黑箱的揭示始于,19,世纪下叶。科学家们开始认识到，要研究脑这样的器官，主要的途径应该是描绘脑的各种元件，搞清楚它们如何联系，然后研讨脑的各部分如何工作以及它们如何协同进行机能活动,,这两方面的研究构成了

10、脑研究中两个最大的传统分支,——,神经解剖学和神经生物学的基本内容。,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1904,,“in recognition of his work on the physiology of digestion, through which knowledge on vital aspects of the subject has been transformed and enlarged”,,Ivan Petrovic Pavlov,1849,－,1936,,The Nobel Prize in Physiology o

11、r Medicine 1906,,“in recognition of their work on the structure of the nervous system”,,C.Golgi,S.R. Cajal,,“,网状学说”与“神经元学说”,,意大利,Camello Golgi,（,1843-1926,）,1873,年创建了,Golgi,镀银染色法，可以对神经元进行分类。提出“网状学说”。,,西班牙科学家,Ramony Cajal,（,1852-1934,）改良并且应用,Golgi,法研究了神经系统的几乎每一个部分，染出了大量分离的、着色完全的神经细胞，并无迹象表明连续网的存在。他的巨著

12、,《,人和脊椎动物神经系统组织学,》1904,年出版，至今仍被神经科学界奉为经典。,Cajal,的主要贡献是：,,提出了著名的神经元学说，确认神经元是神经系统构建的基本单元和信号单位。,,提出了动态极化原理，即电信号在神经元内自树突或胞体的接受部位流向轴突的触发区。,,提出了连接特异性原理，即神经元的连接是高度有序而特异的。,Cajal,的研究开创了整整一个时代脑研究的先河，是近代神经科学的奠基人。,百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(,I),,,1850,,1900,,1950,2000,C.Golgi (,意),1926,1934,神经元染色方法,1843,1852,R.Cajal

13、(,西班牙),“神经元学说”,,,,,,,形态,1906,徒手切脑片银染神经元,,染出神经末梢，发现神经元之间无原生质联系,,,神经元之间的信息传递结构单位？,,英国牛津大学生理学教授谢灵顿,(C. S. Sherrington,，,1857-1952),，通过详细研究膝跳反射，认为反射是神经系统基本的活动形式。,,于,1897,年首先提出突触的概念，他的工作为其后神经反射的研究奠定了基础。,,关于“突触”的概念在神经科学中的作用就向“神经元”这个概念一样重大。,,1925,年，英国剑桥大学生理学教授艾德里安,(E. D. Adrian,，,1889-1977),利用弦线电流计首次在单根神经纤

14、维上记录到电活动，即神经冲动。他发现神经元均以短暂的电脉冲群通过其纤维相互传递信息。,,这一普遍规律的发现开创,,了现代神经生理学研究的,,新纪元。,,,百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(,I),,C.S.Sherrington (,英),1857,,,1850,,1900,,1950,2000,C.Golgi (,意),1926,1934,神经元染色方法,1843,1852,R.Cajal (,西班牙),“神经元学说”,,,,,,,形态,1906,,,,1952,1932,•“突触”定名,•“反射”概念,•“交互”抑制,,反射学说,生理,电生理,1889,1977,•感觉神经纤维电活

15、动,,•传入冲动大脑诱发电位,,•神经控制骨骼肌运动机制,,E.D.Adrian (,英),,,电生理,Oxf,Cambridge,徒手切脑片银染神经元,,染出神经末梢，发现神经元之间无原生质联系,,,O.Loewi,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1936,,“for their discoveries relating to chemical transmission of nerve impulses”,,H.H.Dale,神经元之间的信息传递是通过电脉冲还是化学物质？,20,世纪初德国科学家奥托,•,洛伊：迷走神经控制心脏跳动,,17

