《神經(jīng)科學(xué)緒論》PPT課件.ppt

1、第一講神經(jīng)科學(xué) Neuroscience緒論,主講人：張隆華,引言,3rd,2nd,中文版：王建軍主譯，高等教育出版社 2nd,Mark F. Bear, Barry W. Connors, Michael A. Paradiso Neuroscience: Exploring the Brain, 3rd Ed 2007, Higher Education Press, USA.,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,Neural Science: Understand the biological mechanism account for mental activity.,神經(jīng)科學(xué) Neu

2、roscience,西方神經(jīng)科學(xué)的起源,早在7000年前，人們就會(huì)在顱骨上鉆孔，這一過(guò)程被稱作“環(huán)鉆術(shù)” ( trepanation ) 5000年前，埃及人開(kāi)始認(rèn)識(shí)到一些腦損傷的癥狀。然而，他們將心臟（而非腦?。┮暈殪`魂的居所和記憶的儲(chǔ)存庫(kù)。,古希臘時(shí)代對(duì)腦的認(rèn)識(shí),古希臘哲學(xué)家Aristotle （亞里士多德，公元前384322 ），他堅(jiān)信“心臟是智慧之源”。 他認(rèn)為，腦是一個(gè)“散熱器”，被“火熱的心”沸騰了的血液在腦中被降溫。,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,古希臘哲學(xué)家Aristotle （亞里士多德，公元前384322 ）,古希臘時(shí)代對(duì)腦的認(rèn)識(shí),被稱作“西方醫(yī)學(xué)之父”的Hippoc

3、rates（希波克拉底，公元前460一379年）認(rèn)為：腦不僅參與對(duì)環(huán)境的感知，而且是智慧的發(fā)祥地。,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,“西方醫(yī)學(xué)之父”的Hippocrates（希波克拉底，公元前460一379年）,羅馬帝國(guó)時(shí)代對(duì)腦的認(rèn)識(shí),Galen （蓋倫，公元130-200 )接受了Hippocrates 關(guān)于腦功能的觀點(diǎn)，認(rèn)為腦是智慧的發(fā)祥地。 作為一名為角斗士治療傷病的醫(yī)生，他的這一觀點(diǎn)除了因?yàn)槁殬I(yè)上接觸大量腦、脊髓外傷的角斗士外，更可能是來(lái)自于他本人對(duì)動(dòng)物大量和細(xì)致的解剖。,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,角斗士醫(yī)師Galen （蓋倫，公元130-200 ),羅馬帝國(guó)時(shí)代對(duì)腦的認(rèn)

4、識(shí),Galen使用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物羊，試圖從大腦和小腦的不同結(jié)構(gòu)來(lái)推斷它們的功能。新鮮剝離的腦，小腦較為堅(jiān)硬而大腦較為松軟。 依據(jù)這一觀察結(jié)果，Galen 推測(cè)大腦可能是感覺(jué)的接收裝置，而小腦支配肌肉運(yùn)動(dòng)。 錯(cuò)誤的推斷，正確的結(jié)論！,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,羊腦側(cè)面和頂面觀,羅馬帝國(guó)時(shí)代對(duì)腦的認(rèn)識(shí),Galen發(fā)現(xiàn)腦室中空并含有液體。腦室的發(fā)現(xiàn)很符合當(dāng)時(shí)流行的“四體液論的平衡學(xué)說(shuō) ”： 機(jī)體的功能有賴于4 種重要的液體或體液的平衡。感知被大腦所記錄，運(yùn)動(dòng)被小腦所啟動(dòng)，都是由體液通過(guò)神經(jīng)到達(dá)腦室和離開(kāi)腦室的流動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)感知周圍環(huán)境并支配軀體運(yùn)動(dòng)。,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,Sheep

5、 brain,blood, phlegm, choler ， black bile 血(心-氣)、粘 (腦-水) 、黃膽汁(肝-火)、黑膽汁(脾-土) 健康是各種體液和諧混合的結(jié)果，如果體液混合錯(cuò)誤就會(huì)生病，而醫(yī)療要領(lǐng)就是使體液恢復(fù)和諧的狀態(tài)。,從文藝復(fù)興到19世紀(jì)對(duì)腦的認(rèn)識(shí),Galen 有關(guān)腦的觀點(diǎn)延續(xù)了將近1500年。 在文藝復(fù)興時(shí)期，偉大的解剖學(xué)家 Andreas Vesalius (1514-1564)的人體構(gòu)造一書補(bǔ)充了許多關(guān)于腦的解剖結(jié)構(gòu)方面的細(xì)節(jié)。但是，腦功能的腦室定位觀點(diǎn)卻沒(méi)有受到挑戰(zhàn)。,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,解剖學(xué)之父 Andreas Vesalius（維薩留斯

