神經(jīng)生物學(xué)研究方法課件

1、神經(jīng)生物學(xué)常用的研究方法一、結(jié)構(gòu)的研究：形態(tài)學(xué)方法二、生理學(xué)方法：生理功能的研究三、對腦功能定位的研究四、行為學(xué)研究方法神經(jīng)生物學(xué)研究方法1）HE、尼氏染色、免疫組化（熒光） 、原位雜交等2）神經(jīng)束路追蹤法：軸漿運輸追蹤法、變性束路追蹤法3）神經(jīng)組織培養(yǎng)觀察4）影像學(xué)檢測一、結(jié)構(gòu)的研究：形態(tài)學(xué)方法神經(jīng)生物學(xué)研究方法神經(jīng)生物學(xué)研究方法神經(jīng)生物學(xué)研究方法WTMU P7P10P13P15-P21 P7P10-P14 Camk2-cre;foxg1 L1神經(jīng)生物學(xué)研究方法controlMUCamk2-cre;foxg1;Rosa-gfp GFP神經(jīng)生物學(xué)研究方法40000XPSD/Active zon

2、e寬度、囊泡數(shù)量、囊泡數(shù)量與active zone相對值神經(jīng)生物學(xué)研究方法150000X神經(jīng)生物學(xué)研究方法Adult TM7 rest14 Golgi staining Foxg1f/fCamk2-creer; Foxg1f/f神經(jīng)生物學(xué)研究方法WTMUDendrites branch complexity of pyramidal cells in Sensory cortex 神經(jīng)生物學(xué)研究方法神經(jīng)生物學(xué)研究方法神經(jīng)生物學(xué)研究方法示蹤神經(jīng)生物學(xué)研究方法WTMUCamk2-cre;foxg1 AD TM5-15 DIL神經(jīng)生物學(xué)研究方法示蹤神經(jīng)生物學(xué)研究方法報告基因示蹤神經(jīng)生物學(xué)研究方法P2

3、P6P17P4組織培養(yǎng)神經(jīng)生物學(xué)研究方法組織培養(yǎng)神經(jīng)生物學(xué)研究方法kowt影像學(xué)檢測神經(jīng)生物學(xué)研究方法二、生理學(xué)方法：生理功能的研究神經(jīng)生物學(xué)研究方法LTP ： 當(dāng)突觸前的傳入纖維受到高頻刺激時，興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸從突觸前膜到突觸間隙，和突觸后膜上的N M D A受體結(jié)合，激活N M D A受體，使阻礙鈣離子內(nèi)流的鎂離子被移除，大量鈣離子內(nèi)流，激活細(xì)胞內(nèi)的一系列分子過程，最終形成LTP。（1） 鈣離子（2） NMDA（3） aCaMKII（4） PKA（5） AMPA（6）PSD-95神經(jīng)生物學(xué)研究方法三、對腦功能定位的研究 腦立體定位技術(shù)、手術(shù)與電刺激 腦電圖與影像學(xué)觀察神經(jīng)生物學(xué)研究方法

4、神經(jīng)生物學(xué)研究方法瑞士學(xué)者赫斯(W. R. Hess，1881-1973)運用腦立體定位技術(shù)對下丘腦功能作了詳細(xì)、深入的研究，從而開啟了進(jìn)行腦深部研究的大門。1935年，葡萄牙精神病學(xué)家莫尼茲（A.C. Moniz, 1874-1955）設(shè)計了雙側(cè)前額葉腦白質(zhì)切斷術(shù)，結(jié)果手術(shù)成功并取得令人滿意效果，從而開創(chuàng)了真正的精神外科。以上兩項方法學(xué)進(jìn)步，為進(jìn)一步研究腦功能和手術(shù)治療某些腦部疾病創(chuàng)造了必要條件。赫斯和莫尼茲共同獲得了1949年諾貝爾獎。腦立體定向術(shù)己成為現(xiàn)代精神外科中最主要的手術(shù)方法。.Moniz, 1874-1955W. R. Hess，1881-1973神經(jīng)生物學(xué)研究方法 四、行為學(xué)研

