醫(yī)學研究生神經(jīng)系統(tǒng)生物

1、醫(yī)學研究生神經(jīng)系統(tǒng)生物一、神經(jīng)科學的興起 人類的優(yōu)勢是有思想、文字和語言。所有這些又是人類特有的極為發(fā)達的大腦的產(chǎn)物。因此，揭示人腦的奧秘，是人類面臨的最大挑戰(zhàn)之一。 對神經(jīng)系統(tǒng)的科學研究，大部分是在20世紀進行的。神經(jīng)科學這門綜合學科在過去二十多年中有顯著的進展，加深了我們對神經(jīng)系統(tǒng)的奧妙的了解，改善了對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的預(yù)防、診斷和治療，促進了相關(guān)學科的發(fā)展。 解剖學方面19世紀意大利解剖學家C Golgi發(fā)明了銀染法選擇性顯示神經(jīng)細胞1907年西班牙科學家SR Cajal出版了人和脊椎動物神經(jīng)系統(tǒng)組織學，確認神經(jīng)系統(tǒng)由神經(jīng)元構(gòu)成，并進行了分類。于1906年共享諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。神經(jīng)生理學

2、方面19世紀末英國生理學家CS Sherrington 1897年首次提出突觸（synapse）E Adrain 1925年首次在單根神經(jīng)纖維上記錄電脈沖Sherrington和 Adrain獲得1932年諾貝爾獎生化藥理學方面TR Elliot 1904年首先提出交感神經(jīng)末梢釋放腎上腺素作為傳遞物質(zhì)JN Langley 1905年提出神經(jīng)支配骨骼肌引起的興奮是由與尼古丁有關(guān)的化學物質(zhì)所傳遞O Loewi 用蛙心灌流實驗顯示迷走神經(jīng)末捎釋放“迷走物質(zhì)”使心臟抑制。以這些為基礎(chǔ)建立神經(jīng)末梢化學傳遞的理論，同時也建立了配體和受體相互作用的理論。心理學方面19世紀初維也納醫(yī)生FJ Gall 首先提出

3、腦是思想的器官，腦內(nèi)至少有35個區(qū)域分別司理模仿、希望、理念、破壞性等各種心理活動，提出所謂“顱相學”。法國神經(jīng)病學家P Flourens 認為腦的任何一部分都管理所有功能，無真正分工。 醫(yī)學神經(jīng)生物學 關(guān)新民 主編 人民衛(wèi)生出版社相關(guān)參考書、雜志:中文書目 : 神經(jīng)生物學 壽天德 主編 神經(jīng)發(fā)育分子生物學 陳宜張 主編 細胞和分子神經(jīng)生物學 左明雪 主編 神經(jīng)元：細胞和分子神經(jīng)生物學 舒斯云 主譯 神經(jīng)科學綱要 韓濟生 主編1.什麼是神經(jīng)生物學？神經(jīng)生物學（Neurobiology）是一門對動物和人類的神經(jīng)系統(tǒng)進行生物學研究的綜合性科學。它從分子水平、細胞水平到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（細胞間的活動）乃至整

4、體系統(tǒng)水平上研究神經(jīng)系統(tǒng)；以了解各個水平上的結(jié)構(gòu)與功能的相互關(guān)系；神經(jīng)系統(tǒng)的生長、發(fā)育、衰老、調(diào)亡規(guī)律；為闡明行為和心理產(chǎn)生的機制；物質(zhì)產(chǎn)生精神活動的機理提供依據(jù)。二.神經(jīng)生物學的研究范疇及分支1.分子神經(jīng)生物學：2.細胞神經(jīng)生物學：3.系統(tǒng)神經(jīng)生物學：4.行為神經(jīng)生物學：5.發(fā)育神經(jīng)生物學：6.比較神經(jīng)生物學：1.分子神經(jīng)生物學：是在分子水平上研究與神經(jīng)細胞或神經(jīng)活動有關(guān)的化學物質(zhì)（神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)肽、受體、離子通道、神經(jīng)營養(yǎng)因子等）的形態(tài)結(jié)構(gòu)、分布位置、功能、合成與代謝等。2.細胞神經(jīng)生物學：是在細胞或亞細胞水平上研究神經(jīng)原和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)、分布位置、功能（神經(jīng)遞質(zhì)、激素、細胞因子是