6、，15141564）,從文藝復(fù)興到19世紀(jì)對(duì)腦的認(rèn)識(shí),在17世紀(jì)早期，法國(guó)人發(fā)明了類似水車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的機(jī)械裝置，這些裝置支持了“腦以類似機(jī)械運(yùn)行的方式行使其功能”這樣一種觀點(diǎn)： 液體從腦室中被壓出來(lái)，經(jīng)過(guò)神經(jīng)“管道”到達(dá)肌肉，促使肌肉運(yùn)動(dòng)。,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,文藝復(fù)興時(shí)期對(duì)腦室的描繪,從文藝復(fù)興到19世紀(jì)對(duì)腦的認(rèn)識(shí),笛卡爾是腦功能“液壓-機(jī)械”理論的擁護(hù)者。但同時(shí)認(rèn)為人類擁有不同于動(dòng)物的智慧和心靈（精神層面）。 (Intelligent and God-given Soul) 精神（Mind）是一種實(shí)體，獨(dú)立于腦之外?？赡芡ㄟ^(guò)松果體與腦結(jié)構(gòu)相聯(lián)系，從而影響人的活動(dòng)。 Mind-

7、brain problem,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,法國(guó)數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家 Rene Descartes（笛卡兒，1596-1650）,從文藝復(fù)興到19世紀(jì)對(duì)腦的認(rèn)識(shí),17 、18 世紀(jì)一些科學(xué)家掙脫了Galen 的腦室中心論這一傳統(tǒng)觀念的束縛。將腦組織分為兩部分：灰質(zhì)（gray matter ）和白質(zhì)( white matter ) 。 由于白質(zhì)是軀體神經(jīng)的延續(xù)性結(jié)構(gòu)，因而當(dāng)時(shí)被正確地認(rèn)為白質(zhì)包含有纖維，這些纖維起到向灰質(zhì)傳遞信息，以及傳遞灰質(zhì)發(fā)出的信息的作用。,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,從文藝復(fù)興到19世紀(jì)對(duì)腦的認(rèn)識(shí),18世紀(jì)末，神經(jīng)系統(tǒng)獲得了更為細(xì)致的解剖描述，開(kāi)始了皮

8、層功能定位時(shí)代。 神經(jīng)系統(tǒng)被確認(rèn)為具有中樞和外周兩個(gè)部分，中樞部分包括腦和脊髓，外周部分則由遍布于軀體的外周神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所組成。,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,18世紀(jì)末精細(xì)的神經(jīng)系統(tǒng)解剖定位,從文藝復(fù)興到19世紀(jì)對(duì)腦的認(rèn)識(shí),神經(jīng)解剖學(xué)史上一個(gè)重大突破是在腦表面觀察到廣泛存在的一些隆起（稱為腦回，gyri ) ，以及一些凹槽（稱為溝和裂，Sulci 或fissure ) 。 大腦以葉（lobe ）的形式組裝起來(lái)，成為不同腦功能定位于不同的腦回上這一理論的基礎(chǔ)。 現(xiàn)在看來(lái)，這一突破開(kāi)創(chuàng)了腦功能定位研究的新時(shí)代。,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,大腦皮層的溝回及葉,18世紀(jì)末對(duì)腦的認(rèn)識(shí)回顧,

9、腦的損傷可以引起感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、思維的喪失，甚至導(dǎo)致死亡； 腦通過(guò)神經(jīng)與軀體相連接； 腦具有可以明確劃分的一些部分，這些不同的部位可能執(zhí)行不同的功能； 腦像一臺(tái)機(jī)器那樣運(yùn)作，并遵循自然界所有規(guī)律。,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,19世紀(jì)對(duì)腦的認(rèn)識(shí),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,神經(jīng)“電纜”論 神經(jīng)是一些“電纜”，將電信號(hào)傳入和傳出腦。 1751 年，Benjamin Franklin 出版了一本題為電的實(shí)驗(yàn)和觀察的書，宣告了對(duì)電現(xiàn)象一次全新的認(rèn)識(shí)。 意大利科學(xué)家Luigi Galvani 和德國(guó)生物學(xué)家Emil du Bois-Reymond 證明，神經(jīng)受到電刺激時(shí)會(huì)引起肌肉的顫動(dòng)，同

