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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6498

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