《神经科学基础》课件

神经科学基础探索大脑的奥秘，了解神经系统的基本原理课程概述课程目标掌握神经科学基础理论学习内容神经系统结构与功能考核方式期末考试与研究报告第一章：神经科学导论1神经科学定义研究神经系统结构与功能的学科2研究范围从分子到行为的多层次研究3发展历史从古希腊到现代技术的演变神经科学的分支1认知神经科学研究思维与意识2系统神经科学研究神经环路与功能3细胞神经科学研究神经元交互作用4分子神经科学研究基因与蛋白质神经科学研究方法概览解剖学方法研究神经系统结构生理学方法测量神经系统电活动分子生物学研究基因与蛋白质影像学方法可视化大脑活动第二章：神经系统的基本结构中枢神经系统大脑和脊髓周围神经系统脑神经和脊神经大脑的主要区域大脑皮层思维和感知1基底神经节运动控制2丘脑感觉信息中继3下丘脑自主功能调节4小脑运动协调5脊髓的结构与功能灰质包含神经元细胞体白质包含有髓轴突上行通路传递感觉信息下行通路传递运动指令神经元的基本结构细胞体包含细胞核，整合信息树突接收输入信号轴突传导输出信号神经胶质细胞星形胶质细胞支持神经元代谢少突胶质细胞形成髓鞘小胶质细胞免疫防御功能第三章：神经元的电生理学静息电位约-70mV，维持细胞稳态动作电位电信号传导基础离子通道电压门控通道对膜电位变化敏感配体门控通道对特定分子结合开放钠离子通道控制去极化过程钾离子通道控制复极化过程动作电位的产生与传导1去极化钠离子内流，电位上升2复极化钾离子外流，电位下降3超极化电位暂时低于静息值4传导沿轴突单向传播突触传递化学突触通过神经递质传递信息电突触通过缝隙连接直接传递神经递质1兴奋性递质谷氨酸，乙酰胆碱2抑制性递质GABA，甘氨酸3调节性递质多巴胺，5-羟色胺第四章：感觉系统感受器接收外界刺激传入神经传导感觉信号中枢处理整合感觉信息感知形成产生主观体验视觉系统视网膜光感受器细胞视神经传导视觉信号外侧膝状体视觉中继站视觉皮层图像加工处理听觉系统外耳收集声波中耳放大声波振动内耳转换为神经信号嗅觉和味觉系统嗅觉系统嗅觉受体直接投射到大脑味觉系统舌上味蕾识别基本味道体感系统触觉机械压力和振动感知1温度感热与冷的感知2痛觉组织损伤信号3本体感觉身体位置感知4第五章：运动系统1皮层控制运动计划与发起2亚皮层调控基底核与小脑协调3脊髓执行反射与运动输出4肌肉效应收缩产生实际运动运动皮层初级运动皮层控制随意运动执行前运动皮层参与运动计划辅助运动区协调复杂运动序列前额叶皮层运动决策制定基底神经节主要结构尾状核、壳核、苍白球功能作用启动和抑制运动程序相关疾病帕金森病、亨廷顿病小脑1结构特点高度折叠的皮层，精密回路2主要功能运动协调、平衡控制3学习能力参与运动技能学习4认知作用可能参与非运动功能运动单位和肌肉收缩运动神经元前角细胞发出指令神经肌肉接头释放乙酰胆碱肌纤维去极化触发钙离子释放肌丝滑行肌动蛋白与肌球蛋白交互第六章：自主神经系统交感神经系统"战或逃"系统，应对紧急情况副交感神经系统"休息与消化"系统，维持基础功能自主神经系统的功能系统交感作用副交感作用心血管心率加快心率减慢呼吸气道扩张气道收缩消化蠕动减慢蠕动增强瞳孔瞳孔扩大瞳孔缩小神经内分泌系统1下丘脑释放控制激素2垂体分泌多种激素3靶腺体分泌效应激素4靶器官产生生理反应第七章：高级脑功能学习与记忆形成和存储信息语言与认知思考和沟通能力情绪与动机行为的内在驱动意识与自我主观体验与自我认知学习的神经机制长时程增强突触连接强化长时程抑制突触连接减弱记忆的类型12345短时记忆容量有限，易消退长时记忆容量