神经生物学 从神经元到脑PDF电子书下载

第1部分 引言 3

第1章 信号运作和组构原理 3

简单神经元回路中的信号运作 4

与高级功能相关的复杂神经元回路 4

视网膜的组构 5

神经元的外形和连接 6

细胞体、树突和轴突 8

鉴定神经元和追踪其连接的技术 9

非神经元细胞 10

细胞按功能集群 10

与功能相关的细胞亚型 10

连接的汇聚和发散 10

电信号的分类 11

神经细胞的信号传递 11

电信号的普遍性 12

用电极记录神经元信号的技术 12

记录神经元活动的无创伤技术 13

局部分级电位的扩布和神经元的被动电学特性 14

在双极细胞和光感受器中电位变化的扩布 16

动作电位的特性 16

动作电位沿神经纤维传播 17

动作电位作为神经密码 17

突触：细胞间通讯的部位 17

化学介导的突触传递 18

兴奋和抑制 18

电传递 20

突触效率的调制 20

整合机制 21

由动作电位传送的信息的复杂性 22

神经元的细胞、分子生物学 23

神经系统发育的信号 24

神经系统损伤后的再生 25

第2部分 神经系统中的信号传递 29

第2章 离子通道和信号传递 29

离子通道的特性 30

神经细胞膜 30

离子通道的物理特征 30

通道选择性 31

通道的开放和关闭状态 31

通道激活模式 32

膜片钳记录 33

单通道电流的测量 33

膜片钳电极记录形式 35

微电极细胞内记录 36

细胞内记录通道噪声 37

通道电导 37

电导和通透性 38

平衡电位 39

Nernst方程 40

驱动力 40

非线性电流-电压关系 41

专题2.1 通道电导的测量 41

离子经通道的通透 42

离子通道的生理意义 42

第3章 离子通道的结构 45

专题3.1 受体和通道的克隆 46

烟碱型ACh受体 47

ACh受体的物理特性 48

ACh受体亚基的氨基酸序列 48

高级化学结构 49

专题3.2 氨基酸的分类 51

专题3.3 受体和通道在爪蟾卵母细胞中的表达 52

通道的结构和功能 52

哪些亚基构成了ACh受体孔道的内衬？ 53

哺乳动物肌肉中胎儿和成体ACh受体 53

ACh受体的高分辨率成像 54

ACh受体的开放和关闭状态 54

神经元性ACh受体亚基的多样性 54

神经元性ACh受体的亚基组成 55

受体的超家族 55

GABA、甘氨酸和5-HT受体 55

配体门控通道的离子选择性 56

电压激活钠通道 57

钠通道的氨基酸序列和三级结构 57

电压激活通道 57

电压激活的钾通道 58

电压激活钙通道 58

多少亚基构成一个钾通道？ 60

电压激活通道的孔道形成 60

钾通道的高分辨率成像 61

其他通道 62

电压激活氯通道 62

内向整流钾通道 64

ATP激活通道 64

谷氨酸受体 64

环核苷酸激活通道 65

亚基的多样性 65

结论 65

第4章 跨细胞膜转运 71

钠-钾交换泵 72

钠-钾ATP酶的生化特性 72

泵是生电性的实验证据 72

离子转位的机制 74

钙泵 74

肌浆网和内质网的钙ATP酶 75

钠-钙交换 76

质膜钙ATP酶 76

NCX转运系统 77

Na-Ca交换的逆转 77

视网膜视杆细胞的钠-钙交换 79

氯转运 79

氯-碳酸氢根交换 79

钾-氯共转运 80

内向氯转运 80

递质摄取 81

转运入突触前囊泡 81

神经递质的转运 81

转运体的分子结构 82

ATP酶 84

钠-钙交换器 84

其他离子转运体 84

神经递质的转运分子 84

转运机制的重要性 85

第5章 静息膜电位的离子基础 89

模式细胞 89

离子平衡 90

电中性 91

胞外钾和氯对膜电位的影响 92

乌贼轴突的膜电位 93

钠通透性的影响 95

恒场方程 96

静息膜电位 97

氯的分布 98

膜的电路模型 98

膜电位的预测值 99

膜电位的变化 100

钠-钾泵对膜电位的贡献 100

与静息电位关联的离子通道 100

