《神经科学李英博》教学课件

神经科学-李英博教学课件课程简介课程概览神经系统结构与功能研究方法现代神经科学技术临床应用课程目标和学习成果掌握基础知识神经元结构与突触传递机制研究方法应用神经科学实验设计与数据分析临床关联理解神经系统疾病的病理机制前沿技术了解李英博教授简介学术背景哈佛大学神经科学博士研究方向神经可塑性与认知功能主要成就课程大纲概览1基础知识神经系统结构与功能2研究方法电生理学与影像技术3感觉与运动信息处理与控制机制4高级功能学习记忆与认知过程5疾病与前沿神经科学基础1高级认知功能思维与意识2神经回路信息整合与处理3突触传递细胞间通讯4神经元神经系统概述中枢神经系统大脑与脊髓外周神经系统感觉与运动神经神经递质神经元结构与功能树突接收信号1细胞体信息处理2轴突信号传导3突触信息传递突触传递化学突触神经递质释放与受体结合电突触神经递质及其受体1兴奋性递质谷氨酸，乙酰胆碱2抑制性递质GABA，甘氨酸调节性递质神经系统的发育1神经管形成胚胎早期脑区分化2神经元产生神经干细胞增殖分化3神经元迁移沿胶质纤维向目标区域移动4轴突引导生长锥寻找靶细胞5突触形成神经连接建立与修剪神经可塑性1突触可塑性长时程增强与长时程抑制2结构可塑性树突棘形态变化3神经网络重塑功能区重组与代偿4经验依赖性可塑性环境刺激促进神经连接变化神经科学研究方法分子水平基因表达与蛋白质分析细胞水平电生理记录与钙成像系统水平脑成像与神经调控行为水平认知与行为分析电生理学技术细胞内记录膜片钳与全细胞记录细胞外记录多电极阵列与单细胞放电神经影像技术功能磁共振血氧水平依赖信号正电子发射断层代谢活动成像脑电图神经元电活动记录双光子显微镜活体神经元可视化神经调控技术光遗传学光敏蛋白表达与光刺激激活化学遗传学设计受体与特异性配体结合分子生物学技术在神经科学中的应用基因编辑CRISPR-Cas9靶向修饰单细胞测序神经元类型多样性分析病毒示踪神经通路标记与操控透明脑技术全脑神经连接可视化行为学研究方法1学习记忆测试水迷宫，恐惧条件反射2焦虑抑郁评估高架十字迷宫，强迫游泳3社交行为分析三箱实验，居住区测试计算神经科学和神经网络模型单神经元模型离子通道动力学模拟神经网络模型连接权重与网络拓扑认知模型决策与学习算法大脑仿真多尺度整合建模感觉系统视觉形状、颜色、运动感知1听觉音调、音量、声源定位2嗅觉气味分子识别与处理3味觉基本味觉与复合感受4体感触觉、温度、疼痛感知5视觉系统1视网膜光感受器将光信号转为电信号2外侧膝状体视觉信息中继站3初级视觉皮层边缘与方向检测4视觉联合区形状、颜色、运动整合听觉系统外耳与中耳声波收集与机械传导内耳耳蜗毛细胞机械电转导听神经与脑干频率编码与声源定位听觉皮层复杂声音模式识别嗅觉和味觉系统嗅觉系统嗅觉受体与嗅球初级处理味觉系统味蕾识别五种基本味道体感系统触觉感受器压力与振动检测温度感受器冷热信号转导痛觉感受器有害刺激检测与处理前庭系统和平衡感半规管旋转加速度检测1耳石器官线性加速度感知2前庭神经核平衡信息整合3小脑姿势调整与协调4运动系统1高级运动规划前额叶皮质2运动程序选择基底神经节3运动协调小脑4运动执行初级运动皮层5运动输出脊髓与肌肉运动控制的神经基础1直接通路皮质-脊髓束控制精细运动2间接通路皮质-基底神经节-丘脑环路3小脑通路运动校正与学习4脑干通路姿势控制与自主运动脊髓反射和中枢模式发生器脊髓反射伸肌反射与屈肌反射中枢模式发生器步行与呼吸节律控制基底神经节和小脑的功能纹状体动作选择与开始小脑皮层运动协调与精确时序浦肯野细胞运动学习与错误校正运动学习和技能获得认知阶段需要大量注意力关联阶段减少错误与修正自主阶段动作自动化执行精通阶段无需意识控制高级认知功能注意力选择性信息处理学习记忆经验存储与提取语言符号理解与表达执行功能规划、决策、抑制注意力的神经机制警觉注意脑干网状结构激活系统定向注意顶叶控制空间定向执行注意前额