5、如何調(diào)節(jié)神經(jīng)細胞的；神經(jīng)原內(nèi)的細胞骨架成分的結(jié)構(gòu)和功能；軸漿的運輸與神經(jīng)營養(yǎng)和再生的關(guān)系；神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)肽的合成、儲存、釋放滅活；神經(jīng)原的電生理特性；神經(jīng)原的生存環(huán)境與神經(jīng)膠質(zhì)細胞等）。3.系統(tǒng)神經(jīng)生物學：是以功能系統(tǒng)為研究對象的分支，如軀體運動系統(tǒng)、各感覺系統(tǒng)、各內(nèi)臟的神經(jīng)調(diào)控、心血管的調(diào)控、神經(jīng)內(nèi)分泌學、神經(jīng)免疫學等。4.行為神經(jīng)生物學是在正常生活著的完整動物上，應(yīng)用行為學和心理學的方法，研究神經(jīng)系統(tǒng)與學習、情感、睡眠與覺醒等生物節(jié)律現(xiàn)象、各種內(nèi)外環(huán)境因素的變化對動物行為的影響等。轉(zhuǎn)基因動物、基因敲除（KNOCK OUT）動物的行為學研究。5.發(fā)育神經(jīng)生物學：是研究神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程，包括

6、神經(jīng)外胚層的發(fā)生、分化、神經(jīng)細胞的發(fā)育、神經(jīng)通路的建立、神經(jīng)系統(tǒng)各器官的形成、神經(jīng)細胞的衰老和調(diào)亡。6.比較神經(jīng)生物學：是從種系發(fā)生上研究神經(jīng)系統(tǒng)從低級到高級的進化過程及進化規(guī)律。低等動物的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，神經(jīng)原的數(shù)量少，個體大，便于研究。許多復(fù)雜的神經(jīng)活動的研究，首先從低等動物開始找到規(guī)律的，如動作電位（槍烏賊的巨軸突上）、學習和記憶（海兔子上）、細胞的程序化死亡（線蟲上）。三.神經(jīng)生物學學科特點1.綜合性：2.實驗性：3.新穎性學習方法英語教科書：是壓力，有后勁以學習名詞為主，要敢于發(fā)音綜合學科：multidisciplinary以功能為主，結(jié)合形態(tài)以基礎(chǔ)為主，結(jié)合臨床教科書內(nèi)容與講課內(nèi)

7、容可能不完全一致，但鼓勵看書（教科書），借機學習專業(yè)英語。神經(jīng)科學 (1990-2000 腦的十年) (2001-2100 腦的世紀)生 命 科 學分子生物學細胞生物學 認知科學開發(fā)腦開發(fā)人腦 增強智能模擬人腦 智能電腦保護腦壽命延長 PD, AD, 中風高速交通 顱腦, 脊髓外傷生活節(jié)奏 焦慮,抑郁,精神病生活質(zhì)量 鎮(zhèn)痛 祛痛社會開放 吸毒問題了解腦分子 細胞 網(wǎng)絡(luò) 全腦 (離體研究) (無創(chuàng)在體研究) Patch（電） 腦地形圖 RIA(化學） PET(化學） PCR(基因） fMRI (功能） Confocal CT(形態(tài)） (形態(tài)） 行為變化百年來與神經(jīng)科學有關(guān)的諾貝爾獎獲得者選介(I

8、)C.S.Sherrington (英)18571850190019502000C.Golgi (意)19261934神經(jīng)元染色方法18431852R.Cajal (西班牙)“神經(jīng)元學說”形態(tài)190619521932“突觸”定名“反射”概念“交互”抑制反射學說生理電生理18891977感覺神經(jīng)纖維電活動傳入沖動大腦誘發(fā)電位神經(jīng)控制骨骼肌運動機制E.D.Adrian (英)電生理O.Loewi (德 英)196118731936（乙酰膽堿）神經(jīng)化學蛙心灌流實驗“迷走物質(zhì)”19681875H.Dale (英)神經(jīng)末梢分泌乙酰膽堿ACh神經(jīng)化學18741965194419631888J.Erlang

9、er (美)H.S.Gasser (美)陰極射線示波器神經(jīng)纖維的分類ABC19731881W.R.Hess (瑞士)腦立體定位儀 hypothalamus方法學創(chuàng)新1949電生理OxfCambridge徒手切腦片銀染神經(jīng)元染出神經(jīng)末梢，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元之間無原生質(zhì)聯(lián)系生理科學進展2001，32：187神經(jīng)藥理學分子藥理學百年來與神經(jīng)科學有關(guān)的諾貝爾獎獲得者選介(II)1850190019502000J.C. Eccles (澳大利亞) 191419031963A.L.Hodgkin (英)B.Katz (德 英)1917A.F.Huxley (英)細胞內(nèi)微電極突觸后電位抑制性遞質(zhì)突觸電壓鉗技術(shù)動作電

