《神經(jīng)科學基礎》課件2

神經(jīng)科學基礎探索人類大腦的奧秘和神經(jīng)系統(tǒng)的運作機制課程概述1課程目標掌握神經(jīng)科學基礎知識2主要內(nèi)容神經(jīng)結(jié)構(gòu)、電生理、高級腦功能3學習方法理論學習與實例分析相結(jié)合第一章：神經(jīng)科學導論1神經(jīng)科學的定義研究神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的科學2研究范圍從分子到行為的多層次研究3歷史發(fā)展從古希臘到現(xiàn)代腦成像技術(shù)神經(jīng)科學的分支分子神經(jīng)科學研究神經(jīng)系統(tǒng)的分子機制細胞神經(jīng)科學研究神經(jīng)元功能與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)神經(jīng)科學研究神經(jīng)環(huán)路與系統(tǒng)功能認知神經(jīng)科學研究高級認知過程的神經(jīng)基礎神經(jīng)科學的研究方法電生理學記錄神經(jīng)元電活動神經(jīng)影像學可視化腦結(jié)構(gòu)與功能分子生物學研究基因表達與蛋白質(zhì)功能行為學分析行為與神經(jīng)活動關(guān)系第二章：神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)中樞神經(jīng)系統(tǒng)大腦與脊髓周圍神經(jīng)系統(tǒng)腦神經(jīng)與脊神經(jīng)神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)細胞體神經(jīng)元的核心，包含細胞核1樹突接收信息的分支狀結(jié)構(gòu)2軸突傳導信號的長突起3神經(jīng)膠質(zhì)細胞支持神經(jīng)元功能，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，參與免疫反應神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育神經(jīng)管的形成胚胎發(fā)育早期形成神經(jīng)管神經(jīng)元的分化神經(jīng)干細胞分化為不同類型神經(jīng)元神經(jīng)回路的建立神經(jīng)元連接形成功能性回路第三章：神經(jīng)元的電生理學靜息電位神經(jīng)元未激活時的膜電位動作電位神經(jīng)元興奮時的電信號神經(jīng)信息傳遞的電生理基礎離子通道鈉離子通道控制鈉離子內(nèi)流1鉀離子通道調(diào)節(jié)鉀離子外流2鈣離子通道參與突觸傳遞過程3動作電位的產(chǎn)生和傳導去極化膜電位上升復極化膜電位恢復超極化膜電位暫時低于靜息水平突觸傳遞化學突觸通過神經(jīng)遞質(zhì)傳遞信號電突觸通過縫隙連接直接傳遞電信號神經(jīng)元之間信息傳遞的基本方式神經(jīng)遞質(zhì)興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸、乙酰膽堿抑制性神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸、甘氨酸調(diào)節(jié)性神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺、5-羥色胺第四章：感覺系統(tǒng)1感覺系統(tǒng)概述將外界刺激轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號2感覺受體類型機械感受器、化學感受器、光感受器等體感系統(tǒng)觸覺感知壓力與紋理溫度感覺感知冷熱變化痛覺感知有害刺激視覺系統(tǒng)1視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)光感受器和神經(jīng)節(jié)細胞2視覺通路視神經(jīng)→視交叉→外側(cè)膝狀體→視皮層3視覺皮層初級視皮層和高級視覺區(qū)聽覺系統(tǒng)耳的結(jié)構(gòu)外耳、中耳、內(nèi)耳聽覺通路耳蝸→聽神經(jīng)→腦干→聽皮層聽覺皮層初級和次級聽覺皮層嗅覺和味覺系統(tǒng)嗅覺受體嗅上皮中的特化神經(jīng)元味蕾結(jié)構(gòu)舌頭和口腔中的味覺受體細胞中樞處理嗅球和初級味覺皮層化學感覺系統(tǒng)的神經(jīng)機制第五章：運動系統(tǒng)1高級控制大腦皮層、基底神經(jīng)節(jié)2運動協(xié)調(diào)小腦、腦干3執(zhí)行器官脊髓、運動單位脊髓反射單突觸反射如膝跳反射多突觸反射如縮回反射不需要大腦參與的快速自動反應運動皮層初級運動皮層執(zhí)行運動命令1前運動皮層運動規(guī)劃與準備2輔助運動區(qū)復雜運動序列協(xié)調(diào)3基底神經(jīng)節(jié)結(jié)構(gòu)尾狀核、殼核、蒼白球等功能運動程序選擇與抑制相關(guān)疾病帕金森病、亨廷頓舞蹈病小腦小腦皮層結(jié)構(gòu)分子層、浦肯野細胞層、顆粒層小腦功能運動協(xié)調(diào)、平衡、精細運動控制小腦疾病共濟失調(diào)、運動不協(xié)調(diào)第六章：自主神經(jīng)系統(tǒng)交感神經(jīng)系統(tǒng)"戰(zhàn)或逃"反應副交感神經(jīng)系統(tǒng)"休息與消化"功能控制內(nèi)臟器官功能的神經(jīng)系統(tǒng)自主神經(jīng)系統(tǒng)的功能心血管調(diào)節(jié)控制心率和血壓呼吸調(diào)節(jié)調(diào)整呼吸頻率與深度消化系