10、時(shí)腦本身也能產(chǎn)生電流。這些發(fā)現(xiàn)最終取代了“神經(jīng)通過(guò)液體的流動(dòng)而與腦相聯(lián)系”的觀點(diǎn)。 未能解決的問(wèn)題是：引起運(yùn)動(dòng)和感覺(jué)的神經(jīng)是不是同一根神經(jīng)？雙向傳導(dǎo)？,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,Charles Bell；Francois Magendie： 解決了背根和腹根的不同作用。,神經(jīng)“電纜”論 Bell 通過(guò)分別切斷實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的背根和腹根，發(fā)現(xiàn)切斷腹根才會(huì)引起肌肉的麻痹。 Magendie 證實(shí)，背根將感覺(jué)信息傳人到脊髓。 Bell 和Magen推論：每根神經(jīng)都是許多“電纜”的復(fù)合體，其中一些纖維將信息傳入腦和脊髓，而另外一些則將信息傳送到肌肉。對(duì)于每一根感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)經(jīng)纖維而言，信息傳遞表現(xiàn)出嚴(yán)

11、格的單向性。這兩類神經(jīng)纖維全長(zhǎng)的大部分都包裹在一起，只是當(dāng)它們要進(jìn)人或離開(kāi)脊髓時(shí)才獨(dú)開(kāi)來(lái)。,特定功能在腦不同部位的定位 如果不同的功能定位于不同的脊神經(jīng)根，那么不同功能也很有可能定位于腦的不同部位。 1811年，Bell推測(cè)運(yùn)動(dòng)纖維起源于小腦，感覺(jué)纖維最終到達(dá)大腦。 如何驗(yàn)證這種假設(shè)呢？ 實(shí)驗(yàn)性切除法，損毀腦的特定部位，并檢查由此所引起的感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)缺陷。 Flourens證實(shí)小腦在運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)上起作用 對(duì)受試者的觀察 Gall的顱相學(xué)、Broca大腦功能定位 電刺激 電刺激狗腦的某個(gè)區(qū)域，可以引起狗的一系列不連續(xù)的運(yùn)動(dòng)。,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,特定功能在腦不同部位的定位,神經(jīng)科學(xué)

12、Neuroscience,腦表面的隆起意味著什么？是否也具有不同的功能呢？ Gall 堅(jiān)信顱骨上的隆起反映了腦表面的隆起，因而在1809 年提出，一個(gè)人的性格傾向與腦的大小相關(guān)。 Gall等搜集并仔細(xì)測(cè)量了數(shù)百個(gè)具有不同性格的人的頭顱，包括天才，或具犯罪傾向的精神病人。 這種將一個(gè)人的性格特征與腦的結(jié)構(gòu)相聯(lián)系的新“科學(xué)”被稱之為顱相學(xué)（phrenology ）。,顱相學(xué)圖譜,27-32種性格特征。所設(shè)想的這些個(gè)性的組件實(shí)際上構(gòu)成了人類心智的復(fù)雜特征，即繁衍的本能、對(duì)后裔的愛(ài)、依戀和友情、對(duì)自身生命財(cái)產(chǎn)的防衛(wèi)本能、殘忍的天性、聰明、占有欲和偷竊傾向、驕傲和對(duì)權(quán)力的渴望、虛榮、謹(jǐn)慎和深謀遠(yuǎn)慮、對(duì)事

13、物和事實(shí)的記憶、空間方位感、對(duì)人的記憶、對(duì)文字和言詞的感覺(jué)、色覺(jué)、音調(diào)的辨別力、數(shù)字概念、力學(xué)概念、比較的才智、思維的深度和形而上學(xué)的推理、諷刺幽默感、詩(shī)情的天賦、仁慈、模仿力、上帝和宗教崇拜、意志堅(jiān)定等。,特定功能在腦不同部位的定位,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,Broca 遇到了這樣一個(gè)病人，該病人能夠理解別人的言語(yǔ)，自己卻無(wú)法說(shuō)話。 1861 年，當(dāng)這個(gè)病人死后，Broca 仔細(xì)研究了他的腦子，結(jié)果在其左額葉上發(fā)現(xiàn)了損傷。根據(jù)這一病例以及其他幾個(gè)類似的病例，Broca 認(rèn)為大腦的這一區(qū)域具體負(fù)責(zé)語(yǔ)言的形成。,法國(guó)神經(jīng)科醫(yī)生Paul Broca 將科學(xué)的天平牢固地扭向大腦功能定位一側(cè)