第6章 动作电位的离子基础 103

钠电流和钾电流 103

在一次动作电位期间有多少离子进出？ 104

电导变化中的正、负反馈 105

电导的测量 106

电压钳实验 106

电容电流及漏电流 106

专题6.1 电压钳位 107

钠和钾携带的电流 107

钠通道和钾通道的选择性毒剂 109

离子电流对膜电位的依赖性 110

钠电流的失活 111

钠、钾电导作为电位的函数 112

钠、钾电导的定量描述 113

动作电位的重构 114

阈值和不应期 114

门控电流 116

单通道的激活与失活 117

激活和失活的分子机制 118

电压激活通道的门控 118

钠通道的失活 120

A型钾离子通道的失活 120

通道激活和失活的动力学模型 121

与动作电位相关的通道的特性 122

对复极化有贡献的其他钾通道 123

兴奋中钙的作用 123

钙动作电位 123

钙离子和兴奋性 124

第7章 神经元作为电导体 129

神经和肌肉细胞膜的被动电学性质 129

神经和肌肉纤维作为电缆 130

电缆中的电流流动 130

输入电阻和空间常数 131

膜电阻和轴向电阻 132

计算膜电阻及内阻 132

比电阻 133

膜电容 134

直径对电缆特性的影响 134

时间常数 136

电缆电容 137

专题7.1 电位和膜时间常数 137

动作电位的传播 138

传导速度 139

有髓鞘神经和跳跃传导 139

有髓鞘纤维的传导速度 140

专题7.2 脊椎动物的神经纤维的分类 141

几何形状和传导阻滞 142

去髓鞘轴突中的通道 142

有髓鞘纤维中通道分布 142

专题7.3 用外电极刺激并进行记录 143

树突中的传导 144

细胞之间的电流通路 146

专题7.4 细胞之间的电流流动 146

电耦合的结构基础：缝隙连接 147

胶质细胞的外观和分类 151

第8章 神经胶质细胞的特性与功能 151

历史回顾 151

神经元与胶质细胞之间的结构关系 155

神经胶质细胞膜的生理特性 156

胶质细胞膜上的离子通道、泵及受体 157

胶质细胞之间的电耦合 158

神经胶质细胞的功能 158

髓鞘及神经胶质细胞在轴突传导中的作用 158

神经胶质细胞、中枢神经系统发育及生长因子的分泌 160

小胶质细胞在中枢神经系统修复与再生中的作用 160

神经膜细胞作为外周神经生长的通路 161

谨慎性注解 163

神经元活动对胶质细胞的作用 163

细胞外空间中钾的累积 163

通过胶质细胞的电流及钾的移动 164

胶质细胞对胞外钾离子浓度的空间缓冲作用 164

神经递质对胶质细胞的影响 164

胶质细胞释放神经递质 166

代谢产物从胶质细胞向神经元转移 167

胶质细胞对神经元信号传导的即刻效应 167

胶质细胞与血脑屏障 167

胶质细胞内的钙波 167

专题8.1 血脑屏障 168

星形胶质细胞与通过脑的血流：一种推测 169

胶质细胞及中枢神经系统的免疫反应 170

第9章 直接性突触传递的原理 175

神经细胞与突触连接 175

自主神经系统中化学突触传递 176

脊椎动物骨骼肌神经肌肉接头处的化学突触传递 177

电突触传递 177

电突触的鉴定和表征 177

化学和电突触处的突触延迟 179

突触结构 181

神经肌肉接头处的突触电位 181

化学突触传递 181

肌纤维感受ACh的区域分布的测定 183

确定ACh受体分布的其他技术 185

ACh产生的离子流的测量 186

逆转电位的意义 187

钠、钾和钙对终板电位的相对贡献 188

专题9.1 运动终板的电模型 189

静息膜电导与突触电位的幅度 189

通过单个ACh受体通道电流的动力学 190

直接性突触抑制 191

抑制性电位的逆转 191

突触前抑制 193

失敏 195

介导直接性和间接性化学传递的受体 195

第10章 突触传递的间接机制 201

代谢型受体和G蛋白 202

代谢型受体的结构 202

