神经生物学
研究人和动物的神经系统的结构与功能、及其相互关系的科学
神经生物学(神经科学)分别从分子、细胞、个体及群体水平研究神经系统结构、功能、发生、发育、衰老、遗传等规律,研究疾病状态下神经系统的变化过程和机制,是一门多学科交叉的综合学科,涉及神经解剖学、神经生理学、神经组织学、神经化学、神经药理学等。其研究对象是神经系统,包括中枢神经系统和周围神经系统两大部分,主要由神经元和神经胶质细胞组成。
自公元前17世纪,古埃及的外科医生史密斯(E.Smith) 率先对受伤的大脑进行解剖,从此人们对动物大脑解剖结构的认识不断深入,推动了神经科学的发展。神经生物学的近代起点是神经元学说(neuron doctrine)的确立,20世纪前半叶,对神经元基本生理学特性的研究为现代神经生物学奠定了坚实基础。19世纪末世界医学领域真正开启了对神经科学的实验性探索,至今众多神经科学家先后登上了诺贝尔生理学或医学奖的领奖台。中国的神经科学研究开始于 20 世纪 30年代。神经生物学从分子、细胞、突触连接、环路等多个层面对生物体神经系统进行研究,而神经系统的研究须借助各种先进的现代技术,如:在体电生理可以记录特定脑区的神经元放电和局部场电位;膜片钳技术可以检测单个细胞,甚至是单个离子通道的电势变化等。这些技术都能够使复杂的生物学机制直观地展现出来。
神经生物学研究的重点在于探索脑的奥秘,它是人类与自己的高级思维和情感中枢对话的开始。其目的在于阐明神经系统的结构与功能,阐明行为心理等活动的物质基础及调控机制,为改善机体感觉、运动与智能效率,提高人类神经系统疾病的防治水平而服务。
概述
神经生物学是多学科综合的生命科学的重要组成部分之一,是基础神经科学的主干,主要研究神经系统内分子水平细胞水平和系统水平的变化过程,以信息传递这一神经系统的主要功能为主线,阐明参与实现这一功能的体内各种生物活性物质的作用及其机理也包括神经系统调节功能和各种脑功能。神经生物学的主要任务就是揭示脑功能的奥秘。神经科学泛指与神经系统的结构和功能有关的知识。神经系统的活动构成了人类的感觉学习、思维情感和行为的基础。认识神经系统的运作规律和特性是神经科学的长期发展目标。
发展简史
早期认识
公元前 17世纪,古埃及的外科医生史密斯(E.Smith) 率先对受伤的大脑进行了解剖。到公元前 4 世纪,人们开始对大脑和智力的关系有了初步的认识。在罗马帝国时代,人们对动物大脑解剖结构的初步了解极大地推动了神经科学的发展在此之后,神经生物学发展史上相继出现一些重要事件,包括 10 世纪到11世纪(中国历史上的五代十国宋朝时期),人们对神经系统疾病精神异常及视觉的产生等的认识有了很大的发展。16 世纪神经解剖学家安德雷亚斯·维萨里(A.Visalius )第一次准确地记述了人类神经系统的大体解剖。哲学家勒内·笛卡尔(R.Descarte)将脑与灵魂区分开来并且提出了“神经反射”的神经生理学概念。伽伐尼(L.Galvani)也第一次发现了神经活动的电学特征。
神经科学在中国的发展同样经历了漫长的过程,从汉语言文字即可略见一斑。如对于思维活动的认识,早期认为与“心”有关,因而会有思、念、想、忍、忆等文字,有心想事成、赏心悦目、触目惊心等成语。后来,医理论著《重广补注黄帝内经素问》中有了“脑者髓之海,诸髓皆属于脑”的论述,李时珍所著《本草纲目》中有了“神不在心而在脑”“脑为元神之府”“脑主神明”的说法。这样,脑在神经、精神活动中的地位渐渐被确立。
快速发展
