神经生物学ppt医学课件ppt学习课件.ppt

神经生物学 第一章 绪 论,人类应当知道，因为有了脑，我们才有了乐趣、欣喜、欢笑和运动，才有了悲痛、哀伤、绝望和无尽的忧思。因为有了脑，我们才以一种独特的方式拥有了智慧、获得了知识；我们才看得见、听得到；我们才懂得了美与丑、善与恶；我们才感受到甜美与无味同样，因为有了脑，我们才会发狂和神志昏迷，才会被畏惧和恐怖所侵扰我们之所以会经受这些折磨，是因为脑有了病恙由于这样一些原因，我认为，脑在一个人的机体中行使了至高无上的权利。 希波克拉底,2,百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(I),C.S.Sherrington (英),1857,1850,1900,1950,2000,C.Golgi (意),1926,1934,神经元染色方法,1843,1852,“神经元学说”,形态,1906,1952,1932,“突触”定名 “反射”概念 “交互”抑制,反射学说,1889,1977,感觉神经纤维电活动 传入冲动大脑诱发电位 神经控制骨骼肌运动机制,E.D.Adrian (英),电生理,O.Loewi (德 英),1961,1873,1936,蛙心灌流实验 “迷走物质”,1968,1875,H.Dale (英),神经末梢分泌 乙酰胆碱ACh,神经化学,1874,1965,1944,1963,1888,J.Erlanger (美),H.S.Gasser (美),阴极射线示波器 神经纤维的分类ABC,1973,1881,W.R.Hess (瑞士),脑立体定位仪 hypothalamus,方法学创新,1949,电生理,Oxf,Cambridge,徒手切脑片银染神经元,染出神经末梢，发现神经元之间无原生质联系,生理科学进展 2001，32：187,神经药理学,分子药理学,百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(II),1850,1900,1950,2000,J.C. Eccles (澳大利亚),1914,1903,1963,A.L.Hodgkin (英),B.Katz (德 英),1917,A.F.Huxley (英),细胞内微电极 突触后电位 抑制性递质,突触,电压钳技术 动作电位的离子学说 数学方程表述, NM终板电位 递质“量子释放”,1911,动作电位机制,1905,1983,U.Von Euler (瑞典),交感神经递质 去甲肾上腺素,1970,儿茶酚胺代谢 影响CAs的药物,电生理,1912,J.Axelrod (美),（儿茶酚胺）,神经化学,1913,(左右脑),R.W.Sperry (美),1981,“脑功能侧化”,D.Hubel (加 美),1926,1924,T.Wiesel (瑞典 美),信息加工,视皮层,E.Neher (德),1991,B.Sakmann (德),大脑视觉信息加工 视觉系统发育的可塑性,膜片钳技术 单个离子通道电流记录,1999,英，澳,Cambridge,Cambridge,Levi Montalcini (意) 1986 Nerve growth Factor (NGF),百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(3),1850,1900,1950,2000,1926,1923,2000,P.Greengard (美),1930,E.Kandel (美),A.Carlsson (瑞典),神经系统中 的信号转导,蛋白磷酸化 慢突触传递 多巴胺,神经科学 基础神经科学 (脑科学) 临床神经科学 1.临床神经科学-研究神经系统疾病为主 神经病学 神经外科学 精神病学 2. 神经生物学-基础理论研究为主 是生命科学中的一门基础实验科学，以研究神经系统为目的的综合科学（实验科学） 包括多种传统学科：神经解剖学、神经组织学、神经生理学、神经化学、神经药理学、神经病理学、分子神经生物学和神经心理学。,6,一、神经生物学发展简史,1. 发育神经生物学 Development Neurobiology 2. 比较神经生物学 Comparative Neurobiology 3. 