神经生物学第一章神经生物学概述市公开课一等奖课件省赛课获奖课件

教材:

寿天德主编,神经生物学(第二版),高等教育出版社2023参照书:Bear,BWConnors和MAParadiso，“Neuroscience:ExploringtheBrain,3ndEd”.2023高等教育出版社(影印本）SiegelA,SapruHH.EssentialNeuroscience.2ndEd.2023韩济生主编，神经科学纲要（原理）韩太真等主编，学习记忆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

有关神经科学方面国际国内期刊杂志1/64神经科学网络工具：网上神经科学资源一种可供搜索和浏览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站点.

孩子们神经科学为对神经系统有关知识有爱好学生和老师建立网站.发育中老鼠组织切片注解有关老鼠发育数码图谱和数据库资源，包括向原位基因体现和细胞谱系方面空间信息.

三维老鼠图谱(MRIbased)

允许使用者查询13.5天老鼠胚胎大脑构造和观看这些构造三维重建以及整胚三维重建。2/64通过这门课学习,希望达成目标:1、理解神经生物学基本知识2、理解神经生物学知识是如何来3、理解神经生物学基本概念和原理

4、理解神经生物学发展现状和发展趋势(哪些已知？哪些是未知？）3/64某些值得深究神经生物学问题:1.大脑是如何编制运动程序？2.记忆是如何形成?3.情绪是如何产生？4.如何解释“闹鬼现象”？5.如何解释人与人之间语言能力差异？6.多种感觉大脑机制如何？7.人脑真会被硬盘取代吗？8.思维产生、社会交往等神经基础？9.某些大脑疾病（痴呆、帕金森氏病、癫痫等）发生神经基础10.低智特才综合症（Savantsyndrome）4/64BenjaminRush(FatherofAmericanPsychiatry)在1789年描述了一种低智特才综合症例：ThomasFuller（心算特才）提问：一种人若活到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…）5/64KimPeek(whoisdevelopmentallyDisabled)

knowsmorethan7,600books（书名）byheartaswellaseveryareacode（区号）,highway（高速马路）,zipcode（邮政编码）andtelevisionStation（电视台）intheU.S.

记忆特才6/64神经生物学概述神经生物学主要研究办法神经元构造和功能神经系统发育和再生感觉系统大脑高级功能主要内容:7/64一、神经生物学形成和发展二、神经生物学研究办法和伎俩三、神经生物学基本内容四、神经生物学研究动向和前景第一章神经生物学概述8/64一、神经生物学形成和发展1、神经生物学概念和研究范围2、学科形成3、神经生物学发展特点4、学习和发展神经生物学意义及目前情况9/641、神经生物学概念和研究范围概念：神经生物学(Neurobiology)是研究人和动物神经系统构造和功能科学，是摸索脑科学。主要研究神经细胞分子组成和构造，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科学。它是一门交叉学科。10/64研究中心问题：说明脑神经回路组织构造和神经信息处理机制。即采取多种技术办法和伎俩研究

脑构造特性神经元回路组成方式细胞间突触联结神经细胞组成及信息传递方式进而摸索脑在信息处理、行为完成过程中作用机制和规律。

11/64最终目:理解人类脑构造和功能，以及人类行为和心理活动物质基础；为促进人类感觉与运动、学习与记忆效率，提升神经系统疾患预防、诊断、治疗水平而服务。

12/64“神经生物学（Neurobiology)”与“神经科学(Neuroscience)”关系：神经科学(Neuroscience)

