《神经组织研究》课件

神经组织研究探索神经系统的微观世界，理解生命的奥秘课程概述1神经组织基本组成2神经元结构与功能3胶质细胞类型与作用4突触与神经传递神经组织概述定义神经系统的基本组成部分主要功能信息传递与处理两大类细胞神经元和神经胶质细胞神经组织的基本特征高度特化的细胞结构复杂的细胞间连接独特的代谢特性有限的再生能力神经组织的分布中枢神经系统大脑和脊髓周围神经系统神经和神经节神经元概述123定义神经系统的基本功能单位主要功能信息的接收、整合和传递基本结构细胞体、树突和轴突神经元的类型单极神经元双极神经元多极神经元假单极神经元神经元的细胞体结构细胞核、细胞质、细胞器功能代谢中心作用合成蛋白质和其他物质树突的结构与功能1功能传导信息至细胞体2特点分支状结构3基础信息接收表面轴突的结构与功能1基本结构单一长突起2末端特征分支结构3主要功能传导动作电位4信息传递释放神经递质髓鞘及其功能1信号传导加速动作电位传播2保护作用提供绝缘层3基本结构脂质和蛋白质层神经元的电生理特性静息电位安静状态下的膜电位动作电位电信号传导的基础阈值引发动作电位的临界值不应期暂时不能产生新动作电位的时期离子通道与电位变化各类离子通道对膜电位变化起关键作用神经元的代谢特性20%比其他细胞高25%总耗氧量比例70%静息状态下的比例神经元的再生能力中枢神经系统再生能力有限周围神经系统具有部分再生能力神经元的分类方法形态分类基于细胞形态特征1功能分类基于生理功能2神经递质分类基于释放的化学物质3感觉神经元1功能特点接收刺激，向中枢传导2主要分布感觉器官和周围组织3结构特征典型假单极神经元结构运动神经元功能传导中枢指令至效应器分布脊髓前角和脑干特点轴突长，直接支配肌肉中间神经元功能特点局部信息处理和整合主要分布中枢神经系统内部数量特征占神经元总数90%以上神经胶质细胞概述1支持功能维持神经元正常工作2数量优势超过神经元总数3基本定义神经组织中的支持细胞星形胶质细胞代谢支持离子平衡神经递质循环血脑屏障其他功能少突胶质细胞1前体细胞由NG2细胞分化而来2成熟过程包裹神经元轴突3功能实现形成中枢髓鞘结构小胶质细胞静息状态监视微环境变化活化状态形态改变，释放因子功能执行免疫防御，吞噬清除施万细胞超微结构胞质中含丰富的细胞器髓鞘形成包裹周围神经轴突修复功能促进神经再生NG2胶质细胞分布特点广泛存在于中枢神经系统发育作用能分化为少突胶质细胞功能潜力具有干细胞特性室管膜细胞结构特点具有纤毛结构主要功能参与脑脊液产生和循环神经胶质细胞的功能概述1支持保护为神经元提供物理支持和保护2代谢参与参与神经递质代谢循环3环境维持维持细胞外环境的稳定4修复作用参与神经系统损伤的修复神经胶质细胞与神经元的相互作用代谢支持提供能量底物和营养1信号调节参与神经信号传导调节2突触可塑影响突触形成和重塑3突触概述突触是神经元间信息传递的专门结构化学突触的结构1突触后膜含受体蛋白2突触间隙宽度20-30nm3突触前终末含突触小泡神经递质的合成和储存原料摄取前体物质进入终末合成过程酶催化形成递质储存方式包装入突触小泡神经递质的释放过程1钙离子内流动作电位到达终末2小泡融合与突触前膜结合3递质释放扩散至突触间隙4受体结合与突触后膜受体结合神经递质受体离子型受体直接开放离子通道代谢型受体通过G蛋白激活第二信使兴奋性突触传递主要递质谷氨酸主要受体NMDA和AMPA受体效应去极化，兴奋后神经元抑制性突触传递主要递质γ-氨基丁酸（GABA）常见受体GABA-A和GABA-B受体主要效应超极化，抑制后神经元神经递质的清除机制123再摄取转运蛋白将递质重新摄入酶降解特异性酶分解递质扩散递质扩散至突触外区域突触可塑性短期可塑性持续分钟级别的变化突触易化突触抑制长期可塑性持续小时至终身的变化长期增强(LTP)长期抑制(LTD)神经发育概述神经管形成胚胎早期神经组织的初步分化神经元产生与迁移从神经上皮到目标位置轴突与树突生长形成初步的神经连接突触形成建立功能性神经回路神经干细胞胚胎期分布于神经管成体脑存在于特定区域分化能力可产生多种神经系统细胞神经元的产生和分化1前体增殖神经上皮细胞分裂2细胞迁移沿径向胶质细胞移动3形态分化伸出轴突和树突4功能成熟形成神经活动轴突导向生长锥形成轴突前端特化结构环境感知检测周围导向分子方向选择响应吸引和排斥信号路径形成沿正确路径延伸突触形成1功能连接建立开始信息传递2突触结构形成前后膜分化组装3初步接触轴突到达目标区域神经系统的可塑性定义结构和功能改变的能力发育可塑性发育期的大规模重组成年可塑性学习记忆相关的微调修复可塑性损伤后的重建能力突触修剪多余突触的选择性清除过程体验依赖性可塑性视觉系统眼优势柱可塑性听觉系统频率图谱重组体感系统感受野调整学习和记忆相关的可塑性突触强度改变递质释放效率变化1新突触形成增加神经元连接2回路重组神经网络模式调整3基因表达变化支持长期记忆形成4神经可塑性的分子机制基因表达转录因子激活特定基因蛋白质代谢合成和降解的动态平衡细胞骨架支持形态结构变化神经科学研究方法概述1形态学方法研究神经组织微观结构2电生理学方法记录神经电活动3分子生物学方法研究基因和蛋白质功能4影像学方法观察脑活动和结构神经形态学研究方法观察神经系统微观结构的技术手段电生理学研究方法细胞内记录精确测量单个神经元活动膜片钳技术研究单个离子通道特性场电位记录测量神经元群体活动分子生物学研究方法PCR技术扩增特定基因片段基因编辑改变特定基因功能单细胞测序分析单个神经元基因表达谱神经影像学研究方法功能性磁共振成像基于血氧水平依赖信号正电子发射断层扫描利用放射性示踪剂光学成像利用光学信号变化当前神经科学研究热点1神经环路图谱全脑连接组研究2脑机接口大脑与外部设备连接3神经疾病机制揭示病理基础神经环路图谱研究组织透明化使神经组织变透明高分辨成像纳米级精度重建神经回路数据分析海量数据处理与可视化脑机接口技术信号采集获取脑电信号信号处理解码神经活动指令转换将意图转为控制信号设备执行外部设备执行动作神经退行性疾病研究疾病名称主要病变部位典型症状阿尔茨海默病大脑皮层，海马记忆力下降，认知障碍帕金森病黑质，纹状体静止性震颤，运动障碍亨廷顿舞蹈症纹状体不自主运动，认知下降神经组织工程生物材料设计制作支持神经生长的支架干细胞培养获取神经前体细胞组织构建形成功能性神经组织移植整合与宿主神经系统连接人工智能与神经科学的交叉神经网络模型模拟大脑信息处理1类脑计算基于大脑原理的计算2认知计算模拟人类认知过程3神经科学研究