G蛋白结构与功能 204

专题10.1 鉴别G蛋白介导的反应 205

失敏 205

G蛋白对通道功能的直接调制 206

G蛋白激活钾通道 206

G蛋白对钙通道的抑制 207

G蛋白激活胞内第二信使系统 209

β-肾上腺素能受体通过G蛋白-腺苷酸环化酶途径激活钙通道 209

专题10.2 cAMP作为第二信使 211

通过其他信号途径调节钙通道活性 212

通过磷酸化调制钙通道活动 213

G蛋白激活磷脂酶C 213

G蛋白激活磷脂酶A2 215

专题10.3 二酰甘油和IP3作为第二信使 215

经一氧化氮和一氧化碳的信号化 217

专题10.4 花生四烯酸的形成与代谢 218

钙作为胞内第二信使 219

钙介导的快速突触抑制 219

间接偶联受体对钾、钙通道的调制 219

钙信号传递途径的复杂性 220

间接递质作用的长时间进程 221

第11章 递质的释放 227

递质释放的特征 227

轴突终末去极化和递质释放 227

释放需要钙的证据 228

突触延迟 228

进入突触前神经终末的钙的测量 229

钙进入位点的定位 230

去极化在递质释放中的作用 230

量子释放 232

多分子量子的自发释放 233

非量子释放 234

终板电位的波动 234

终板电位的统计学分析 234

量子中的分子数 238

神经元突触处的量子内容 238

一个量子所激活的通道数 239

神经肌肉接头处平均量子大小的变化 240

递质释放的囊泡假说 240

神经终末的超微结构 241

通过胞吐释放囊泡内容物 242

胞吐作用的形态学证据 244

小泡内容物的再利用 246

在活细胞中监测胞吐及胞吞 249

第12章 突触可塑性 257

信号传递的短时程变化 259

递质释放的易化和压抑 259

钙在易化中的作用 260

突触传递的增强 260

强直后增强 261

信号传递的长时程变化 262

长时程增强 262

海马锥体细胞的联合型LTP 264

LTP诱导的机制 264

LTP的表达 266

受体的上调 267

寂静突触 267

突触前LTP 268

长时程压抑 269

小脑的LTD 270

LTD的诱导 270

介导LTD的第二信使系统 271

LTD的表达 271

突触效能变化的意义 271

第13章 突触传递的细胞和分子生化机制 277

神经递质 278

递质的鉴定 278

作为信使的神经递质 280

递质分子 280

神经递质的合成 281

乙酰胆碱的合成 282

多巴胺和去甲肾上腺素的合成 284

5-羟色胺的合成 286

GABA的合成 287

递质合成的短时程和长时程调节 288

谷氨酸的合成 288

神经肽的合成 289

递质在突触囊泡中的贮存 289

轴浆运输 292

轴浆运输的速率和方向 292

微管和快速运输 293

慢速轴浆运输的机制 294

递质释放和囊泡的循环利用 294

在神经终末中囊泡的分选 295

专题13.1 SNARE假设 296

囊泡运输机制的保守性 296

突触结合蛋白和神经递质释放的钙依赖性 297

细菌性神经毒素以SNARE复合体为靶点 297

突触囊泡膜成分通过胞吞作用恢复 298

递质受体的定位 299

突触前受体 300

神经递质从突触间隙的清除 301

乙酰胆碱酯酶清除乙酰胆碱 301

通过水解清除ATP 302

通过摄取清除递质 302

第14章 中枢神经系统递质 311

专题14.1 分子生物学技术和CNS递质 312

递质分布的定位 313

GABA和甘氨酸：CNS内的抑制性递质 314

GABA受体 315

苯二氮卓和巴比妥盐调制GABAA受体功能 316

CNS中谷氨酸受体 317

一氧化氮：CNS的递质 318

基底前脑核中的乙酰胆碱 318

胆碱能神经元、认知和老年性痴呆 318

CNS的递质：ATP和腺苷酸 319

阿片肽 320

CNS中的肽类递质 320

P物质 320

生物胺对中枢神经系统功能的调节 322

蓝斑的去甲肾上腺素 322

