神经生物学绪论ppt课件.ppt

神经生物学基础 ZSL 1 2 嗅觉不如狗视觉不如鹰灵敏不如猴速度不如豹力量不如象 人类 万物之灵 具有最复杂最精密的物质结构 脑 3 4 人工智能 5 大脑是生命组织中最难解之结 Sherrington21世纪是脑的世纪 Watson在30年内世界上大多数伟大的科学家都将研究脑 Eccles没有一种科学研究比研究人脑更重要 Crick 6 神经科学 1990 2000脑的十年 2001 2100脑的世纪 生命科学 分子生物学细胞生物学 认知科学 开发脑开发人脑增强智能模拟人脑智能电脑 保护脑寿命延长PD AD 中风高速交通颅脑 脊髓外伤生活节奏焦虑 抑郁 精神病生活质量镇痛祛痛社会开放吸毒问题 了解脑分子细胞网络全脑 离体研究 无创在体研究 Patch 电 脑地形图RIA 化学 PET 化学 PCR 基因 fMRI 功能 ConfocalCT 形态 形态 行为变化 7 从诺贝尔医学生理学奖看神经科学的发展 ZSL 8 诺贝尔奖是以瑞典著名化学家 工业家 硝化甘油炸药发明人诺贝尔 AlfredBernhardNobel 1833 1896 的部分遗产作为基金创立的 1896年12月10日 诺贝尔在意大利逝世 遵照诺贝尔遗嘱 物理奖和化学奖由瑞典皇家科学院评定 生理或医学奖由瑞典皇家卡罗林医学院评定 文学奖由瑞典文学院评定 和平奖由挪威议会选出 经济学奖设于1968年诺贝尔逝世5周年纪念日 即1901年12月10日首次颁发诺贝尔奖 自此以后 除因战时 1915 1918 1921 1925 1940 1942 计9年 未颁奖外在神经科学或与神经科学有关领域获诺贝尔医学生理学奖有20多届 获奖科学家达40余人 9 人的意识和思维起源于心还是脑 心源说脑源说 10 苏格拉底 希波克拉底 亚里斯多德 柏拉图 11 古罗马医生Galen 130 201 认为神经组织在功能上就像腺体 脑和脊髓分泌液体沿神经传送到全身各部 比利时Vesalius 1514 1564 精确描述了人类神经系统的大体解剖 是创立现代解剖学的奠基人 法国笛卡尔 Ren Descartes 1596 1650 认为脑是一架机器 独立于灵魂 但与灵魂有关 12 18世纪末 德国著名解剖学家加尔 FranzJosephGall 1758 1828 创立了颅相学说 phrenology 他认为 1 行为源于脑 2 脑皮质的专门区控制特异的功能 3 智力活动随使用而增长 13 脑功能定位论 与 脑功能整体论 14 法国神经病学家Florens 1794 1867 反对机械定位论 认为所有大脑的组织都是等势或等能的 equipotential 脑是作为一个统一整体进行工作的 脑功能整体论 学说19世纪中叶英国神经病学家Jackson发现不同的运动和感觉功能可以追踪到大脑皮质的不同部分 利用脑的某些特定部位因疾病和损伤受到破坏的病例观察其行为上的明显缺陷 从而获得了关于大脑功能的重要信息 15 1861年 Broca发现运动性失语症 受Gall等功能分区理论的影响 发展了这一观点 创立了新的颅相学 神经精神病学 neuropsychology Broca研究了8个失语症病人 能理解语言 但不能表达语言 发现所有损伤均在额下回后部 Broca区 1864年Broca宣布了这一最著名的脑功能法则 即 Wespeakwiththelefthemisphere 我们用大脑左半球在说话 16 真正对脑这个黑箱的揭示始于19世纪下叶 科学家们开始认识到 要研究脑这样的器官 主要的途径应该是描绘脑的各种元件 搞清楚它们如何联系 然后研讨脑的各部分如何工作以及它们如何协同进行机能活动这两方面的研究构成了脑研究中两个最大的传统分支 神经解剖学和神经生物学的基本内容 17 TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1904 inrecognitionofhisworkonthephysiologyofdigestion throughwhichknowledgeonvitalaspectsofthesubjecthasbeentransformedandenlarged IvanPetrovicPavlov1849 1936 18 TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1906 inrecognitionoftheirworkonthestructureofthenervoussystem C Golgi S R Cajal 19 网状学说 与 神经元学说 意大利CamelloGolgi 1843 1926 1873年创建了Golgi镀银染色法 