16、,年的积累,——,灵感,——,双蛙心灌流实验,第一个神经递质：乙酰胆碱,,1936,年诺贝尔生理,/,医学奖,第一个神经递质的发现,—,乙酰胆碱,,英国科学家戴尔（,H,．,H,．,Dale,，,1875-1968,）在,1930,年证明副交感神经（包括迷走神经）末梢能分泌乙酰胆碱，而且证明交感神经的节前纤维和运动神经末梢也都能分泌乙酰胆碱。由于他们将神经化学和神经生理学的研究方法结合起来，相继确认了突触传递的神经递质，,建立了突触的化学传递学说,。戴尔的开创性工作对神经药理学的创建起到了不可磨灭的作用。,百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(,I),,C.S.Sherrington (,

17、英),1857,,,1850,,1900,,1950,2000,C.Golgi (,意),1926,1934,神经元染色方法,1843,1852,R.Cajal (,西班牙),“神经元学说”,,,,,,,形态,1906,,,,1952,1932,•“突触”定名,•“反射”概念,•“交互”抑制,,反射学说,生理,电生理,1889,1977,•感觉神经纤维电活动,,•传入冲动大脑诱发电位,,•神经控制骨骼肌运动机制,,E.D.Adrian (,英),,,电生理,O.Loewi (,德 英),1961,1873,,,,,,1936,（乙酰胆碱）,神经化学,,•蛙心灌流实验,,•“迷走物质”,

18、1968,1875,H.Dale (,英),,•神经末梢分泌,,•乙酰胆碱,ACh,,神经化学,,Oxf,Cambridge,徒手切脑片银染神经元,,染出神经末梢，发现神经元之间无原生质联系,,,,J. Erlanger,H. S.Gasser,,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1944“for their discoveries relating to the highly,,differentiated functions of single nerve fibres”,,电生理技术的革新,-,阴极射线示波器和神经纤维,ABC,分类,美

19、国科学家厄兰格,(J. Erlanger,，,1874-1965),和盖塞,(H. S. Gasser,，,1888-1963),发明了阴极射线示波器，可以记录神经纤维上微小的电变化，即动作电位。并证明神经纤维越粗，传导冲动的速度越快，可根据冲动传导的速度将神经纤维分为,A,、,B,、,C,三类。这一方法学进步为深入细致的电生理研究打下了坚实基础。,,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1949,,“for his discovery of the functional organization of the interbrain as a co

20、ordinator of the activities of the internal organs”,,“for his discovery of the therapeutic value of leucotomy in certain psychoses”,,W.R.Hess,Moniz1874-1955 Portugal,,脑立体定位仪和脑额叶切除术,《,飞越疯人院,》,瑞士学者赫斯,(W. R. Hess,，,1881-1973),发明了脑立体定位仪，可以根据一定坐标将电极插入动物脑的特定核团进行刺激或损毁，从而开启了在动物上进行脑深部研究的大门。,,以上两项方法学进步，为进一步研究

21、脑功能创造了必要条件。,,百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(,I),,C.S.Sherrington (,英),1857,,,1850,,1900,,1950,2000,C.Golgi (,意),1926,1934,神经元染色方法,1843,1852,R.Cajal (,西班牙),“神经元学说”,,,,,,,形态,1906,,,,1952,1932,•“突触”定名,•“反射”概念,•“交互”抑制,,反射学说,生理,电生理,1889,1977,•感觉神经纤维电活动,,•传入冲动大脑诱发电位,,•神经控制骨骼肌运动机制,,E.D.Adrian (,英),,,电生理,O.Loewi (,德

22、 英),1961,1873,,,,,,1936,（乙酰胆碱）,神经化学,,•蛙心灌流实验,,•“迷走物质”,1968,1875,H.Dale (,英),,•神经末梢分泌,,•乙酰胆碱,ACh,,神经化学,,1874,1965,1944,1963,1888,J.Erlanger (,美),H.S.Gasser (,美),•阴极射线示波器,,•神经纤维的分类,ABC,1973,1881,W.R.Hess (,瑞士),•脑立体定位仪,,,,,,,,方法学创新,,,,1949,,,电生理,Oxf,Cambridge,徒手切脑片银染神经元,,染出神经末梢，发现神经元之间无原生质联系,,,19,55