中缝核的5-HT 323

结节乳头体核的组胺 324

黑质中的多巴胺 325

以特异的突触为作用靶 326

第3部分 整合机制 337

第15章 水蛭、蚂蚁和蜜蜂中整合和行为的细胞机制 337

水蛭中枢神经系统中单个神经元的整合 338

从神经元到行为以及从行为到神经元 338

水蛭神经节：半自主性单位 339

水蛭神经节中的感觉细胞 339

运动细胞 345

感觉和运动细胞的连接 345

突触效能的短时程改变 346

膜电位、突触前抑制和递质释放 348

重复激活与传导阻断 348

更高水平的整合 350

S中间神经元与敏感化 350

沙漠蚁归巢之路 353

蚂蚁和蜜蜂的导航 353

用偏振光作罗盘 354

蚁眼的偏振光检测 355

寻巢的策略 357

导航的神经机制 358

偏振光和蜜蜂中“扭转”的光感受器 358

蜜蜂使用磁场导航 360

为何研究无脊椎动物神经系统？ 361

第16章 自主神经系统 367

交感和副交感神经系统 368

非随意控制的功能 368

专题16.1 认识交感神经机制的道路 370

自主神经节中的突触传递 371

自主神经节中的M-电流 372

神经节后轴突的突触传递 373

嘌呤能传递 375

自主神经系统的感觉输入 376

肠神经系统 378

下丘脑对自主功能的调节 378

释放激素的丘脑神经元 378

GnRH细胞的分布和数目 379

昼夜节律 381

第17章 机械和化学刺激的转导 389

机械感受器的刺激编码 390

短程感受器和长程感受器 390

牵张感受器对刺激参数的编码 391

鳌虾的牵张感受器 392

肌梭 394

对静态和动态肌肉牵拉的反应 395

机械感受器的适应机制 396

环层小体的适应 396

机械刺激的转导 397

脊椎动物耳内的机械感受毛细胞 397

专题17.1 内耳的感觉上皮 398

毛细胞感受器的结构 399

毛束偏转引起的转导 400

顶端连接和门控弹簧 401

毛细胞中的转导通道 402

毛细胞的适应 403

嗅觉 404

嗅感受器 404

嗅觉反应 405

嗅感受器中的环腺苷酸门控通道 405

味觉的转导机制 407

受体和离子通道的偶联 407

嗅质的特异性 407

咸味和酸味 408

味感受细胞 408

甜味和苦味 409

谷氨酸和辣椒的分子受体 409

伤容性感受和热刺激的转导 409

伤害性感受器的激活和敏感化 410

第18章 躯体感觉和听觉信号的处理 417

精细触觉感受器的组构 418

躯体感觉系统：触觉识别 418

刺激编码 420

中枢通路 420

躯体感觉皮层 421

皮层神经元的反应特性 422

周围抑制 422

感觉模态的平行处理 423

次级和联合躯体感觉皮层 426

专题18.1 Brodmann区 427

痛觉的中枢通路 427

痛觉和温度觉通路 427

听觉系统：编码声频 430

耳蜗 430

频率选择性：机械性调谐 431

耳蜗的传出抑制 433

哺乳类耳蜗毛细胞的电动性 434

毛细胞的电学调谐 435

毛细胞钾通道和调谐 436

听觉通路 437

听皮层 438

声音定位 441

眼睛 447

第19章 视网膜的信号转导和加工 447

视系统的解剖通路 448

突触连接的汇聚和发散 448

视网膜 448

视网膜的细胞分层 448

视杆和视锥 449

光感受器的排列和形态 450

脊椎动物光感受器对光的电反应 450

视色素对光的吸收 452

视色素 452

视紫红质的结构 453

视锥和色觉 454

色盲 455

光感受器的转导 455

光感受器通道的特性 456

cGMP门控通道的分子结构 457

cGMP的级联反应 457

专题19.1 光感受器的适应 458

具有去极化光反应的脊椎动物的光感受器 459

对单个光量子的反应 460

经cGMP级联反应的放大 460

光感受器至双极细胞的信号传递 462

双极细胞、水平细胞和无长突细胞 463