可以对神经元进行分类 提出 网状学说 20 西班牙科学家RamonyCajal 1852 1934 改良并且应用Golgi法研究了神经系统的几乎每一个部分 染出了大量分离的 着色完全的神经细胞 并无迹象表明连续网的存在 他的巨著 人和脊椎动物神经系统组织学 1904年出版 至今仍被神经科学界奉为经典 Cajal的主要贡献是 提出了著名的神经元学说 确认神经元是神经系统构建的基本单元和信号单位 提出了动态极化原理 即电信号在神经元内自树突或胞体的接受部位流向轴突的触发区 提出了连接特异性原理 即神经元的连接是高度有序而特异的 Cajal的研究开创了整整一个时代脑研究的先河 是近代神经科学的奠基人 21 百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介 I 1850 1900 1950 2000 C Golgi 意 1926 1934 神经元染色方法 1843 1852 R Cajal 西班牙 神经元学说 形态 1906 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 22 神经元之间的信息传递结构单位 英国牛津大学生理学教授谢灵顿 C S Sherrington 1857 1952 通过详细研究膝跳反射 认为反射是神经系统基本的活动形式 于1897年首先提出突触的概念 他的工作为其后神经反射的研究奠定了基础 关于 突触 的概念在神经科学中的作用就向 神经元 这个概念一样重大 23 24 1925年 英国剑桥大学生理学教授艾德里安 E D Adrian 1889 1977 利用弦线电流计首次在单根神经纤维上记录到电活动 即神经冲动 他发现神经元均以短暂的电脉冲群通过其纤维相互传递信息 这一普遍规律的发现开创了现代神经生理学研究的新纪元 25 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 R Cajal 西班牙 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 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 26 O Loewi TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1936 fortheirdiscoveriesrelatingtochemicaltransmissionofnerveimpulses H H Dale 神经元之间的信息传递是通过电脉冲还是化学物质 27 20世纪初德国科学家奥托 洛伊 迷走神经控制心脏跳动17年的积累 灵感 双蛙心灌流实验 第一个神经递质 乙酰胆碱1936年诺贝尔生理 医学奖 第一个神经递质的发现 乙酰胆碱 28 英国科学家戴尔 H H Dale 1875 1968 在1930年证明副交感神经 包括迷走神经 末梢能分泌乙酰胆碱 而且证明交感神经的节前纤维和运动神经末梢也都能分泌乙酰胆碱 由于他们将神经化学和神经生理学的研究方法结合起来 相继确认了突触传递的神经递质 建立了突触的化学传递学说 戴尔的开创性工作对神经药理学的创建起到了不可磨灭的作用 29 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 R Cajal 西班牙 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 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 30 J Erlanger H S Gasser TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1944 fortheirdiscoveriesrelatingtothehighlydifferentiatedfunctionsofsinglenervefibres 电生理技术的革新 阴极射线示波器和神经纤维ABC分类 31 美国科学家厄兰格 J Erlanger 1874 1965 和盖塞 H S Gasser 1888 1963 发明了阴极射线示波器 可以记录神经纤维上微小的电变化 即动作电位 并证明神经纤维越粗 传导冲动的速度越快 可根据冲动传导的速度将神经纤维分为A B C三类 这一方法学进步为深入细致的电生理研究打下了坚实基础 32 TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1949 