23、,1874,A.E.Moniz,(,葡萄牙),•脑白质切除术,,,,,神经药理学,分子药理学,百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(,II),,,1850,,1900,,1950,2000,J.C. Eccles (,澳大利亚),1914,1903,,,,1963,A.L.Hodgkin (,英),,,,B.Katz (,德 英),1917,,,,A.F.Huxley (,英),•细胞内微电极,,•突触后电位,,•抑制性递质,,突触,•电压钳技术,,•动作电位的离子学说,,•数学方程表述,,,•,NM,终板电位,,•递质“量子释放”,,1911,动作电位机制,,,1905,1983

24、,,U.Von Euler (,瑞典…),•交感神经递质,,•去甲肾上腺素,,,,1970,•儿茶酚胺代谢,,•影响,CAs,的药物,电生理,,1912,J.Axelrod (,美),,（儿茶酚胺）,神经化学,,,1913,(左右脑),,,,R.W.Sperry (,美),1981,“脑功能侧化”,,,D.Hubel (,加 美),,1926,1924,T.Wiesel (,瑞典 美),,,信息加工,视皮层,,,,,E.Neher (,德),1991,B.Sakmann (,德),,•大脑视觉信息加工,,•视觉系统发育的可塑性,,膜片钳,单通道,方法学,,•膜片钳技术,,•单个离

25、子通道电流记录,,,,,1999,英，澳,Cambridge,Cambridge,Levi Montalcini 1986 Nerve growth Factor (NGF) (Italy),乙酰胆碱：一个分子与三个诺贝尔奖,乙酰胆碱是神经递质,：,1936,年诺贝尔生理,/,医学奖,,奥托,•,洛伊“迷走神经物质” 的发现,,膜片钳技术与乙酰胆碱受体,：,1991,年诺贝尔生理,/,医学奖,,1976,年，德国,Neher,和,Sakmann,首次在青蛙肌细胞上用双电极钳制膜电位的同时，记录到乙酰胆碱激活的单通道离子电流，从而产生了膜片钳技术,,乙酰胆碱与一氧化氮,：,1998,年诺贝尔生理

26、,/,医学奖,,1980,年发现乙酰胆碱对血管的作用与血管内皮细胞是否完整有关：乙酰胆碱仅能引起内皮细胞完整的血管扩张,,,百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(,III,),,,1850,,1900,,1950,2000,1926,1923,,,,2000,P.Greengard (,美),,1930,E.Kandel (,美),,A.Carlsson (,瑞典),,神经系统中,,的信号转导,蛋白磷酸化,,慢突触传递,,多巴胺,瑞典神经药理学家阿尔维德,-,卡尔森,(A. Carlsson,，,1923-),首先发现了多巴胺是脑中一种极其重要的神经递质，并且揭示了多巴胺对于运动控制的重要

27、性，而在此之前只是把它作为去甲肾上腺素合成过程中一种微不足道的中间产物。他意识到，患帕金森病的根本原因是由于人脑基底核缺少多巴胺，于是发现了治疗帕金森病的药物－左旋多巴（,L-DOPA,）。,,他还证明了多巴胺对人的,,精神情感控制的重要性，,,从而进一步阐明了治疗,,精神分裂症药物的作用机制。,,,多巴胺和转运单磷酸腺苷相关磷蛋白质,(,DARPP-32,),分子的作用如同一个总开关。,,2003,年诺贝尔生理学或医学奖授予了美国科学家,Paul Lauterbur,和英国科学家,Peter Mansfield,，表彰他们在核磁共振成像技术领域的突破性成就。该技术方法精确度高，无创伤性，

