脑科学新进展课件

脑科学新进展从人类的健康来说，人脑的复杂程度和所起的作用是任何别的器官无法比拟的，而且对每一个年龄层次的人都有意义。如出生前的胎儿神经系统的形成和发育是日后正常脑功能的基础，儿童脑的可塑性发育是智力和健康心理形成的关键。成年人脑的有效工作则取决于神经网络中信息的高效传递和加工，老年人的健康生活依赖于没有病理性脑衰老和神经损伤。衰老与再生、聪颖与痴呆、学习与记忆、行为与障碍……人类的一切行为都和大脑有关，由此，脑科学的研究也成了新世纪科学研究的新前沿和制高点。脑科学，狭义的讲就是神经科学，是为了了解神经系统内分子水平、细胞水平、细胞间的变化过程，以及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。（美国神经科学学会）广义的定义是研究脑的结构和功能的科学，还包括认知神经科学等。脑科学新进展概况世界各国普遍重视脑科学研究，美国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”。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”。欧共体成立了“欧洲脑的十年委员会”及脑研究联盟。日本推出了“脑科学时代”计划纲要。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”。主要研究进展

1、分子和细胞水平的神经科学发展迅猛2.视觉的脑机制——重大突破3、神经网络的研究进入新的高潮4、发育生物学的崛起5、神经和精神疾病的研究进展6、脑的意识功能实例1来自英国爱丁堡大学、伦敦大学国王学院、美国哥伦比亚大学和旧金山大学的科学家们利用前沿干细胞研究方法取得一项研究突破，从而可能会加快人们开发出治疗运动神经元疾病(motorneuronedisease,MND)的新方法。他们从一名患有遗传性MND疾病的病人身上提取皮肤细胞，并利用提取到的皮肤细胞构建出运动神经元。他们证实在90%以上的MND病例中发现的蛋白TDP-43异常导致运动神经元死亡。这也是科学家们首次能够观察到蛋白TDP-43异常直接对人运动神经元产生影响。相关研究结果于2012年3月26日发表在PNAS期刊上。

MND疾病是一种破坏性的、不可治疗的和最终致命性的疾病，是由于控制运动、语言和呼吸的运动神经元的渐近性丢失而导致的。爱丁堡大学教授Siddharthan

Chandran说，“利用病人干细胞在盘碟中构建MND疾病模型有助于我们研究这种可怕疾病的病因以及加快药物开发。”

实例2加拿大研究人员研究发现使用一种酶抑制剂可阻止tau蛋白中糖类的去除，或可有利于老年痴呆症的治疗。这项发现为我们对老年痴呆症的内在研究提供了新见解。该研究发表于本月出版的《自然—化学生物学》上。老年痴呆症的症状表现为失忆和精神错乱。从细胞层面上来看，该病的特点则是tau蛋白不断累积，直至形成较大纤维。许多研究老年痴呆症的科学家往往试图找到能直接与这些纤维进行反应的分子，分解或者阻碍纤维的形成，从而治疗此病。不过，目前还不清楚是什么物质控制着这些纤维的形成；一旦找到纤维的前期形成因素，那么，老年痴呆症防治的早期干预将成为可能。DavidVocadlo和同事将糖基转移酶（OGT）的抑制剂Thiamet-G注入患有老年痴呆症的转基因小鼠体内后，发现tau蛋白累积速度减慢，神经细胞缺失开始减少。特别是抑制剂成功阻止了酶将tau蛋白中的糖类去除；实验检测也证明这些糖类能直接减慢纤维的形成。1.脑彩虹系列图片之一海马体(Hippocampus)

2.脑彩虹系列图片之一浦肯野神经细胞(Purkinjeneuron)

3.脑彩虹系列图片之一苔藓状纤维(MossyFiber)4.脑彩虹系列图片之一轴突波(AxonalWaves)

5.脑彩虹系列图片之一视网膜烟花(RetinalFireworks)

6.脑彩虹系列图片之一大脑周围(BeyondtheBrain)

7.脑彩虹系列图片之一彩虹舌头(RainbowTongues)

8.脑彩虹系列图片之一五彩纸屑小鼠(ConfettiMice)

9.脑彩虹系列图片之一绒毛(Villi)

10.大脑彩虹：新方法制作鲜艳的图片

11.大脑彩虹用90种颜色制成12.大脑彩虹展示神经活动对大脑神经元进行着色并不是什么新鲜的事，科学家早已利用转基因技术，将荧光蛋白基因转移到神经元中进行表达。但直到目前为止，这种方法每次最多只能转移两种荧光蛋白基因，着色种类只有两种。显然，仅仅两种颜色对于描绘复杂的大脑神网络是远远不够的。

而在最新的研究中，美国哈佛大学的神经学家JoshuaSanes和同事利用特殊的基因工程手段，将荧光蛋白基因转移到神经元中进行表达成功地让转基因小鼠神经元表达了4种颜色的荧光蛋白：黄色、红色、青色、橙色（或绿色）。结果在小鼠脑部细胞可以观察到大约90种不同的色彩，色彩斑斓，研究人员称其为“大脑彩虹（Brainbow）”。脑彩虹的原理跟彩电很相似，即用很少的几种象素相混合可以产生任何想要的颜色，并制作出一幅好似抽象画的大脑彩色图片。通过这幅被形象地称之为“大脑彩虹”的图片，我们能够观察大脑不同区域如何相互影响以及发育成熟的诸多细节。“脑虹”能够帮助确定大脑线路在很多不同疾病中到底出现了什么问题。

哈佛大学研究小组的美国研究员杰夫-利希曼说：“彩色大脑图片采用了与电视监控器相同的方式，后者是将红色、绿色和蓝色3种颜色混合在一起展示多种颜色，前者则是将神经细胞中3种或者更多的荧光蛋白质混合在一起产生很多不同的颜色。神经科学家可利用的能够搞清楚神经系统‘接线图’的工具可以说是少得可怜，‘脑虹’的出现将帮助我们更好地了解大脑以及神经系统中神经细胞的复杂结构和分布。”

除此之外，“脑虹”也能够帮助跟踪哺乳动物神经系统复杂的发育过程，到目前为止，科学家尚没有完全揭开这一谜团。换句话说，这也可能帮助我们找到很多大脑功能障碍的致病根源，大脑功能障碍这种疾病通常是在发育早期出现的。“脑虹”绘制技术将对绿色、黄色、橙色和红色荧光蛋白质进行编码的基因混在一起。一旦“接通”，这些基因便会“点亮”它们所在的神经细胞，进而形成彩色效果。科学家将研究发现刊登在最新一期的《自然》杂志上。他们利用“脑虹”对老鼠的神经环路进行了长达50天的研究。时下，他们已经发现了之前并不被承认的神经排列