脑科学进展PPTppt课件

脑科学进展 我眼中的脑科学与神经科学脑科学主要研究手段脑科学近期研究新进展 脑科学 从广义上来说 是研究脑的结构与功能的一门综合性科学 还包括认知神经学等 研究内容 包括神经网络复杂构建中的单个元件神经元以及神经元通讯问题 脑结构的研究及其区域复杂功能的研究 神经科学 是狭义上的脑科学 是对脑进行多方位 不同层次的研究从而解释脑活动的机制 美国神经科学会则定义其是为了了解神经系统内分子水平 细胞水平 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 研究的内容 发育神经生物学 计算神经学 神经解剖学 神经生理学 临床神经学等 两者的区别与联系 脑科学研究涉及的范围更加广泛 脑并不是孤立存在的 研究的对象不只局限于脑 而是包括与脑密不可分的整个神经系统 甚至包括感觉和效应器官 因此 脑科学也称为神经科学 狭义上的脑科学即神经科学 它们的共同目标就是认识脑的复杂结构和功能 为人类解决脑疾病提供可能 脑科学主要研究手段 形态学方法 免疫组化 Immunohistochemistry IHC 苏木精 伊红染色 hematoxylin eosinstaining HE 等电生理方法 膜片钳技术 patch clamprecordingtechnique 长时程增强 long termpotentiation LTP 等生化与分子方法 PCR技术 免疫印迹 Western blot 原位杂交 insituhybridization 等脑成像法 核磁共振成像技术 NuclearMagneticResonanceImaging 简称NMRI 等 膜片钳技术 1976年德国科学家Neher和Sakmann在青蛙肌细胞上用双电极钳制膜电位的同时 记录到ACh激活的单通道离子电流 从而产生了膜片钳技术 patchclamprecordingtechnique 1983年他们主编的 Single ChannelRecording 问世对当时的膜片钳技术做了全面系统的总结 1991年度的诺贝尔生理学与医学奖 膜片钳技术的概念 膜片钳技术是指采用尖端经过处理的微电极与细胞膜发生紧密接触 使尖端下的这片细胞膜在电学上与其他细胞膜分离 大大降低背景噪音 使单通道微弱的电流得以分辨 有两大类 单通道记录 全细胞记录单通道只能记录细胞膜单一的离子通道全细胞记录反映的是整个细胞膜上所有离子通道电活动的总和 并且保持细胞及其反应性的完整性 这样可以在细胞水平上观察受药物的作用后神经元电活动的总体反应特点 膜片钳技术的记录方式 四种基本记录模式细胞贴附记录模式 内面向外记录模式 外面向外记录模式 全细胞记录模式 膜片钳技术研究成果及发展 一 传统膜片钳技术每次只能记录一个细胞 而全自动膜片钳技术的出现在很大程度上解决了这些问题 它不仅通量高 一次能记录几个甚至几十个细胞 Wang W etal EffectofsodiumferulateondelayedrectifierK currentsinPC12cells ExperimentalandTherapeuticMedicine 2014 8 3 p 983 987二 研究对象已经不局限于离子通道 现在发展到对离子泵 交换体以及可兴奋细胞的胞吞 胞吐机制的研究等 Botta P etal AlcoholExcitesCerebellarGolgiCellsbyInhibitingtheNa K ATPase Neuropsychopharmacology 2010 35 9 p 1984 1996 膜片钳技术的发展 三 在神经科学领域中 膜片钳技术与离体脑片技术结合可以进行神经元突触联系的研究 与使用培养的或急性分散的神经元相比具有不可替代的优势 Wang X B M Hooks andQ Q Sun ThoroughGABAergicinnervationoftheentireaxoninitialsegmentrevealedbyanoptogenetic laserspritzer JournalofPhysiology London 2014 592 19 p 4257 4276 应用膜片钳技术取得的成果 成年豚鼠结肠平滑肌的内向电流主要通过高电压依赖型钙通道 L型 利用全细胞膜片钳技术研究染料木黄酮可对豚鼠近端结肠电压依赖性钙通道的影响及其作用途径 研究结果显示染料木黄酮可通过酪氨酸途径阻断豚鼠近端结肠平滑肌细胞的L钙通道的电流抑制结肠平滑肌的运动LIShi Ying TANGYi Ping OUYANGShou1EffectofgenisteinonL typecalciumchannelcurrentsofproximalcolonsmoothmusclecellsofguinea pig J 1ChinJPharmacolToxicol 2006 20 6 441 4471 Crews等推断黄体酮可通过抑制细胞外钙离子内流 从而抑制血管平滑肌的收缩 并使用膜片钳技术可以对平滑肌膜电位进行监控和分析 得到其活动的详细机制 CrewsJK KhalilRA1Gender specificinhibitionofCa2 entrymechanismsofarterialvasoconstrictionbysexhormones J 1ClinExpPharmacolPhysiol 1999 26 9 707 151 神经科学研究前沿 杨晓勇博士解析大脑中的 饥饿游戏 这项新发现表明大脑中控制饥饿和食欲的神经元能够调节白色脂肪 棕色化 Hai BinRuan MarceloO Dietrich Zhong WuLiu MarceloR Zimmer Min DianLi JayPrakashSingh KaisiZhang RuonanYin JingWu TamasL Horvath XiaoyongYang O GlcNAcTransferaseEnablesAgRPNeuronstoSuppressBrowningofWhiteFat Cell 9October2014 DOI 10 1016 j cell 2014 09 010 研究人员分析了下丘脑AgRP神经元中