28、为了解脑的结构功能提供了直观的立体图像。,,,2004,年诺贝尔奖,“,气味专家,”,解开人类嗅觉之谜,,“,Scents and Sensibility: A Molecular Logic of Olfactory Perception”,；,“,,Unraveling the Sense of Smell ”,,,,,,Richard Axel,Born 1946,,,,,,Linda B. Buck,Born 1947,,,闻香识英雄,美国科学家,,理查德,·,阿克塞尔,,和琳达,·,巴克因,,嗅觉分子机制,,的研究成果获,,2004,年诺贝尔,,生理学与医学奖,2014,诺贝尔生理

29、学或医学奖,发现大脑中组成定位系统的细胞,,for their discoveries of cells that constitute a positioning system in the brain,,神经科学,,神经解剖学,,,基础神经科学,,,神经生物学,,,临床神经科学,,,神经科学,神经组胚学,神经药理学,神经生物学,神经生物学,化学,遗传学,生理学,仿生学,物理学,心理学,数学,计算机科学,,神经生物学是一门从多学科的角度，采用多种方法多层次研究脑的构筑、演化和工作的交叉学科、边缘学科和综合学科、前沿学科,,神经科学是为了了解神经系统内分子水平、细胞水平及细胞间的变化过程，以及

30、这些过程在中枢功能控制系统内的整合作用而进行的研究,神经生物学的研究范畴及分支,1.分子神经生物学：分子水平,,2.细胞神经生物学：细胞水平,,3.系统神经生物学：系统水平,,4.行为神经生物学：整体水平,,5.发育神经生物学：发育不同阶段,,6.比较神经生物学：物种间比较,,,1.分子神经生物学,：,是在分子水平上研究与神经细胞或神经,,活动有关的化学物质（神经递质、神经,,肽、受体、离子通道、神经营养因子,,等）的形态结构、分布位置、功能、合,,成与代谢等。,2.细胞神经生物学,：,是在细胞或亚细胞水平上研究神经元和神经胶质细胞的形态结构、分布位置、功能（神经递质、激素、细胞因子是如何调节

31、神经细胞的；神经原内的细胞骨架成分的结构和功能；轴浆的运输与神经营养和再生的关系；神经递质、神经肽的合成、储存、释放灭活；神经原的电生理特性；神经原的生存环境与神经胶质细胞等）。,3,.系统神经生物学：,,是以功能系统为研究对象的分支，如躯体运动系统、各感觉系统、各内脏的神经调控、心血管的调控、神经内分泌学、神经免疫学等。,4.行为神经生物学：,是在正常生活着的完整动物上，应用行为学和心理学的方法，研究神经系统与学习、情感、睡眠与觉醒等生物节律现象、各种内外环境因素的变化对动物行为的影响等。,,转基因动物、基因敲除（,KNOCK OUT）,动物的行为学研究。,5.发育神经生物学：,,是研究神经

32、系统的发育过程，包括神经外胚层的发生、分化、神经细胞的发育、神经通路的建立、神经系统各器官的形成、神经细胞的衰老和调亡。,6.比较神经生物学：,低等动物的神经系统结构简单，神经原的数量少，个体大，便于研究。许多复杂的神经活动的研究，首先从低等动物开始找到规律的，如动作电位（枪乌贼的巨轴突上）、学习和记忆（海兔上）、细胞的程序化死亡（线虫上）。,是从种系发生上研究神经系统从低级到高级的进化过程及进化规律。,,突触信息传递,基础,受体与,神经细胞,单胺类递质,氨基酸类递质,肽类神经递质,其他神经递质,感觉器官,感觉器官总论,视觉,痛觉,学习与记忆,睡眠与觉醒,语言与思维,高级功能,神经生物学,,,

