第一篇 神经系统结构扩展 3
第一章 绪论 3
第一节 神经科学的起源和发展的里程碑 3
一、神经科学的起源 3
二、学科发展过程中里程碑式的进展 6
第二节 神经科学的形成、基本概念和分野 7
一、神经科学的形成 7
二、神经科学的基本概念 8
三、学科分野及其内容 8
第三节 神经系统的基本结构 10
一、组成及分类 10
二、中枢神经系统的结构 11
三、神经系统的细微结构 12
四、神经元的分子组成特点 12
第四节 神经系统的基本功能 13
一、神经元的功能特点 13
二、神经系统的功能特点 14
第五节 神经科学的常用研究方法和技术 14
一、神经组织染色法 15
二、神经组织的细胞培养 15
三、神经活性物质测定法 16
四、膜片钳技术 18
五、基因操作技术 20
六、正电子发射计算机断层显像技术 21
第六节 神经科学的未来 22
一、神经科学在生命科学中的地位 22
二、未来的研究重点和趋势 22
三、神经科学的未来在青年人 23
小结 24
第二章 神经系统的发育及其分子与细胞学基础 26
第一节 中枢神经系统的发生 26
一、神经管的发生和早期分化 26
二、神经嵴的发生和分化 28
三、脊髓的发育 29
四、脑的发育 29
五、中枢神经系统常见畸形 31
第二节 神经诱导 32
一、原发诱导 32
二、次发诱导 33
第三节 神经细胞的迁移和分化 34
一、神经细胞迁移 34
二、神经细胞分化 35
第四节 神经细胞突起的形成 36
一、轴突生长 36
二、树突发育 40
第五节 突触的形成及其机制 43
一、神经-肌接头的形成 43
二、中枢神经系统突触的形成 44
第六节 神经细胞程序性死亡 45
一、概述 45
二、细胞凋亡的生物学特征 46
三、细胞凋亡的过程及调控 46
小结 50
第三章 神经干细胞 52
第一节 神经干细胞的生物学特性 52
一、干细胞的一般特性 52
二、神经干细胞的生物学特性 53
三、影响神经干细胞增殖和分化的因素 53
第二节 胚胎神经干细胞的应用研究 56
一、神经干细胞的鉴定 56
二、胚胎神经干细胞的来源、分布和发育模式 57
三、神经干细胞的体外扩增与永生化 59
四、胚胎神经干细胞移植 60
第三节 神经干细胞作为脑内基因转移的载体 63
一、帕金森病 63
二、缺氧缺血性脑病 64
三、脱髓鞘疾病 64
四、脊髓损伤的修复 64
五、脑肿瘤的治疗 64
第四节 成年神经干细胞的分布和生物学特性 65
一、成年神经干细胞的分布 65
二、成年神经干细胞的形态与分类 66
三、神经干细胞小生境 68
四、成年神经干细胞和神经祖细胞的调节 69
五、新生神经元的迁移 71
六、新生神经元的存活、成熟和整合 71
第五节 成年神经干细胞的功能 73
一、海马神经发生与认知的关系 73
二、海马神经发生在情绪调节中的意义 74
第六节 成年神经干细胞与疾病 75
一、人类成年脑神经发生的部位 75
二、成年神经发生与CNS疾病 75
小结 76
第四章 诱导性多能干细胞 79
第一节 诱导性多能干细胞概述 79
一、体细胞重编程 79
二、诱导性多能干细胞 80
第二节 诱导性多能干细胞的建立与鉴定 83
一、诱导性多能干细胞的建立 83
二、诱导性多能干细胞的筛选 83
三、诱导性多能干细胞的鉴定 83
四、诱导性多能干细胞建立方法的优化 84
第三节 诱导性多能干细胞形成的分子机制 85
一、转录调控与内源性多潜能基因的激活 86
二、表观遗传重修饰 87
三、小分子RNA的作用 87
四、某些信号通路与细胞重编程有关 88
第四节 诱导性多能干细胞的应用研究 89
一、诱导性多能干细胞与再生医学 89
二、诱导性多能干细胞在某些疾病研究中的应用 90
第五节 问题与展望 91
小结 91
第五章 突触信号传递的分子机制 93
第一节 神经信号化学传递的研究历史 93
第二节 神经递质的鉴定 95
一、位于神经细胞内 95
二、能释放到细胞外 95
三、相应的效应和受体 96
第三节 神经递质的释放机制 98
一、钙离子与突触小泡 99
