医学神经生物学：01 绪论

神经生物学神经生物学(Neurobiology)一、一、概述概述二、神经元二、神经元三、神经突触传递物三、神经突触传递物-神经递质神经递质四、神经递质的功能四、神经递质的功能五、神经胶质细胞五、神经胶质细胞六、六、总结和举例总结和举例 医学神经生物学医学神经生物学(Medical Neurobiology)神经生物学是研究神经系统的结构和功能的分子细胞生物神经生物学是研究神经系统的结构和功能的分子细胞生物学基础的科学。医学神经生物学是研究人类神经精神活动及学基础的科学。医学神经生物学是研究人类神经精神活动及其疾病的神经生物学基础的科学。因此，医学神经生物学是其疾病的神经生物学基础的科学。因此，医学神经生物学是一门涵盖医学和生物学等学科为主的交叉学科，也是一门密一门涵盖医学和生物学等学科为主的交叉学科，也是一门密切关系到人类生命健康和生活质量的科学。切关系到人类生命健康和生活质量的科学。Neurobiology is a discipline to study the structure and function of nerve system at the molecular and cellular levels.Medical Neurobiology is to study neurobiological mechanism of neural and neuropsychological activity,as well as neurological disorders.Medical Neurobiology is multiple disciplines covering of medicine and biology,and human health and life quality.脑究竟是如何工作的？脑究竟是如何工作的？u脑是如何构成的脑是如何构成的?u构成脑的结构和物质基础是什么构成脑的结构和物质基础是什么?u脑结构中的基本单位是什么？脑结构中的基本单位是什么？u这些基本单位间通过何种方式相互联系的？这些基本单位间通过何种方式相互联系的？u联系的物质是什么？联系的物质是什么？u联系的生物效应又是什么呢？联系的生物效应又是什么呢？u这这些些基基本本单单位位的的活活动动效效应应又又是是通通过过何何种种途途径径或或方方式式来来达到行使脑的各项功能的呢达到行使脑的各项功能的呢?u结构：结构：Neuron,neuronal glia-神经元和神经胶质细胞神经元和神经胶质细胞物质：物质：Neurotransmitters-神经递质神经递质一一、概述、概述二、二、神经元神经元三、三、神经突触传递物神经突触传递物-神经递质神经递质四、神经递质的功能四、神经递质的功能五、神经胶质细胞五、神经胶质细胞六、总结和举例六、总结和举例 脑内约含脑内约含70亿个神经元亿个神经元神经元胞体直径：最大神经元胞体直径：最大20 20 m mm,m,神经突起：神经突起：1 1 m mm,m,神经元的间隙神经元的间隙:0.02:0.02 m mm,m,Camillo Golgi(1843-1926)Golgi-stained neurons(1873).Santiago Ramon Y Cajal(1852-1934)One of Cajals many drawings of brain circuity.Camillo Golgi(1843-1926)Golgi-stained neurons.神经细胞间的突起互相相联，从神经细胞间的突起互相相联，从不中断，他们的网络形成的方式不中断，他们的网络形成的方式类似于体循环系统，即类似动静类似于体循环系统，即类似动静脉的循环。脉的循环。Santiago Ramon Y Cajal(1852-1934)One of Cajals many drawings of brain circuity.神经细胞或神经元组成的，它们神经细胞或神经元组成的，它们的突起部分是通过某些方式联系，的突起部分是通过某些方式联系，而不是一种简单的连接相联的方而不是一种简单的连接相联的方式。式。Diameter of Neuron:maximal 20 m mm,dendrites：10:1.nAstrocyte 星形胶质细胞星形胶质细胞nMicroglia 小胶质细胞小胶质细胞nOligodendrites 少突胶质细胞少突胶质细胞神经质细胞神经质细胞 Neuroglia(often called glia)Function:1.Structural support（胶质纤维酸性蛋白，（胶质纤维酸性蛋白，GFAP）2.Brain barrier（参与血脑屏障构成）（参与血脑屏障构成）3.Myelin formation （构成髓鞘）（构成髓鞘）4.Facilitate NT degradation(谷氨酰胺合成酶）谷氨酰胺合成酶）5.Transmission,（突触传递）（突触传递）6.Immune response(吞噬作用，称脑内抗原呈递细胞吞噬作用，称脑内抗原呈递细胞)7.Nutrition supplement(生长因子合成和释放）生长因子合成和释放）8.Neuronal repair(神经前体细胞，神经前体细胞，neuronal precursor)星形神经胶质细胞参与参与血脑屏障构成星形神经胶质细胞参与参与血脑屏障构成 神经血管单元神经血管单元Neurovascular units神经胶质细胞为神经元合成谷氨酸和GABA神经递质提供前体神经胶质细胞参与神经递质谷氨酸的传递过程提供合成前体；谷氨酸再摄取代谢；参与谷氨酸对胶质细胞储存钙的释放胶质细胞参与谷氨酸递质的兴奋性传递神经胶质细胞维持细胞间隙中钾离子浓度和水的转运起重要作用神经胶质细胞维持细胞间隙中钾离子浓度和水的转运起重要作用白质白质灰质灰质神经小胶质细胞参与脑内的免疫反应神经质细胞（glia）nAstrocyte 