forhisdiscoveryofthefunctionalorganizationoftheinterbrainasacoordinatoroftheactivitiesoftheinternalorgans forhisdiscoveryofthetherapeuticvalueofleucotomyincertainpsychoses W R Hess Moniz1874 1955Portugal 脑立体定位仪和脑额叶切除术 飞越疯人院 33 瑞士学者赫斯 W R Hess 1881 1973 发明了脑立体定位仪 可以根据一定坐标将电极插入动物脑的特定核团进行刺激或损毁 从而开启了在动物上进行脑深部研究的大门 以上两项方法学进步 为进一步研究脑功能创造了必要条件 34 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 R Cajal 西班牙 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 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 1955 1874 A E Moniz 葡萄牙 脑白质切除术 35 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 VonEuler 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 LeviMontalcini1986NervegrowthFactor NGF Italy 36 乙酰胆碱 一个分子与三个诺贝尔奖 乙酰胆碱是神经递质 1936年诺贝尔生理 医学奖奥托 洛伊 迷走神经物质 的发现膜片钳技术与乙酰胆碱受体 1991年诺贝尔生理 医学奖1976年 德国Neher和Sakmann首次在青蛙肌细胞上用双电极钳制膜电位的同时 记录到乙酰胆碱激活的单通道离子电流 从而产生了膜片钳技术乙酰胆碱与一氧化氮 1998年诺贝尔生理 医学奖1980年发现乙酰胆碱对血管的作用与血管内皮细胞是否完整有关 乙酰胆碱仅能引起内皮细胞完整的血管扩张 37 百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介 III 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 38 瑞典神经药理学家阿尔维德 卡尔森 A Carlsson 1923 首先发现了多巴胺是脑中一种极其重要的神经递质 并且揭示了多巴胺对于运动控制的重要性 而在此之前只是把它作为去甲肾上腺素合成过程中一种微不足道的中间产物 他意识到 患帕金森病的根本原因是由于人脑基底核缺少多巴胺 于是发现了治疗帕金森病的药物 左旋多巴 L DOPA 他还证明了多巴胺对人的精神情感控制的重要性 从而进一步阐明了治疗精神分裂症药物的作用机制 39 多巴胺和转运单磷酸腺苷相关磷蛋白质 DARPP 32 分子的作用如同一个总开关 40 2003年诺贝尔生理学或医学奖授予了美国科学家PaulLauterbur和英国科学家PeterMansfield 表彰他们在核磁共振成像技术领域的突破性成就 该技术方法精确度高 无创伤性 为了解脑的结构功能提供了直观的立体图像 41 2004年诺贝尔奖 气味专家 解开人类嗅觉之谜 ScentsandSensibility AMolecularLogicofOlfactoryPerception UnravelingtheSenseofSmell RichardAxelBorn1946 LindaB BuckBorn1947 42 闻香识英雄 美国科学家理查德 阿克塞尔和琳达 巴克因嗅觉分子机制的研究成果获2004年诺贝尔生理学与医学奖 43 2014诺贝尔生理学或医学奖 发现大脑中组成定位系统的细胞fortheirdiscoveriesofcellsthatconstituteapositioningsysteminthebrain 44 神经科学 神经解剖学基础神经科学神经生物学临床神经科学 神经科学 神经组胚学 神经药理学 45 神经生物学 神经生物学 化学 遗传学 生理学 仿生学 物理学 心理学 数学 计算机科学 神经生物学是一门从多学科的角度 采用多种方法多层次研究脑的构筑 演化和工作的交叉学科 边缘学科和综合学科 前沿学科神经科学是为了了解神经系统内分子水平 细胞水平及细胞间的变化过程 以及这些过程在中枢功能控制系统内的整合作用而进行的研究 46 神经生物学的研究范畴及分支 1 分子神经生物学 分子水平2 细胞神经生物学 细胞水平3 系统神经生物学 系统水平4 行为神经生物学 整体水平5 