5、究方法神經(jīng)生物學(xué)研究方法I am depressed. Me too.神經(jīng)生物學(xué)研究方法人類腦功能障礙神經(jīng)精神疾病 治療干預(yù)誘發(fā)減緩理想的動物模型動物腦功能障礙行為/認(rèn)知障礙 治療干預(yù)誘發(fā)減緩動物模型的神經(jīng)生物學(xué)原理及病理學(xué)機(jī)制應(yīng)和人類疾病的病理學(xué)機(jī)制一樣或類似動物表現(xiàn)出和神經(jīng)精神疾病病人相同的行為模式動物模型應(yīng)能對已知的抗精神病藥物處理作出相應(yīng)的反應(yīng)或治療前景機(jī)理有效性表觀有效性預(yù)測有效性神經(jīng)生物學(xué)研究方法Behavioral testsT-maze/radio arm maze : spatial working memoryWater maze: learning/ spatial re

6、ference memory/ working memoryObject Recognition: novel object learning/ place learningSensory gating: prepulse inhibition, latent inhibitionclassical fear conditioningInformation processingOpen field: spontaneous activityElevated plus maze: anxietyDepression: tail suspension test, forced swim testS

7、ucrose preference test, social interaction,Learning/ memory/ cognitionBasic神經(jīng)生物學(xué)研究方法Open Field神經(jīng)生物學(xué)研究方法神經(jīng)生物學(xué)研究方法神經(jīng)生物學(xué)研究方法Elevated Plus MazeFree exploration for 5 minMain measurement: Distance moved in the maze, %Time spent in Open Arms: time(open)/(total time) Risk assessment, etc.(anxiety)(EthoVisi

8、on system)神經(jīng)生物學(xué)研究方法神經(jīng)生物學(xué)研究方法Social interaction test神經(jīng)生物學(xué)研究方法Tail suspension test (TST)應(yīng)激模型小鼠懸尾法（tail suspension test），一種行為絕望法。將小鼠 倒懸在實驗小室內(nèi)，觀察5分鐘內(nèi)不動時間?？挂钟羲幙蓽p少不動時間神經(jīng)生物學(xué)研究方法Forced swim test (FST)強(qiáng)迫游泳實驗(forced swimming test) 動物在惡劣環(huán)境下不能逃逸時，便出現(xiàn)行為絕望(behavioural despair)，處于一種不動狀態(tài)（immobility）是一種有效地評價抗抑郁藥的大鼠抑

9、郁模型。神經(jīng)生物學(xué)研究方法T-maze (Spatial Working Memory)Sample runChoice run+-?+Main measurement: (6 trials/day)%Correct response (Running latency)(Elapsed between the opening of the stem-door and the closing of the arm-door)神經(jīng)生物學(xué)研究方法Object RecognitionThe animal is familiarized with two identical sample objects

10、. Following a retention interval the animal is re-exposed to a third copy of the now familiarized sample object and a novel object in the test phase. The explorative preference towards the novel over the familiar object serves as index measure to assess recognition memory for the identity of objects

11、.(EthoVision system)神經(jīng)生物學(xué)研究方法Water MazeB. For working memoryA. For reference memory神經(jīng)生物學(xué)研究方法Prepulse inhibition, latent inhibition前脈沖抑制是指機(jī)體在先受到一個前脈沖刺激后，對隨后受到的強(qiáng)聽覺刺激的驚嚇反應(yīng)產(chǎn)生弱化或降低的現(xiàn)象。潛伏抑制是指機(jī)體在受到重復(fù)的條件刺激（CS）卻又沒有配以強(qiáng)化刺激（非條件刺激US）后（即預(yù)暴露），機(jī)體隨后對該條件刺激產(chǎn)生的條件反應(yīng)將受到弱化或減小。這可以用來評判機(jī)體忽略無關(guān)刺激的一種能力。這兩種模型都反映了大腦在信息處理過程中，對注意力信