星形胶质细胞星形胶质细胞nMicroglia 小胶质细胞小胶质细胞nOligodendrites 少突胶质细胞少突胶质细胞 Function:uStructural support（胶质纤维酸性蛋白，（胶质纤维酸性蛋白，GFAP）uBrain barrier（参与血脑屏障构成）（参与血脑屏障构成）uMyelin formation （构成髓鞘）（构成髓鞘）uFacilitate NT degradation(参与递质降解）参与递质降解）uTransmission,（参与突触传递）（参与突触传递）uImmune response(吞噬作用，称脑内抗原呈递细胞吞噬作用，称脑内抗原呈递细胞)uNutrition supplement(多种生长因子合成和释放）多种生长因子合成和释放）uNeuronal repair(作为神经前体细胞，作为神经前体细胞，neuronal precursor)一、概述一、概述二、神经元二、神经元三、神经突触传递物三、神经突触传递物-神经递质神经递质四、神经递质的功能四、神经递质的功能五、神经胶质细胞五、神经胶质细胞六、六、总结和举例总结和举例 一个有功能的神经元应该具备哪些基本条件一个有功能的神经元应该具备哪些基本条件?一个有功能的神经元应该具备哪些基本条件一个有功能的神经元应该具备哪些基本条件:u完整的成熟神经元的特征完整的成熟神经元的特征(形态和骨架蛋白形态和骨架蛋白)；u合成神经递质合成神经递质(应该有相应的递质合成酶应该有相应的递质合成酶)；u突触结构和联系的形成；突触结构和联系的形成；u释放递质；释放递质；u接受神经信息的输入；接受神经信息的输入；u形成神经网络。形成神经网络。From review article by Emsley JG et al.,2005,Progress in NeurobiolgyNeurogenic region:神经发生区神经发生区Non-neurogenic region:非神经发生区非神经发生区Stage and markers of development of newborn neurons in the striatum and cortical non-neurogenic regions of rat brains after a transient middle cerebral artery occlusion(MCAO).Double staining of immunofluorescence of BrdU with Tuj-1(E),MAP-2(F),GAD67(G)and GFAP(H)in the striatum of rat brains at the 4th week after ischemic injury.Newly generated neurons in the damaged striatum of adult rat brain after MCAO.Hou et al.,Stroke，2008，39：28372844 Dendrite formation of newborn neuron in the striatum after stroke.Hou et al.,Stroke,2008Synaptic formation of newborn neurons in the striatum of rat brains after stroke Hou et al.,Stroke，2008，39：28372844 Electrophysiological recording of newly generated striatal neuron in the fresh prepared brain section of rat at 8wks after a transient MCAO.Patch-clamping recording from new neuron of striatal slice of rat brain following strokeHou et al.,Stroke，2008，39：28372844 Confocal imaging of functional vesicular release from EGFP-stained processes in rat striatal brain slices at 68 weeks after MCAO.The results demonstrated by molecular,structural,and functional criteria that ischemia-stimulated newborn neurons could differentiate into GABAergic and cholinergic neurons that become functionally integrated into neural networks in the ischemia-injured striatum of the adult rat.荧光金（荧光金（fluorogold,FGfluorogold,FG）逆行追终法研究神经元的投射。）逆行追终法研究神经元的投射。