发育神经生物学 发育不同阶段6 比较神经生物学 物种间比较 47 1 分子神经生物学 是在分子水平上研究与神经细胞或神经活动有关的化学物质 神经递质 神经肽 受体 离子通道 神经营养因子等 的形态结构 分布位置 功能 合成与代谢等 48 2 细胞神经生物学 是在细胞或亚细胞水平上研究神经元和神经胶质细胞的形态结构 分布位置 功能 神经递质 激素 细胞因子是如何调节神经细胞的 神经原内的细胞骨架成分的结构和功能 轴浆的运输与神经营养和再生的关系 神经递质 神经肽的合成 储存 释放灭活 神经原的电生理特性 神经原的生存环境与神经胶质细胞等 49 3 系统神经生物学 是以功能系统为研究对象的分支 如躯体运动系统 各感觉系统 各内脏的神经调控 心血管的调控 神经内分泌学 神经免疫学等 50 4 行为神经生物学 是在正常生活着的完整动物上 应用行为学和心理学的方法 研究神经系统与学习 情感 睡眠与觉醒等生物节律现象 各种内外环境因素的变化对动物行为的影响等 转基因动物 基因敲除 KNOCKOUT 动物的行为学研究 51 5 发育神经生物学 是研究神经系统的发育过程 包括神经外胚层的发生 分化 神经细胞的发育 神经通路的建立 神经系统各器官的形成 神经细胞的衰老和调亡 52 6 比较神经生物学 低等动物的神经系统结构简单 神经原的数量少 个体大 便于研究 许多复杂的神经活动的研究 首先从低等动物开始找到规律的 如动作电位 枪乌贼的巨轴突上 学习和记忆 海兔上 细胞的程序化死亡 线虫上 是从种系发生上研究神经系统从低级到高级的进化过程及进化规律 53 突触信息传递 基础 受体与 神经细胞 单胺类递质 氨基酸类递质 肽类神经递质 其他神经递质 感觉器官 感觉器官总论 视觉 痛觉 学习与记忆 睡眠与觉醒 语言与思维 高级功能 神经生物学 54 55 爱情 苯乙胺 多巴胺 催产素加压素 56 神经元和胶质细胞 57 神经系统 胶质细胞10 20倍神经元 神经元 细胞 1011 1012 58 1 突起 NeuronshaveTWOkindsof processes calledaxonsanddendrites butGlialcellsonlyhaveONE 2 动作电位 NeuronsCANgenerateactionpotentials GlialcellsCANNOT however Gliadohavearestingpotential 3 突触 NeuronsHAVEsynapsesthatuseneurotransmitters GlialcellsDONOThavechemicalsynapses 4 细胞分裂 NeuronsDONOTcontinuetodivide GlialcellsDOcontinuetodivide 神经元与神经胶质细胞的区别 59 Neurogenesis Astrocytogenesis Oligodendrocytogenesis 60 神经元 一个神经细胞的胞体 核周质 及其所有的突起 树突和轴突 是神经系统的功能单位是高度分化的细胞可以接受刺激 产生和扩布神经冲动并将神经冲动传递给其他效应细胞 61 神经元的显示 19世纪末期 德国神经科学家Nissl创立了神经元的染色方法 发现神经元胞浆中核蛋白体可以着色 显示神经元Clumps NisslbodiesStain Nisslstain 62 Nissl染色的作用 区别神经元和胶质细胞探讨神经元的组织结构 神经元在脑区的分布 但是 Nissl染色只能显示神经元胞体绕核部分 63 TheGolgistain 1873年 他发现了将神经组织浸泡在银溶液中 神经元完全被染色 包括神经元胞体和突起 神经元的显示 64 65 神经元结构 66 67 胞体 cellbody 突起 树突 dendrite 轴突 axon 输入信号 整合信号 传导信号 输出信号 四个功能区 构成 68 神经元模型及信号 69 存在于脑和脊髓的灰质及神经节 形态各异 大小不一 由细胞膜 细胞质 细胞器和细胞核等组成 维持和控制神经元代谢和功能活动的中心 1 神经元胞体结构和功能 70 脂质双层液态镶嵌模型 1 1神经元膜 厚度约5nm 71 L 磷脂酸 鞘磷脂 sphingomyelin SM 膜磷脂 72 膜蛋白 73 神经元静息膜电位和动作电位 LivingnervecellsarepolarizedTheinsideofthecell Intracellularfluid ICFisnegativelychargedcomparedtotheoutsideofthecellextracellularfluid ECF Thecellisabletomaintainarestingmembranepotentialof 