二、量子式释放 100
三、突触小泡再组装 102
四、递质释放的终止 104
第四节 常见神经递质及其作用机制 104
一、神经递质的化学特性 104
二、胆碱能神经元 104
三、单胺类神经元 105
四、5-羟色胺能神经元 106
五、氨基酸能神经元 106
六、其他可能的神经递质 107
第五节 神经递质受体 107
一、递质门控离子通道 108
二、G蛋白偶联受体 110
小结 111
第六章 对星形胶质细胞功能的新认识 113
第一节 星形胶质细胞的分型和特点 114
一、星形胶质细胞的形态结构特征 114
二、星形胶质细胞的分型 114
三、星形胶质细胞的特异性标记物 115
四、星形胶质细胞膜的生理特点 116
第二节 星形胶质细胞与毗邻结构的关系 116
一、星形胶质细胞之间 116
二、星形胶质细胞与神经元 117
三、星形胶质细胞与血管 118
第三节 星形胶质细胞的一般功能 118
一、引导发育中神经元的迁移 118
二、合成释放多种生物活性物质 118
三、支持、隔离神经元 119
四、营养神经元及其他胶质细胞 119
五、参与调节脑血流量 119
六、维持细胞外环境离子浓度的稳定 121
第四节 星形胶质细胞与神经信息传递 121
一、调节突触的数量和强度 122
二、清除神经递质 122
三、参与神经元突触信号的传递过程 122
第五节 星形胶质细胞与脑的防御功能 124
一、诱导、参与血-脑屏障形成及其稳定 124
二、调节免疫反应 124
第六节 星形胶质细胞与神经系统损伤和疾病 125
一、对神经损伤的修复作用 125
二、星形胶质细胞与神经系统疾病 126
小结 127
第七章 少突胶质细胞的功能及其与轴突的相互作用 129
第一节 少突胶质细胞的基本结构和功能 129
一、少突胶质细胞的形态结构和分类 129
二、少突胶质细胞的基本功能 130
第二节 少突胶质细胞髓鞘形成的调节 130
一、少突胶质细胞髓鞘形成的特点 130
二、调控髓鞘形成的轴突信号分子 131
三、调控髓鞘形成的轴突电信号 134
四、脱髓鞘过程中的炎性细胞因子 134
第三节 少突胶质细胞对轴突的支持作用及其机制 137
一、少突胶质细胞对轴突的支持作用 137
二、影响轴突功能和存活的髓鞘分子 138
三、少突胶质细胞支持轴突的可能机制 141
小结 144
第八章 小胶质细胞的功能及其在中枢神经系统损伤中的作用 145
第一节 小胶质细胞的来源 145
第二节 小胶质细胞的形态 146
第三节 小胶质细胞的游走和聚集 147
第四节 引起小胶质细胞活化的刺激 149
第五节 小胶质细胞与神经细胞的相互作用 150
一、小胶质细胞的神经递质受体 150
二、小胶质细胞与CNS损伤后可塑性的关系 151
三、小胶质细胞是一把双刃剑 152
小结 153
第二篇 神经系统高级功能 157
第九章 基因与行为 157
第一节 行为的遗传组件 157
一、人类行为的遗传组件 158
二、动物行为的遗传组件 158
第二节 单一基因对行为的影响 159
一、单一基因调控某些简单行为特征 160
二、单一基因可影响正常行为 161
三、单一基因变异可引起运动和认知缺陷 162
第三节 复杂行为特征的多基因控制 163
一、动物复杂行为特征的多基因控制 163
二、人类复杂的行为障碍与多基因有关 163
第四节 基因调控行为的机制 164
一、研究基因调控行为机制的方法 164
二、交配基因调控求偶行为的机制 165
三、节律基因振荡式表达控制节律行为 166
小结 168
第十章 生物节律的神经生理 170
第一节 生物节律 170
一、生物节律的概念 170
二、生物节律的分类 171
三、近日节律的特点 172
第二节 节律现象 173
一、心血管功能 173
二、褪黑素和皮质醇分泌 173
三、睡眠 174
四、感觉和知觉 175
五、体温 175
六、动物的自发活动 176
第三节 生物节律的神经基础 177
一、起搏点 177
二、感受器 178
三、输入通路 178
四、输出通路 180