12、息處理的門控機(jī)制。在精神分裂癥病人身上可見到這些機(jī)制受到損害。神經(jīng)生物學(xué)研究方法ASR: PPI: 聽覺驚嚇反射的前脈沖抑制：聽覺驚嚇反射(ASR)：當(dāng)動物受到一個強(qiáng)烈的聽覺刺激時就會引起一種驚嚇反應(yīng)，即聽覺驚嚇反射前脈沖抑制（PPI）：當(dāng)動物受到一個強(qiáng)烈的聽覺驚嚇刺激（刺激脈沖）之前，動物已先受到一個較微弱的刺激（前脈沖），那么此時動物對該驚嚇刺激（刺激脈沖）的驚嚇反射就會大大減弱。驚嚇反射是哺乳動物的一種最強(qiáng)的全身性反射活動，它可以由突發(fā)性的強(qiáng)感覺刺激所引起，并具有潛伏期短、刺激的累加作用強(qiáng)、和反應(yīng)的動態(tài)范圍寬等特點神經(jīng)生物學(xué)研究方法聽覺驚嚇反射的前脈沖抑制：(SOA=Stimulus o

13、nset asynchrony 刺激時間間隔)Prepulse(S1)Pulse(S2)SOA=100msPulsetimereactivitytimereactivity= P=PPI p =failure to gate stimuli leads to sensory overload, that may be linked to attentional deficit and “cognitive fragmentation”sensory gating in normal subjectsBraff & Geyer (1990) 那么這個前脈沖又是如何“門控”這個刺激脈沖的呢？當(dāng)動物

14、受到這個前脈沖刺激時，動物大腦就開始工作并處理這一前脈沖信息，與此同時也會阻止其他的刺激信號進(jìn)來，就像“門控”一樣。這是為了避免感覺信息泛濫，不讓太多的感覺信息傳入。這反映了機(jī)體的一種中樞抑制過程，以便保證正在進(jìn)行的信息處理過程不受另外刺激的干擾。前脈沖抑制缺損可以理解為機(jī)體對前脈沖的信息處理能力減弱。精神分裂癥表現(xiàn)出較小的前脈沖抑制（PPI），說明其“門控”機(jī)制受損：因此太多的信息進(jìn)入大腦以致泛濫。 神經(jīng)生物學(xué)研究方法獲得性無助法(learned helplessness) 大鼠遭受無法逃避的電擊以后，將其放在可以逃避電擊的環(huán)境下，呈現(xiàn)逃避(escape)行為障礙.不可予測性長期應(yīng)激實驗（c

15、hronic unpredictablc stress）大鼠在遭受長期應(yīng)激后出現(xiàn)一系列情緒性行為改變，如自發(fā)活動減少、學(xué)習(xí)能力下降、食欲減退、快感缺失（anhedonia）.電擊、振蕩、光刺激、聲、寒冷、禁食、禁水、傾斜45的飼養(yǎng)籠、濕籠等。電刺激誘發(fā)的不動狀態(tài)動物模型，可作為一種比較理想的抗抑郁藥物研究和篩選。神經(jīng)生物學(xué)研究方法孤養(yǎng)或分養(yǎng)模型靈長目動物母仔分離模型，可作為抗抑郁藥的初篩其他動物模型地鼠的壓抑模型，用來揭示抑郁患者腦內(nèi)的神經(jīng)生化機(jī)能變化社會競爭失敗樹鼩神經(jīng)環(huán)路活性降低小鼠模型神經(jīng)生物學(xué)研究方法5-HT1A受體敲除抗抑郁表型糖皮質(zhì)激素受體基因損傷抗抑郁表型，焦慮相關(guān)的行為減少(有待進(jìn)一步確定)5-HT1B受體敲除拮抗抗抑郁表型，對SSRI類抗抑郁藥敏感性增加谷氨酸脫羧酶基因敲除抗抑郁表型DA-羥化酶基因敲除拮抗抗抑郁表型神經(jīng)細(xì)胞黏附分子基因敲除抗抑郁表型2A-腎上腺素能受體基因敲除抑郁表型，并拮抗抗抑郁表型TNF基因敲除抗抑郁表型2C-腎上腺素能受體基因敲除抗抑郁表型血管緊張素基因敲除抗抑郁表型2C-腎上腺素能受體基因過表達(dá)抑郁表型腺苷受體基因敲除抗抑郁表型NE轉(zhuǎn)運子基因敲除抗抑郁表型速激肽NK1受體基因敲除抗抑郁表型單胺氧化酶A基因敲除抗抑郁