10、位的離子學說數(shù)學方程表述 NM終板電位遞質(zhì)“量子釋放”1911動作電位機制19051983U.Von Euler (瑞典)交感神經(jīng)遞質(zhì)去甲腎上腺素1970兒茶酚胺代謝影響CAs的藥物電生理1912J.Axelrod (美)（兒茶酚胺）神經(jīng)化學1913(左右腦)R.W.Sperry (美)1981“腦功能側(cè)化”D.Hubel (加 美)19261924T.Wiesel (瑞典 美)信息加工視皮層E.Neher (德)1991B.Sakmann (德)大腦視覺信息加工視覺系統(tǒng)發(fā)育的可塑性膜片鉗單通道方法學膜片鉗技術(shù)單個離子通道電流記錄1999英，澳CambridgeCambridgeLevi Mo

11、ntalcini 1986 Nerve growth Factor (NGF) (Italy)百年來與神經(jīng)科學有關(guān)的諾貝爾獎獲得者選介(3)1850190019502000192619232000P.Greengard (美)1930E.Kandel (美)A.Carlsson (瑞典)神經(jīng)系統(tǒng)中的信號轉(zhuǎn)導蛋白磷酸化慢突觸傳遞多巴胺二、現(xiàn)代神經(jīng)科學的發(fā)展1960年，國際腦研究組織（International Brain Research Organization，IBRO）宣告成立。目前IBRO會員超過4.4萬名，己成為生物科學界最龐大的學術(shù)組織之一。1962年，美國麻省理工學院創(chuàng)建了“神經(jīng)科

12、學研究規(guī)劃”（Neuroscience Research Program， NRP）這樣一個跨學科、跨校、跨國的組織，1969年，美國成立了神經(jīng)科學學會（Society for Neuroscience）。1989年美國參眾兩院通過立法，把1990年1月1日開始的十年確定為“腦的十年”，日本神經(jīng)科學界更提議把21世紀定為腦的世紀，標志著腦的研究受到全社會更大的重視，腦的科學開始進入一個蓬勃發(fā)展的時期。中 國 神 經(jīng) 科 學 的 發(fā) 展 開 創(chuàng) 者: 張錫鈞(協(xié)和), 馮德培(協(xié)和,上海生理所),張香桐(上海生 理所,腦所).兩大事件: 1950: 巴甫洛夫“條件反射”學說 1966-1976:

13、 “文化革命”期間主要做“針刺麻醉”研究方向: 痛與鎮(zhèn)痛: 北京: 北醫(yī),中醫(yī)研究院 上海: 上醫(yī)大,中科院生理所, 腦所，神科所 視 覺: 上海: 生理所 北京: 生物物理所 神經(jīng)內(nèi)分泌: 西安: 四軍大 (垂體前葉) 上海: 二軍大 (甾體受體), 北醫(yī)大(神經(jīng)免疫) 其它（發(fā)育，再生，）雜 志:生理學報70%論文屬神經(jīng)生理 1927年創(chuàng)刊 (上海生理所) 中國神經(jīng)科學雜志 1998年創(chuàng)刊 (上海二軍大) 中國疼痛醫(yī)學雜志 1995年創(chuàng)刊 (北醫(yī)大) 中國神經(jīng)解剖雜志 1985年創(chuàng)刊 (四軍大解剖系）大型專著: 神經(jīng)科學綱要 1993年 北醫(yī)大韓濟生主編 (156萬字) 神經(jīng)科學原理 19

14、99年 北醫(yī)大韓濟生主編 (200萬字)學 會: 中國科學神經(jīng)學會 (1994年成立), 1995年會(上海), 1997年會(西安),1999年會(北京), 2001 (香港）研究經(jīng)費: “攀登計劃”腦功能研究 (1992-1997) 400萬 國家自然科學基金重大課題2項 (神經(jīng)肽,視覺信息 加工） 200萬 國家自然科學基金委重點課題12項 (每項50-90萬) 973項目兩項（1999-） （2000萬）(3400萬)差 距: 分子神經(jīng)生物學,發(fā)育神經(jīng)生物學(美國2.5萬)(IBRO 3萬會員,1999年以色列)醫(yī)學神經(jīng)生物學與行為主要任務(wù)：理解行為的物質(zhì)基礎(chǔ)大腦是如何控制行為的？腦內(nèi)