=神经病学(Neurology)+神经生物学(Neurobiology)13/64２、学科形成

1）人类对脑结识历史人脑是宇宙中已知最复杂构造（1011神经细胞,1014神经突触），能够说结识了人脑便是结识了人类自己。

揭开人脑奥秘（即完全充足地结识自己）始终是人类梦寐以求目标！

人总是对自己了解最少！14/64人类研究脑历史公元前600-423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大体解剖。著名《人体构造》问世1637年：笛卡儿（R.Descartes)将脑描绘成一种机器样构造，独立于精神之外1798年：伽尔伐尼（L.Galvani）发觉了神经肌肉活动电性质15/64人类研究脑历史1891年：卡尔吉尔（S.R.Cajal)确定神经系统是由独立神经细胞连接形成通路【细胞学说1838～39年间由德国植物学家施莱登（Schleiden）和动物学家施旺（Schwann）所提出】1897：谢灵顿（C.S.Sherrington)构想，神经细胞通过突触连接形成通路20世纪23年代：Langley,Loewi和Dale等人证明神经递质功能象信使，作用于突触处受体20世纪40年代：Shannon,Weaver和Weiner将信息加工和控制系统（控制论）概念引入脑研究中16/64人类研究脑历史50年代：Hodgkin,Huxley,Katz和Eccles用微电极取得精确电信号统计，电子显微镜应用揭示出突触和神经元细微构造Mountcastke,Lettvin,Hubei和Wiesel对特性提取作用脑回路作单细胞分析60年代：树突整合功能被结识，证明神经系统有没有冲动突触回路和突触互相作用

神经科学研究规划组织（NeuroscienceResearchProgram，NRP)和神经科学学会相继成立，神经生物学成为一门新专业和课程进入高校17/64人类研究脑历史70年代：神经调质和第二信使发觉大大扩展了神经元互相作用时程和复杂性；计算机成像技术使与感觉和结识有关脑活动模式形象化；分子生物学办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）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。某些发达国家脑研究计划提出；对神经活动结识推向细胞和分子水平；从整合观点研究神经系统功能21世纪：明星学科，脑科学世纪18/64欧盟“人脑工程”-2023美国“大脑活动全图研究计划”-2023-堪比人类基因组计划19/64

2)神经科学形成:1962年美国麻省理工学院创建了神经科学研究规划组织（NeuroscienceResearchProgram,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布成立，其他全国和国际神经科学学会也相继成立，其中最著名是国际脑研究组织(IBRO)

20/64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，我国某些高等院校开始给硕士开设选修课，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。21/642023年按神经生物学领域排名靠前美国大学UnivofCalifornia-SanDiegoYaleUniversity

HarvardUniversity

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StanfordUniversity

ColumbiaUniversity

JohnsHopkinsUniversityWashingtonUniversityUniversityofCalifornia-BerkeleyCaliforniaInstituteTechnology

22/642023年美国大学神经系统科学/神经生物学排名

HarvardUniversityStanfordUniversity

UniversityofCalifornia-SanDiegoRockefellerUniversity(NY)

JohnsHopkinsUniversityUniversityofCalifornia-SanFrancisco

YaleUniversityColumbiaUniversity

CaliforniaInstituteofTechnology

MassachusettsInstituteofTechnology23/642023年美国大学Neuroscience/Neurobiology专业排名

HarvardUniversity

StanfordUniversity

UniversityofCaliforniaSanDiegoRockefellerUniversity

JohnsHopkinsUniversity

UniversityofCalifornia-SanFrancisco

YaleUniversity

ColumbiaUniversity,TheSchoolofGeneralStudies

CaliforniaInstituteofTechnology

MassachusettsInstituteofTechnology24/642023年美国大学神经科学/神经生物学专业排名HarvardUniversityStanfordUniversityJohnsHopkinsUniversityMassachusettsInstituteofTechnologyUniversityofCaliforniaSanDiegoUniversityofCalifornia--SanFranciscoRockefellerUniversityYaleUniversityWashingtonUniversityinStLouisCaliforniaInstituteofTechnologyColumbiaUniversity,TheSchoolofGeneralStudies25/642023美国大学排名神经科学/神经生物学专业硕士排名

Harvard

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Berkeley26/642023美国大学排名神经科学/神经生物学专业硕士排名HarvardUniversityBoston,MAStanfordUniversityStanford,CAUniversityofCalifornia--SanFranciscoSanFrancisco,CAJohnsHopkinsUniversityBaltimore,MDMassachusettsInstituteofTechnologyCambridge,MAYaleUniversityNewHaven,CTColumbiaUniversityNewYork,NYUniversityofCalifornia--SanDiegoLaJolla,CAUniversityofCalifornia--BerkeleyBerkeley,CARockefellerUniversityNewYork,NYWashingtonUniversityinSt.LouisSt.Louis,MO