70mV negativechargeontheinsideofmembranebyactivetransportandspecificvoltagegatedchannels 74 RestingMembranePotential 75 IonicBasisofRestingMembranePotential静息膜电位 Na concentratedoutsideofcell ECF K concentratedinsidecell ICF 76 ChemicalExcitation 77 78 Depolarization去极化 79 Repolarization复极化 80 81 ActionPotentials APs Thereare3phasestoanAP Depolarization去极化areductioninthepolarityofthemembranepotentialbyallowingNa toenterthecell Repolarization复极化membranepotentialreturnstowardstherestingvalueclosingNachannelsandopeningK channels K travelsalongitsconcentrationgradientoutofthecellreturningtheinsideofthecelltoanegativevalue Hyperpolarization超极化SlowclosingK channelscausetheinsideofthecelltobemorenegativethantherestingvalueAllAPshavethesamemagnituderegardlessofthesizeofthestimulus 82 ActionPotentials 83 1 2 神经元的细胞质和细胞器 84 神经元的细胞器 线粒体 氧化供能 储存钙粗面内质网和核糖体 尼氏体 蛋白质合成转运高尔基体 加工包装分泌蛋白溶酶体 清除垃圾微管 微丝 神经丝 细胞骨架滑面内质网 运输蛋白质 合成脂质内含物 如脂褐素 85 Nissl sStain 尼氏体 Nisslbody HEStain 86 mitochondria mitochondriainPurkinjeneuron 87 periodicacid Schiffstaining autofluorescentunderUVlight lipofuscin Lipofuscininneuronsofthehumanbrain 88 神经原纤维 neurofibril 光镜下 重金属银染色 棕黑色的丝状结构 1 3 神经元细胞骨架 89 微管微丝神经细丝 细胞骨架 90 91 1 微管 Microtubule 形态结构最粗 直径20 25nm细长而中空微管数量与轴突直径成反比功能调控神经元的形状参与物质的运输控制神经元发育中的可塑性 92 化学成分1 微管蛋白 亚单位和 亚单位 tubulin 2 微管相关蛋白 MAP MAP1 2 3 4 5和tau蛋白 MAP2 tubulin 93 Intracellulartanglesfoundwithinneuronsofbrain 94 2 神经细丝 neurofilament 神经细丝 在其他真核细胞中称为中间丝粗细界于细微丝和粗微丝之间不分支 直径约10nm由神经丝蛋白聚合而成 NF L NF M NF H 68KD 160KD 200KD 95 主要为支持作用 维持结构参与细胞内物质的运输及信息传递等 功能 中间丝蛋白的类型与分布 96 3 微丝 microfilament 粗细 直径约5nm分布 神经元 神经突起中更多 胶质细胞也有成分 肌动蛋白 actin 肌球蛋白 myosin 功能 参与生长锥突起和伪足的形成与回缩 生长锥依赖微丝得以向前运动 97 Growthcone ActinTubulinAcetylatedtubulinMerge growthconeisadynamic actin supportedextensionofadevelopingaxonseekingitstarget Filopodia Lamellipodia FilopodiaareessentialforsensingguidancecuesandsteeringthegrowthconeFilopodiaareboundbymembranewhichcontainsguidancemoleculesandreceptors 98 细胞骨架 总结 处于一种聚合与解聚 组装与去组装的动态调节中不同程度参与神经元的发育 