15、上億個神經(jīng)細胞是如何相互連接的？它們的活動與行為有何關(guān)系？遺傳與發(fā)育是如何影響行為的？醫(yī)學神經(jīng)生物學與行為行為是指有動機、有目的的行動。攝食行為、防御行為、攻擊行為、逃避行為和性行為；人類所特有的社會心理性行為、情感性行為和意志性行為。深刻認識行為的物質(zhì)基礎(chǔ)的核心是揭示腦活動的奧秘，探明我們是如何知覺、運動、思考和記憶 。行為是神經(jīng)活動的外在表現(xiàn)，很多與神經(jīng)活動相關(guān)的疾病都會由患者的行為表現(xiàn)出來，而醫(yī)生又常常從對患者的行為表現(xiàn)中了解其神經(jīng)損害的病理基礎(chǔ)。 醫(yī)學神經(jīng)生物學是一門主要介紹生理性和病理性行為神經(jīng)機制研究成果的醫(yī)學基礎(chǔ)課程。腦與行為對大腦功能的研究始于十九世紀初德國神經(jīng)解剖學家Gall

16、。Gall將大腦分為至少35個區(qū)域。大腦皮質(zhì)功能定位的第一個突破來自于法國神經(jīng)科醫(yī)師Broca。Broca在1861年報告了一例失語患者。該患者雖然可以理解別人說的話，他自己卻既不能說也不能寫，也沒有任何運動功能障礙，可以說單個的字，但不能說完整的句子。尸檢發(fā)現(xiàn)大腦左側(cè)額葉后部有一病灶，8個類似患者尸檢發(fā)現(xiàn)大腦左側(cè)額葉后部有同一病灶，1864年Broca發(fā)表極著名的論斷：“我們用左半腦說話”。德國神經(jīng)醫(yī)師Carl Wernicke報告了另一類失語癥。該 患者可以說，但不能理解別人的話。該患者病灶的部位也不在Broca區(qū)，而是在左側(cè)顳葉后部。 Broca 和Wernicke的研究第一次表明了大腦

17、皮質(zhì)的特定區(qū)域與特定的行為密切相關(guān)。20世紀初德國解剖學家Korbinian Brodmann等發(fā)現(xiàn)大腦皮質(zhì)在形態(tài)上是不均一的。不同的皮質(zhì)形態(tài)對應(yīng)不同的皮質(zhì)功能。1909年根據(jù)形態(tài)將大腦皮質(zhì)分為52個功能區(qū)。20世紀50年代加拿大神經(jīng)外科醫(yī)師Wilder Panfield發(fā)現(xiàn)一旦刺激Broca 或Wernicke皮質(zhì)區(qū)，患者出現(xiàn)語言障礙。現(xiàn)代科技讓我們直接觀察完全個體的皮質(zhì)功能：神經(jīng)行為定位可根據(jù)無創(chuàng)性顯像方法：正電子發(fā)射斷層掃描（PET）和功能性核磁共振顯像（fMRI）。 PET通過監(jiān)測精神活動中大腦皮層局部血流及代謝的變化來研究皮層的功能。 通過PET，Michael Posner等在19

18、98年證實：受試者聽一個詞時Wernicke區(qū)活性增強，說一個詞時，Broca區(qū)活性增強，看一個詞時，視區(qū)活性增強，想一個詞時， Broca區(qū)、 Wernicke區(qū)及其它腦區(qū)活性均增強。神經(jīng)元與行為 人的一切行為都是由一組神經(jīng)元群體按一定的連接組成一定的感覺-運動環(huán)路才能實現(xiàn)的。 膝反射雖是一種簡單的行為反射，但也是通過由多個神經(jīng)元組成的神經(jīng)環(huán)路而實現(xiàn)的。在人類每一個復(fù)雜的行為更是由多神經(jīng)元群體協(xié)同作用產(chǎn)生的，而不是由一個細胞引起的。任何一個行為活動都包含有三種神經(jīng)成分的參與，即感覺輸入性神經(jīng)元、中間神經(jīng)元和運動神經(jīng)元，而每一個成分又是由一組或幾組神經(jīng)元介導。 基因與行為 人類所有的行為都是由

