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