2015年第十一讲+神经生物物理学

1、 Neuro- Biophysics 第十一讲 神经生物物理学杨永亮2015年1Introduction221世纪的明星学科 3神经生物学家 & 明星4神经生物物理学是研究神经系统的结构和功能，神经元识别与相互作用的科学，是一门新兴的综合性学科。神经生物物理学已成为生命医学中发展最迅速的前沿科学之一。5人脑是宇宙中已知的最复杂的结构，探索人脑的奥秘必然是人类遇到的最大挑战之一。The secret of human brain6从上个世纪90年代以来，世界科研强国加快了对神经生物学研究的投入。美国推出了“脑的十年计划”欧洲于1991年开始实施“EC脑十年计划日本于1996年也正式推出了名为“脑

2、科学时代计划”的跨世纪大型研究计划7 How to study? 神经生物学的材料与生物学的其它学科一样，是动物，从低等的果蝇到高等的小鼠、人。神经生物学的研究方法同样离不开核酸的分析与蛋白质的分析等。还包括计算机辅助设计，物理，数学，化学等等方法。8神经生物学吸引了全世界最优秀的科学工作者的目光：神经生物学的几个主打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。 9神经生物学(神经生物物理学)有许多人们非常感兴趣的话题：一、智力形成之迷。10二、毒品

3、上瘾之迷。11三、各种神经疾病之迷。12A real challenge !脑，是生物界中最复杂、最精贵的器官，尤其是人的大脑，更是与众不同，更加发达。所以神经生物学的发展必然要求各个相关学科的交叉。这也是神经生物学很多研究至今仍处于初级阶段的原因。 可以肯定的是：神经生物学在本世纪必将取得很大的进展。13Basic component - Neuron (神经元, 或神经细胞)14Synapsedendrite 15Matrix I 1617多极神经元：脊髓灰质多极神经元：大脑皮质1819(一) 化学突触传递神经元相互接触并通过化学物质传递信息20突触(synapse):突触是神经元之间，或

4、神经元与细胞之间通信的特异性接头 21Neurotransmitter神经递质 (neurotransmitter) 神经元所释放的特殊化学物质，该物质能跨过突触间隙作用于神经元或其他细胞上的特异性受体，从而完成信息传递功能的信使物质。22 神经递质 (neurotransmitter) 分类神经肽经典神经递质 氨基酸类： 谷氨酸 天冬氨酸 -氨基丁酸 甘氨酸 乙酰胆碱 单胺类： 多巴胺 去甲肾上腺素、 肾上腺素 5-羟色胺是生物体内主要起着信息传递作用的生物活性多肽，分布于神经组织也可存在于其它组织。下丘脑释放激素类、神经垂体激素类、 阿片类、垂体肽类、脑肠肽类等其他类NO、CO、组胺和腺苷

5、、前列腺素等23脑内神经递质含量比较氨基酸类递质(mol级) 胆碱与单胺类递质(nmol级) 神经肽(pmol)级其他类递质(NO、CO、组胺和腺苷)24(二)电突触传递传递过程：电-电(局部电流方式)传递特征：双向性 速度快 25(三)非突触性化学传递传递过程：经组织液扩散到邻近的细胞上26Watching neurons 27感觉:是人脑对客观事物的主观反映。通过neuron神经元来传递2829膝跳反射30第六节自主神经系统对内脏活动的调节神经系统对内脏活动调节31神经元(neuron)的轴突最长可达1米！32神经生物学处于生命科学发展前沿 著名学者高度评价神经生物学的研究神经生理学家，诺

6、贝尔医学生理学奖获得者Eccles预言：“在30年内，世界上大多数最伟大的科学家将都是在研究脑”33 诺贝尔医学奖获得者Crick指出：“对于人类来说，没有任何一种科学研究比研究人脑更重要。人约有十万多结构基因，包括密码结构蛋白，密码运动蛋白和密码酶，其中60%以上在神经系统内。其中目前已知的才几十种”34其他不是因研究神经系统领域而获诺贝尔奖的人，如Waston、Crick、Nirenberg等，也已经转入神经生物学研究领域。35Poo Mu-ming蒲慕明中国科学院神经生物所所长(Institute of Neuroscience, ION)UC-Berkeley, Professor36鲁白1990, Cornell Ph.D.1996-2009, NIH Investi