分子神经生物学 Molecular Neurobiology 4. 细胞神经生物学 Cellular Neurobiology 5. 系统神经生物学 Systemic Neurobiology 6. 行为神经生物学 Behavioral Neurobiology 从研究的内容和角度可分6个学科，但就一个课题，多是多学科多种研究方法结合。,二、神经生物学的分科,三、神经生物学地位 从上个世纪90年代以来，分子生物学快速发展。人类有33.5万多结构基因，60%以上在神经系统有表达。 美国于1990年推出了“脑的十年计划”，接着欧洲和日本也相继开展了神经生物学相关的大型研究计划，21世纪为“脑的世纪”。 研究队伍的学科范围不断壮大。 从神经生物学的几个主要杂志的影响因子上可以看出：自然神经科学的影响因子是15,神经元的影响因子是14,神经科学杂志的影响因子是8，此外，科学期刊上还有专门的神经生物学专题，其中的文章数量在生物学领域几乎是最多的。,8,掌握要点 尼式体的存在部位及组成 神经纤维的定义及分类 突触和化学性突触的定义、突触分类。 神经胶质细胞的主要功能 星形胶质细胞的主要功能和特异性标志物,9,第二章 神经组织的结构和功能,神经组织细胞组成： 神经元：1011 神经胶质：为神经元数量的10-50倍。 神经元接受、加工并传递信息，是神经系统的遗传、解剖、功能和营养单位。 神经胶质细胞主要起隔离、支持及营养周围神经元的作用。,10,结构特点： 树突(dendrite)输入信号 神经元 胞体(核周体，perikaryon)整合信号 轴突(axon)传导输出信号,11,第一节 神经元,神经元的分类： 按神经突起数目分类：假单极、双极、多极 按树突分类： 分布：锥体细胞、星形细胞 树突棘的有无：棘状神经元、无棘神经元 按功能分类： 初级感觉神经元、运动神经元、中间神经元 按轴突长度分类： 高尔基型神经元或投射神经元 高尔基型神经元或局部环路神经元 按神经递质分类： 胆碱能、单胺能、氨基酸能、肽能神经元,12,按神经突起数目分类,按树突分类,13,14,一、胞体,细胞膜(神经元膜):脂质双层、膜蛋白 细胞质、细胞器：线粒体、高尔基体、溶酶体、尼氏体等 尼氏体(nissl body)，又称嗜染质： 存在部位：胞体、树突 组成及功能：粗面内质网膜蛋白、分泌蛋白 游离核糖体结构蛋白 细胞骨架：参与神经元形态维持、运动、物质转运 微管：轴浆运输 微丝：收缩功能 神经丝：支持作用,15,细胞骨架,16,细胞核 直径：5-10 m 核膜：0.1 m核孔 核内：染色体,17,树突：胞体向外发出的树状突起，为胞体的延伸部分。在延伸过程中逐渐变细，不断发出分支，与其他细胞的轴突终末构成突触。 树突树（dendritic tree）:单个神经元的树突。 内容物：与胞体大致相同，但逐渐减少。 细胞骨架（微管）、线粒体、尼氏体 功能：是神经元信息传入的功能区。 与其它神经元的轴突终末形成突触，接受信息， 将信息传向胞体，经整合后由轴突或树突传出。,18,二、树突（dendrite）,树突树,19,结构特点 树突棘(dendritic spine): 树突表面多种形状的突起，是树突的重要结构标志。 树突与轴突的区别： 含有尼氏体,20,树突棘,三、轴突和轴突终末,轴突(axon)：轴丘始段主干轴突终末 轴丘(axon hillock)： 发起自胞体的一个几乎没有游离蛋白质和粗面内质网的三角形或扇形区，但有大量的微丝和微管。 轴突始段(axon initial segment)： 从轴丘顶端到开始出现髓鞘的轴突部分。始段的兴奋阈值最低，是神经冲动的触发区。 轴膜（axolemma）：轴突的质膜。 轴浆或轴质（axoplasm）:内含细胞骨架、线粒体、光面内质网等，但没有核糖体和粗面内质网，不能 合成蛋白质，所需蛋白质完全依靠轴浆运输。,21,22,轴丘,轴浆运输：物质沿着轴突双向流动。 顺向转运：胞体轴突末梢 （注射放射性氨基酸） 逆向转运：轴突末梢胞体 （辣根过氧化物酶法） 快速运输：有膜的细胞器（递质囊泡、分泌颗粒等） 200-400 mm/d 慢速运输：细胞骨架(微管、微丝)，0.1-1 mm/d 轴浆运输的作用: 参与物质运输，与神经纤维的信息传递 以及轴突的生长、再生有密切关系。