成熟和损伤后的再生等过程 占神经元总蛋白25 很大程度上决定轴突和树突的发生参与细胞器与蛋白质在胞体与突起之间的双向运输具有高度可塑性动态变化 99 1 4 神经元胞核 位于神经元的中央 大而圆异染色质较少 位于核膜内侧 常染色质较多 分散在核的中央 着色浅l 2个核仁 深染 大而明显 100 电镜下的神经元核 101 特点之一神经元的有丝分裂活动一般在出生或出生后不久便停止 这是因为神经元的定向分化一旦开始 有丝分裂的潜力就丧失 而且细胞就不在回复到可引发有丝分裂的状态 102 尼氏小体 Nisslbody 性质 粗面内质网 核糖核蛋白体定位 神经元胞体 大树突干 不存在于轴突特点之二 当神经元受损时 尼氏小体逐渐分散以至消散 这种现象成为染色质溶解 chromatolysis 103 线粒体 特点之三 高代谢 高耗氧细胞 因此线粒体含量丰富 104 神经元代谢特点 神经元的活动需要消耗能量神经元越兴奋 代谢越旺盛 耗能越多脑重仅为体重为2 左右 而脑血流量约占心输出量之15 脑耗氧量约为总耗氧量的23 所以脑对缺氧十分敏感 脑灰质比白质的耗氧量多5倍 对缺氧的耐受性更差 急性缺氧可引起头痛 情绪激动 思维力 记忆力 判断力降低或丧失以及运动不协调等 PETScan 105 2 神经元突起 树突 dendrite 轴突 axon 突起 106 2 1 树突 dendrite 胞体的延伸部 胞质与核周质基本相同主要功能 接受信息神经元的感受区树突棘和棘器 107 108 树突棘 树突的运动 109 细长型或鼓棰型牙型蘑菇型 110 2 2 轴突 axon 细长 光滑 无棘状突无核糖体和粗面内质网主要功能 传出冲动 111 轴突起始段 突触整合的关键部位 112 突触整合的简单形式 总和 时间总和 temperalsumation 空间总和 spatialsumation 113 突触整合 神经元将各种传入冲动引起的突触后反应进行空间总和和时间总和 而后决定是否输出动作电位 这一过程称为突触整合 synapticintegration a 传入冲动来源不同b 传入冲动性质不同c 传入冲动强度不同d 传入冲动在神经元上的终止部位不同 114 神经科学Neuroscience EPSP的整合 summation 空间整合Spatialsummation 树突上的不同突触处的EPSP叠加 时间整合Temporalsummation 同一个突触上不同时间内的EPSP叠加 空间整合 时间整合 1 15ms 115 116 ThemembranepotentialofarealneurontypicallyundergoesmanyEPSPs A andIPSPs B sinceitconstantlyreceivesexcitatoryandinhibitoryinputfromtheaxonsterminalsthatreachit 117 有髓神经纤维无髓神经纤维 神经纤维 nervefiber 轴突中段 动作电位传导和轴浆转运 118 有髓神经纤维 朗飞结 Ranviernode 跳跃 式传导结间体 internode 施万细胞 Schwanncell 少突胶质细胞 119 髓鞘 MyelinSheath Myelinisawhite fattyinsulatingcoveringaroundmostofthelongaxons Itplaysanimportantroleinbothconductionvelocityandprotectionoftheaxon IntheCNS 少突胶质细胞Oligodendrocytescanmyelinatemanydifferentneurons InthePNS 雪旺氏细胞Schwanncellsarecanonlymyelinateaportionofoneaxon 120 施万细胞形成髓鞘的过程 施兰切迹与郎飞氏结 121 施兰切迹与郎飞氏结 122 少突胶质细胞形成髓鞘 123 运动电位沿无髓神经纤维单向传导 124 运动电位沿有髓神经纤维跳跃式传导 Thevelocityofanactionpotentialpropagatesalongthelengthoftheaxondependson axondiameterThelargerthediameteroftheaxonthegreaterthevelocityoftheactionpotentialtravelsalongtheaxontotheaxonterminal Myelinsheathincreasesthediameterofsectionsoftheaxonwhichdramaticallyincreasesimpulsespeed 