近代神经生物学始于神经元学说 (neuron doctrine)的确立。在19和20世纪之交,神经系统的结构构造存在两种学说争论。其中一种是网状学说(reticular theory),其代表人物是意大利学者高尔基(Camillo Golgi,以下简称Golgi),他发明了一种用重金属镀染神经细胞的法(Golgi 法)。Golgi 法的重要性在于它能在大量神经细胞中镀染出少数细胞的全貌,使得神经细胞形态的研究成为可能,Golgi 因此于 1906 年获诺贝尔生理学或医学奖,他认为神经系由神经细胞构成某种合胞体网。与Golgi同年获得诺贝尔奖西班牙学者卡哈尔(Santiago Ramony Cajal,以下简称Cajal),则激烈反对网状学说,提出了神经元学说。Cajal认为神经细胞是一个独立的生物学单位(神经元),神经元间通过彼此接触而非细胞的连续来实现联系。Cajal的观点后来得到了神经生理学家的证明,并发展成为动态极化的基本原则。他于1899年和1903年分别发表了两卷西班牙语著作《人类及脊椎动物神经系组织学》,Cajal也因此学说获得诺贝尔奖
20世纪前半叶,在以 Caja 为主的形态学发现的基础上,神经生理学得到极大的发展,主要研究了神经元的基本生理学特性,奠定了现代神经生理学的基础。查尔斯·谢灵顿(Charles S.S.Sherrington)首先提出了“突触”和“反射”、以及中间神经元 (intereuron)的概念。阿德里安(Edgar D. Adrian )在单纤维上纪录到了电活动,证实了谢灵顿的生理学概念,他们共同获得了诺贝尔奖塞缪尔·兰利(J.Langley)于1906年提出了突触化学传递的初步证据。1936 年 洛维(O.Loewi)及戴尔(H.H.Dale,以下简称Dale)因他们在周围神经系神经冲动的化学传递研究中的贡献而分享诺贝尔奖。对于突触传递的性质,电传递还是化学传递,Dale和艾克尔斯(John C.Eccles,以下简称Eccles)之间展开了激烈的争论。Eccles极力主张电传递,但其后Eccles自己的细胞内记录提供了化学传递的令人信服的证据。1963年Eccles、霍奇金淋巴瘤(Alan L. Hodgkin)和阿道司·赫胥黎(Andrew F. Huxley)因在神经兴奋与抑制过程中膜离子机制的研究而获诺贝尔奖。1944年厄尔兰格(Joseph Erlanger)及加塞(Herbert S. Gasser)因单根神经纤维功能分化的研究而获诺贝尔奖。1961年贝克西(George von Bekesy)因发现耳蜗刺激的物理学机制而成为第一位获得医学学奖的物理学家。
在神经生理学大发展的同时神经形态学的发展却相对滞后,19 世纪末发展起来的 Marchi 法在束路学(Hodology)研究初期起了重要作用,但还停留在非常粗浅的阶段,20 世纪 50 年代成熟的 Nauta 法解决了上述难题。20世纪 70 年代以后 Nature 法逐渐被双向追踪的、更为方便的辣根氢化物酶(HRP)法及荧光追踪剂所替代。20世纪 50 年代电子显微镜的应用对神经生物学发展的影响是巨大的,神经元学说在电镜下找到了最终的结论。乔治·帕拉德(George E.Palade)因对细胞的结构与功能的发现而获 1974 年诺贝尔奖