19、基因和環(huán)境相互作用形成的。在人類任何一個行為都需要由多個基因的作用才能形成。行為的細微差異，不僅可由一種或一系列基因產(chǎn)物的存在或缺失所造成，而且可由不同基因產(chǎn)物表達的程度或基因產(chǎn)物的特殊影響或作用而引起。 基因、蛋白質(zhì)和神經(jīng)環(huán)路的相互作用就構(gòu)成行為的基礎(chǔ)。單基因突變與行為的關(guān)系Marsta Soholowski等：漂泊飛翔捕食者和靜止捕食者的差異是由Forager基因產(chǎn)生的，漂泊者的等位基因比靜止者的等位基因更顯著。 Forager基因編譯依賴cAMP的蛋白激酶（PKA），漂泊者PKA活性高于靜止者及突變的靜止者。改變編碼PKA的基因可使小鼠的學習記憶能力發(fā)生明顯變化，突變小鼠可以是“笨蛋型”

20、、“傻瓜型”或“聰明型”。哺乳動物的日常節(jié)律行為由下丘腦視交叉上核管理，Clock基因突變可影響日節(jié)律行為， Clock基因通過一個編碼轉(zhuǎn)錄因子參與日節(jié)律基因的基本管理。攝食行為與Leptin基因的關(guān)系：正常條件下Leptin蛋白的分泌量可反映脂肪組織的總量。脂肪組織減少時Leptin水平降低，動物攝食量增加，脂肪組織增加時Leptin水平提高，動物攝食量減少。缺乏Leptin，可導致明顯肥胖。 Leptin受體在下丘腦有高水平的表達，通過下丘腦調(diào)控食欲和攝食。好斗行為與5-HT：有好斗或自殺沖動行為歷史的人群中腦內(nèi)5-HT濃度較低，抑制5-HT的合成或破壞5-HT能神經(jīng)元可增強鼠和猴的攻擊行

21、為。有縱火、搶劫、蓄意謀殺等沖動行為者（14個男性），攜帶發(fā)生點突變的編碼單胺氧化酶A的基因，提示這些基因發(fā)生改變的人更容易沖動。單胺氧化酶參與所有單胺類遞質(zhì)（NE、DA和5-HT）的降解代謝，降解障礙本應(yīng)使5-HT升高，使情緒更穩(wěn)定，但都出現(xiàn)明顯攻擊行為，表明人類5-HT和復(fù)雜行為（如攻擊行為）間的關(guān)系并不直接，而且十分微妙。人類許多復(fù)雜行為的特性都與多基因相關(guān)。常見的多基因疾病如糖尿病、冠狀動脈疾病、哮喘、精神分裂癥、躁狂抑郁癥和癲癇等。 。 神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫的相互調(diào)制 情緒可明顯影響行為和身心健康 中樞神經(jīng)系統(tǒng)是生理或心理性應(yīng)激反應(yīng)的調(diào)控中心 。動物實驗發(fā)現(xiàn)，損毀杏仁核、海馬可增強有絲

22、分裂原的反應(yīng)；表明與情緒有關(guān)的腦神經(jīng)核團，可直接影響應(yīng)激性免疫功能。 中樞神經(jīng)系統(tǒng)對應(yīng)激的反應(yīng)主要通過交感神經(jīng)系統(tǒng)和下丘腦-垂體軸表達 神經(jīng)對內(nèi)分泌的調(diào)節(jié) 下丘腦促垂體區(qū)的神經(jīng)內(nèi)分泌細胞 。丘腦促垂體區(qū)位于下丘腦腹內(nèi)側(cè)部，也稱內(nèi)側(cè)基底下丘腦(MBH)，主要包括弓狀核、室旁核、內(nèi)側(cè)視前區(qū)和正中隆起等部位；是分泌促釋放激素和促抑制激素的主要場所。 下丘腦肽能神經(jīng)元及其對腺垂體激素的調(diào)節(jié)。主要合成調(diào)節(jié)腺垂體激素分泌的肽類化學物質(zhì)，經(jīng)軸突運輸并分泌到正中隆起，再經(jīng)垂體門脈系統(tǒng)到達腺垂體，調(diào)節(jié)某些垂體激素的分泌 。神經(jīng)垂體對腺垂體激素釋放的調(diào)節(jié) 。神經(jīng)垂體釋放的信息物質(zhì)(如VP、OT等)，通過垂體短門脈