视网膜内的神经递质 463

感受野的概念 464

双极细胞的反应 465

双极细胞的感受野组构 466

水平细胞和周围抑制 466

双极细胞感受野组构的意义 467

在整体动物，用离散视觉刺激来确定感受野 468

视网膜的输出 468

神经节细胞的感受野 468

神经节细胞的感受野组构 469

感受野的大小 471

神经节细胞的分类 471

形成神经节细胞感受野组构的突触输入 471

神经节细胞传递了何种信息？ 472

第20章 外膝核和初级视皮层的信号处理 477

外侧膝状核 478

外侧膝状核视野图 479

视皮层的细胞构筑 480

外膝核功能分层 480

皮层的输入、输出和分层 483

外膝核输入在第4层的分聚 484

探索皮层的策略 486

皮层感受野 486

简单细胞的反应 487

简单感受野的生成 489

复杂细胞的反应 489

复杂细胞感受野的形成 491

感受野：形状感知单元 492

眼优势柱和朝向柱 499

第21章 视皮层的功能构筑 499

朝向柱 501

眼优势柱和朝向柱的关系 502

形状、运动和颜色的平行处理 502

大细胞、小细胞和K细胞“通道” 503

细胞色素氧化酶斑块和条带 503

向视区2(V2)的投射 503

视皮层联合区 504

运动检测和MT区 504

MT区和视觉追踪 505

色觉 506

色觉通路 507

颜色恒常性 508

专题21.1 颜色恒常性 509

视觉信号的整合 510

初级视皮层内的水平联系 510

双眼感受野在皮层神经元的汇聚 511

综合左、右视野的连接 513

专题21.2 胼胝体 513

我们将走向何处？ 514

面容和字母 515

功能成像 515

第22章 运动控制的细胞机制 521

运动单位 522

运动神经元的突触输入 523

运动神经元中单元性突触电位 523

大小原则与分级收缩 526

脊髓反射 528

交互神经支配 528

肌梭的传出控制 529

来自肌肉感受器的感觉信息 529

屈肌反射 531

协调运动的产生 532

中枢模式发生器 532

行进 533

感觉反馈和中枢运动程序间的相互作用 535

呼吸 535

运动通路的组构 538

脊髓运动神经元的组构 538

对运动神经元的脊髓以上水平的控制 538

内侧运动通路 540

外侧运动通路 540

运动皮层与随意运动的执行 541

专题22.1 运动活动的胞外记录 542

联合运动皮层 543

皮层神经元的活动 543

与上肢运动方向相关的皮层细胞活动 544

对运动的计划 544

小脑 545

小脑的连接 545

小脑皮层的细胞构筑 546

小脑核团中的细胞活动 548

小脑损伤病人的缺损 549

基底神经节的功能环路 550

基底神经节 550

基底神经节的细胞活动 551

基底神经节的疾病 552

第4部分 神经系统的发育 563

第23章 神经系统的发育 563

术语 564

研究发育的遗传学方法 564

神经元和胶质细胞前体的产生 565

早期神经形态形成 565

CNS中神经元的迁移 567

胞外基质粘连蛋白和神经嵴细胞的迁移 568

神经组织的区域特化 569

同源异形基因和节段化 569

脊索和底板 571

区域特化的概图 572

简单神经系统中的细胞谱系和诱导性相互作用 573

果蝇眼发育中的诱导性相互作用 573

神经元和胶质细胞个性的决定 573

哺乳类CNS中的细胞谱系 575

神经元出生时间和细胞命运间的关系 576

Reeler小鼠皮层层次的遗传异常 578

局部线索对皮层构筑的影响 578

发育的激素控制 578

神经干细胞 579

外周神经系统中神经元表型的控制 579

外周神经系统中递质的选择 581

轴突的长出 582

生长锥、轴突伸长和肌动蛋白的作用 582

细胞和胞外基质粘连分子与轴突长出 583

轴突的引导 585

靶位依赖性和非靶位依赖性导向 587

经路标细胞的移行 587