14、的第一人,神經(jīng)系統(tǒng)的進(jìn)化,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,Darwin 認(rèn)為，作為可遺傳性狀之一的行為同樣可以進(jìn)化。許多種哺乳動(dòng)物在受到驚嚇時(shí)均表現(xiàn)出相似的反應(yīng)：瞳孔放大、心跳加速、發(fā)根直立。這些反應(yīng)，無(wú)論對(duì)于人還是狗來(lái)說(shuō)都是一樣的。 Darwin認(rèn)為，反應(yīng)模式的相似性表明這些不同的物種起源于一個(gè)共同的祖先，這個(gè)共同的祖先具有相同的行為性狀。 行為反映了神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)，可以推測(cè)：即便是不同物種恐懼反應(yīng)的腦機(jī)制不完全一致，但這些機(jī)制也應(yīng)該是類似的。 運(yùn)用低等動(dòng)物研究人類神經(jīng)系統(tǒng)的功能 神經(jīng)系統(tǒng)的研究目前多采用動(dòng)物模型Rats or Mice, Zebrafish, Flies, Monkey

15、 視覺(jué)、學(xué)習(xí)記憶、老年癡呆、中風(fēng)、藥物成癮等,英國(guó)生物學(xué)家Chares Darwin （查爾斯 達(dá)爾文）,神經(jīng)系統(tǒng)的進(jìn)化,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,某一物種的許多行為性狀與該物種的局部生活環(huán)境或小生境（niche ）有高度的特異性。例如，在枝頭靈活攀援的猴子具有敏銳的視覺(jué)，而習(xí)慣在地洞中穿梭的老鼠則沒(méi)有良好的視覺(jué)，但是它們嘴邊的那些觸須卻具有高度進(jìn)化的觸覺(jué)功能。每一物種腦的結(jié)構(gòu)和功能均反映了它們對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。通過(guò)比較不同物種腦的異同點(diǎn)，神經(jīng)科學(xué)家可以知道不同的腦區(qū)所具有的特定行為功能。,神經(jīng)元：腦的基本功能單位,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1839 年，Schwann 提出了

16、細(xì)胞理論：一切組織均由稱為細(xì)胞的顯微單位所構(gòu)成。 那么細(xì)胞學(xué)說(shuō)適用于神經(jīng)系統(tǒng)么？ 盡管腦中的細(xì)胞已得到確認(rèn)和描述，但單個(gè)”神經(jīng)細(xì)胞”是否就是腦功能的基本單位呢？神經(jīng)細(xì)胞通常有一些纖細(xì)的投射（或稱突起），從中心的細(xì)胞體上伸出。這些突起是否會(huì)像循環(huán)系統(tǒng)的微血管那樣融合在一起？由不同神經(jīng)細(xì)胞相互連接形成的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”是否才是腦功能的基本單位？ 直到1900年Cajal提出了神經(jīng)元學(xué)說(shuō)，神經(jīng)元才被確認(rèn)為神經(jīng)系統(tǒng)的基本功能單位。,近百年神經(jīng)科學(xué)諾貝爾獎(jiǎng),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1906 Golgi ， Ramn y Cajal 神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 1932 Sherrington, Adrian

17、 神經(jīng)細(xì)胞的功能 1936 Dale , Loewi 神經(jīng)脈沖的化學(xué)傳遞過(guò)程 1944 Erlanger , Gasser 神經(jīng)纖維的高度分化 1949 Hess 中腦是調(diào)節(jié)內(nèi)臟活動(dòng)的器官 1957 Bovet 合成物質(zhì)運(yùn)用在血管和肌肉中 1963 Eccles , Hodgkin ,Huxley 神經(jīng)細(xì)胞膜對(duì)興奮傳遞的作用 1970 Katz ,von Euler , Axelrod 神經(jīng)信號(hào)的傳遞機(jī)制 1977 Guillemin, Schally, Yalow 肽類激素的產(chǎn)生 ,放射性免疫測(cè)定 1981 Sperry 大腦半球的分工 1991 Neher ,Sakmann 單離子通道的功

18、能 2000 Carlsson, Greengard, Kandel 神經(jīng)系統(tǒng)的信號(hào)傳遞,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,中國(guó)的神經(jīng)科學(xué),在中國(guó)文字中，凡是和思想相關(guān)的都從“心”旁 黃帝內(nèi)經(jīng)經(jīng)絡(luò)學(xué)說(shuō)和氣 受“身體發(fā)膚受之父母，不可損傷”的制約 中國(guó)現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)來(lái)源于生理學(xué) 鼻祖：生理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)林可勝（Rober K.S.Lim）(1897-1969) 中國(guó)現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)奠基人：馮德培(1907-1995) 50年代研究大腦皮層中樹(shù)突功能的先驅(qū)者：張香桐(1907- 2007) 中國(guó)科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所，1999年成立,當(dāng)今的神經(jīng)科學(xué),分析的層次 分子神經(jīng)科學(xué) 細(xì)胞神經(jīng)科學(xué) 系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué) 行