120m sec 125 轴突转运 axonplasmictransport 神经元胞体与突起之间存在着双向物质流动 这种现象称轴突转运或轴浆转运 形式 顺向转运 胞体末梢逆向转运 末梢胞体速度 快速转运 300 400mm 天慢速转运 0 2 1mm 天顺向转运有快速转运慢速转运两种方式逆向转运只有快速转运方式 126 轴突转运 axonplasmictransport 意义 顺向转运 胞体合成的各种蛋白质 代谢物 神经递质运输到末梢神经营养因子神经发育逆向转运 胞吞大量物质胞体清除重新利用提供信息 引起胞体对轴突变化的反应 127 神经元的胞浆运输 轴突转运 128 轴突转运的机制 内含物质的囊泡 通过驱动蛋白的作用 由ATP提供能量 沿微管自胞体向末梢运行 129 运动蛋白的再循环 130 131 轴突生长锥 Neurongrowthcone Evidentfromintensiveaxonguidanceresearches axongrowthistightlycontrolledbythestructureonthetipoftheaxon growthcone 轴突末段 突触终扣和生长锥 132 生长锥 growthcone FilopodiaareessentialforsensingguidancecuesandsteeringthegrowthconeFilopodiaareboundbymembranewhichcontainsguidancemoleculesandreceptors 133 轴突生长锥Growthcone ActinTubulinAcetylatedtubulinMerge growthconeisadynamic actin supportedextensionofadevelopingaxonseekingitstarget Filopodia Lamellipodia 134 ACTINCYTOSKELETONDYNAMICSINGROWTHCONEDURINGATTRACTIONANDREPULSION LAMELLIPODIA FILOPODIADRIVEAXONEXTENSION 135 Growthconesturning Dickson 2002 1 growthconesensesagradientofguidancecue 导向分子 2 intracellularsignalinginthegrowthconehappensasymmetrically3 cytoskeletalchangeshappenasymmetrically4 growthconeturnstowardorawayfromtheguidancecue 136 Fourclassesofguidancecues Cuescanact atadistance diffusible secretedmolecules Locally contactmediated membraneassociated Cuescanact Positively attraction吸引 Negatiely repulsion排斥 137 轴突导向 AxonGuidance Theaxonisafiner cable likeprojectionwhichcanextendtens hundreds oreventensofthousandsoftimesthediameterofthesomainlength Thelongestaxonofahumanmotoneuroncanbeoverameterlong reachingfromthebaseofthespinetothetoes Howdoaxonsfindandreachtheirtargetcells Axonguidance Axonpathfinding Asubfieldofneuraldevelopmentconcerningtheprocessbywhichneuronssendoutaxonstoreachthecorrecttargets Axonsoftenfollowveryprecisepathsinthenervoussystem findtheirwayaccurately neurons target 138 轴突树突发生次序先轴突出现之后形起始段特异化无特异化态数量一条 神经元多发性且可变结长度长分枝少短分枝多构末端不逐渐变细逐渐变细棘刺无树突棘细胞器无有突触小泡优势存在选择存在细胞骨架神经丝比树突多微管比轴突多微管相关蛋白tau蛋白MAP2蛋白合成基本无可局部合成信息传递传出传入 139 A多极神经元 GolgiI型细胞 B多极神经元 