,23,24,放射性示踪法,25,辣根过氧化物酶示踪法,Preganglionic neurons in the embryonic rat spinal cord (E14) retrogradely labeled after HRP injection into the stellate ganglion (T1-T3 indicate thoracic segments),26,轴浆运输,轴突终末（axon terminal）或终末扣（terminal bouton）： 轴突在末端处失去髓鞘，并发出一些细小终末样分支，逐渐变细并在末端膨大成球状或者扣状。 轴突终末的细胞质与轴浆相比： 没有微管 突触囊泡：直径约40 nm 大量线粒体 膜受体：接受外界信息，加以整合，以修正和调整递质的合成和分泌。 轴突作用：神经冲动的传送区，主要是传出信息，现在认为有的轴突也可以接受信息。,27,终末扣就像一个膨胀的圆盘。末梢是轴突和其他神经元（或其他细胞）的连接点，并在此将信息传递给它们，这个连接点又称为突触。,28,神经纤维是指神经细胞发出的长轴突或长树突，其主要功能是传导兴奋或冲动。 分类：有髓纤维、无髓纤维 有髓纤维：轴突除起始段和终末外均包有髓鞘。髓鞘不连续，相邻两段髓鞘间的轴突部分称为郎飞结(Ranvier node)。 髓鞘主要由髓磷脂(myelin)组成，对兴奋传导起绝缘作用。 中枢神经系统的髓鞘：少突胶质细胞 周围神经系统的髓鞘：施万细胞,29,四、神经纤维,30,31,人有髓神经纤维髓鞘,少突胶质细胞与中枢有髓神经纤维关系模式图,无髓纤维： 周围神经系统的无髓神经纤维：施万细胞沿着轴突一个接一个地连接成连续的鞘，但不形成髓鞘，故无郎飞节。一个施万细胞可包裹许多条轴突。 中枢神经系统的无髓神经纤维：轴突外面没有任何鞘膜，因此是裸露的轴突。,32,33,34,35,36,不同种类的神经纤维，其兴奋传导速度取决于： 神经纤维的直径 传导速度(m/s)=6 直径(m) 有无髓鞘 髓鞘的厚度 温度高低：皮温（25-35），每上升1 ， 传导速度加快2-3 m/s,37,神经纤维根据信号传导的方向，分为传入神经纤维(afferent fibers)和传出神经纤维(efferent fibers) 传入神经纤维（将信号由周围传至中枢） 1. 躯体反射传入纤维（类或A类） 支配肌肉，向中枢传递牵张感受器引起的神经冲动，参与反射性调节活动，不到达丘脑和皮质。 2. 躯体感觉传入纤维（、类） 在脑干、丘脑换元，投射到皮质，形成意识。,38,39,3. 内脏反射传入纤维（直径1-6 m） 控制重要内脏活动（主动脉反射、肺迷走反射、排尿反射等）。 位于副交感纤维内，多在脊髓和延髓形成反射联系，而不投射到高级中枢，不负责有意识的感觉。 4. 内脏感觉传入纤维（A 和A类） 传导有意识的内脏感觉，投射到大脑皮质。 腹部内脏痛-交感性内脏传入 胸部气管、食管和盆腔等内脏痛-副交感性 内脏传入,40,传出神经纤维（将信号由中枢传向周围） 1. 躯体传出纤维（A类） A、A 梭外肌纤维 A 梭内肌纤维 2. 内脏传出纤维 B类纤维：自主神经的节前纤维 s.C：自主神经的节后纤维 自主性传出纤维，将自主神经冲动传输给心肌、平滑肌和腺体。,41,突触(synapse)：是两个神经元之间或神经元与效应器细胞之间特异的功能性接触点。 构成：突触前神经元突触间隙突触后神经元 神经元学说(neuron theory) 神经元借助突触相互联系构成了神经系统。,42,第二节 突触和突触回路,按功能分类： 化学性突触(chemical synapse)：通过神经递质等化学物质在神经元之间传递信息的突触。 电突触(electrical synapse)：通过电流在神经元之间传递信息的突触。,43,一、化学性突触 (一) 结构：突触前部、突触间隙、突触后部 突触前部（anterior part of synapse） 是突触前的轴突终末，也称终扣(terminal bouton)。 结构： 突触囊泡 突触前膜：突出前致密突起 线粒体、滑面内质网、微管、神经丝,44,突触囊泡(synaptic vesicle)： 由膜包被，含有神经递质的囊泡结构，是递质合成、贮存和释放的基本单位。 