19、為神經(jīng)科學(xué) 認(rèn)知神經(jīng)科學(xué),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,科學(xué)研究的步驟 觀察 重復(fù) 解釋 驗(yàn)證,神經(jīng)科學(xué)的意義,對(duì)每一個(gè)年齡層次的人都具有重要意義 胎兒-形成和發(fā)育 兒童- 智力、腦可塑性 成年人- 腦工作效率的提高 老年-腦病理衰變和損傷 隨著常見(jiàn)疾病的消失，影響腦高級(jí)功能的疾患所占比例越來(lái)越高 Alzheimers disease，Cerebral Palsy，Depression， Epilepsy，Multiple Sclerosis，Parkinsons disease，Schizophrenia，Spinal injury，Stroke 傳統(tǒng)藥物的研發(fā)很大部分歸功于神經(jīng)藥理的

20、研究,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,神經(jīng)元學(xué)說(shuō) 神經(jīng)元結(jié)構(gòu) 神經(jīng)元分類 神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,一、神經(jīng)元學(xué)說(shuō),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,神經(jīng)元學(xué)說(shuō)得益于以下技術(shù)的發(fā)展： 1，顯微鏡技術(shù) 2，腦切片技術(shù) 3，染色技術(shù),高爾基染色的神經(jīng)元,高爾基染色：顯示神經(jīng)元的細(xì)胞核和呈輻射狀伸出的突起，只能顯示少數(shù)神經(jīng)元。,一、神經(jīng)元學(xué)說(shuō),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,Golgi和Cajal共享1906年諾貝爾獎(jiǎng)，但有分歧。 Golgi: 不同神經(jīng)細(xì)胞的突起相互融合，連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，類似于循環(huán)系統(tǒng)中的動(dòng)脈和靜脈，細(xì)胞學(xué)說(shuō)不適應(yīng)于神經(jīng)系統(tǒng)。（神經(jīng)網(wǎng)狀理論，reticular

21、 theory） Cajal：神經(jīng)元的突起不是連通的，而是通過(guò)特化的結(jié)構(gòu)接觸而不是相互貫通的，細(xì)胞學(xué)說(shuō)適應(yīng)于神經(jīng)系統(tǒng)。（神經(jīng)元學(xué)說(shuō)，neuron doctrine） 1950s EM 證實(shí)了神經(jīng)元學(xué)說(shuō)。,Camillo Golgi (1843-1926) 發(fā)明了染色法,Santiago Ramon y Cajal (1852-1934) 提出神經(jīng)元學(xué)說(shuō),一、神經(jīng)元學(xué)說(shuō),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,Cajal的貢獻(xiàn)： 于1888年學(xué)習(xí)了Golgi染色法后，在隨后的25年里，他用Golgi染色法染出了許多腦區(qū)的環(huán)路。,Cajal繪制的海馬神經(jīng)環(huán)路圖,Cajal繪制的大腦環(huán)路圖之一,二、神經(jīng)

22、元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、胞體 細(xì)胞膜 細(xì)胞核 細(xì)胞器 尼氏體、高爾基體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 細(xì)胞骨架 2、突起 樹(shù)突 軸突 不考慮大小，形態(tài)，遞質(zhì)等因素，但從信號(hào)傳遞功能可分為四個(gè)功能分區(qū)：接收、整合、傳導(dǎo)、輸出,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、胞體 細(xì)胞膜(neuronal membrane) 連續(xù)完整的細(xì)胞膜，厚約5nm 脂質(zhì)雙分子層 ，膜具有電容特性 細(xì)胞膜上的糖類與酯類或者蛋白質(zhì)形成糖脂或者糖蛋白，是免疫標(biāo)志或者膜受體識(shí)別位點(diǎn)。 Channel, Receptor, 可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。 具有信息傳遞、神經(jīng)沖動(dòng)的發(fā)生和傳導(dǎo),物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)以及細(xì)胞外