GolgiI型细胞 C多极神经元 GolgiII型细胞 D小脑皮质蒲氏细胞E小脑皮质颗粒细胞F嗅感受器细胞 两个轴突 G初级感觉神经元 无脊椎动物 H假单极神经元I视网膜无长突细胞 缺乏轴突突起 J嗅球颗粒细胞 无轴突突起 K运动神经元 无脊椎动物 神经元的分类 140 根据突起的数量分类根据轴突长短分类根据神经元之间的联系 功能 分类根据分泌的神经递质分类根据电生理特性分类 神经元分类 141 根据突起的数量分类 单极神经元 双极神经元 多极神经元 142 根据轴突长短分类 高尔基I型 高尔基II型 长轴突 投射神经元 projectionneuron 可延伸到胞体范围以外 分布到神经系统其他部分或皮肤 肌肉等 轴突短 局部环路神经元 localcircuitneuron 轴突分支只局限胞体范围以内 143 根据神经元之间的联系 功能 分类 运动神经元 中间神经元 感觉神经元 144 根据分泌的神经递质分类 多巴胺能神经元肾上腺素能神经元乙酰胆碱能神经元氨基酸能神经元 145 根据电生理特性分类 兴奋性神经元抑制性神经元 146 神经胶质细胞 147 TherearetwomainkindsinPNS Schwanncells 雪旺细胞 Satellitecells 卫星细胞 148 149 Schwanncell 150 151 Satellitecells 152 153 TherearefourmainkindsinCNS Astrocytes 星形胶质细胞 Oligodendrocytes 少突胶质细胞 Ependymalcells 室管膜细胞 Microglialcells 小胶质细胞 Hematopoetic血源性的 154 Ependymalcells室管膜细胞 155 少突胶质细胞 156 ASTROCYTE BiologyandPathology 157 中枢神经系统胶质细胞 Astrocyte星形胶质细胞 特点 大 多 广 光镜 胞体星形 分支长而多 核较大 圆 染色浅 电镜 胞核常凹陷 胞质清亮 游离核糖体和粗面内质网较少 糖原颗粒丰富 有大量胶质丝 细胞间以丰富的连接蛋白43 connexin 43 形成缝隙连接 支持和分割神经元 形成血管壁和脑表面的胶质界膜 158 胞核常凹陷 胞质清亮 游离核糖体和粗面内质网较少 糖原颗粒丰富 有大量胶质丝细胞间以丰富的连接蛋白43 connexin 43 形成缝隙连接 星形胶质细胞胞核 159 星形细胞 19世纪后期命名数量最多 分布最广 神经胶质细胞 原浆性星形细胞 苔藓细胞 纤维性星形细胞 蜘蛛细胞 星形细胞 非神经元烯醇化酶标记物S 100蛋白波形蛋白 160 中枢神经系统胶质细胞 纤维性星形胶质细胞 原浆性星形胶质细胞 多见于白质内 胞质内有胶质丝 胶质原纤维酸性蛋白 GFAP 突起细长 分支少 多见于灰质内 胞质内胶质丝较少 突起较粗短 分支多 161 TwomaintypesofastrocytesinCNS Fibrousastrocytesinthewhitematter50 60processeslongandbranchingProtoplasmicastrocytesinthegraymattershorterprocessesbranchedspongiformmoreorganelles 162 Corticalneurons Gliacell astrocyte Conditionedmedium DIV2 DIV6 Primaryastrocyteculture 163 PrimaryAstrocytes ManyprimaryastrocytesexpressGFAP theintermediatefilamentglialfibrillaryacidicprotein acharacteristictrait 164 星形细胞 作用 传统神经解剖学观点 神经组织支架 具有支撑作用保有分裂能力 胶质疤痕参与物质运输和血脑屏障形成 神经胶质细胞 165 BBB 参与血脑屏障 166 功能 支持和分割神经元 形成血管壁和脑表面的胶质界膜 167 BBB 168 169 170 葡萄糖 储存糖原 参与葡萄糖代谢 171 AsNeuralactivitythereisanEnergyrequirementTosolvethis AstrocyticuptakeofGlutamateleadsto ADPleadsto GlycolysiswithinAstrocyticendfeetwhichfinallyleadsto Lactatedeliveredtoneuron Metabolicsupport provideneuronsnutrientssuch