33、周次,,,,,日期,,,,,星期,,,,,节次,,,,,教学内容,时数,,,,,,,任课教师,,,,,职称,,,,,,理论课,实验课,自,,,,学,,,2,5/9,一,1-4,神经,生物学绪论,4,,,田波,教授,2,9/9,五,5-8,突触信息传递,4,,,孙,,宁,讲 师,3,12/9,一,1-4,受体与跨膜转导,4,,,孙,,宁,讲 师,3,18/9,日,5-8,乙酰胆碱,4,,,孙,,宁,讲 师,4,19/9,一,1-4,氨基酸类递质,4,,,田波,教授,4,23/9,五,5-8,神经营养因子,4,,,施静,教授,5,26/9,一,1-4,单胺类递质,4,,,裴磊,讲师,6,30/9,

34、五,5-8,神经肽,4,,,李熳,教授,,,,,,,,,,,7,10/10,一,1-4,考 试,,,,,,爱情,=,苯乙胺,+,多巴胺,+,催产素,,,加压素,,神经元和胶质细胞,神经系统,胶质细胞,,10-20倍神经元,神经元（细胞）,,10,11,-10,12,1.,突起：,Neurons have,,TWO,,kinds of,“processes” called axons and dendrites,，,but,Glial cells only have,,ONE,.,,2.,动作电位：,Neurons,,CAN,generate action potentials,,,Glial

35、cells,,CANNOT,.,however, Glia,,do have a resting potential.,,,3.,突触：,Neurons,,HAVE,,synapses that use neurotransmitters. Glial cells,DO,NOT,,have chemical synapses.,,,4.,细胞分裂：,Neurons,DO,,NOT,,continue to divide. Glial cells,,DO,,continue to divide.,,神经元与神经胶质细胞的区别,Neurogenesis,,Astrocytogenesis,,Ol

36、igodendrocytogenesis,,,,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,,Clumps-Nissl bodies,,Stain-Nissl stain,,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,但是，,Nissl,染色只能显示神经元胞体绕核部分,,The Golgi s

37、tain,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。,神经元的显示,,,,,神经元结构,2024/12/11,67,,高度不对称,2024/12/11,68,胞体（,cell body,,）,,,突起：树突（,dendrite,,）,,轴突（,axon,,）,输入信号,整合信号,传导信号,输出信号,,四个功能区,构成,69,神经元模型及信号,2024/12/11,70,存在于,脑和脊髓的灰质,及,神经节；,,形态各异，大小不一；,,由细胞膜、细胞质、细胞器和细胞核等组成；,,维持和控制神经元代谢和功能活动的,中心,。,1,、神经元胞体结构和

38、功能,,2024/12/11,71,脂质双层液态镶嵌模型,1. 1,神经元膜,厚度约,5 nm,,脂质（磷脂）,,蛋白质,,多糖,R,2,OCOCH,CH,2,—OCOR,1,CH,2,—O —P —O,H,O,OH,L-,磷脂酸,鞘磷脂（,sphingomyelin, SM,）,膜磷脂,2024/12/11,73,膜蛋白,内在蛋白：受体、,离子通道、载体等,,,外在蛋白：外侧如黏附分子,,内侧如,肌动蛋白、锚定蛋白等,,,分布,物质转运,,胞外物质识别,,信号转导,,神经冲动的发放,,功能,神经元静息膜电位和动作电位,Living nerve cells are polarized,,The

39、 inside of the cell (Intracellular fluid) ICF is negatively charged compared to the outside of the cell extracellular fluid (ECF),,The cell is able to maintain a resting membrane potential of -70 mV (negative charge on the inside of membrane by active transport and specific voltage gated channels.,,

40、Resting Membrane Potential,Ionic Basis of Resting Membrane Potential,静息膜电位,Na,+,concentrated outside of cell (ECF),,K,+,concentrated inside cell (ICF),Chemical Excitation,,Depolarization,去极化,,Repolarization,复极化,,,Action Potentials (APs),There are 3 phases to an AP:,,Depolarization,去极化,,a reduction i

