《修改-神经生物学常用研究方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《修改-神经生物学常用研究方法（102页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、神经生物学常用研究方法,安徽医科大学神经生物学教研室,神经科学的兴起,中国内经（汉或秦）：脑为诸髓之海 国外：医学之父希波克拉底（Hippocrates， 460377BC.）提出脑是精神活动的器官;而古罗马医学家盖伦则认为,脑是理性灵魂的器官,感觉、记忆、思维、想象、判断等都是脑的功能；德国医生加尔指出脑是思想的器官 “颅相学”,盖伦（129-200）：医学上的权威仅次于希波克拉底，他认为人体具有三种灵魂，即（一）生长灵魂，这是人、动物和植物所共有的，在人体它位于脐部；(二）动物灵魂，这是人和动物所共有的，它位于心脏、主管感觉和运动；(三）理性灵性灵魂，这只有人才具备,位于脑部，主管智慧。,
2、希波克拉底（公元前460-377）：被西方尊为“医学之父”的古希腊著名医生，欧洲医学奠基人，古希腊医师，西方医学奠基人。提出“体液(humours)学说”， 认为人的体液由血液、粘液、黄胆和黑胆组成；破除巫术和宗教对医学的禁锢，医病人，而不是病；提出大脑是神经系统的中心，批评亚里斯多德关于心脏是思维器官的说法,加尔（1758-1828）：德国的解剖学家，专门从事颅骨和脑的研究。 颅相学指分析人的心理与头颅形状之间关系的理论学说。加尔从小就喜欢观察人的外表（尤其是颅骨外表）同心理的关系。 例如，他根据个人长期的个案观察，发现眼睛明亮的人，一般记忆力较好；头骨隆起的人，可能象征着贪婪的脑机能，是监
3、狱中扒手的特征等。根据当时生理和解剖知识，写了一套名为神经系统的解剖学和生理学的系列著作，除了就神经系统及其机能进行严谨、保守的阐述之外，还兼论颅相学。,神经科学 (1990-2000 脑的十年) (2001-2100 脑的世纪),生 命 科 学,解剖学 生理学 生物化学 ,认知科学 （人类感知和思维信息处理过程的科学）,开发脑 开发人脑 增强智能 模拟人脑 智能电脑,保护脑 寿命延长 PD, AD, 中风 高速交通 颅脑, 脊髓外伤 生活节奏 焦虑,抑郁,精神病 生活质量 镇痛 祛痛 社会开放 吸毒问题,了解脑 分子 细胞 网络 全脑 (离体研究) (无创在体研究) Patch（电） 脑地形
4、图 RIA(化学） PET(化学） PCR(基因） fMRI (功能） Confocal CT(形态） (形态） 行为变化,认知科学,认知科学是研究人类感知和思维信息处理过程的科学，包括从感觉的输入到复杂问题求解，从人类个体到人类社会的智能活动，以及人类智能和机器智能的性质。 认知科学是现代心理学、信息科学、神经科学、数学、科学语言学、人类学乃至自然哲学等学科交叉发展的结果。,百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(I),C.S.Sherrington (英),1857,1850,1900,1950,2000,C.Golgi (意),1926,1934,神经元染色方法,1843,1852,R
5、.Cajal (西班牙),“神经元学说”,形态,1906,1952,1932,“突触”定名 “反射”概念 “交互”抑制,反射学说,1889,1977,感觉神经纤维电活动 传入冲动大脑诱发电位 神经控制骨骼肌运动机制,E.D.Adrian (英),电生理,O.Loewi (德 英),1961,1873,1936,蛙心灌流实验 “迷走物质”,1968,1875,H.Dale (英),神经末梢分泌 乙酰胆碱ACh,神经化学,1874,1965,1944,1963,1888,J.Erlanger (美),H.S.Gasser (美),阴极射线示波器 神经纤维的分类ABC,1973,1881,W.R.H
6、ess (瑞士),脑立体定位仪 hypothalamus,方法学创新,1949,电生理,Oxf,Cambridge,徒手切脑片银染神经元,染出神经末梢，发现神经元之间无原生质联系,巴浦洛夫 （1904）,百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(II),神经药理学,分子药理学,1850,1900,1950,2000,J.C. Eccles (澳大利亚),1914,1903,1963,A.L.Hodgkin (英),B.Katz (德 英),1917,A.F.Huxley (英),细胞内微电极 突触后电位 抑制性递质,突触,电压钳技术 动作电位的离子学说 数学方程表述, NM终板电位 递质“量子
7、释放”,1911,动作电位机制,1905,1983,U.Von Euler (瑞典),交感神经递质 去甲肾上腺素,1970,儿茶酚胺代谢 影响CAs的药物,电生理,1912,J.Axelrod (美),（儿茶酚胺）,神经化学,1913,(左右脑),R.W.Sperry (美),1981,“脑功能侧化”,D.Hubel (加 美),1926,1924,T.Wiesel (瑞典 美),信息加工,视皮层,E.Neher (德),1991,B.Sakmann (德),大脑视觉信息加工 视觉系统发育的可塑性,膜片钳技术 单个离子通道电流记录,1999,英，澳,Cambridge,Cambridge,Le
8、vi Montalcini 1986 Nerve growth Factor (NGF) (Italy),百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(3),1850,1900,1950,2000,1926,1923,2000,P.Greengard (美),1930,E.Kandel (美),A.Carlsson (瑞典),神经系统中 的信号转导,蛋白磷酸化 慢突触传递 多巴胺,生理科学进展2001 年第32 卷第2 期,2004年诺贝尔生理学或医学奖颁发给美国科学家理查德阿克塞尔和琳达巴克，以表彰他们在人体气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出的杰出贡献。,神经科学的特点,多学科综合,神经科学的
