《神经科学》课件

神经科学导论探索人类最复杂器官：大脑解密神经系统的奥秘从微观到宏观的神经科学之旅课程概述课程目标掌握神经科学基础学习内容神经系统结构、功能与应用考核方式实验报告、小组讨论、期末考试神经科学的历史发展1早期研究古埃及至文艺复兴时期的大脑研究2现代神经科学兴起19世纪细胞学说与神经元学说建立3重要里程碑20世纪电生理、成像技术重大突破神经系统的基本结构中枢神经系统大脑与脊髓信息处理中心周围神经系统脑神经与脊神经传递外界信息神经元的结构与功能细胞体含细胞核及细胞器树突接收信号输入轴突传导神经冲动神经胶质细胞1234星形胶质细胞提供营养支持少突胶质细胞形成髓鞘小胶质细胞免疫防御功能室管膜细胞脑脊液循环神经系统的发育神经管形成胚胎早期神经外胚层内陷神经元分化与迁移不同类型神经元产生并定位突触形成神经元间建立连接神经元的电生理特性静息电位细胞膜两侧电位差约-70mV动作电位快速去极化与复极化过程离子通道控制钠钾离子流动突触传递1化学突触通过递质传递信息2电突触直接电流传导3神经递质信息传递分子主要神经递质及其受体谷氨酸主要兴奋性递质γ-氨基丁酸主要抑制性递质多巴胺奖赏与运动相关五羟色胺情绪与睡眠调节突触可塑性长时程增强(LTP)突触效能长期增强学习记忆基础长时程抑制(LTD)突触效能长期减弱精细调节神经连接突触可塑性与学习突触强度变化适应性学习的基础感觉系统概述1高级感觉整合联合皮层2感觉皮层处理初级感觉皮层3感觉通路传导中继核团4感觉信息编码感受器视觉系统1眼球结构角膜、晶状体、视网膜等组成2视网膜感光细胞转换光信号为电信号3视觉通路视网膜→外侧膝状体→视皮层视觉信息处理初级视觉皮层边缘、方向检测高级视觉皮层形状、颜色分析特征提取与整合物体识别、空间定位听觉系统耳朵结构外耳、中耳、内耳分工协作听觉通路耳蜗→脑干→听觉皮层听觉皮层颞上回处理声音信息听觉信息处理音调编码基底膜不同区域响应1声源定位双耳时间差与强度差2语音识别左侧颞叶优势加工3嗅觉系统嗅上皮嗅觉感受器嗅球初级嗅觉处理中心嗅觉皮层梨状皮层与杏仁核味觉系统1味蕾舌头与口腔内味觉感受器2味觉通路脑干→丘脑→味觉皮层3味觉皮层岛叶与前额叶体感系统触觉机械感受器传递压力信息温度感热敏与冷敏感受器痛觉伤害性刺激感受运动系统概述运动通路锥体系与锥体外系运动皮层运动计划与执行基底神经节运动控制与协调脊髓反射单突触反射膝跳反射多突触反射收缩反射反射弧感受器→传入→中枢→传出→效应器大脑皮层的运动控制1初级运动皮层直接控制骨骼肌2前运动皮层协调复杂运动序列3辅助运动区运动规划与准备基底神经节的功能结构与连接尾状核、壳核、苍白球等1运动控制启动与抑制运动2认知功能程序学习与习惯形成3小脑的功能1结构与连接皮层、小脑核、纤维通路2运动协调精细动作与平衡控制3运动学习错误校正与适应自主神经系统交感神经系统"战或逃"反应兴奋性作用副交感神经系统"休息与消化"抑制性作用功能调节心率、消化、瞳孔大小等睡眠与觉醒浅睡眠深睡眠快速眼动睡眠情绪的神经基础情绪回路边缘系统与皮层相互作用杏仁核的作用恐惧与焦虑情绪处理应激反应下丘脑-垂体-肾上腺轴学习与记忆1工作记忆短暂保存信息2陈述性记忆事实与事件记忆3非陈述性记忆技能与习惯记忆海马与记忆海马结构齿状回、CA1-CA3区空间记忆位置细胞与网格细胞情景记忆时间空间上下文整合语言的神经基础1布洛卡区言语产生功能2韦尼克区语言理解功能3语言处理网络多脑区协同工作注意力的神经机制选择性注意过滤无关刺