41、n the polarity of the membrane potential by allowing Na+ to enter the cell.,,Repolarization,复极化,,membrane potential returns towards the resting value closing Na channels and opening K+ channels. K+ travels along its concentration gradient out of the cell returning the inside of the cell to a negati

42、ve value.,,Hyperpolarization,超极化,,Slow closing K+ channels cause the inside of the cell to be more negative than the resting value,,All APs have the same magnitude regardless of the size of the stimulus,Action Potentials,,2024/12/11,84,,,,1. 2.,神经元的细胞质和细胞器,细胞膜,,,细胞核,,细胞质,细胞器,,,尼氏小体,,,神经原纤维,,,核周质,20

43、24/12/11,85,神经元的细胞器,线粒体,－－氧化供能，储存钙,,粗面内质网和,核糖体（尼氏体）,－－蛋白质合成转运,,高尔基体－－加工包装分泌蛋白,,溶酶体,－－清除垃圾,,微管、微丝、神经丝－－,细胞骨架,,滑面内质网－－运输蛋白质、合成脂质,,内含物－－如,脂褐素,,2024/12/11,86,Nissl’s Stain,尼氏体（,Nissl body,）,HE Stain,,,2024/12/11,87,mitochondria,mitochondria in Purkinje neuron,,2024/12/11,88,periodic acid-Schiff stainin

44、g,autofluorescent under UV light,lipofuscin,Lipofuscin in neurons of the human brain,,2024/12/11,89,神经原纤维（,neurofibril,）,,,光镜下，重金属银染色，棕黑色的丝状结构,,1. 3.,神经元细胞骨架,2024/12/11,90,,微管,,,,微丝,,,,,神经细丝,,细胞骨架,2024/12/11,92,（,1,）微管（,Microtubule,）,形态结构,,最粗，直径,20,－,25nm,,,细长而中空,,微管数量与轴突直径成反比,,功能,,调控神经元的形状,,,参与物质的运

45、输,,控制神经元发育中的可塑性,,2024/12/11,93,,化学成分,,,1),微管蛋白, 亚单位 和  亚单位（,tubulin,）,,,2),微管相关蛋白（,MAP,：,MAP1,，,2,，,3,，,4,，,5,和,,tau,蛋白）,MAP2,tubulin,2024/12/11,94,Intracellular tangles found within neurons of brain,2024/12/11,95,（,2,）神经细丝（,neurofilament,）,神经细丝，在其他真核细胞中称为,中间丝,,粗细界于细微丝和粗微丝之间,,不分支，直径约,10 nm,,由,神经丝蛋

46、白,聚合而成：,,,NF-L,、,NF-M,、,NF-H,,（,68 KD,、,160 KD,、,200 KD,）,2024/12/11,96,主要为支持作用，维持结构,,参与细胞内物质的运输及信息传递等,功能,中间丝蛋白的类型与分布,2024/12/11,97,（,3,）微丝（,microfilament,）,粗细：,直径约,5 nm,,分布,：神经元，神经突起中更多 ，胶质细胞也有,,成分：,肌动蛋白（,actin,）,,肌球蛋白（,myosin,）,,功能：参与生长锥突起和伪足的形成与回缩，生长锥依赖微丝得以向前运动,,Growth cone,Actin

47、 Tubulin Acetylated tubulin Merge,growth cone,is a dynamic,,actin,-supported extension of a developing,axon,seeking its target.,Filopodia,,Lamellipodia,Filopodia are essential for sensing,guidance cues,and,steering,the growth cone,,Filopodia are bound by m

48、embrane which contains,guidance molecules and receptors,,2024/12/11,99,细胞骨架－－总结,,处于一种聚合与解聚、组装与去组装的,动态调节,中,,,不同程度参与神经元的,发育、成熟,和损伤后的,再生,等过程，占神经元总蛋白,25,％,,很大程度上决定轴突和树突的发生,,参与细胞器与蛋白质在胞体与突起之间的,双向运输,,具有高度可塑性动态变化,2024/12/11,100,1.4.,神经元胞核,,,位于神经元的中央，大而圆,,异染色质较少，位于核膜内侧，常染色质较多，分散在核的中央，着色浅,,,l,～,2,个核仁，深染，大而明显