9、特点,多层次的研究,研究水平,整体行为水平：行为学，躯体感觉，视听觉，痛觉等 细胞水平：神经细胞培养、生物电活动检测、通路示踪、细胞染色、免疫化学、凋亡检测 分子水平的实验：离子通道、受体、酶、遗传物质等,神经生物学常用研究方法,形态学方法 大体：解剖、影像 组织：常规染色和特殊染色、束路追踪、免疫组化、原位杂交、神经细胞培养等 生理学方法 生物化学方法 分子生物学方法,神经影像（Neuroimaging）,Invasive: Single unit recording Multi-unit recording PET (positron emission tomography),Non-in
10、vasive: CT (computed tomography) ERP (event-related potential) MEG (magnoencephalography) MRI (magnetic resonance imaging) fMRI (functional magnetic resonance imaging),Choice of the Methods,Choice of the methods depends on the scientific question being asked. For neuronal activity, at a cellular lev
11、el, use single- or multi-unit recording. For questions of structure, use CT or MRI. For questions of function, or system interactions, where the anatomy is of interest, use PET or fMRI. For questions of processing, where timing is important, use ERP and/or MEG.,Single- & Multi-unit Recording,Invasiv
12、e: implanting an electrode into the brain Passive: recording the activity (action potentials) of one or more neurons, not stimulating activity Usually only done with animals or people requiring neurosurgery,Positron Emission Tomography (PET，正电子发射计算机断层显像),FDG or F18 fluorodeoxyglucose,18F-FDG PET脑代谢显
13、像，正常人与老年性痴呆对照，患者双侧顶叶、颞叶皮质对称性低代谢。,18F-DOPA PET脑受体显像，正常人与帕金森氏病脑纹状体多巴胺受体密度影像对照，患者双侧纹状体密度明显减少,CT or CAT scan (Computed Tomography),Magnetoencephalography (脑磁波描计术，MEG),151 Channel MEG,Current flow in neurons creates local magnetic fields MEG measures local magnetic field changes from the surface of the s
14、calp using superconducting coils or SQUIDs Excellent temporal resolution Better spatial resolution than ERP,MRI vs MEG,Magnetic Resonance Imaging (MRI),fMRI (functional magnetic resonance imaging),Brain activity,Oxygen consumption,Cerebral blood flow,Oxyhemoglobin Deoxyhemoglobin,Magnetic susceptibi
15、lity,T2*,MRI signal intesity,组织学与细胞学,常规染色和特殊染色 束路追踪 免疫组化 原位杂交 神经细胞培养等,常用普通染色方法,TTC染色 HE 锇酸染色 氯化金浸染 Cajal银浸染色 尼氏染色,HE（苏木素伊红）,锇酸染色是神经科学研究的一种常用而普遍的方法，它本来是用来固定脂质的，由于髓鞘的主要成分是脂质，所以用于有髓神经纤维的染色,锇酸染色,氯化金浸染,运动终板,Ach荧光染色,氯化金浸染,Cajal银浸染色,尼氏染色,多种方法，HE、甲苯胺蓝，焦油紫，硫堇，天青，派洛宁，中性红以及棓花青等碱性苯胺染料均可以使尼氏体着色,束路追踪,原理：轴浆运输 示踪物质：HRP，荧光染料，各种标记物标记的葡萄糖，放射性核素标记的氨基酸等。 观察：根据示踪物质不同，采用组织显色、荧光显微镜或放射自显影等方法。,免疫组化,原理示意图： 间接法： 直接法：,免疫组化,根据二抗标记的不同（荧光素、酶、铁蛋白、胶体金或银标记），免疫组化包括免疫荧光、免疫酶组织化学、免疫金银及铁标记技术,原位杂交,核酸分子杂交技术，检测细胞内mRNA和DNA序列片段，原位研究细胞合成某种多肽或蛋白质的基因表达。 基本原理是根据两条单链核苷酸互补碱基序列专一配对的特点，应用已知碱基序列并具