巨大，持久存储工作记忆暂时存储和操作信息陈述性记忆事实和事件程序性记忆技能和习惯海马体与记忆脑内位置内侧颞叶深部独特结构卷曲如海马形状关键功能记忆编码与固化相关疾病阿尔茨海默病情绪的神经基础杏仁核情绪加工与恐惧反应前额叶情绪调节与控制内侧前额叶情绪认知加工边缘系统情绪体验与表达奖赏系统腹侧被盖区多巴胺神经元起源伏隔核接收多巴胺投射前额叶皮层评估与决策第八章：语言与认知1语言感知听觉和视觉输入2语言理解词汇和语法分析3语言产生思想转化为言语4语言表达口头或书面输出大脑的语言区域Broca区左侧额下回，语言产生Wernicke区左侧颞上回，语言理解弓状束连接Broca和Wernicke区角回参与阅读和书写语言处理模型词汇加工单词识别与理解1语法处理句法结构分析2语义整合提取句子意义3语用推理理解上下文含义4注意力的神经机制选择性注意聚焦于特定刺激分散注意同时处理多个任务执行功能工作记忆暂时存储和操作信息抑制控制抑制不相关反应认知灵活性任务间快速切换计划能力制定策略达成目标第九章：发育神经生物学1神经管形成胚胎早期2神经元增殖脑室区分裂3神经元迁移向目标区域移动4突触形成建立神经连接5突触修剪优化神经网络神经元的突触形成轴突导向生长锥寻找路径目标识别确认正确连接对象突触形成建立初步连接突触成熟功能连接稳定化临界期0岁1001005岁809010岁407015岁204020岁102030岁510视觉和语言学习的临界期随年龄增长而逐渐关闭神经可塑性结构可塑性突触连接物理变化功能可塑性神经元活动模式改变发育可塑性早期经验塑造脑发育成年可塑性成年后学习与适应神经退行性变化正常衰老脑体积减小，认知轻微下降病理性衰老神经元大量死亡，功能严重受损第十章：神经科学研究技术1电生理技术记录神经元电活动2影像技术可视化脑结构与功能3分子技术操控特定神经元活动单细胞记录技术细胞外记录微电极记录多个神经元细胞内记录微电极插入单个神经元脑电图（EEG）1基本原理记录头皮表面电位变化2时间优势毫秒级时间分辨率3主要应用临床诊断与认知研究4脑电波类型α、β、θ、δ波功能磁共振成像（fMRI）基本原理测量血氧水平依赖信号空间优势毫米级空间分辨率时间限制秒级时间分辨率主要应用脑区功能定位正电子发射断层扫描（PET）基本原理检测放射性示踪剂典型应用神经递质系统研究常用示踪剂18F-FDG，11C-标记物临床用途脑代谢与疾病诊断光遗传学技术基因表达特定神经元表达光敏蛋白光刺激特定波长光激活蛋白离子通道控制神经元去/超极化行为观察分析神经环路功能第十一章：神经系统疾病神经变性疾病阿尔茨海默病，帕金森病精神疾病抑郁症，精神分裂症阿尔茨海默病淀粉样蛋白斑块细胞外沉积神经纤维缠结细胞内tau蛋白大脑萎缩神经元大量死亡帕金森病1发病机制黑质多巴胺神经元退化2病理特征路易体沉积3临床表现静止性震颤，肌强直4治疗方法左旋多巴，脑深部刺激抑郁症单胺假说神经递质失衡神经可塑性BDNF水平下降HPA轴皮质醇水平升高炎症反应细胞因子异常精神分裂症多巴胺假说中脑边缘系统多巴胺过度活跃1谷氨酸假说NMDA受体功能低下2神经发育假说早期脑发育异常3遗传因素多基因共同贡献4第十二章：神经科学的前沿领域脑连接组学绘制全脑连接图谱神经科学与AI大脑启发计算模型脑机接口直接脑-计算机交互精准神经医学个体化疾病诊疗计算神经科学神经网络模型模拟神经元连接与计算大脑模拟人脑全脑功能复制神经形态计算类脑硬件芯片智能算法脑启发AI系统脑机接口非侵入式头皮记录脑电波侵入式大脑植入电极临床应用瘫