1神经生物学 第一章神经元.ppt

1、神 经 生 物 学,本 课 程 的 目 标,理解并掌握神经生物学的基本知识 初步了解神经生物学研究的常用方法 介绍常见神经系统疾病的基本常识 初步接触神经生物学研究思路 通过考试检验，取得学分,课程内容及课时安排,第一部分：细胞水平（10学时） 神经元的基本结构 膜系统 离子通道 神经元的电学特性 受体与信号转导 突触,第二部分：神经系统的发育和再生（4学时） 第三部分：感觉系统（6学时） 第四部分：运动系统（6学时） 第五部分：脑的高级功能（6学时） 第六部分：神经、内分泌与免疫系统的关系,神经科学的发展历史,古埃及：Edwin Smith外科纸草（公元前1700年）,脑（brain，约公元

2、前3000年）,皱褶,脑膜,脑脊液,脑与心脏,脑 希波克拉底 柏拉图,心脏 古埃及人 亚里斯多德,解剖学的时代,1536：描述脑脊液,1550：描述视神经在脑部的起点,1586：区分灰质和白质,1587：描述脑室和海马回,1650：描述第三、四脑室之间的导水管,1664：描述第11对脑神经、发现蛛网膜,1681：Thomas Willis创造词汇“Neurology”,1736：Jean Astrus创造词汇“reflex”,1782：发现视网膜中央窝,1786：描述视交叉,1800：描述黑质,神经生物学的出现和发展,1858 Gerlach 提出神经系统的网络学说，与神经元学说对立,1873

3、：Golgi(网络学说支持者）发明硝酸银染色,1862 Kuhne 提出动作电位直接传到肌肉：电传递,1838：Schleiden和Schwann细胞学说。 人们对神经细胞的推测形成神经元概念。 Schwann也描述了外周神经系统包裹轴突的史旺氏细胞,1849：Helmholtz测定了蛙神经冲动的速度,1859：Rudolph Virchow创造词汇“Neuroglia”,1865：区分树突与轴突,1891：Wilhelm von Waldeyer创造词汇“Neuron”,1952：Hodgkin霍奇金 & Huxley赫胥黎 发明电压钳分析离子电流,1963 Eccles, Hodgkin

4、& Huxley 获诺贝尔生理学和医学奖,1976：Neher & Sakman 发明膜片钳分析单通道活动,1991 Neher & Sakman 获诺贝尔生理学和医学奖,近年诺贝尔生理学或医学奖得主及主要成就,1992 美国科学家费希尔、克雷布斯因在逆转蛋白磷酸化作为生物调节机制的发现中作出巨大贡献而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。 1993 英国科学家罗伯茨、美国科学家夏普因发现断裂基因而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。 1994 美国科学家吉尔曼、罗德贝尔因发现G蛋白及其在细胞中转导信息的作用，而共同获得诺贝尔医学及生理学奖。,1995 美国科学家刘易斯、维绍斯、德国科学家福尔哈德因发现了控

5、制早期胚胎发育的重要遗传机理，而共同获得诺贝尔医学及生理学奖。 1996 澳大利亚科学家多尔蒂、瑞士科学家青克纳格尔因发现细胞的中介免疫保护特征，而共同获得诺贝尔医学及生理学奖。 1997 美国科学家普鲁西纳因发现了一种全新的蛋白致病因子朊蛋白，并在其致病机理的研究方面做出了杰出贡献，而获得诺贝尔医学及生理学奖。 1998 美国的费里德慕拉德、路易斯伊格纳罗和罗伯特佛契哥特，表彰他们发现了氧化氮是一种信号分子 1999 美国的布洛伯尔，表彰他在蛋白质在细胞中传递和定位研究方面所取得的成果。,2000 瑞典科学家阿尔维德卡尔松、美国科学家保罗格林加德、奥地利科学家埃里克坎德尔在人类脑神经细胞间信

6、号的相互传递方面获得的重要发现。帕金森氏症 2001 美国科学家利兰哈特韦尔、英国科学家蒂莫西亨特、保罗纳斯发现了细胞周期的关键分子调节机制。 2002 英国科学家悉尼布雷内、约翰苏尔斯顿、美国科学家罗伯特霍维茨找到了对细胞每一个分裂和分化过程进行跟踪的细胞图谱。 2003 美国科学家保罗劳特布尔、英国科学家彼得曼斯菲尔德在核磁共振成像技术领域的突破性成就。 2004 美国科学家理查德阿克塞尔和琳达巴克。他们揭示了人类嗅觉系统的奥秘。 2005 澳大利亚科学家巴里马歇尔和罗宾沃伦，他们发现了导致胃炎和胃溃疡的细菌。,2006年，安德鲁法尔(美国)和克雷格梅洛(美国)，发现了RNA(核糖核酸)干