20 世纪60 年代希拉普( Falck-Hillarp )法能显示神经系内含单胺类递质的神经元,Falck-Hillarp法引用至今。随之而来的是 20 世纪 70 年中期以后的位杂交及免疫组织化学方法被用于神经系的研究,至20 世纪 80 年代中期基本上完成了各类递、调质的分布。主要归功于霍费尔(Tomas Hokfell)等人的递质共存的发现,引起了长期以来“一个神经一种递质”的概念改变,这种概念转变对于研究神经元间信息传递起了深远的影响。在这些形态学研究的基础上,发展了神经系经典递质及神经脑的正常生理学及病理生理研究,诸如疼痛、帕金森病、吗啡成瘾等,将神经生物学推向了新的高峰。2000年,瑞典药理学家卡尔森(A.Carlsson)、美国分子神经生物学家格林加德(P.Greengard)和美国神经生物学家坎德尔(E.Kandel)在神经系统中的信号转导方面的研究使他们获得了诺贝尔奖,他们的工作奠定了现代神经生物学的基础。
中国的神经科学研究开始于 20 世纪 30年代。在这个重要的历史时期,中国涌现出一批著名的神经科学家,如神经解剖学家减玉锋、卢于道,神经生理学家蔡翘林可胜冯德培张锡钧,神经生理及神经生物学家张香桐、吴建屏,神经药理学家张昌绍邹冈,以及科学院院士韩济生陈宜张杨雄里鞠躬孙曼霁等。老一辈科学家的贡献为中国神经科学的发展奠定了坚实的基础。在中国神经科学发展长河中,有里程碑式的事件值得铭记。中国第一个脑科学研究室“中枢神经系统生理实验室”于1956 年在中国科学院上海生理生化研究所成立;6 年后,中国建起了第一个“神经组织培养实验室”,并成功培养了人类大脑皮质单个神经元;1981年中国第一个“神经科学研究所”正式成立。
分支学科及研究内容
神经生物学的知识和研究范畴涉及系统生物学各个方面,包括生理学、生物化学、细胞生物学和分子物学等。在这些学科的基础上,神经生物学又分为多个层次和分支学科,如分子神经生物学、细胞神经生物学、系统神经生物学、行为神经生物学、发育神经生物学和比较神经生物学等。虽然这些分支学科有其各自的研究层次和重点,但它们之间也存在交叉和重叠之处。例如,在神经系统发育的基因调控方面,既包括发育神经生物学,又包括分子神经生物学,不能简单地对它们进行单一的划分和分类。
分子神经生物学
分子神经生物学(molecular 神经科学)是在分子水平上研究与神经细胞或神经活动有关的化学物质在结构、分布、功能、合成与代谢等的学科。它涉及到受体蛋白、离子通道蛋白和神经营养性物质的结构与功能研究,神经细胞基因表达及调控的研究,以及对神经系统遗传性疾病的基因定位和变异的研究。总的来说,分子神经生物学致力于深入了解神经系统相关化学物质、其发挥的作用及其背后的机制。
细胞神经生物学
细胞神经生物学(cellular neurobiology)在细胞水平或亚细胞水平上研究神经系统及其组成成分,研究神经元和胶质细胞骨架成分的结构和功能、神经递质与神经突触的合成、储存、释放和灭活,探究神经元的电生理特性和细胞信号调控的各种机制。此外,细胞神经生物学还研究神经递质、调质、神经营养因子以及各种细胞因子在神经系统内分布和作用机制,以及神经细胞凋亡的发生机制。
系统神经生物学
系统神经生物学(systematic 神经科学)以功能系统为研究对象的学些系统包括躯体运动、感觉、内脏神经调节、心血管系统调节等。该学科的研究重点是神经环路的形成过程,以及产生各种神经功能所依赖的解剖学和生理学基础。
行为神经生物学
行为神经生物学(behavioral neurobiology)是在正常生活着的完整动物上,应用行为学和心理学的方法,研究神经系统与学习、情感、睡眠与觉醒等生物节律现象、各种内外环境因素的变化对动物行为的影响等的学科。转基因动物及基因敲除(gene knock out)技术的应用使基因功能和动物行为的研究得到了很大的进展。
发育神经生物学
发育神经生物学(developmental 神经科学)研究神经系统在发育过程中的各个阶段,包括神经外胚层的产生和分化、神经细胞的成长发育、轴突和树突的生长、突触的形成、神经通路的建立以及各神经器官的发育过程。此外还包括神经细胞的衰老和凋亡等诸多方面。