23、血管運輸至腺垂體，對腺垂體中某些激素的合成和分泌起調(diào)節(jié)作用。 腺垂體的直接神經(jīng)調(diào)節(jié) 下丘腦活動的神經(jīng)體液調(diào)節(jié)：情緒、邊緣系統(tǒng)、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、激素等等神經(jīng)內(nèi)分泌對免疫的調(diào)節(jié) 心理-社會因素與應(yīng)激對免疫功能有明顯的調(diào)節(jié)作用。個性和情緒（過分的憂慮、悲傷會影響機體的應(yīng)激和免疫，降低機體的抵抗力。憂愁可暫時抑制T細胞功能，心情沉重和憂郁可使進入循環(huán)的T細胞數(shù)減少） ；心理應(yīng)激（考試的壓力可減少IgA的分泌，降低免疫功能）；行為應(yīng)激（限制活動范圍或監(jiān)禁 ）。來自周圍神經(jīng)的兒茶酚胺類及神經(jīng)肽類的神經(jīng)遞質(zhì)對免疫組織細胞有功能調(diào)節(jié)作用。所有免疫器官如骨髓、胸腺、脾臟、淋巴結(jié)、扁桃體、小腸下淋巴組織都受自主神經(jīng)

24、支配；自主神經(jīng)系統(tǒng)在骨髓可調(diào)節(jié)造血干細胞和淋巴細胞的生成 。很多神經(jīng)和內(nèi)分泌信息物質(zhì)如ACTH、GH、OP、SP、SS、ACh、PG等都參與免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)。 免疫激素、免疫因子對神經(jīng)內(nèi)分泌的調(diào)節(jié) 免疫細胞通過產(chǎn)生免疫反應(yīng)激素參與神經(jīng)內(nèi)分泌活動的調(diào)制。免疫細胞可產(chǎn)生的神經(jīng)內(nèi)分泌肽 ；淋巴-腎上腺-免疫調(diào)制 。這些免疫信息可通過腦內(nèi)和體內(nèi)各系統(tǒng)中相應(yīng)受體，影響它們的功能活動，發(fā)揮免疫系統(tǒng)對神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)活動的調(diào)節(jié)。 免疫細胞通過免疫因子參與神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié) ?？舍尫鸥鞣N淋巴因子(如白介素，干擾素，腫瘤壞死因子等)，胸腺素和補體等，它們還可作為免疫應(yīng)答的信息分子，進一步發(fā)揮調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌功能。 四.神

25、經(jīng)生物學常用的研究方法：1.形態(tài)學研究方法：1）剖查法：病理解剖，組織化學， 熒光免疫2）影象學：CT， MRI，PET3)活體示蹤：放射免疫，免疫組化， HRP法，原位雜交4）共聚焦激光掃描顯微鏡：四.神經(jīng)生物學常用的研究方法：2.生理學方法：給予刺激（物理、化學、生物），觀察反應(yīng)（分泌、電變化） 灌流技術(shù) ：保持腦片的存活或觀察遞質(zhì)和調(diào)質(zhì)的分泌 （腦片灌流、突觸小體）免疫探針技術(shù)：觀察遞質(zhì)和調(diào)質(zhì)的分泌 3.電生理方法：微電極技術(shù)， 電壓鉗技術(shù) 膜片鉗技術(shù)四.神經(jīng)生物學常用的研究：4.行為學研究方法 磁共振成像術(shù) （magnetic resonance imaging, MRI)正電子發(fā)射斷

26、層成像術(shù)(positron emission tomgraphy, PET)細胞與體液免疫論問題-假說-理論 通過描述細胞與體液免疫的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展到理論基本確立的過程，理解從問題-假說-理論這一科學理論創(chuàng)立的過程。*探索自然界奧秘， 從提出科學問題開始。 提出問題：怎樣預(yù)防瘟疫？ 怎樣避免瘟疫？“瘟疫” 自古以來，人們對流行性疾病造成的災(zāi)難都一直懷有莫大的恐懼。 稱之為歷史回眸: 實踐積累-“以毒攻毒”我國宋朝11世紀開始接種人痘 吸入天花痂粉18世紀末，英國的鄉(xiāng)村醫(yī)生詹納（E.Jenner）發(fā)明牛痘*經(jīng)驗主義科學問題是指科學認識過程中需要回答而在當時的知識背景下又無法解決的矛盾。 實踐為基礎(chǔ)