23、物質(zhì)的識(shí)別與結(jié)合等多種生理功能。 胞體、樹(shù)突、軸突膜的蛋白質(zhì)組成均不同。,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、胞體 細(xì)胞核 核膜、核孔、染色質(zhì) DNA 轉(zhuǎn)錄 mRNA 翻譯 蛋白質(zhì),基因轉(zhuǎn)錄。mRNA分子把蛋白質(zhì)合成的基因指令從細(xì)胞核攜帶到細(xì)胞質(zhì)中。,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、胞體 胞質(zhì)和細(xì)胞器 1） 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)rough ER 核糖體 ribosome - 尼氏體 (Nissl body),存在于胞體中，表明神經(jīng)元具有活躍的蛋白質(zhì)合成功能，如結(jié)構(gòu)蛋白、酶類、神經(jīng)調(diào)質(zhì)。 嗜堿性，大神經(jīng)元中呈斑塊，小神經(jīng)元中呈顆粒狀 樹(shù)突和胞體中含有，而軸突、軸

24、丘沒(méi)有尼氏體。 神經(jīng)元損傷或者中毒可以引起尼氏體減少，可作為判斷神經(jīng)元狀態(tài)的一個(gè)標(biāo)志。,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、胞體 胞質(zhì)和細(xì)胞器 2） 核糖體 ribosome,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：鑲嵌在細(xì)胞膜或者細(xì)胞器膜上 游離核糖體：留在神經(jīng)元細(xì)胞漿中,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與游離核糖體合成蛋白質(zhì)的不同,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、胞體 胞質(zhì)和細(xì)胞器 2） 核糖體,放射自顯影顯示核糖體RNA在培養(yǎng)海馬神經(jīng)元中的分布（左圖），在胞體、樹(shù)突中都有存在，而未在軸突中出現(xiàn)。 （右圖）樹(shù)突中的核糖體主要在突觸后膜，樹(shù)突棘頭部以下與樹(shù)突干交會(huì)處（S：樹(shù)突棘頭； Den：樹(shù)突干

25、）,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、胞體 胞質(zhì)和細(xì)胞器 3） 滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) smooth ER 將蛋白質(zhì)正確折疊并形成三維結(jié)構(gòu)； 調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)（如鈣）的濃度。 4）高爾基體 Golgi apparatus 蛋白質(zhì)“翻譯后”進(jìn)行大量化學(xué)修飾的場(chǎng)所。 將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、修飾、分類與包裝，然后分門別類地送到細(xì)胞特定的部位或分泌到細(xì)胞外。,Golgi apparatus in the thalamocortical relay neuron. N - nucleus, Golgi sacculi - red arrow, Golgi vesicles - blue

26、arrow. Scale = 300 nm. (Rat, lateral geniculate nucleus.,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、胞體 胞質(zhì)和細(xì)胞器 5） 線粒體 mitochondrion 是細(xì)胞呼吸的場(chǎng)所。 胞體、樹(shù)突、軸突中均可見(jiàn)。,Mitochondria (transversally sectioned) in the presynaptic axonal bouton. P - Purkinje cell soma. Scale = 250 nm. (Mouse, cerebellar cortex.),二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuros

27、cience,1、胞體 細(xì)胞骨架cytoskeleton,作用： 1）維持細(xì)胞形態(tài)； 2）生長(zhǎng)、發(fā)育、軸漿運(yùn)輸 3）突觸可塑性,微管microtubule 微絲microfilament 神經(jīng)絲neurofilament,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、胞體 細(xì)胞骨架cytoskeleton,1）微管 microtubules：決定細(xì)胞外形，軸漿運(yùn)輸 神經(jīng)細(xì)胞中最粗的纖維，d=20nm，中空?qǐng)A柱狀結(jié)構(gòu)。 管壁由13根原纖維組合成的多股鏈。 原纖維具有極性，由a、b tubulin(微管蛋白)組成，在GTPase作用下連接；一般正向朝向生長(zhǎng)錐。 微管處于聚合(polyme

28、rization)和解聚(depolymerization)過(guò)程中，受胞內(nèi)信號(hào)影響調(diào)控神經(jīng)元形狀。 調(diào)節(jié)微管組裝和功能的一類蛋白：微管相關(guān)蛋白(MAPs) 促進(jìn)微管組裝、聚集成束，維持微管的穩(wěn)定。 MAP在軸突和樹(shù)突中存在形式不一樣：tau 與MAP3存在于軸突，MAP2存在于樹(shù)突。 AD病人中因?yàn)閠au 過(guò)度磷酸化，導(dǎo)致微管不穩(wěn)定，數(shù)目下降。,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、胞體 細(xì)胞骨架cytoskeleton,AD病人腦中的神經(jīng)元。Tau由于過(guò)度磷酸化，離開(kāi)微管聚集于胞體，導(dǎo)致微管不穩(wěn)定，數(shù)目下降，這種細(xì)胞骨架的破壞導(dǎo)致軸突衰亡。,a，神經(jīng)絲； b，tau蛋白；