叶控制目标选择学习与记忆工作记忆前额叶暂时信息保持1陈述性记忆海马体事实与经历2程序性记忆基底神经节技能与习惯3情绪记忆杏仁核恐惧条件化4语言的神经基础布洛卡区语言产生与语法处理韦尼克区语言理解与语义处理弓状束连接语言产生与理解区域决策making的神经科学1感知决策顶叶证据累积2价值评估眶额叶皮质奖赏计算3行动选择前额叶与基底神经节4结果评价前扣带回错误检测情绪和社会认知杏仁核恐惧与情绪记忆1前扣带回情绪冲突处理2眶额叶情绪调节与决策3岛叶内感受与共情4颞-顶联合区心理理论与视角采择5神经系统疾病1神经退行性疾病进行性神经元丢失2精神疾病神经递质失衡3发育性障碍神经连接异常4脑血管疾病血供异常导致神经损伤神经退行性疾病阿尔茨海默病淀粉样蛋白沉积与神经纤维缠结帕金森病黑质多巴胺能神经元退化精神疾病的神经生物学基础抑郁症5-羟色胺与去甲肾上腺素降低精神分裂症多巴胺过度活化焦虑症杏仁核过度激活双相情感障碍情绪调控电路异常中风和脑损伤1缺血性中风血管阻塞导致供氧不足2出血性中风血管破裂导致颅内出血3创伤性脑损伤外力导致脑组织损伤癫痫的神经机制兴奋/抑制失衡GABA功能降低1神经元过度同步异常放电扩散2发作传播局灶性→全脑扩散3神经网络重塑反复发作导致异常连接4发育性神经障碍自闭症谱系障碍社交沟通与行为模式异常注意缺陷多动障碍前额叶抑制控制缺陷学习障碍特定认知功能处理异常智力发育障碍全面认知功能延迟神经科学前沿研究脑机接口神经信号解码与控制神经干细胞神经元再生与修复AI与神经科学类脑计算与模型精准神经医学个体化诊断与治疗脑机接口技术信号获取植入或非植入电极信号处理滤波与特征提取解码算法机器学习意图识别设备控制假肢、计算机或外骨骼神经干细胞和再生医学神经干细胞培养体外扩增与定向分化细胞移植治疗帕金森病与脊髓损伤脑类器官疾病建模与药物筛选人工智能与神经科学的交叉神经网络算法受大脑启发的机器学习模型类脑计算神经形态芯片与计算架构神经数据分析AI辅助神经影像与诊断神经科学与意识研究1234全局工作空间信息整合与意识获取整合信息论系统复杂性与意识程度预测编码大脑主动构建内部模型神经相关性脑活动与主观体验对应表观遗传学在神经科学中的应用1DNA甲基化神经元基因表达长期调控2组蛋白修饰学习记忆相关基因激活3非编码RNA神经发育与突触可塑性调节4环境影响应激与经验改变表观遗传标记神经科学的伦理和社会影响1神经伦理学大脑研究与介入的道德考量2神经增强认知能力提升的界限问题3神经法学脑科学在法律中的应用4神经营销脑机制在消费决策中的应用神经伦理学概述1个体自主权知情同意与隐私保护2公平与正义资源分配与技术获取3安全与风险干预措施的长期影响4人类本质自我认同与神经技术脑增强技术的伦理问题公平与竞争获取机会不平等问题真实同意社会压力与自主选择身份认同增强后的自我认知变化安全风险长期脑功能影响未知神经科学在法律中的应用神经证据脑成像作为法庭证据的可靠性责任判定脑功能异常与行为控制能力预测与干预基于脑特征的犯罪风险评估神经营销学和消费者行为潜意识反应情绪脑区激活测量1注意力分配眼动追踪与视觉处理2记忆形成广告信息保留效果3决策过程奖赏系统与购买行为4实验课程和技能培训基础技术电生理记录与脑片制备数据分析神经信号处理与统计实验设计假设验证与变量控制科研写作论文构建与发表流程神经电生理实验设计样本准备脑片制备或动物准备电极放置靶向特定神经元或脑区信号记录设置放大器与过滤参数药物应用测试受体或通道功能数据分析动作电位或突触电流分析行为学实验范例1空间学习水迷宫测试记忆与导航2情绪行为高架十字测试焦虑水平3认知功能物体识别测试工作记忆神经影像数据分析预处理去噪、配准与标准化统计分析条件对比与相关分析连接性分析功能与结构网络建模多模态整合融合fMRI、DTI等数据神经科学文献阅读和评析1方法评估技术适合性与局限性分析2结果解读数据可靠性与生物学意义