比较神经生物学
比较神经生物学(comparative neurobiology)研究神经系统从低级到高级的进化过程及其规律。低等动物的神经系统结构相对简单,神经元数量较少而个体较大,所以被广泛用于神经活动的研究。例如,枪乌贼的巨轴突被用来研究动作电位,海兔被用来研究学习引发的神经细胞改变,秀丽隐杆线虫则被用来探索细胞程序化死亡。
研究方法
生理学方法
1.神经元电活动的记录
神经系统的电信号包括局部电位和动作电位。局部电位的总和及动作电位的传播构成了神经系统中信号传递的通用语言因此,神经元电活动的记录是电生理学的主要研究方法之一,实验中经常记录神经元的电活动来反映神经元的功能。根据电极所在位置的不同,神经元电活动记录的方式分为细胞外记录和细胞内记录两种。
2.膜片钳
膜片钳(patch clamp)技术是一种以记录离子通道的离子电流来反映细胞膜上单一的(或多数的)离子通道活动的技术。常用的为细胞膜片钳,细胞膜片钳是在培养细胞急性分离、细胞脑片或脊髓片上,用玻璃微电极的尖端吸附一小片仅含1~3个离子通道的细胞膜或整个细胞来记录胞膜上的单通道电流的方法。利用膜片技术可以进行四种形式的离子通道电流记录:细胞贴附式、外面向内式、内面向外式和全细胞式记录。
神经递质释放的测定
1.待测样本的获取
在体研究中枢核团递质释放常用推挽灌流法和脑透析法。推挽灌流法是通过推挽灌流套管,使灌流液直接灌流脑组织,从流出液中分析神经递质的变化主要用于脑室或脑组织灌流,测定神经递质含量变化。脑透析法是在特定的脑区内,植入由透析膜组成的透析管。
2.神经递质含量的测定
测定神经递质含量常用的方法有下述两种:
(1)放射免疫分析法(radioimmunoassay,RIA)
RIA是把放射性核素测定与抗原、抗体间的免疫化学反应两种方法结合起来所形成的一种超微量物质的测定方法,是研究神经的重要方法之一。
(2)高效液相层析
此法又称为高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC),是利用分子间特异性及可逆性的结合,将一方固定于层析的固定相中使流动相中能特异性结合于该分子的物质与其结合,然后再改变条件,使被分离物质洗脱,然后用一定波长紫外光检测。HPLC是分离分析生物活性物质和受体的重要手段。
行为学方法
该方法是建立在条件反射基础上的研究手段,包括经典性条件反射和操作性条件反射研究技术,主要用于检测人或动物的学习、记忆、情感和情绪等行为的变化。
生理情况下,伤害性刺激可微活外周的伤害感受器,使其产生动作电位。这些神经冲动携带伤害性信息沿初级传入纤维传导至脊髓的感觉神经元,继而传导至大脑产生疼痛感觉。这种由于伤害感受器激活而产生的疼痛被称为伤害感受性疼痛。一般情况下,伤害感受性疼痛与组织损伤有关,其强度与损伤的程度以及伤害感受器的激活程度相关。在病理情况下,痛觉传导通路上的感觉神经元兴奋性增加,外周的感觉传入冲动被放大,个体对外部刺激变得更敏感,导致原本的非伤害性刺激也能诱导痛觉或伤害性刺激引起的痛觉强度增加,甚至产生自发性疼痛。经常使用姿势、步态、防卫反应(如舔足过分修饰、过分探索行为等)自残等行为特征作为自发性疼痛的一些指标。研究学习和记忆时也经常使用一些行为学指标来反映动物的学习记忆能力,最常用的是迷宫试验,根据迷宫形式的不同可以分为:Y 迷宫、T迷宫、水迷宫等。
形态学方法
常用的形态学研究方法包括束路追踪法、免疫组织化学法、原位杂交法、激光共聚焦显微镜技术等。
1.束路追踪法