29、c，a、b圖像的重疊 三角：正常神經(jīng)元，含有神經(jīng)絲但沒(méi)有纏結(jié) 大箭頭：患病神經(jīng)元，有神經(jīng)絲而且tau開(kāi)始聚集 小箭頭：死亡神經(jīng)元，不含神經(jīng)絲，殘存纖維纏結(jié),二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、胞體 細(xì)胞骨架cytoskeleton,2）微絲 microfilament：生長(zhǎng)椎運(yùn)動(dòng)，特化微域 d=5nm, 神經(jīng)細(xì)胞中最細(xì)的絲， 由兩股單鏈重復(fù)纏繞的雙股螺旋結(jié)構(gòu)，主要為b、g肌動(dòng)蛋白(actin)組成 肌動(dòng)蛋白不斷裝配和解聚，處于動(dòng)態(tài)過(guò)程，具有極性 在神經(jīng)突起中比較多，在軸突的生長(zhǎng)和引導(dǎo)定向中具有一定的作用，形成特化的突觸結(jié)構(gòu)，如生長(zhǎng)椎偽足等。 還存在于細(xì)胞周邊，在胞膜下與其它

30、蛋白(肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。具有屏障、圍欄、囊泡循環(huán)、骨架等作用。,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、胞體 細(xì)胞骨架cytoskeleton,3）神經(jīng)絲 neurofilament d=10nm，大小介于微管和微絲之間， 中間絲的一種，在不同的組織中其名稱不同。 由多條鏈狀亞單位構(gòu)成，monomersfilament 一般較穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度好，一般用來(lái)標(biāo)記軸突的直徑；通過(guò)旁臂的交聯(lián)或與微管交聯(lián)，可呈網(wǎng)狀參與軸漿運(yùn)輸作用。 一般圍繞在細(xì)胞核周圍。,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,2、樹(shù)突 Dendrites 樹(shù)狀突起，內(nèi)容物與胞體相類似。 不同區(qū)

31、域的神經(jīng)元其樹(shù)突形狀不同。 單個(gè)神經(jīng)元的樹(shù)突統(tǒng)稱為樹(shù)突樹(shù) (dendrite tree)。 樹(shù)突棘 (Dendrite spine)，在學(xué)習(xí)記憶中具有重要作用 (數(shù)量和形狀的變化)，部分樹(shù)突棘下含有多聚核糖體 (polyriosome in dendrites spines)。,海馬椎體細(xì)胞，樹(shù)突，樹(shù)突棘,小腦Purkinje 細(xì)胞,脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,2、樹(shù)突 Dendrites 樹(shù)突棘是突觸輸入的重要靶點(diǎn)，在學(xué)習(xí)記憶中具有重要作用 (數(shù)量和形狀的變化)。 與正常兒童相比，智障兒童的樹(shù)突上少了很多樹(shù)突棘，而僅有的少量的樹(shù)突棘又異常細(xì)長(zhǎng)。 樹(shù)突棘

32、的改變程度與智力遲鈍的程度成正相關(guān)。,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,3、軸突 The Axon 神經(jīng)元特有的結(jié)構(gòu) 僅在神經(jīng)細(xì)胞中存在的結(jié)構(gòu)，起信息傳遞作用 從軸丘(axon hillock)出發(fā)，軸丘逐漸變細(xì)形成軸突主干的起始段 無(wú)粗面ER和核糖體，僅有少量游離核糖體，有線粒體和滑面ER 膜的蛋白質(zhì)組成基本不同于胞體膜 表面光滑，長(zhǎng)短不一，粗細(xì)均勻 不同細(xì)胞其軸突長(zhǎng)度和直徑不同，分類（直徑、傳導(dǎo)速度），粗的軸突有髓鞘包裹 軸突有側(cè)枝（axon collateral）,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,3、軸突 The Axon 軸突末梢 axon ter

33、minal,軸突末梢與其它神經(jīng)元的連接點(diǎn)是突觸(synapse)； 軸突末梢與軸突內(nèi)細(xì)胞質(zhì)的不同： 不存在微管 包含為數(shù)眾多的突觸囊泡 面對(duì)突觸的囊泡膜內(nèi)表面附有特別高密度的蛋白質(zhì) 含有大量線粒體，說(shuō)明能量需求很高,二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,3、軸突 The Axon 突觸 synapse,突觸前（presynapse） 突觸后（postsynapse） 突觸間隙（synaptic cleft） 突觸傳遞（synaptic transmission） 神經(jīng)遞質(zhì)（neurotransmitter） 突觸是很多神經(jīng)毒氣和精神類藥物的作用位點(diǎn),二、神經(jīng)元結(jié)構(gòu),神經(jīng)科學(xué) Ne