与路标细胞的突触相互作用 588

轴突引导的机制 588

脊髓中生长锥的移行 590

semaphorin家族的化学排斥分子 591

对化学排斥分子和化学吸引分子反应的调制 591

靶位的神经支配 591

乙酰胆碱受体的聚集 594

突触形成 594

聚集蛋白诱导的突触分化 595

CNS突触的形成 598

生长因子和神经元的存活 598

神经生长因子 598

专题23.1 神经生长因子的发现 599

NGF的摄取和逆向转运 600

生长因子中的神经营养因子家族 601

中枢神经系统中的神经营养因子 601

神经营养因子受体 602

发育期间竞争性相互作用 603

多神经元支配的修剪和消除 604

神经元细胞死亡 604

神经元活动和突触消除 605

神经生长因子和修剪 606

神经特异性的总体讨论 606

第24章 突触连接的去神经支配和再生 615

轴突切断的神经元及周围胶质细胞的变化 616

瓦勒氏变性 616

去轴突后的逆向跨突触效应 617

去神经的肌肉膜 618

去神经对突触后细胞的影响 618

营养性物质和去轴突的影响 618

去神经或肌肉持续不活动后新ACh受体的出现 619

去神经肌肉上受体的合成和降解 620

肌肉不活动在去神经超敏感性中的作用 621

去神经肌肉超敏感性发展中钙的作用 621

调节ACh受体合成的神经因子 622

去神经后神经细胞中受体的分布 624

正常肌肉和去神经肌肉对新的神经支配的易感性 625

超敏感性和突触形成 625

去神经诱导轴突长芽 626

脊椎动物外周神经系统的再生 628

被切断的轴突的再生 628

神经重新支配的特异性 629

神经和肌肉形成异常接触后的特性 629

再生神经肌肉突触处基底层的作用 630

突触基底层和突触特化的形成 631

集聚蛋白的鉴定 632

哺乳动物中枢神经系统的再生 633

中枢神经系统再生中胶质细胞的作用 633

神经膜细胞搭桥和再生 635

哺乳动物中枢神经系统中再生的轴突形成突触 636

未成熟哺乳动物中枢神经系统的再生 636

神经元移植 637

第25章 视觉及听觉系统的关键期 647

新生猴及猫的视觉系统 648

新生动物皮层细胞的感受野和反应特点 648

新生猴及猫的眼优势柱 648

眼优势柱的发育 649

子宫内皮层构筑的发育 650

生命早期异常经验的影响 652

眼睑封闭后的致盲 652

视回路发育中的遗传因素 652

单眼夺视后皮层细胞的反应 653

弥散光及形状对保持正常反应的相对重要性 653

在夺视后外膝核神经元的形态变化 653

夺视后皮层的形态变化 654

对封闭眼睑敏感的关键期 655

关键期中的恢复 657

对维持视觉系统功能性连接的必要条件 658

两侧眼睑封闭以及竞争的作用 658

斜视的效应 659

朝向偏好的变化 661

人类视觉系统发育的关键期及其临床意义 661

夺视引起变化的细胞及分子机制 662

冲动活动对结构的影响 662

在发育过程中无传入冲动时的同步自发活动 663

神经元连接可塑性的细胞机制 664

营养性分子和神经元连接的维持 664

不需竞争的传入纤维的分聚 665

听觉系统的关键期 666

新生仓鹗的听觉经验和视觉经验 666

生命早期丰富的感觉经验的影响 667

高级功能的关键期 669

关键期的生物学上的益处 669

第5部分 结论 677

第26章 悬而未决的问题 677

神经元功能的细胞和分子研究 678

物质的细胞间转移在功能上的重要性 678

发育和再生 678

用遗传学方法了解神经系统 679

感觉和运动整合 679

临床神经病学对脑研究的推动 680

节律性 680

基础神经科学对神经病学的推动 681

进展的速度 682

结论 682

附录A 电路中的电流 685

附录B 低分子质量递质合成及失活的代谢途径 693

附录C 脑的结构和通路 697

术语汇编 705

参考文献总汇 715

索引(英中对照) 775

译者后记 819