利用轴浆运输原理,可对运输的已知分子进行逆行和顺行追踪。辣根过氧化物酶轴突逆行追踪法、荧光色素逆行标志法、细胞毒植物凝集素追踪法等是常用方法。神经束路追踪技术可应用于神经网络、神经元功能和神经系统发育的研究。所有的追踪技术关键是要获得有颜色标记的可示踪分子,以便在显微镜下能进行辨识。
2.原位杂交法
原位杂交技术的基本原理是根据两条单链核甘酸互补碱基序列专一配对的特点,应用标记好的已知碱基序列,即核酸探针 (probe),与组织或细胞内的目的核酸(核糖核酸脱氧核糖核酸片段)进行杂交,通过在光镜或电镜下显示标记物,观察目的 mRNA 或DNA 的存在与定位。该方法常用于研究神经组织、细胞的基因表达(合成某种多脑或蛋白质)。
3.免疫组织化学法
利用抗原和抗体结合的免疫学原理,可检测细胞内多脑、蛋白质及膜表面抗原和受体等大分子物质的存在与分布。该方法已成为研究神经系统结构和功能变化在内的生物学的重要手段。
4.显微镜和电镜技术
应用相差显微镜、偏振光显微镜、单色光显微镜、荧光显微镜、双光子显微镜等各种显微镜与电子成像系统,结合新的制片染色技术,可以从不同层面和角度研究中枢神经系统各种离体、在体的细胞的形态结构和功能;应用激光共聚焦扫描显微镜可对神经标本进行光学切片和三维重建,从不同方向对神经细胞进行立体观察,这也是研究中枢内递质共存的有效方法:结合应用细胞内注射标记技术、钙成像技术和激光共聚焦扫描显微镜技术,有益于综合研究神经元和胶质细胞的形态和功能变化。
脑内微量注射法
脑内微量注射技术包括脑内核团注射、脑室注射等,用于研究药物、递质等与不同脑区、不同类别神经元的相互作用。
分子生物学方法
学科特点
研究热点
在神经生物学学科中,有许多热门的研究领域,包括疼痛—情绪共病、应激与免疫、奖赏与药物成瘾、认知功能等。
1.疼痛—情绪共病
痛觉是生物机体的一种保护机能,当机体产生痛觉时,实则是机体的保护警示,但当疼痛长期存在的时候,如癌痛、偏头痛和三叉神经痛等慢性疼痛,可能会导致焦虑和抑郁的发生,而抑郁症患者也普遍存在躯体疼痛,最终形成疼痛情绪共病,且发生机制尚不明确。对此方向的研究对探索慢性疼痛和焦虑、抑郁等情绪共病的发病机制具有重要意义,可能为药物不敏感患者提供非药物治疗方法,如经颅磁刺激缓解强迫症导致的焦虑等。
2.应激与免疫
应激是一种机体接受外界刺激后增加活动力量从而应对紧急情况的一个过程,但过度应激会引起一系列精神情志疾病。同时神经和免疫系统如何交互作用一直是困扰人们的重大科学问题。针对应激与免疫系列的研究有利于开辟神经免疫学新方向。
3.奖赏与药物成瘾
中脑边缘多巴胺通路是脑内奖赏系统最重要的组成部分之一。医疗领域研究表明,该通路在奖赏搜索、强化学习、行为动机和执行控制等方面起到关键作用。对此方向的研究将在代谢疾病、药物滥用和摄食疾病更有效的治疗中起到至关重要的作用。
4.认知功能
衰老是生物体的必然生理过程,会伴随着学习记忆及认知功能的衰退。神经系统作为机体的控制和调节中枢,在寿命调控中起着重要的作用,一些已知的信号通路通过神经系统调控寿命。神经系统衰老是老年人认知功能退化的重要原因。因此,研究衰老的神经机制将有助于寻找健康衰老的办法。
相关疾病
是指中枢神经系统、周围神经系统以感觉、运动、意识障碍为主要表现的疾病。神经系统疾病种类繁多,但都是由神经元、神经胶质等结构的基本病变反映出来,并具有与其他器官不同的病理学特点。例如,神经系统病变定位与功能障碍关系密切,临床上可根据表现作出对相应病变的定位诊断;相同病变发生在不同部位,可引起完全不同的临床表现和后果;不同性质的病变(如颅内炎症、肿瘤及出血等)可引起颅内压升高等相似的后果;颅外其他器官的恶性肿瘤常可发生顿内脑转移,但颅内原发性恶性肿瘤转移至颅外则极少见;神经系统还具有自身特有的特殊病变,如神经元变性坏死、髓鞘脱失、胶质细胞增生和肥大等。这些不同于其他器官的病理学特点与神经系统的特殊解剖结构和生理功能有关。以癫痫病和阿尔兹海默症为例:
癫痫病
癫痫(epilepsy)是一种慢性脑部疾病,其特征为因脑神经元过度放电所致的反复的一过性癫痫发作。典型的发作表现为惊厥伴随意识障碍,也可发生感觉、精神活动或内脏功能的异常。癫痫是常见病,根据中国流行病学调查材料,癫痫的患病率为 4.4%,这表明了其危害人民健康的严重性和加强对其研究的重要性。癫痫发作的临床表现主要因脑内神经元异常放电部位及扩散范围而定,所以发作的主要标志之一也正是脑电的异常变化。
阿尔兹海默症
阿尔茨海默(Alzheimer's disease,AD)病人的脑在宏观和微观上均出现明显的形态学改变。肉眼可见脑组织明显萎缩,重量减轻,脑回变薄,脑沟变宽、变深,脑室扩大。但这些改变并非特异性的,有些脑萎缩相当明显的老年人并不出现痴呆症状。阿尔兹海默症人的特征性病理变化是在显微镜下可见到大量脂溢性角化病和神经原纤维编结,如用体视学方法可发现一些部位有大量的神经元减少。
诺贝尔奖
脑研究计划
21世纪是生命科学的世纪神经生物学研究成为若干国际重大前沿研究领域之一。21世纪以来神经科学研究综合性更强,层次更多,也更加关注脑功能的开发与保护,包括情绪、学习记忆在内的有关精神活动的研究已成为热点。由于神经生物学研究意义重大,各类脑研究计划已在全球范围内广泛开展,脑科学和神经科学的研究也迎来了一个全新的时代。
美国脑研究计划
20世纪90 年代,美国开展了“脑的十年”(1990一2000)计划。随着科学技术的不断进步和对大脑研究重要性的认知,2013年美国启动了一项新的脑研究计划——“通过推动创新性神经技术进行脑研究(BRAIN)”,投入了数十亿美元的科研经费。此计划旨在深入探索人类大脑工作机制,描绘脑部活动全图,研究大脑数十亿个神经元的详细信息,探究知觉、行动及意识等方面,最终开发出针对大脑疾病的治疗方法。
“脑计划”汇聚了公立与私营科研机构的共同参与,并得到多家联邦公立机构的资助,如美国国立卫生研究院美国国家科学基金会。同时,美国军方也参与其中,旨在处理士兵遭遇应激压力、脑损伤、记忆损失等问题时的诊断与治疗。在私营机构中,相关研究项目如艾伦脑科学研究所和霍华德·休斯医学研究所分别提供数千万美元的资助。2014年,美国政府为“脑计划”拨款1.1亿美元,资助9个大脑研究领域,重点研究大规模神经网络记录技术、了解神经元与个体行为之间的联系,以及人类大脑成像技术的机制等方面。美国新一轮“脑计划”中也有中国科学家参与。
欧洲脑研究计划
1991年,欧洲推出了“欧洲脑十年”计划,旨在推进欧洲各国的神经科学研究。该计划由欧共体成立的专门委员会负责,计划投资13亿欧元耗时10年时间,旨在建造模仿人脑的超级计算机。2013年,欧盟宣布启动“人脑计划”(Human Brain Project,HBP),由洛桑联邦理工学院的神经科学家HMarkram担任首席科学家。该计划的目标是整合已有神经科学数据和知识,通过计算机模拟人脑来深入理解大脑,从而找到疾病治疗新方案,并开发新的类脑计算技术。
与美国的“脑计划”不同,欧盟的脑研究计划侧重信息和计算技术的开发和应用。其主要目标是在天河一号上对人脑进行建模。尽管两个计划在研究目标和使用方法上有所不同,但都关注人脑中数以亿计的神经元和数以十亿计的突触联系,以及它们如何有效地组织协同工作,从而使人类产生思维、情感、运动和记忆等。两个计划相互补充,有助于推进人类对大脑的深入理解。