49、,2024/12/11,101,电镜下的神经元核,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,,尼氏小体（,Nissl body),性质：,粗面内质网+核糖核蛋白体,,定位：,神经元胞体，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,),线粒体,特点之三：,高代谢、高耗氧细胞，因此线粒体含量丰富。,2024/12/11,105,,神经元代谢特点：,,神经元的活动需要,消耗能量,,,神经元,越

50、兴奋,，代谢越旺盛，,耗能越多,,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。,PET Scan,2024/12/11,106,2,、,,神经元突起,,树突（,dendrite,）,,,,轴突（,axon,）,突起,,2024/12/11,107,2. 1.,树突,(dendrite),,,胞体的延伸部，胞质与核周质基本相同,,,主要功能：,接受信息,,,神经元的感受区,,树突棘和

51、棘器,,,2024/12/11,109,树突棘,树突的运动,细长型或鼓棰型 牙型  蘑菇型,,2024/12/11,111,2.2.,轴突（,axon,),细长、光滑、无棘状突,,无核糖体和粗面内质网,,,主要功能：,传出冲动,,,,轴丘,（,axon hillock,）,,起始段（,initial segment,）,,中间段,,末端，终扣,轴突起,始段,—,突触整合的关键部位,突触整合的简单形式,—,总和,时间总和（,temperal sumation,）,空间总和（,spatial sumati

52、on,）,突触整合,,神经元将各种传入冲动引起的突触后反应进行空间总和和时间总和，而后决定是否输出动作电位，这一过程称为突触整合（,synaptic integration,）。,a.,传入冲动来源不同,,b.,传入冲动性质不同,,c.,传入冲动强度不同,,d.,传入冲动在神经元上的终止部位不同,神经科学,Neuroscience,EPSP,的整合,(summation),,空间整合,Spatial summation,， 树突上的不同突触处的,EPSP,叠加。,,时间整合,Temporal summation,,同一个突触上不同时间内的,EPSP,叠加。,空间整合,时间整合,(1~15ms)

53、,The membrane potential of a real neuron typically undergoes many EPSPs (A) and IPSPs (B), since it constantly receives excitatory and inhibitory input from the axons terminals that reach it.,2024/12/11,118,有髓神经纤维,,无髓神经纤维,神经纤维（,nerve fiber,）,,轴突中,段,—,动作电位传导和轴浆转运,2024/12/11,119,有髓神经纤维,朗飞结（,Ranvier n

54、ode,）－－“跳跃”式传导,,结间体,（,internode,）,,施万细胞,（,Schwann cell,）,,,少突胶质细胞,髓鞘（,Myelin Sheath,）,,Myelin is a white, fatty insulating covering around most of the long axons. It plays an important role in both conduction velocity and protection of the axon.,,In the CNS,，少突胶质细胞,Oligodendrocytes can myelinate man

55、y different neurons.,,In the PNS,，雪旺氏细胞,Schwann cells are can only myelinate a portion of one axon.,,2024/12/11,121,施万细胞形成髓鞘的过程,施兰切迹与郎飞氏结,2024/12/11,122,施兰切迹与郎飞氏结,2024/12/11,123,少突胶质细胞形成髓鞘,运动电位沿无髓神经纤维单向传导,运动电位沿有髓神经纤维跳跃式传导,The velocity of an action potential propagates along the length of the axon de

56、pends on:,,axon diameter,,The larger the diameter of the axon the greater the velocity of the action potential travels along the axon to the axon terminal.,,Myelin sheath increases the diameter of sections of the axon which dramatically increases impulse speed. (120 m/sec),,,,轴突转运,（,axonplasmic tr