分类(按大小和内含物电子密度不同) 小清亮突触囊泡(31-60 nm)- 经典递质 圆形：乙酰胆碱、谷氨酸等 扁平形：-氨基丁酸、甘氨酸等 小致密核心囊泡(40-70 nm)- 单胺递质 大致密核心囊泡(70-120nm)- 多肽类,45,小清亮突触囊泡,大致密核心囊泡,46,突触活性区 (synaptic active zone)： 突触囊泡 突触前致密突起：突触前膜胞浆面附着的致密物质。,47,48,突触小泡融合过程中的SNARE蛋白假说,2. 突触后部(posterior part of synapse) 结构：突触后膜、突触下网、线粒体、滑面和粗面内质网、微丝、微管等 突触后膜致密区(postsynaptic density, PSD): 突触后膜的胞浆面有一层电子密度很强的致密物质聚集。 组成：颗粒物质和细丝，有的细丝伸至胞浆形成突触下网，并可与突触下致密小体相联系。 作用：信息传递的重要结构，内含70多种化学成分。 细胞骨架蛋白 神经递质的受体蛋白 通道蛋白 使神经递质失活的酶类：胆碱酯酶,49,突触后膜致密区,50,3. 突触间隙(intersynaptic space) 突触前膜和突触后膜之间的空隙，宽度约为20-40 nm。 结构：粘多糖、糖蛋白和唾液酸、突触间丝。 突触间丝(intersynaptic filament)：平行附着于突触前后膜上，固定突触前后膜。,51,(二) 化学性突触的分类 1. 按生理功能分类：,52,2. 按突触联系方式： 轴树突触/轴棘突触 轴体突触 轴轴突触 树树突触,53,3. 特殊形态的突触 A. 平行性突触(parallel synapse) B. 连续性突触/串联性突触(serial synapse) C. 交互性突触(reciprocal synapse) D. 突触小球(synaptic glomerulus) E. 自突触(autapse),54,二、电突触(electric synapse) 最大特征是两个神经元膜相距非常近(2-3 nm)，为缝隙连接。 结构： 缝隙连接通道(gap junction channel)：由6个相同的蛋白质亚基围成的连接子(connexon)，中心是一个亲水性孔道，直径约2nm。两侧的连接子相互准确对接，形成贯穿两侧细胞膜的通道。 与化学突触比较： 信号双向传递; 传导速度快，几乎没有突触延搁; 孔径较大，可以通过1.2kD的分子;,55,缝隙连接,56,三、突触回路 (一) 局部神经元回路 投射神经元：长轴突的，起远距离联系作用，与终止的胞体不在同一核团内的神经元。 局部回路神经元(local circuit neuron, LCN)：短轴突或无轴突的神经元，与其相连接的神经元在同一核团之内或附近，起局部联系和整合作用。由LCN构成的功能活动环路，为局部神经元回路(local neuronal circuit, LNC)。 三种类型： 一种LCN组成：Renshaw cell（润绍细胞） 二个LCN组成：交互性突触 多个LCN组成,57,(二) 微回路：由局部回路神经元的胞体、树突、轴突的一个或几个突触形成的微小局部环路，是一个独立的整合单位。,58,LNC的作用： 种系发生：功能复杂化 个体发生：脑沟回的发育 (三) 神经网络 神经网络的基础在于神经元。把神经元数学化，产生了神经元数学模型。 神经网络模型是以神经元的数学模型为基础的，由网络拓扑、节点特点和学习规则来表示，可以表达实际物理世界的各种现象。,59,是神经系统的间质细胞或支持细胞。由于缺少Na+通道，各种神经胶质细胞均不能产生动作电位，不具有传导神经冲动的功能。 中枢：星形胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞 和室管膜细胞 周围：施万细胞 功能：支持作用； 绝缘作用； 屏障作用； 营养性作用，参与修复和再生； 参与神经递质摄取与分泌； 维持神经元周围的离子平衡。,60,第三节 神经胶质细胞,一、星形胶质细胞(astrocyte) 星形胶质细胞胞核含异染色质，胞浆内无尼氏体，有糖原、溶酶体和胶质原纤维(glial filament)，细胞突起无树突和轴突之分。 根据胶质原纤维的含量和突起的形状分类： 原浆性:有