27/64

2023美国大学排名之神经学/神经生物学专业硕士排名

1HarvardUniversity哈佛大学2StanfordUniversity斯坦福大学3UniversityofCalifornia--SanFrancisco加州大学旧金山分校4JohnsHopkinsUniversity约翰霍普金斯MassachusettsInstituteofTechnology麻省理工学院YaleUniversity耶鲁大学ColumbiaUniversity哥伦比亚大学7UniversityofCaliforniaSanDiego加利福尼亚大学圣地亚哥分校UniversityofCaliforniaBerkeley加州大学伯克利分RockefellerUniversity洛克菲勒大学10WashingtonUniversityinStLouis圣路易斯华盛顿大学28/642023神经科学/神经生物学专业排名1哈佛大学HarvardUniversityBoston,MA2斯坦福大学StanfordUniversityStanford,CA3加州大学旧金山分校UniversityofCalifornia--SanFranciscoSanFrancisco,CA4约翰霍普金斯大学JohnsHopkinsUniversityBaltimore,MD5麻省理工学院MassachusettsInstituteofTechnologyCambridge,MA6耶鲁大学YaleUniversityNewHaven,CT7哥伦比亚大学ColumbiaUniversityNewYork,NY7加州大学圣地亚哥分校UniversityofCalifornia--SanDiegoLaJolla,CA9加州大学伯克利分校UniversityofCalifornia--BerkeleyBerkeley,CA10洛克菲勒大学RockefellerUniversityNewYork,NY10华盛顿圣路易斯大学WashingtonUniversityinSt.LouisSt.Louis,MO

29/64我国神经科学力量较强单位中国科学院神经科学研究所：近30个研究组，每个研究组由不超出五名工作人员与数目不等硕士和博士后组成。主要研究领域为分子、细胞和系统神经生物学。所长：蒲慕明

复旦大学（医学部加生命科学学院-脑研究院）北京大学（医学部加生命科学学院），北京大学—IDG/麦戈文脑研究院（饶毅兼首任院长）第二、四军医大学30/64生命科学和医学学部院士127名）神经生物学院士（13）占生命科学与医学学部11%：陈霖陈宜张段树民郭爱克韩济生鞠躬李朝义裴钢苏国辉吴建屏杨雄里王正敏叶玉茹31/643、神经生物学发展几个特点多学科研究多层次研究试验材料主要性当代神经科学展现方向多样性知识更新很快：日新月异32/641）、神经科学研究是多学科综合研究

作为一门试验科学，对神经系统研究在很大程度上有赖于研究伎俩发展和完善。（1）Golgi染色法：

神经细胞形态；（2）微电极：神经系统电生理学研究；（3）免疫组织化学：把神经化学研究与形态学研究有机地结合起来（功能物质定位）（4）膜片钳技术发展：单通道电流研究。33/642）、神经科学研究也是多层次综合研究：从分子到行为“一条龙”研究，是神经科学研究特点。34/643）、神经科学发展在一定程度上取决于能否寻找到合适试验材料来对某个特定问题进行研究。（1）、海兔（海蛞蝓kuòyú，Aplysia）标本:学习、记忆机制论述；（2）、枪乌贼大神经:神经电活动机制；（3）、鱼类电器官:乙酰胆碱作用；（4）、线虫和果蝇:神经分子遗传学研究。

35/644）、当代神经科学研究与19世纪末和20世纪初情势已完全不一样：在哪个时候，几个人或几个试验室工作会成为整个神经系统研究原动力，主导着其发展方向。如西班牙Cajal有关神经元理论;英国Sherrington反射理论;俄国巴甫洛夫条件反射理论;40年代研究主流，有Eccles,Katz,Hodgkin,Huxley工作;20世纪50年代后，上述情况则越来越少了，展现出百家争鸣景象。

TorstenNWiesel（威塞尔，1981年诺贝尔奖取得者）：在美国，23年前300名研究人员，2023年达3万。神经生物学是发展很快学科。36/645）神经生物学另一种特点：知识更新速率越来越快，所包括面越来越广-日新月异。23年前在国内很难找到一本好神经生物学，目前已有大量教材和专著！37/644、学习和发展神经生物学意义及目前情况