第四节 节律与环境同步的机制 182
一、光线的相位移动作用 183
二、相位响应曲线 183
三、相位移动作用的特点 184
四、生物节律的维持和运行过程 185
第五节 近日节律产生的分子机制 188
一、分子振荡环路的组成与调控机制 188
二、视交叉上核工作模式 189
三、授时因子影响分子振荡的机制 190
小结 190
第十一章 睡眠与觉醒 192
第一节 概述 192
一、我们为什么需要睡眠 192
二、睡眠为什么如此重要 193
第二节 人类睡眠的主要生理和心理特征 193
一、中枢神经系统功能与睡眠 193
二、睡眠的其他生理心理特征 196
三、不同睡眠阶段的生理和心理功能 196
四、睡眠周期 197
五、临床和研究过程中常用的多导睡眠图指标 197
第三节 睡眠和觉醒的生物学基础 198
一、睡眠的神经机制 198
二、觉醒与上行网状激活系统 198
三、入睡与non-REM睡眠状态 199
四、REM睡眠的机制 199
五、睡眠的促进因素 200
六、睡眠和觉醒状态的基因表达 201
第四节 人类的睡眠障碍 201
一、人类睡眠障碍的国际分类 201
二、人类常见睡眠障碍的表现 202
三、人类睡眠障碍鉴别时常用的检查技术 204
四、人类睡眠障碍的产生机制 205
五、人类睡眠障碍的治疗 206
小结 207
第十二章 意识与无意识的结构基础 211
第一节 意识的基本概念 211
一、意识 212
二、无意识 212
第二节 意识的结构基础 213
一、意识产生的基本条件 214
二、意识具有不同的层次和结构 214
三、意识的分类 215
四、自我感 215
第三节 无意识 216
一、无意识活动的特点 216
二、无意识活动存在的证据 216
第四节 与原始自我相关的脑组织结构 217
一、躯体信号的映射 217
二、原始自我的神经结构 217
三、产生原始自我的病理学依据 218
第五节 与核心意识相关的脑组织结构 221
一、相关脑结构 221
二、产生核心意识的结构与临床常见疾病 222
第六节 与扩展意识相关的神经结构 224
一、扩展意识 224
二、与扩展意识相关的神经结构 224
三、大脑皮层参与意识形成的特点 225
四、扩展意识的神经病理学结构基础 225
小结 227
第十三章 情绪的脑机制 229
第一节 情绪研究的特点 229
第二节 与情绪相关的解剖学结构 230
一、边缘叶与边缘系统 230
二、下丘脑 230
三、Papez环路和Maclean的三位一体理论 231
第三节 研究情绪的现代实验技术 233
一、功能性磁共振技术 233
二、正电子发射断层扫描技术 234
第四节 恐惧和焦虑 234
一、研究历史 234
二、恐惧和焦虑的神经机制 235
第五节 情绪与记忆 239
一、肾上腺素能受体阻断剂可显著削弱情绪记忆 240
二、基因敲除肾上腺素能受体显著影响情绪记忆 241
第六节 愤怒的机制 241
一、攻击性行为的分类 241
二、攻击性行为与性激素有关 242
三、攻击性行为与下丘脑有关 242
四、下丘脑调节攻击性行为的神经通路 242
五、杏仁核对攻击性行为的调节 243
六、外科手术缓解攻击性行为的尝试 244
第七节 更为复杂的情绪——快乐 244
一、快乐属于正性情绪 245
二、前脑隔区、正性强化与快乐 245
三、人类脑内也存在正性强化中枢 246
小结 247
第十四章 学习与记忆 249
第一节 概论 249
一、学习与记忆的概念 249
二、学习与记忆的研究历史 250
第二节 学习与记忆的分类 251
一、学习的形式 251
二、记忆的分类 252
三、遗忘和遗忘症 253
第三节 学习与记忆的相关脑区 253
一、20世纪前人类对学习与记忆的脑功能定位的认识 253
二、20世纪以来人类对学习记忆相关脑区的认识 254
第四节 学习与记忆的分子机制 258
一、突触可塑性 258
二、NMDA受体在诱导突触可塑性中的重要作用 260
三、突触可塑性维持的分子机制 261
四、影响学习与记忆形成的其他因素 262
