2015年第十一講+神經(jīng)生物物理學

1、 Neuro- Biophysics 第十一講 神經(jīng)生物物理學楊永亮2015年1Introduction221世紀的明星學科 3神經(jīng)生物學家 & 明星4神經(jīng)生物物理學是研究神經(jīng)系統(tǒng)的結構和功能，神經(jīng)元識別與相互作用的科學，是一門新興的綜合性學科。神經(jīng)生物物理學已成為生命醫(yī)學中發(fā)展最迅速的前沿科學之一。5人腦是宇宙中已知的最復雜的結構，探索人腦的奧秘必然是人類遇到的最大挑戰(zhàn)之一。The secret of human brain6從上個世紀90年代以來，世界科研強國加快了對神經(jīng)生物學研究的投入。美國推出了“腦的十年計劃”歐洲于1991年開始實施“EC腦十年計劃日本于1996年也正式推出了名為“腦

2、科學時代計劃”的跨世紀大型研究計劃7 How to study? 神經(jīng)生物學的材料與生物學的其它學科一樣，是動物，從低等的果蠅到高等的小鼠、人。神經(jīng)生物學的研究方法同樣離不開核酸的分析與蛋白質的分析等。還包括計算機輔助設計，物理，數(shù)學，化學等等方法。8神經(jīng)生物學吸引了全世界最優(yōu)秀的科學工作者的目光：神經(jīng)生物學的幾個主打雜志的影響因子上可以看出：自然神經(jīng)科學的影響因子是15,神經(jīng)元的影響因子是14,神經(jīng)科學雜志的影響因子是8，此外，科學期刊上還有專門的神經(jīng)生物學專題，其中的文章數(shù)量在生物學領域幾乎是最多的。 9神經(jīng)生物學(神經(jīng)生物物理學)有許多人們非常感興趣的話題：一、智力形成之迷。10二、毒品

3、上癮之迷。11三、各種神經(jīng)疾病之迷。12A real challenge !腦，是生物界中最復雜、最精貴的器官，尤其是人的大腦，更是與眾不同，更加發(fā)達。所以神經(jīng)生物學的發(fā)展必然要求各個相關學科的交叉。這也是神經(jīng)生物學很多研究至今仍處于初級階段的原因。 可以肯定的是：神經(jīng)生物學在本世紀必將取得很大的進展。13Basic component - Neuron (神經(jīng)元, 或神經(jīng)細胞)14Synapsedendrite 15Matrix I 1617多極神經(jīng)元：脊髓灰質多極神經(jīng)元：大腦皮質1819(一) 化學突觸傳遞神經(jīng)元相互接觸并通過化學物質傳遞信息20突觸(synapse):突觸是神經(jīng)元之間，或

4、神經(jīng)元與細胞之間通信的特異性接頭 21Neurotransmitter神經(jīng)遞質 (neurotransmitter) 神經(jīng)元所釋放的特殊化學物質，該物質能跨過突觸間隙作用于神經(jīng)元或其他細胞上的特異性受體，從而完成信息傳遞功能的信使物質。22 神經(jīng)遞質 (neurotransmitter) 分類神經(jīng)肽經(jīng)典神經(jīng)遞質 氨基酸類： 谷氨酸 天冬氨酸 -氨基丁酸 甘氨酸 乙酰膽堿 單胺類： 多巴胺 去甲腎上腺素、 腎上腺素 5-羥色胺是生物體內(nèi)主要起著信息傳遞作用的生物活性多肽，分布于神經(jīng)組織也可存在于其它組織。下丘腦釋放激素類、神經(jīng)垂體激素類、 阿片類、垂體肽類、腦腸肽類等其他類NO、CO、組胺和腺苷

5、、前列腺素等23腦內(nèi)神經(jīng)遞質含量比較氨基酸類遞質(mol級) 膽堿與單胺類遞質(nmol級) 神經(jīng)肽(pmol)級其他類遞質(NO、CO、組胺和腺苷)24(二)電突觸傳遞傳遞過程：電-電(局部電流方式)傳遞特征：雙向性 速度快 25(三)非突觸性化學傳遞傳遞過程：經(jīng)組織液擴散到鄰近的細胞上26Watching neurons 27感覺:是人腦對客觀事物的主觀反映。通過neuron神經(jīng)元來傳遞2829膝跳反射30第六節(jié)自主神經(jīng)系統(tǒng)對內(nèi)臟活動的調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)對內(nèi)臟活動調(diào)節(jié)31神經(jīng)元(neuron)的軸突最長可達1米！32神經(jīng)生物學處于生命科學發(fā)展前沿 著名學者高度評價神經(jīng)生物學的研究神經(jīng)生理學家，諾

6、貝爾醫(yī)學生理學獎獲得者Eccles預言：“在30年內(nèi)，世界上大多數(shù)最偉大的科學家將都是在研究腦”33 諾貝爾醫(yī)學獎獲得者Crick指出：“對于人類來說，沒有任何一種科學研究比研究人腦更重要。人約有十萬多結構基因，包括密碼結構蛋白，密碼運動蛋白和密碼酶，其中60%以上在神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)。其中目前已知的才幾十種”34其他不是因研究神經(jīng)系統(tǒng)領域而獲諾貝爾獎的人，如Waston、Crick、Nirenberg等，也已經(jīng)轉入神經(jīng)生物學研究領域。35Poo Mu-ming蒲慕明中國科學院神經(jīng)生物所所長(Institute of Neuroscience, ION)UC-Berkeley, Professor36魯白1990, Cornell Ph.D.1996-2009, NIH Investi