34、uroscience,3、軸突 The Axon 軸漿運(yùn)輸 axonplasmic transport,軸突不含核糖體和rER，軸突生長(zhǎng)發(fā)育及代謝需要的蛋白從胞體運(yùn)輸 實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)： Waller氏退變(wallerian degeneration)： 切斷軸突與胞體的聯(lián)系 軸突無(wú)法生存 Paul Weiss 實(shí)驗(yàn) （慢速軸漿運(yùn)輸） 環(huán)繞軸突系一條線 物質(zhì)在軸突內(nèi)靠近胞體一側(cè)聚集 打開(kāi)線結(jié) 聚集的物質(zhì)以每天1-10mm的速度沿軸突運(yùn)輸 Bernice Grafstein 實(shí)驗(yàn)（快速軸漿運(yùn)輸） 胞體注射放射性氨基酸 測(cè)量軸突末梢放射性蛋白質(zhì)到達(dá)時(shí)間來(lái)計(jì)算運(yùn)輸速度 運(yùn)輸速度高達(dá)每天1000mm,三、神

35、經(jīng)元分類,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,1、按神經(jīng)突起數(shù)目分類 單極、雙極、多極 2、按樹(shù)突分類 椎體神經(jīng)元，星形細(xì)胞 3、按連接分類 初級(jí)感覺(jué)神經(jīng)元、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元、中間神經(jīng)元 4、按軸突長(zhǎng)度分類 高爾基I型神經(jīng)元：長(zhǎng)的軸突投射，如脊髓前角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元 高爾基II型神經(jīng)元：短的軸突投射，如脊髓中間神經(jīng)元 5、按神經(jīng)遞質(zhì)分類 Glu, Ach, GABAergic,四、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞 Glia cell,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,形態(tài)分類： 中樞：星形、少突、小膠質(zhì) 外周：Schwann cell，衛(wèi)星細(xì)胞 其它：室管膜、Muller細(xì)胞 突起較少，無(wú)明顯的樹(shù)突和軸突 具有增殖和分裂能

36、力 膜電位絕對(duì)值較高，受K+影響，沒(méi)有動(dòng)作電位 膠質(zhì)細(xì)胞之間一般具有縫隙連接(gap junction),四、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞 Glia cell,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,星形膠質(zhì)細(xì)胞腦內(nèi)最多的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞： 填充、支持、隔離作用； 形成終足附著在血管 (80%面積)上，參與血腦屏障的形成，具有營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)作用； 穩(wěn)定細(xì)胞外液濃度，特別是K濃度； 攝取和滅活神經(jīng)遞質(zhì)，參與遞質(zhì)的代謝；Glu , GABA,與學(xué)習(xí)記憶有關(guān)，與突觸的形成有關(guān)； 與疾病相關(guān)，如K+緩沖能力下降或者攝取GABA過(guò)多可導(dǎo)致癲癇； 帕金森病，可能與分泌營(yíng)養(yǎng)因子促進(jìn)多巴胺神經(jīng)元存活有關(guān)；另外膠質(zhì)細(xì)胞中單胺氧化酶活性高而

37、可能殺死多巴胺神經(jīng)元； AD, 可能降低了小膠質(zhì)細(xì)胞的功能而參與老年斑的形成；,四、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞 Glia cell,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的電生理特點(diǎn)： 靜息膜電位較高，變化緩慢，完全取決于K的平衡電位，對(duì)鈉、氯離子幾乎不通透； 神經(jīng)元活動(dòng)可使膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生去極化，電流隨電壓而變化，沒(méi)有主動(dòng)電流產(chǎn)生，去極化過(guò)程離子通透沒(méi)有變化 不產(chǎn)生動(dòng)作電位 無(wú)樹(shù)突和軸突，無(wú)突觸電位 神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞之間有Gap Junction,四、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞 Glia cell,神經(jīng)科學(xué) Neuroscience,特異性標(biāo)記物,星形膠質(zhì)細(xì)胞 GFAP 少突膠質(zhì)細(xì)胞 RIP 小膠質(zhì)細(xì)胞 OX42 神經(jīng)元 MAP2, NeuN 成熟的膠質(zhì)細(xì)胞 NG2 不成熟少突膠質(zhì)細(xì)胞 O4+,(Human adult hippocampus, fr