第五节 如何改善记忆 263
一、记忆的衰退 264
二、如何提高记忆能力 264
第六节 研究学习与记忆的常用动物模型和技术 267
一、研究学习记忆的常用动物模型 267
二、研究学习与记忆的在体慢性测量技术 270
三、研究学习与记忆的离体实验技术 271
小结 271
第十五章 动机及其机制 274
第一节 动机概述 274
一、动机的概念和分类 274
二、基本动机的调控 275
第二节 动机与摄食 275
一、围绕调定点自动调节体重 275
二、摄食的神经和体液调控 276
第三节 动机与体温调节 280
一、下丘脑与体温调节 280
二、下丘脑启动的体温调节反应及行为 281
三、体温调定点与退热反应 281
第四节 动机与饮水 282
一、下丘脑与饮水 282
二、低浓度盐水可以缓解口渴 283
第五节 高级动机行为 284
一、刺激寻求动机 284
二、习得动机 284
小结 285
第十六章 脑与性及相关问题 287
第一节 人类性行为概述 287
第二节 性的生物学基础 288
一、单一基因决定性腺的初期发育 288
二、性激素环境决定性别表型的进一步发育 289
三、出生前后激素对发育中神经系统的影响 290
第三节 脑的性别发育及功能特点 290
一、影响脑雄性化的因素 290
二、两性大脑具有不同的生理特性和行为倾向 291
三、出生前后激素水平决定动物性行为的表达程度 292
第四节 两性大脑影响人类行为的差异 293
一、猴认知发育的雌雄二形性 293
二、人类大脑两半球的不对称性具有雌雄二形特点 293
第五节 社会、文化与性 294
一、性别角色的文化塑造 294
二、性行为的文化影响 296
第六节 性心理及性功能障碍 301
一、性心理及性功能障碍概述 301
二、性身份障碍 303
三、性对象障碍 304
四、性动作障碍 306
五、性功能障碍 308
小结 312
第十七章 药物依赖的神经机制 314
第一节 药物依赖的概念 314
第二节 阿片受体与阿片肽 315
一、阿片样物质 315
二、阿片肽 316
三、其他可造成依赖的药物 317
第三节 常见的药物依赖研究模型 319
一、负性强化效应实验模型 320
二、正性强化效应实验模型 320
第四节 身体依赖与心理依赖 322
一、身体依赖 322
二、心理依赖 323
第五节 觅药动机 324
一、多巴胺能神经元参与觅药行为激活 324
二、可滥用药物能增加脑内多巴胺释放 325
小结 326
第十八章 人格的神经基础 328
第一节 人格概述 328
一、人格的定义 328
二、人格的天性与教养 329
三、人格的生物学研究 329
第二节 人格的经典假说 330
一、体液学说 330
二、颅相学假说 330
三、高级神经活动类型学说 331
第三节 人格的神经机制 332
一、人格的神经结构基础 332
二、人格的神经化学基础 335
小结 336
第十九章 语言活动的神经基础 338
第一节 从躯体到大脑皮层 338
第二节 知觉与注意 341
第三节 语言的规律及其神经基础 342
一、语言的形式 343
二、语言的结构 343
三、丰富而统一的语义 343
四、语言的感情色彩 344
五、人脑的语言区 345
六、语言的进化 发现语言基因 346
第四节 模式识别 346
第五节 认知功能障碍 347
一、幻觉 348
二、思维障碍 348
小结 349
第二十章 决策的神经机制 351
第一节 概述 351
一、决策的概念和研究简史 351
二、决策机制研究的基本策略和经典实验模式 352
三、决策的基本神经生物学模型 352
四、决策的基本特征 352
第二节 决策的一般过程 353
一、选项评价 353
二、选择和执行 355
三、结果的体验 357
第三节 最简单的决策：知觉决定 358
一、知觉决定的基本过程 358
二、知觉决定的影响因素 360
第四节 情绪与决策 362
一、情绪影响决策 362
二、决策中的情绪相关脑区 363
三、情绪影响决策的经典理论 363
小结 364