27、提出問題 解決問題 科學認識從問題開始,而問題是在時實踐的基礎(chǔ)上提出來的,它的提出是有條件的,與提出時的知識背景有密切的關(guān)系,是時代的產(chǎn)物?？茖W的問題是歷史的產(chǎn)物：19世紀50年代，科學技術(shù)的進步（特別是顯微鏡）才使人們認識到危害人類健康的瘟疫，實質(zhì)是由病原微生物感染人體造成的傳染病。病原菌的發(fā)現(xiàn)：法國微生物學家巴斯德Pasteur在羊血中觀察到細菌（炭疽桿菌）；德國細菌學家Koch提出病原菌致病的概念。 人們已經(jīng)認識到所謂“瘟疫”實際是病原微生物及其毒素引起的，細菌感染后可獲得免疫力！ 什么是免疫力？ 免疫力是怎么產(chǎn)生的？新問題WHAT & HOW?免疫學的發(fā)展 細胞免疫免疫學 （19世紀，

28、發(fā)現(xiàn)細胞，進化論）兩大學派 體液免疫 （幾千年，古希臘體液失衡論）問題的歷史性決定 理論的相對性。俄國的梅奇尼科夫于1883年創(chuàng)建了吞噬細胞理論。觀察到吞噬細胞具有清除微生物或其他異物的天然免疫功能。 提出白細胞在機體的炎癥過程中起防御作用。 反 對 認為炎癥反應(yīng)以及與其伴隨的吞噬細胞和巨噬細胞對機體有害，不具保護作用。細胞免疫體液免疫證明血液的殺菌作用與既定病原體感染的宿主抵抗力沒有相關(guān)性。實驗-將微生物置于濾紙袋中，免于與吞噬細胞接觸，但處于含抗體的組織液中，微生物仍有致病性。 互有 攻守 1890年貝林和北里柴三郎發(fā)現(xiàn)白喉和破傷風菌的免疫由循環(huán)抗體而非吞噬細胞介導。體液免疫step1細胞

29、免疫體液免疫體液免疫：step1抗體的發(fā)現(xiàn) Behring 通過探索“以毒攻毒”的醫(yī)理，發(fā)現(xiàn)感染過白喉桿菌的再感染者，血清中有“殺菌素”。首例發(fā)現(xiàn)的“抗體”。1891年用自動物免疫血清治療了一個白喉患者，這是第一個被動免疫治療的病例。 創(chuàng)造了血清療法提出假說：病原菌產(chǎn)生毒素 人體產(chǎn)生抗毒素 “毒” “抗毒”體液免疫step1:抗體的發(fā)現(xiàn)德國的埃利希用植物蓖麻毒素和相思豆毒素免疫動物，產(chǎn)生中和性抗毒素。支持了上述方法的普遍性。*理論的普遍性在于它的可證性。 科學家們對抗體免疫系統(tǒng)中最先發(fā)現(xiàn)的分子的興趣啟動了有關(guān)抗原、抗體的研究，開辟了體液免疫研究的新時代！step2:抗原結(jié)構(gòu)與特異性紅細胞凝集現(xiàn)

30、象的發(fā)現(xiàn)根據(jù)之前的發(fā)現(xiàn)，奧地利科學家蘭德施泰納利用血清免疫學原理，將一患兒的病原因子輸?shù)胶镒由砩希洚a(chǎn)生抗體，再把富含該抗體的猴血清注射到患兒體內(nèi)，成功挽救患兒的生命。 運用于 理論 實踐紅細胞凝集現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)新理論的產(chǎn)生，往往存在個別的“異例”輸血療法的失敗 新問題：為什么一個人的紅細胞同另一個人的血清混合，有時會看到紅細胞粘聚成團，用力震蕩也不易散開。 稱之為紅細胞凝集現(xiàn)象 發(fā)現(xiàn)紅細胞表面的抗原物質(zhì)（凝集原）遇到血清中相對抗的特異性抗體（凝集素），就會發(fā)生凝集。血型OABAB凝集原-ABA、B體液免疫step2:抗原結(jié)構(gòu)與特異性蘭德施泰納把芳香族有機分子偶聯(lián)到蛋白質(zhì)分子上，接種免疫動物，并