日本脑研究计划
日本,有一项名为“脑科学时代”计划,历时20年,总投资高达2万亿日元。该计划包括两部分,第一部分是以揭开人脑机制为主题的“揭示人脑机制的10年计划”,第二部分是“神经科学时代”的承继计划。这个计划的目的之一是创造脑,即在了解人脑复杂的功能的同时,将其应用于制新原理的信息处理机器和真正的人工智能机器。日本大力开展脑科学研究的原动力是推进创造脑的目标。他们大量翻译介绍外国脑科学著作,编写多视角、多层次的脑科普读物,并通过各种媒体工具广泛普及脑知识。在教育、医疗、保健等领域运用脑知识,是日本推进脑科学研究的一大特色。日本国民有脑科普知识的广泛需求,这为高层次的脑科学研究提供了巨大的市场需求。
日本脑研究计划强调全员参与,注重研究技术和设备的开发,并大力推广脑科技外交,积极谋求和扩大国际合作与交流。特别是与欧美国家的合作和交流,是日本争取尽早成为一流脑科技大国的重要方针。在1990年,日本与欧美等国共同推出的“研究具有大脑功能计算机计划”以及与美国共同研制的世界上最先进的“人造脑”计划是日本多边或双边神经科学领域合作研究的重要范例。
中国脑研究计划
中国的神经科学研究一直与全球脑研究领域保持着紧密的联系和良好的步性。与其他国家的大型脑研究计划相比,尽管规模较小,但中国政府对神经科学研究持续地提供了强有力的支持,研究得了显著的提升。中国自然科学基金委员会和科技部在项目、人员和环境上给予脑科学研究稳定的支持。此外,建立了多个研究基地,并引进了一批国际优秀的科学家,也培养了大量优秀科研人才。此外,中国的神经科学研究在国际舞台上已经崭露头角,并且众多的华人科学家也参与其中。虽然中国还无法像美国、欧盟国家和日本那样进行高投入、精装备和全民参与的脑研究,但已经逐渐涌现了一批高质量的研究成果。
在新的历史时期,中国推行“中国脑研究计划”,以探索大脑秘密、攻克大脑疾病为导向,希望在未来10年到20年内能够在早期干预方面有所突破。该计划注重发挥自身优势,坚持“一体两翼”的布局,即以研究脑认知原理为“主体”,以研发脑部重大疾病诊治新手段和脑机智能新技术为“两翼”。神经细胞生物学、神经干细胞的基础与应用、神经、神经网络的形成和功能构建以及神经损伤和退行性疾病等领域是当前研究的热点和前沿问题。因此,神经细胞生物学与再生医学、计算神经科学及人工智能的关系也日益密切。可以预见,中国在神经科学方面的研究将会迎来更广阔的发展空间。
神经细胞生物学已成为医学和生物学专业的必修课程,对于培养高素质专业人才和提高学生的分析综合能力具有作用。本教材主要从细胞层面讲解神经系统发育、构造经内分泌免疫调节以及神经损伤修复等方面的知识。在学习这门课程时,需要密切关注神经生物学的发展并不断学习新理论。我们坚持“结构与功能相联系、理论与实践相结合”的教学理念,希望通过本课程的学习,能够激发学生对神经科学的兴趣,使他们深入了解神经系统的结构和功能,进一步了解脑的奥秘、保护脑和开发脑,并最终为“揭示脑的奥秘”和“开发利用人工智能”等领域做出贡献。
参考资料
神经生物学.中国研究生招生信息网.2023-09-23
目录
概述
概述
发展简史
早期认识
快速发展
分支学科及研究内容
分子神经生物学
细胞神经生物学
系统神经生物学
行为神经生物学
发育神经生物学
比较神经生物学
研究方法
生理学方法
神经递质释放的测定
行为学方法
形态学方法
脑内微量注射法
分子生物学方法
学科特点
研究热点
相关疾病
癫痫病
阿尔兹海默症
诺贝尔奖
脑研究计划
美国脑研究计划
欧洲脑研究计划
日本脑研究计划
中国脑研究计划
参考资料