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制消化腺分泌與腸蠕動神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)1下丘腦整合神經(jīng)與內(nèi)分泌信號2垂體釋放多種激素3靶器官對激素產(chǎn)生生理反應第七章：高級腦功能1學習與記憶獲取、存儲和提取信息2情感與情緒情緒體驗與表達的神經(jīng)基礎學習的神經(jīng)機制長時程增強突觸效能增強1長時程抑制突觸效能減弱2突觸可塑性突觸連接的動態(tài)變化3記憶的類型1工作記憶短期信息處理2短時記憶暫時存儲信息3長時記憶陳述性與程序性記憶記憶的神經(jīng)環(huán)路海馬新記憶形成與鞏固杏仁核情緒記憶形成前額葉皮層工作記憶與執(zhí)行功能情感與情緒的神經(jīng)基礎邊緣系統(tǒng)情緒體驗的核心腦區(qū)情緒調(diào)節(jié)前額葉皮層對情緒的自上而下控制情緒產(chǎn)生與調(diào)節(jié)的神經(jīng)機制第八章：語言和認知語言的神經(jīng)基礎語言理解與表達的腦區(qū)注意力機制選擇性注意與持續(xù)注意語言中樞Broca區(qū)語言表達功能Wernicke區(qū)語言理解功能角回語言處理和閱讀功能語言處理的主要腦區(qū)雙側(cè)語言優(yōu)勢左半球優(yōu)勢語法和語音加工右半球功能語言的情感和韻律成分大腦兩半球在語言處理中的分工注意力的神經(jīng)網(wǎng)絡頂葉空間注意力1前額葉執(zhí)行注意力控制2丘腦感覺信息過濾3執(zhí)行功能工作記憶短暫保持和操作信息抑制控制抑制不相關(guān)反應認知靈活性在任務間靈活切換第九章：睡眠與覺醒清醒N1N2N3REM睡眠的神經(jīng)調(diào)控下丘腦睡眠-覺醒轉(zhuǎn)換腦干REM睡眠調(diào)控松果體褪黑素分泌睡眠障礙失眠難以入睡或維持睡眠睡眠呼吸暫停睡眠中呼吸反復中斷嗜睡癥白天過度嗜睡第十章：神經(jīng)系統(tǒng)疾病神經(jīng)退行性疾病神經(jīng)元逐漸損傷或死亡精神疾病思維、情感和行為異常常見神經(jīng)系統(tǒng)疾病及其機制阿爾茨海默病病理特征淀粉樣蛋白斑塊和神經(jīng)纖維纏結(jié)臨床表現(xiàn)記憶力下降、認知功能障礙治療策略膽堿酯酶抑制劑、NMDA受體拮抗劑帕金森病病理機制黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元變性癥狀靜止性震顫、肌強直、運動遲緩治療方法左旋多巴、多巴胺受體激動劑抑郁癥1神經(jīng)生物學基礎神經(jīng)遞質(zhì)失衡2診斷標準持續(xù)情緒低落、興趣減退3治療方法藥物治療、心理治療精神分裂癥1多巴胺假說中腦邊緣系統(tǒng)多巴胺活性增高2臨床特征幻覺、妄想、思維障礙3藥物治療抗精神病藥物第十一章：神經(jīng)科學研究前沿探索大腦功能的前沿技術(shù)和方法腦機接口技術(shù)1信號采集腦電圖、皮層電極陣列2信號處理濾波、特征提取、分類算法3應用領域神經(jīng)假肢控制、交流輔助神經(jīng)可塑性研究發(fā)育可塑性早期發(fā)育階段的神經(jīng)連接修剪學習相關(guān)可塑性學習過程中的突觸強化損傷后可塑性神經(jīng)損傷后的功能重組神經(jīng)干細胞2主要類型胚胎神經(jīng)干細胞和成體神經(jīng)干細胞3分化方向可分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞10+潛在應用神經(jīng)損傷修復、神經(jīng)退行性疾病治療光遺傳學技術(shù)原理利用光敏蛋白控制神經(jīng)元活動1應用精確操控特定神經(jīng)回路2局限性侵入性、光傳遞深度有限3第十二章：計算神經(jīng)科學神經(jīng)網(wǎng)絡模型模擬神經(jīng)系統(tǒng)的計算模型人工智能與神經(jīng)科學生物啟發(fā)的計算方法用數(shù)學模型理解神經(jīng)系統(tǒng)功能神經(jīng)網(wǎng)絡模型類型人工神經(jīng)網(wǎng)絡受神經(jīng)系統(tǒng)啟發(fā)的機器學習模型生物學啟發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡模擬真實神經(jīng)元特性的計算模型不同類型的神經(jīng)計算模型大腦連接組學結(jié)構(gòu)連接組神經(jīng)纖維連接圖譜1功能連接組腦區(qū)活動相關(guān)性網(wǎng)絡2研究方法彌散張量成像、功能磁共振3人工智能在神經(jīng)科學中的應用數(shù)據(jù)分析處理海量神經(jīng)活動數(shù)據(jù)疾病診斷輔助神經(jīng)系統(tǒng)疾病的早期診斷藥物開發(fā)加速神經(jīng)系統(tǒng)藥物的篩選與設計第十三章：神經(jīng)倫理學1腦增強增強認知功能的倫理問題2神經(jīng)數(shù)據(jù)隱私腦信息保護與使用邊界3神經(jīng)技術(shù)的公平獲取資源分配與社會公平腦增強技術(shù)藥物增強通過藥物提高認知表現(xiàn)設備增強經(jīng)顱磁刺激、經(jīng)顱直流電刺激倫理考量安全性、公平性、個體自主權(quán)增強腦功能的技術(shù)及相關(guān)倫理問題神經(jīng)數(shù)據(jù)隱私和安全腦數(shù)據(jù)保護個人神經(jīng)數(shù)據(jù)的收集與儲存規(guī)范神經(jīng)營銷倫理利用神經(jīng)科學進行市場調(diào)研的邊界法律法規(guī)神經(jīng)科技應用的法律框架第十四章：神經(jīng)科學與社會教育應用優(yōu)化學習方法與教學策略司法應用法醫(yī)神經(jīng)科學與責任能