57、ansport）,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：300-400,mm/,天,,慢速转运：0.2-1,mm/,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,,,,,,,轴突转运,（,axonplasmic transport）,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,,,,2

58、024/12/11,128,轴浆流,,（,axoplasmic flow,）,顺向运输,,（,anterograde transport,）,逆向运输,,（,retrograde transport,）,,神经元的胞浆运输－－轴突转运,2024/12/11,129,轴突转运的机制,内含物质的囊泡，通过,驱动蛋白,的作用，由,ATP,提供能量，沿微管自胞体向末梢运行,2024/12/11,130,运动蛋白的再循环,运动蛋白,,驱动蛋白,,动力蛋白,,原动素,,,轴突生长锥,Neuron growth cone,Evident from intensive axon guidance resear

59、ches, axon growth is tightly controlled by the structure on the tip of the axon (,growth cone),,轴突末,段,—,突触终扣和生长锥,133,生长锥（,growth cone,）,Filopodia are essential for sensing,guidance cues,and,steering,the growth cone,,Filopodia are bound by membrane which contains,guidance molecules and receptors,,轴突生

60、长锥,Growth cone,Actin Tubulin Acetylated tubulin Merge,growth cone,is a dynamic,,actin,-supported extension of a developing,axon,seeking its target.,Filopodia,,Lamellipodia,ACTIN CYTOSKELETON DYNAMICS IN GROWTH CONE,DURING ATTRACTION AND RE

61、PULSION:,LAMELLIPODIA/FILOPODIA DRIVE AXON EXTENSION,Growth cones turning,Dickson, 2002,丝状伪足,1. growth cone senses a gradient of,guidance cue(,导向分子,),,,2.,intracellular signaling,in the growth cone happens,asymmetrically,,3. cytoskeletal changes happen,asymmetrically,,4. growth cone turns,toward or

62、away,from the guidance cue,Four classes,of guidance cues,,• Cues can act:,,- at a distance (diffusible, secreted molecules),,Locally (contact mediated, membrane associated),,,• Cues can act:,,- Positively (attraction,吸引,),,- Negatiely (repulsion,排斥,),轴突导向（,Axon Guidance,）,,,The,axon,is a finer, ca

63、ble-like projection which can extend tens, hundreds, or even tens of thousands of times the diameter of the soma in length.,,The longest axon of a human,motoneuron,can be over,a meter long,, reaching from the base of the spine to the toes.,,,,How do axons find and reach their target cells?,,,,Axon g

64、uidance (Axon pathfinding),,A subfield of,neural development,concerning the process by which,neurons,send out,axons,to reach the correct targets.,,Axons often follow very precise paths in the nervous system, find their way accurately.,neurons,target,,,轴突 树突,,发生次序 先

65、 轴突出现之后,,形起始段 特异化 无特异化,,态数量 一条,/,神经元 多发性且可变,,结长度 长分枝 少 短分枝 多,,构末端 不逐渐变细 逐渐变细,,棘刺 无 树突棘,,细胞器 无 有,,突触小泡 优势存在 选择存在,,细胞骨架 神经丝比树突多 微管比轴突多,,微管相关蛋白,tau,蛋白,MAP2,,蛋白合成 基本无

66、 可局部合成,,信息传递 传出 传入,,,,,,,,,,,,,,,,,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）,神经元的分类,,根据突起的数量分类,,根据轴突长短分类,,根据神经元之间的联系（功能）分类,,根据分泌的神经递质分类,,根据电生理特性分类,,,,神经元分类,,根据突起的数量分类,,单极神经元,双极神经元,多极神经元,,,,根据轴突长短分类,,高尔基,I,型,高尔基,II,型,长轴突，投射神经元,,（,projection neuron,）可延伸到胞体范围以外，分布到神经系统其他部分或皮肤、肌肉等,轴突短，局部环路神经元 （,local circuit neuron,）轴突分支只局限胞体范围以内,,,,