《神经科学实验复习》课件.pptVIP

神经科学实验复习神经科学实验基础知识及研究方法综述

课程概述1神经系统基础神经元结构、突触传递、神经系统组织2实验技术和方法电生理、神经影像、组织学、行为学实验3主要研究领域感觉系统、运动系统、学习记忆、情绪认知临床应用与前沿方向

第一部分：神经系统基础神经元结构神经系统基本功能单位突触传递信息在神经元间的传递机制神经系统组织中枢和周围神经系统解剖

神经元结构细胞体含细胞核、细胞器处理信息的中心树突接收信号的分支结构覆盖树突棘增加接收面积轴突传导电信号髓鞘包裹增强传导速度轴突末梢释放神经递质与下一个神经元形成突触

突触传递动作电位到达电信号沿轴突传导至末梢1钙离子内流电压门控钙通道开放2递质释放突触小泡与膜融合释放递质3受体激活递质与突后膜受体结合4突后电位产生引起去极化或超极化5

神经递质及其受体递质类型主要功能受体类型谷氨酸主要兴奋性递质NMDA、AMPAGABA主要抑制性递质GABA-A、GABA-B多巴胺奖励系统、运动控制D1-D5乙酰胆碱神经肌肉连接、认知烟碱型、毒蕈碱型5-羟色胺情绪调控、睡眠5-HT1-7

神经系统的组织中枢神经系统大脑和脊髓构成整合和处理信息协调身体功能周围神经系统脑神经和脊神经传递信息至身体各部位包含躯体和自主神经系统

中枢神经系统大脑高级认知功能分为额、顶、枕、颞叶小脑运动协调和平衡精细运动控制脑干基本生命功能调节连接大脑与脊髓脊髓传递信息脊髓反射中枢

周围神经系统1感觉神经将感觉信息传入中枢2运动神经将指令传递至肌肉3躯体神经系统控制随意运动4自主神经系统调控内脏功能

第二部分：实验技术和方法电生理技术记录神经电活动神经解剖技术研究神经结构神经影像技术观察大脑活动行为学技术评估功能表现分子生物学研究分子机制

电生理实验技术记录神经活动电信号微电极插入神经组织分析神经元发放模式单细胞或群体记录研究神经环路功能体内和体外记录技术测量电流和电压变化膜片钳和细胞外记录

膜片钳技术玻璃微电极制备玻璃管加热拉制成尖端电极接触细胞膜形成高阻封接膜片穿破获得全细胞记录膜电流记录测量离子通道活动

细胞外记录多通道电极阵列同时记录多个神经元动作电位检测分析放电频率和模式神经网络活动研究神经元群体协同活动体内实时记录自由活动动物的神经活动

神经影像技术10亿神经元连接数量级需要先进成像技术观察0.1秒功能成像时间分辨率捕捉快速神经活动1mm高分辨率成像精度观察精细脑区结构7T高场强磁共振成像提供更清晰大脑结构

功能性磁共振成像（fMRI）血氧水平依赖信号脑活动增加血流量氧合血红蛋白和去氧血红蛋白比例变化脑区激活图任务相关脑区显示颜色表示活动强度静息态网络无任务状态脑区连接反映功能性连接模式优缺点空间分辨率高时间分辨率较低

正电子发射断层扫描（PET）原理注射放射性示踪剂检测代谢活动正电子与电子湮灭产生伽马射线应用神经递质研究代谢异常检测阿尔茨海默病早期诊断优缺点分子水平研究优势辐射暴露限制时空分辨率有限

脑电图（EEG）和事件相关电位（ERP）电极放置头皮表面多个电极脑电波记录α、β、θ、δ波不同频率刺激呈现视觉、听觉等感官刺激波形分析研究神经加工时间进程

神经解剖和组织学技术

免疫组织化学组织固定保存细胞结构1抗体孵育特异性识别目标蛋白2二抗结合带荧光或酶标记物3信号显示显微镜下观察4

荧光标记技术荧光蛋白表达GFP基因转染荧光显微镜特定波长光激发和观察神经元示踪研究神经环路连接活体成像动态观察神经结构变化

行为学实验方法1学习记忆实验研究认知过程2情绪测试评估动物情绪状态3运动测试测量协调能力4社会行为观察互动模式

Morris水迷宫

旷场实验方形开放区域分为中心和周边区域动物行为观察活动距离和路径测量参数总活动量、中心停留时间评估内容焦虑水平和探索行为

高架十字迷宫结构十字形平台两臂开放两臂封闭离地一米高测量指标开放臂停留时间进入开放臂次数风险评估行为应用焦虑状态评估抗焦虑药物筛选遗传因素研究

分子生物学技术在神经科学中的应用

基因敲除和转基因动物模型基因靶向设计确定目标基因序列载体构建制备基因修饰载体胚胎干细胞转染导入目标基因构建体嵌合体生成注射至囊胚发育系统繁育筛选纯合突变体

光遗传学技术原理光敏蛋白表达在特定神经元特定波长光激活或抑制常用光敏蛋白通道视紫红质(ChR2)古细菌光驱动氯泵(NpHR)优势精确时空控制特定细胞类型操控应用环路功能解析行为干预研究

第三部分：神经科学主要研究领域3感觉系统视觉、听觉、体感等运动系统运动控制和协调学习与记忆短期和长期记忆情绪和动机奖赏、恐惧等情绪认知功能注意力、决策、语言

感觉系统研究刺激检测感受器对特定刺激响应信号传导传递至相应脑区信息处理初级和高级感觉皮层加工4感知形成产生主观感知体验

视觉系统视网膜光感受器将光信号转换成电信号视神经和视交叉信号传递至外侧