Illustration of animal experimental protocols and identification of fluorogold(FG)injection site and retrograde FG signals in the rat brain.Newly generated GFP-labeled striatal neurons formed projections to substantia nigra 13 weeks after MCAO.Formation of neural networks of newborn straital neurons in adult brain after stroke.Newborn striatal neurons can develop projection to the substantia nigra(SN),and receive dopaminergic inputs from the SN and glutamatergic inputs from cerebral cortex.一个有功能的神经元应该具备哪些基本条件一个有功能的神经元应该具备哪些基本条件:u完整的成熟神经元的特征完整的成熟神经元的特征(形态和骨架蛋白形态和骨架蛋白)；u合成神经递质合成神经递质(应该有相应的递质合成酶应该有相应的递质合成酶)；u突触结构和联系的形成；突触结构和联系的形成；u释放递质；释放递质；u接受神经信息的输入；接受神经信息的输入；u形成神经网络。形成神经网络。今天要求回答的问题如下：今天要求回答的问题如下：何谓神经元新生何谓神经元新生(neurogenesis)(neurogenesis)？在成年脑内是否存在？在成年脑内是否存在？请各位同学写上你的姓名、班级和学号。请各位同学写上你的姓名、班级和学号。Perfusion chamber:Perfusion chamber:用于离体脑片的组织灌流，用于离体脑片的组织灌流，收集灌流液来测定灌流液中收集灌流液来测定灌流液中神经递质含量，采用合适的神经递质含量，采用合适的方法测定神经递质的含量，方法测定神经递质的含量，如如HPLCHPLC荧光检测氨基酸神经荧光检测氨基酸神经递质含量的变化，以反映灌递质含量的变化，以反映灌流脑片中的递质释放情况。流脑片中的递质释放情况。Measure the level of NT Perfusion chamber:Perfusion chamber:用于离体脑片的组织灌流，用于离体脑片的组织灌流，收集灌流液来测定灌流液中收集灌流液来测定灌流液中神经递质含量，以反映脑组神经递质含量，以反映脑组织的递质释放情况。织的递质释放情况。Microprobe:Microprobe:用于整体动物脑内神经递质用于整体动物脑内神经递质释放研究。采用立体定向仪，释放研究。采用立体定向仪，将探头预先置入脑内核团用将探头预先置入脑内核团用人工脑脊液灌流，收集挽出人工脑脊液灌流，收集挽出液，采用合适的方法测定神液，采用合适的方法测定神经递质的含量，以反映脑组经递质的含量，以反映脑组织的递质释放情况。织的递质释放情况。Measure the level of NT Detect the function of released NT要求学生掌握的内容：1.神经系统的基本功能单位；2.成熟神经元的结构和功能特征；3.作为神经递质的标准；4.作为受体基本生物学标准；5.神经递质受体的分类与作用方式；6.神经元细胞器的主要功能；6.医学神经生物学研究的对象及其临床意义。要求学生了解的内容：1.科学思维推动学科发展；2.技术发展促进新概念的形成；3.科学研究为人类社会服务 学习和树立科学思维方式，正确运用和学习和树立科学思维方式，正确运用和发展科学研究技术，开展和推动医学科发展科学研究技术，开展和推动医学科学研究，为人类健康事业造福！学研究，为人类健康事业造福！名词解释：名词解释：神经递质，神经递质，受体，突触，树突，树突棘，神经传递受体，突触，树突，树突棘，神经传递囊泡，代谢型受体，离子型受体，神经元，囊泡，代谢型受体，离子型受体，神经元，神经胶质细胞，神经元发生（神经胶质细胞，神经元发生（neurogenesisneurogenesis）问答题：问答题：1 1.神经元线粒体的主要功能及其生理病理学意义；神经元线粒体的主要功能及其生理病理学意义；2.作为成熟的神经元具备那些的基本生物学 特征；3.何谓神经递质；4.受体的生物学特征有哪些；5.神经元骨架蛋白的主要功能及其生理病理学意义；6.6.神经胶质细胞的分类及其主要功能；神经胶质细胞的分类及其主要功能；7.7.简要说明神经元之间信息传递的主要方式。简要说明神经元之间信息传递的主要方式。8.8.何谓神经元发生？在成年脑内是否存在？何谓神经元发生？在成年脑内是否存在？是非题或多选题：是非题或多选题：1.1.成年脑内神经元不会再生（成年脑内神经元不会再生（B B ）A.A.是是 B B 否否2.2.线粒体不参与以下线粒体不参与以下 （D D ）功能：功能：A.A.凋亡凋亡 B.B.能量代谢能量代谢 C.C.自由基形成自由基形成 D.D.炎症反应炎症反应3.3.脑内没有免疫反应（脑内没有免疫反应（B B ）A.A.是是 B B 否否4.4.代谢型受体兴奋性与细胞膜离子通道功能无关（代谢型受体兴奋性与细胞膜离子通道功能无关（B B ）A.A.是是 B B 否否5.5.轴浆转运指神经元胞体向神经末梢转运的过程（轴浆转运指神经元胞体向神经末梢转运的过程（B B ）A.A.是是 B B 否否6.6.神经胶质细胞仅作为脑内的支持细胞（神经胶质细胞仅作为脑内的支持细胞（B B ）A.A.是是 B B 否否今天要求回答的问题如下：今天要求回答的问题如下：何谓神经元发生何谓神经元发生(neurogenesis)(neurogenesis)？在成年脑内是否存在？在成年脑内是否存在？请各位同学写上你的姓名、班级和学号。请各位同学写上你的姓名、班级和学号。