1）意义：结识脑、保护脑、发明脑（1）、“结识脑”需要，结识脑就是要揭示脑功能本质，说明实行结识、情感、意识脑区构造和功能以及脑通讯功能。

结识脑是结识本身关键；揭示脑奥秘是当代自然科学面临最重大挑战之一，蕴涵着深邃哲学意义，对社会发展有不可估计影响。38/64Asthebrainisamystery,theuniversewillbealsoamystery.只要大脑奥秘尚未揭开，宇宙将仍是一种谜。39/64爱因斯坦：20世纪最聪明大脑40/64（2）、“保护脑”需要，保护脑就是要控制脑发育和老化进程及神经性和精神性疾病康复和预防。（3）、“发明脑”需要，发明脑就是发挥人脑潜在能力，开发具有人脑特点高度智能化计算机。（4）、从“生命第一、健康第一、创新第一”观点出发，应当研究脑。41/642）发展情况国外：美国“脑十年”“欧洲脑十年”；日本“脑科学时代”美国于1989年率先推出了全国性脑研究计划，并把本世纪最后十年命名为“脑十年”，此计划由国会通过立法，总统签订公布。两年后，欧洲出台了“欧洲脑十年”计划。1996年，日本也制定了为期二十年“脑科学时代计划”，计划每年投资1000亿日元（约8亿美元）估计总投资将达成2万亿日元，42/641996年，神经信息工作组,由美国领头,包括19个国家。1997年，人类脑计划在美国正式启动。2023年10月，我国有科学家参与神经信息工作组(人类脑计划)第四次会议，成为第20个国家。43/64美国“脑十年”研究计划20条理由：从必要性和充足条件论述。必要性：*美国约5千万人次/年罹患脑部因伤致残，用于治疗这些疾病费用达3000多亿美元；*全面结识神经系统仍然处于技术创新前沿；*中枢神经系统和免疫系统均作为控制整个机体信号系统，在二者之间有直接联系，就一种系统调制作用研究，将提升我们对主要精神疾患、爱滋病和本身免疫疾患结识。44/64表2、美国主要脑和神经系统疾患发病率和医疗费用（美国国立卫生研究所1989年统计资料）病种总病例数每年费用（美圆）眼病80000000160亿听力丧失28000000560亿老年痴呆症4000000800亿忧郁症3500000160亿中风2023000250亿癫痫202300030亿

精神分裂症1110000210亿

头部创伤1000000250亿

帕金森氏症50000020亿

脊髓创伤25000020亿

多发性硬化25000020亿

肿瘤620233.25亿

脑萎缩性脊髓侧索硬化

300003亿45/64美国“脑十年”研究计划充足条件：

脑科学技术革命能够研究复杂神经肽和行为关系，结识参与记忆脑复杂构造；信息科学和计算机科学已达成高度发展水平足以有效地处理神经科学资料；分子生物学和分子遗传学发展，有也许澄清脑在神经生理事件转译为行为、思维和情感中作用；脑研究有众多学科科学家参与，包括生理学、生化学、心理学、精神病学、分子遗传学、解剖学、及其他学科；从1965年到1989年25年间，诺贝尔医学或生理学家已授予15位神经科学学家，这标志脑和中枢神经系统研究巨大潜力。46/64一百数年来神经生物学领域诺贝尔奖取得者及其成果(22项）巴甫洛夫（IvanPetrovichPavlov,1849～1936，俄罗斯）：有关循环、消化和高级神经活动研究。1904（神经生理）高尔基（CamilloGolgi,1849-1936，意大利）和卡尔吉尔（SantiagoRamonCajal,1852~1934，西班牙），在神经构造方面工作。1906（神经生理）AllvarGullstrand(1862~1930，