激分散注意同时处理多项任务注意力网络额顶皮层与丘脑网络决策与奖赏系统前额叶皮层决策评估与执行控制1纹状体动机与奖赏预期2多巴胺系统奖赏信号传递3社会认知1镜像神经元系统观察他人行为激活相应脑区2理论心智推测他人意图与信念3共情理解并分享他人情感体验意识的神经相关物意识的神经理论意识产生的脑机制假说全局工作空间理论意识信息在大脑广泛传播意识与脑网络皮层-丘脑网络整合脑的可塑性发育期可塑性关键期敏感学习成年期可塑性脑区功能重组神经康复脑损伤后功能恢复神经干细胞类型与特性神经干细胞自我更新与分化能力神经再生新神经元产生与整合临床应用前景神经疾病治疗潜力神经退行性疾病阿尔茨海默病β-淀粉样蛋白沉积帕金森病黑质多巴胺神经元退化亨廷顿舞蹈症纹状体神经元变性精神疾病的神经生物学基础1抑郁症单胺类神经递质失衡2精神分裂症多巴胺系统异常3焦虑障碍杏仁核过度活跃癫痫的神经机制癫痫发作类型局灶性发作与全身性发作癫痫的病理生理学神经元异常同步放电抗癫痫药物机制调节离子通道与神经递质中风的神经科学缺血性中风血管堵塞神经元缺氧坏死出血性中风血管破裂血液压迫脑组织神经保护与再生减轻继发损伤促进功能重建神经科学研究方法：电生理学细胞膜片钳技术单个离子通道电流记录细胞外记录在体神经元活动监测脑电图(EEG)大范围神经元群活动神经科学研究方法：神经影像学功能磁共振成像脑血氧水平反映神经活动正电子发射断层扫描示踪代谢活动磁脑图记录神经元产生的磁场神经科学研究方法：光遗传学原理与技术光敏蛋白基因表达控制神经元应用实例特定神经回路功能研究优势与局限性精确时空控制但需基因修饰神经科学研究方法：神经追踪技术顺行追踪追踪神经元轴突投射逆行追踪确定输入神经元来源跨突触追踪跨越突触标记连接神经元计算神经科学1神经网络模型模拟神经元集群行为2大脑连接组学绘制神经元间连接图谱3人工智能与神经科学交叉启发与应用神经科学与机器学习1深度学习多层神经网络2强化学习奖赏驱动学习过程3生物启发算法模拟神经系统工作原理脑机接口技术原理与类型记录与刺激脑信号信号获取与处理滤波、解码、分类应用与挑战假肢控制、伦理问题神经修复与神经假体神经再生促进损伤神经修复1神经调控电刺激改变神经活动2感觉替代人工感觉输入系统3神经伦理学脑研究的伦理问题动物实验与人类研究伦理边界神经增强改造健康大脑的道德考量脑数据隐私脑活动数据的保护与使用发展中的神经科学技术单细胞测序神经元分子分类透明脑技术完整神经元网络可视化脑器官培养体外微型脑结构神经科学与教育1大脑发育与学习不同年龄段最佳学习方式2教育神经科学认知研究指导教学实践3学习障碍的神经基础阅读障碍与注意力缺陷神经经济学决策神经科学经济选择的脑机制风险与不确定性风险评估的神经基础社会决策公平、合作与信任的神经机制神经营销学消费者行为神经基础购买决策的脑活动模式1品牌认知品牌偏好的神经机制2购买决策神经机制情感与理性脑区互动3神经法学1法律决策的神经基础道德判断与惩罚决策2说谎检测基于脑活动的欺骗识别3刑事责任能力评估神经科学证据在法庭应用艺术与神经科学美感的神经基础视觉审美的脑激活模式创造力的脑机制前额叶与默认网络互动音乐感知与处理听觉皮层与情绪脑区联动运动与认知25%记忆力提升规律运动改善海马功能33%注意力提高运动后前额叶活动增强40%焦虑减轻运动减少应激激素水平营养与大脑健康脑功能与饮食健康饮食促进神经发育神经保护性营养素抗氧化剂减少神经炎症肠-脑轴肠道菌群影响大脑功能神经科学的未来方向全脑活动图谱绘