7、扰机制。 2007年，美国科学家马里奥卡佩奇和奥利弗史密西斯、英国科学家马丁埃文斯。称为“基因打靶”的强大技术。 2008年，德国科学家哈拉尔德楚尔豪森因发现人乳突淋瘤病毒引发子宫颈癌 2009年，发现端粒和端粒酶保护染色体的机理而获此殊荣。 2010年，罗伯特爱德华兹因为在试管婴儿方面的研究,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

8、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 放射(化学） PET(化学） PCR(基因） fMRI (功能） 共焦显微镜 CT(形态） (形态） 行为变化,未来将是神经生物学的时代,19012004年：神经科学领域获得27次诺贝尔奖，特别是70年代以后，获得16次诺贝尔奖,神经系统疾病，例如老年痴呆症、帕金森氏症、中风等是目前的研究热点,神经生物学的特点和重要性,中国神经科学的发展,生理学的奠基人：林可胜 中国生理学会和中国生理杂志 神经科学的奠基人：冯德培、张香桐、张熙均 两位美国科学院院士，以国内成就当选的第一人 50年代末60

9、年代初：邹冈发现吗啡镇痛的作用位点 1980年：上海脑所成立 1999年：上海神经所成立 与世界的差距,神经生物学的特点,功能研究为主 研究手段多样 与其他学科联系紧密,新技术 1 微电极 2 免疫组化 3 神经组培 4 膜片钳 5 突触和新递质 6 高级功能 7 基因技术,参考书 学习方法 习题 考试,小结,神经生物学：认识脑和神经系统有关的科学。 新兴学科，80%以上是近20、30年的新发现。 2000以前：古中国和希腊，精神-肉体的关系 中世纪：精神来自大脑 18世纪：脑及功能可分区，脑和躯体靠神经通信 19世纪：神经解剖学和神经生理学形成。 组件描述，各部联系，协调和功能。缺陷描述功能

10、区。,20世纪前期：神经元学说。突触的概念。电信号和化学信号，冲动的发生和传导机制，突触的化学传递理论。 50年代起：神经化学和神经药理学兴起。进入细胞和分子水平。 1970年美国神经科学会成立。 近30年，大量细胞生物学家进入这一领域 近15年，大量资金和分子生物学家进入这一领域，“脑的十年9000”。近20年诺贝尔生理学或医学奖表彰的主要成就 1/2与神经生物学密切相关,神经生物学的出现和发展,1858 Gerlach 提出神经系统的网络学说，与神经元学说对立盖拉赫,1873：Golgi(网络学说支持者）发明硝酸银染色,1862 Kuhne 提出动作电位直接传到肌肉：电传递库恩,1838：

11、Schleiden和Schwann细胞学说。 人们对神经细胞的推测形成神经元概念。 Schwann也描述了外周神经系统包裹轴突的史旺氏细胞,1849：Helmholtz测定了蛙神经冲动的速度亥姆霍兹（德国生理学家）,1859：Rudolph Virchow菲尔霍创造词汇“Neuroglia神经胶质 ”,1865：区分树突与轴突,1891：Wilhelm von Waldeyer创造词汇“Neuron神经元 ”,第一章 神 经 元 和 突 触,数量 305-1011个 大小 3155um -1m 形状,第一节 神经系统概述,一、 神经系统的进化 少多，弥散集中，低等高等 反射和反射弧：P4,二、

12、人的神经系统构成,中枢部,周围部,中脑 脑桥 延髓,脑,小脑,脑干,前脑,端脑 间脑,脊髓,后脑,中央管 中间带 前角（前柱） 前索 后角（后柱） 后索 侧角（侧柱） 外侧索 白质前连合 网状结构,脊髓内部结构,板层 边缘层（海绵带） 板层 胶状质,一、灰质,Rexed 板层,板层 板层,调节运动,内有后角固有核,板层 板层,二、白质,（一）上行纤维束,1、薄束 T5 以下 楔束 T4 以上,传导意识性本体感觉,2、脊髓小脑前束 脊髓小脑后束,传导非意识性本体感觉,3、脊髓丘脑侧束传导痛温觉 脊髓丘脑前束传导粗触觉，压觉,（二）下行纤维束,1、皮质脊髓束 2、红核脊髓束 3、前庭脊髓束 4、顶

13、盖脊髓束,皮质脊髓侧束 皮质脊髓前束,脊神经,构成和分部,31对,前根 运动 后根 感觉 脊神经节,C 8 T 12 L 5 S 5 Co 1,纤维成分,躯体感觉纤维 内脏感觉纤维 躯体运动纤维 内脏运动纤维, 嗅神经 感觉性 视神经 感觉性 动眼神经 运动性 滑车神经 运动性 三叉神经 混合性 展神经 运动性 面神经 混合性 前庭蜗神经 感觉性 舌咽神经 混合性 迷走神经 混合性 副神经 运动性 舌下神经 运动性,总论,连于中脑,连于延髓,连于脑桥,连于端脑,连于间脑,一、十二对脑神经名称、性质,第二节 神经元的结构,一、神经元的形态 神经元：胞体和突起。一个细胞：膜/质/核。 突 起：树突