31、觀察活性集團部位對抗體特異性的影響。發(fā)現(xiàn)：是結(jié)構(gòu)差異決定抗原特異性。進一步觀察：紅細胞表面的糖蛋白末端寡糖性質(zhì)差異決定其抗原性 ABO血型Step3:抗體是免疫球蛋白法國科學家里歇發(fā)現(xiàn)一個免疫動物的血清輸?shù)降诙€動物身上，其免疫性也一同傳導。1890年法國科學家里歇第一次應(yīng)用過繼血清療法治療疾病，并獲得成功。實質(zhì)： 發(fā)現(xiàn)含有特異性免疫蛋白的抗血清Step3:抗體是免疫球蛋白20世紀30年代,Tiselius和Kabat用電泳鑒定，證明Ab是r-球蛋白。動物免疫后，血清中r-球蛋白顯著增高，此部分有Ab活性，從而可將Ab從血清中分離出來， Ab主要存在于r-球蛋白。體液免疫的快速發(fā)展：說明：社會

32、文化背景因素和制約。（最重要）科學實驗是隨著科學與技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展的。相對先進技術(shù)也促進了科學的發(fā)展。技術(shù)條件所限： 細胞比抗體更難研究，細胞技術(shù)不發(fā)達。 僅發(fā)現(xiàn)抗RBC抗體和溶貧。技術(shù)條件的發(fā)展： 當時的抗體易于檢測，多數(shù)人選擇抗體為研究對象。 各種技術(shù)的廣泛使用：凝集反應(yīng)、抗原抗體沉淀反應(yīng)、免疫溶血和血清被動過繼等。細胞免疫體液免疫Win明確需要回答的問題深入分析問題復(fù)雜問題簡單化按次序從簡單問題上升到復(fù)雜問題 科學假說的形成: 以解決問題為方向，將建立在科學實踐基礎(chǔ)上的經(jīng)驗知識的描述概括成經(jīng)驗定律，實現(xiàn)經(jīng)驗知識向經(jīng)驗定律的表述。 例：微生物感染后可產(chǎn)生“抗體” 經(jīng)驗定律形成后，如何解

33、釋現(xiàn)象的本質(zhì)、聯(lián)系及其發(fā)展規(guī)律？出現(xiàn)了原理定律。 例：細胞和體液免疫等的一系列假說科學假說的形成:理論形成：梅奇尼科夫提出細胞免疫假說 -吞噬細胞理論 20世紀前半葉，由于歷史原因和技術(shù)方面的因素，對Ab的分子結(jié)構(gòu)及其功能的研究非常詳盡。理論形成： 側(cè)鏈學說 模版學說 自然選擇論 ？細胞免疫體液免疫在條件不完備的情況下，為未來發(fā)展指明路向?？贵w是如何生成的？理論形成： 側(cè)鏈學說 模版學說 自然選擇論 ？側(cè)鏈學說： 抗體分子是細胞表面的一種受體?？乖M入機體與受體結(jié)合,刺激細胞生成更多的抗體,抗體可脫落入血,中和毒素。 體液免疫模版學說： 描繪抗原、抗體和補體的相互作用以及抗原抗體特異性結(jié)合的可

34、能性。 Ag是模版，Ab直接按Ag的特點生成。 進一步 發(fā)展 自然選擇論： r-球蛋白是隨機形成的多樣化的分子，入侵的Ag與相應(yīng)Ab結(jié)合，使該Ab的復(fù)制增加。預(yù)言：抗體的產(chǎn)生是細胞對異物的主動反應(yīng)過程。體液免疫假說: 對科學研究的導向作用。 假說使科學工作者沿著一定的方向和目標進行探索，使他們能在一定程度上超越已在經(jīng)驗而作能動的創(chuàng)造。假說是建立與發(fā)展科學理論的橋梁。 影響假說準確性 （1）、科學認識的復(fù)雜性；（體液） （2）、主體條件的制約。（細胞）1.1941年Coons用熒光免疫法證實免疫細胞內(nèi)有Ag和Ab，免疫細胞表面有Ab。2.1948年Fagraeus證明Ab是抗原刺激后，淋巴細胞轉(zhuǎn)化成漿細胞后產(chǎn)生的。 免疫細胞在Ab合成和細胞介導免疫中具主導作用。不足之處：未能解釋 均以Ab及Ag的反應(yīng)為中心，忽視免疫細胞的作用。細胞免疫體液免疫 1957年，Burnet提出免疫細胞是隨機形成的多樣性的細胞克隆，每一克隆的細胞表達同一特異性的受體。當受Ag刺激，細胞表面受體特異性識別并結(jié)合Ag，致細胞克隆擴增，產(chǎn)生大量后代細胞，合成大量相同特異性Ab。體液免疫克隆選擇論細胞免疫+