瑞典)，在眼屈光生理学方面研究。1911（感觉生理）RobertBarany(1876~1936，奥地利)，在内耳前庭器官生理学工作。1914（感觉生理）谢灵顿（C.S,Sherrington,1857～1952，英国）和EdgarDouglasAdrian(1889~1977,英国)，有关神经元功能研究，建立突触概念。1932（神经生理）SirHenryHallettDale(1875~1968,英国)和OttoLoewi(1873~1961,奥地利)，发觉了神经冲动化学传递。1936（神经生理）CorneilleJeanFrancoisHeymans(1892~1968,比利时)，发觉了颈动脉窦和积极脉弓在呼吸调整中作用。1938（呼吸神经调整生理）47/64JosephErlanger(1874~1965,美国)、HerbertSpencerGasser(1888~1963,美国)，发觉单根神经纤维不一样功能，1944（神经生理）WalterRudolfHess(1881~1973,瑞士)和AntonioCaetanoDeAbreuFreireEgasMoniz(1874~1955，葡萄牙)分别发觉间脑对内脏活动机能，大脑皮层额叶对情绪和精神控制作用。1949（神经生理）GeorgVonBekesy(1899~1972,美国)发觉了耳蜗兴奋生理机制。1961(感觉生理）SirJohnCarrewEccles(1903~1997,澳大利亚)、SirAlanlloydHodgkin(1914~,英国)、SirAndrlloydFieldingHuxley(1917~,英国)发觉细胞膜兴奋和抑制有关离子机制。1963（神经生理）RagnarGranit(1900~1991,瑞典)、HaldanKefferHartline(1903~1983,美国)、GeorgeWald(1906~1997，美国)发觉眼内视觉主要生理和化学过程。1967（感觉生理）SirBernardKatz(1911~,英国)、UlfVonEuler(1905~1983，瑞典)、JuliusAxelrod(1912~)发觉神经末梢中体液性递质及其贮存、释放和失活机制。1970（神经生理）48/64KarlVonFrisch(1886~1982,德国)、KonradLorenz(1903~1989，奥地利)和NikolaasTinbergen(1907~1998,英国)对个体和社会行为模式建立和论述。1974（神经生理）RogerGuillemin(1924~，美国)、AndrewvSchally(1926~,美国)发觉神经活性肽；RosalynYalow(1921~,美国)建立神经活性肽放射免疫办法测定。1977（神经生理）AllanMCormack(1924~1998，美国)、SirGodfreyNHounsfield(1919~,英国)，发明了电脑辅助X线断层扫描（CT）。1979（神经生理）RogerWSperry（1913~1994，美国）对大脑两半球功能特异性研究；DavidHHubel(1926~,美国)和TorstenNWiesel(1924~,美国)，对视觉系统信号处理研究。1981（神经生理）StanleyCohen(1922~,美国)、RitaLevimontalcini(1909~,意大利)，发觉生长因子。1988（神经生理）ErwinNeher(1944~,德国)、BertSakmann(1942~,德国)发觉细胞上单离子通道功能。1991（神经生理）ArvidCarlsson(1923~,瑞典)、PaulGreengard(1925~,美国)和EricRKandel(1929~,美国)发觉了神经系统中信号传递如多巴胺和学习记忆分子机制。2023（神经生理）49/642023年核磁共振技术在医学上应用：保罗.劳特布尔彼得.曼斯菲尔德50/64BRAINSfromahealthyagedadult(left)andapatientwithAlzheimer’sdisease(right)differmarkedly.Theexecessofdarkshadinginthesecondimageshowsthatbrainactivityisimpaired.51/64

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2023

fortheirdiscoveriesofodorantreceptorsandtheorganizationoftheolfactorysystem”

RichardAxelLindaB.Buck52/64我国情况

1992年“脑功能及其细胞和分子基础”正式列入国家科委重大基础研究项目——攀登项目和“973”项目之中，中国科学院、卫生部、自然科学基金委会也把神经科学作为重点发展领域。1995年全国性神经科学学会于正式成立。2023年10月，我国有科学家参与神经信息工作组(人类脑计划)第四次会议,成为第20个国家。53/64二、神经生物学研究办法和伎俩

多学科、多层次综合研究被以为是神经科学研究显著特点，所包括办法较广：从形态到机能从一般生理学到电生理学从常规生物化学到分子生物学从手术下观测到无创活体脑成像技术可采取：形态学办法、生理学办法、电生理学办法、生物化学办法、分子生物学办法和脑成像技术等多种伎俩

54/64三、神经生物学基本内容

神经元构造与功能

神经元通讯

典型神经递质和神经肽及其受体神经系统发育和再生感觉系统运动系统

自主神经和神经内分泌调整大脑高级功能

55/64四、神经生物学研究新动向和前景

１、在细胞和分子水平研究脑功能，尤其是脑功能基本过程*脑感觉、运动功能细胞和分子机制*神经系统与内分泌系统、免疫系统互相作用细胞和分子机制*