14、和轴突。,二、神经元的分类,根据神经元突起的数目 1.单极神经元或称假单极神经元，从胞体只伸出一根突起，突起离开胞体后不久再分为轴突(中枢突)和树突(周围突)。例如，脊神经节中的细胞均属此类。 2.双极神经元，从胞体的两端各发出一根突起。如视网膜中的双极神经细胞同于此类。 3.多极神经元是由胞体发出两根以上的突起，其中一根为轴突长而细；其余的为树突，而且一根树突又有许多分支，中枢神经系统内的神经元多属此类。,按照釉突的长短： 高尔基 I 型：轴突细长、连接范围较广； 高尔基II型：轴突甚短仅连邻近的神经元。 按照功能分： 感觉神经元、中间神经元和运动神经元。 根据神经元的作用分为： 兴奋性神经

15、元和抑制性神经元。 根据神经元释放的递质不同：可分为 胆碱能神经元、肾上腺素能神经元、多巴胺能神经元等。,三、神经元的胞体,特殊结构： 1.尼氏体(Nissels body) ：只存在于胞体和树突中，由糙面内质网和核糖核蛋白体所组成，是神经元内合成蛋白质的主要部位（酒精固定，碱性染料）,2.神经原纤维(neunrofibril)为成束排列的细束，由直径不等的神经微管和微丝组成。有的在胞体中交织成网，有的在轴突中和树突中彼此平行，密集成束。神经原纤维的功能可能是起细胞骨架的作用和协助轴浆运输物质。,四、神经元的突起,树突：基部较宽，反复分支，一般较短。有大量的细刺状突起，称为“棘”，多根。接受信

16、息，也可以在树突这一层次进行传递。 轴突：一根轴突。基部为轴丘是动作电位产生的部位。具髓鞘。粗细均匀。具轴浆流，不能合成蛋白质。主干上常发出侧支。末端脱去髓鞘后反复分支。末端膨大，称为突触前终末。,第三节 突触,一、突触的概念和类型 一个神经元和另一个神经元之间的机能连接点，称为突触,突触分为三部分，即突触前、突触间隙和突触后。 按照神经元不同接触部位又可分为：轴突树突型，轴突胞体型，轴突轴突型，胞体胞体型，树突树突型等。 按照结构和机制的不同，突触可以分为：化学突触和电突触 按照其传递的性质又可分为：兴奋性突触和抑制性交触等。,二、 化学突触,（一） 突触前膜 栅栏结构 由突触前致密突起和突

17、触小穴组成，其小穴尺寸恰好适合突触小泡的大小。,一般按突触小泡的内含物的电子密度不同，将小泡分为两大类：清亮小泡或电子透亮小泡颗粒小泡或致密核心小泡 “量子释放”的概念,（二 ）突触间隙,指突触前膜和突触后膜之间的空隙，其宽度因突触类型不同而异约20 nm。中枢神经系统中，突触的间隙一般为10 30nm，神经肌肉接点的间隙可达50 60 nm,（三 ）突触后膜,在后膜上有多种特异蛋白质，主要有受体蛋、通道蛋白、还有一些能分解神经递质使之失活的酶类，如胆碱脂酶等。突触后成分中还包括有线粒体、神经微管、多泡小体等。 按突触后膜的形态将其分为三种： 增厚型突触后膜 薄型突触后膜 高密度电子致密物质积

18、聚的突触后膜,三、电突触,1.缝隙连接(gap junction)也称电突触，其主要的特征是突触间隙很窄，一般小于2nm。每一侧的膜上都排列着多个各由6个蛋白质亚基组成的“颗粒”，颗粒的中心是一个亲水性的通道，该通道贯穿两个细胞的膜，使得两个细胞的胞质相通。 2.缝隙连接在神经系统中主要存在于胶质细胞之间，电突触的功能可能是使一群神经元产生同步性放电。 3. 混合突触,第四节 神经胶质细胞,一、中枢神经胶质细胞 中枢神经系统中存在着大量的非神经元细胞，即神经胶质细胞神经胶质细胞 神经胶质细胞：体积一般比神经细胞小，虽然具数量巨大，10-50倍，但其总的体积只占脑体积的半。 在普通粱色的标本上，只能看见别它们的细胞核，用镀银法可见细胞突起。,神经胶质细胞的几种类型,(一)星形胶质细胞 ：体积最大，星状，突起呈树枝状末端膨大，包裹在脑毛细血管的表面，称为血管周足(也称脚板)。是血脑脊液屏障的结构基础。（血管表面85 ） 原浆性：突起粗，多分支，原纤维较少，核色浅，分布在灰质以突起包绕神经元的胞体。 纤维性 ：突起细，少分支，