第三篇 疾病相关的神经机制 369
第二十一章 神经营养因子与神经生长抑制因子 369
第一节 神经营养因子的概念及分类 369
一、神经营养因子的概念 369
二、神经营养因子的分类 369
第二节 神经营养素家族 370
一、神经营养素的发现 370
二、神经营养素生物化学共性 371
三、神经营养素的分子结构与分布 371
四、神经营养素的受体、信号通路及效应 373
五、神经营养素的生物学作用 376
六、神经营养素的作用方式 378
第三节 睫状神经营养因子 379
一、CNTF及其受体的分子结构 379
二、CNTF及其受体的分布 379
三、CNTF受体介导的细胞内信号转导 380
四、CNTF的生物学作用 380
第四节 胶质细胞源性神经营养因子家族配体 381
一、GDNF家族的受体及信号通路 381
二、GDNF的生物学作用 382
第五节 神经营养因子的临床应用前景 383
第六节 神经生长抑制因子 383
一、少突胶质细胞来源的髓蛋白 384
二、硫酸软骨蛋白多糖分子 387
三、化学排斥分子 387
小结 389
第二十二章 中枢神经可塑性 391
第一节 中枢神经适应性的可塑性 391
第二节 中枢神经损伤诱导的可塑性 394
一、脊髓损伤诱导的可塑性 394
二、脊髓可塑性与功能修复过程的内在联系 398
三、脊髓损伤诱导的可塑性机制 399
四、促进脊髓可塑性变化的一些外部因素 400
五、大脑损伤诱导的可塑性 401
小结 402
第二十三章 脊髓损伤、修复与神经再生 404
第一节 脊髓损伤的类型、病理生理变化与后果 404
一、脊髓顿挫伤和挤压伤模型 404
二、全横断脊髓损伤模型 405
三、部分脊髓横断损伤模型 405
四、脊髓损伤的病理生理变化 405
五、脊髓损伤的后果 406
第二节 损伤脊髓的修复 406
一、临床治疗与进展 406
二、基础研究与进展 406
第三节 损伤脊髓的神经再生 413
一、组织、细胞移植 413
二、外源性神经营养因子的应用 414
三、神经营养因子基因治疗 416
四、糖皮质激素和免疫抑制剂 417
五、神经再生的机制 417
第四节 脊髓损伤的治疗及展望 418
一、现在的治疗方法 418
二、有待研究的促进康复的方法 419
小结 420
第二十四章 老年性痴呆的分子遗传学基础 422
第一节 老年性痴呆概述 422
一、AD的发现 422
二、AD病理学特征的遗传学初探 423
第二节 β淀粉样蛋白学说 424
一、AD基因的遗传变异 424
二、变异基因的功能研究 426
三、APP分解的相关分泌酶 427
四、脑内Aβ的清除 429
第三节 Aβ毒性的炎症假说 431
一、Aβ的神经毒性 431
二、Aβ毒性的炎症假说 431
第四节 针对Aβ的治疗研究及展望 433
一、针对Aβ的治疗措施 433
二、Aβ治疗的前景展望 434
第五节 tau蛋白异常假说 434
一、正常tau的结构与生物学功能 435
二、AD脑中tau蛋白异常磷酸化及其机制 435
三、tau异常磷酸化的毒性作用 437
四、针对tau蛋白异常磷酸化的治疗策略 438
小结 439
第二十五章 帕金森病基因治疗临床试验 441
第一节 帕金森病概论 441
一、临床和病理表现 441
二、病理机制 442
三、病因及发病机制 443
四、诊断和治疗 444
第二节 基因治疗基本原理简介 445
一、基因治疗研究的基本内容和种类 445
二、基因治疗研究的基本步骤 446
三、治疗基因载体的选择 446
四、神经变性疾病基因治疗的基本策略 451
第三节 临床前研究——帕金森病动物模型 451
一、猴电解损毁黑质纹状体通路模型 451
二、大鼠6-羟基多巴模型 452
三、猴MPTP模型 452
第四节 临床前研究——AAV载体介导的基因治疗动物实验 453
一、谷氨酸脱羧酶基因治疗 453
二、左旋芳香族氨基酸脱羧酶基因治疗 454
三、神经营养因子基因治疗 454
第五节 帕金森病基因治疗临床试验 455
一、AAV-GAD一期临床试验 455
二、AAV2-hAADC一期临床试验 456
三、AAV2-NTN一期临床试验 457
四、谨慎乐观的前景 458
小结 459
第二十六章 脑肿瘤与干细胞 461
第一节 肿瘤，一个发育生物学问题 461
一、从发育生物学角度认识肿瘤细胞 462
二、干细胞与肿瘤干细胞 462
三、发育生物学与肿瘤生物学的思考空间 465
第二节 脑肿瘤干细胞 465
一、脑肿瘤干细胞的假设与提出 465
二、脑肿瘤干细胞的来源 466
三、脑肿瘤干细胞存在的证据 467
四、脑肿瘤干细胞的鉴定 467
五、基于脑肿瘤干细胞的靶向治疗 468
小结 469
第二十七章 神经系统与糖尿病的关系 471
第一节 神经系统对胰岛分泌的调节 471
一、神经系统对胰岛素分泌的调节 471
二、糖尿病患者下丘脑-垂体-肾上腺轴的变化 473
第二节 神经细胞损伤可能成为2型糖尿病的原发病因 475
一、2型糖尿病的危险因素 475
二、脑神经元损伤或丢失是2型糖尿病的原发环节 476
三、为什么孤束核的细胞更容易受到损伤 476
第三节 糖尿病对神经系统的影响 480
一、高血糖对神经系统的影响 480
二、胰岛素对神经系统的影响 481
第四节 糖尿病脑病 484
一、糖尿病脑病的概念 484
二、糖尿病脑病的表现 484
三、糖尿病脑病产生的原因 484
四、糖尿病脑病的防治 484
第五节 糖尿病伴发的几种常见神经系统疾病 485
一、阿尔茨海默病 485
二、抑郁症 486
三、其他几种糖尿病伴发的神经系统疾病 488
小结 488
第二十八章 神经系统与免疫系统的关系 490
第一节 免疫系统是“游动的脑” 490
一、免疫系统的进化 490
二、免疫系统对抗原信息的记忆和处理 491
第二节 神经系统对免疫系统的调节 492
一、条件性免疫实验 492
二、下丘脑是神经免疫调控的高级中枢 493
第三节 神经系统对免疫系统发挥调节作用的传出途径 496
一、自主性传出系统 496
二、下丘脑-垂体-肾上腺轴 497
三、其他传出途径 497
第四节 免疫系统对神经系统的作用 497
一、白细胞介素6 498
二、免疫调质的概念 499
三、免疫应激时神经元的功能变化 499
四、免疫刺激与慢性神经病理性疼痛 500
小结 501
第二十九章 应激、焦虑与抑郁 503
第一节 概述 503
一、概念 503
二、临床特征及治疗 503
三、流行病学和遗传流行病学 506
第二节 遗传与环境的相互作用——分子遗传学研究 507
一、遗传因素 507
二、生命早期负性生活事件的影响 507
三、应激因素 508
第三节 相关神经递质研究 508
一、5-羟色胺 508
二、去甲肾上腺素 511
三、多巴胺 512
四、γ-氨基丁酸和谷氨酸 513
五、其他相关活性物质 514
第四节 神经内分泌、神经免疫及营养因子研究 514
一、应激使下丘脑-垂体-肾上腺轴功能异常 514
二、应激使脑源性神经生长因子表达减少 515
三、炎性相关物质与抑郁障碍的关系 516
第五节 神经影像学研究 517
一、无创性脑研究的特点及意义 517
二、焦虑和抑郁相关的脑结构 518
三、抑郁和强迫障碍的脑网络研究 522
四、焦虑和抑郁相关的药理影像学研究 526
小结 527
第三十章 痛觉及其调制 530
第一节 概述 530
一、痛觉的特点 530
二、疼痛的分类与特征 531
第二节 痛觉的解剖生理基础 532
一、感受器和传入纤维 532
二、伤害性感受器的激活 532
三、脊髓背角是痛信息处理的初级中枢 533
四、疼痛在中枢神经系统中的传导途径 534
五、丘脑是痛觉整合中枢 535
第三节 痛觉调制 536
一、感受器水平的调制 536
二、脊髓水平的调制 536
三、内源性痛觉调制系统 537
四、间脑和端脑的调制 541
第四节 神经病理性疼痛 542
一、神经病理性疼痛的类型 542
二、神经病理性疼痛的特点 543
三、神经病理性疼痛的病理生理学及其发生机制 544
四、研究进展点滴 545
小结 548
索引 551