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神经生物学基础ZSL嗅觉不如狗视觉不如鹰灵敏不如猴速度不如豹力量不如象人类：万物之灵具有最复杂最精密的物质结构：脑人工智能•大脑是生命组织中最难解之结。——Sherrington•21世纪是脑的世纪。——Watson•在30年内世界上大多数伟大的科学家都将研究脑。——Eccles•没有一种科学研究比研究人脑更重要。——Crick神经科学(1990-2000脑的十年)(2001-2100脑的世纪)生命科学分子生物学细胞生物学…………………………认知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）脑地形图RIA(化学）PET(化学）PCR(基因）fMRI(功能）ConfocalCT(形态）(形态）行为变化从诺贝尔医学生理学奖看神经科学的发展ZSL•诺贝尔奖是以瑞典著名化学家、工业家、硝化甘油炸药发明人诺贝尔(AlfredBernhardNobel，1833-1896)的部分遗产作为基金创立的。•1896年12月10日，诺贝尔在意大利逝世。遵照诺贝尔遗嘱，物理奖和化学奖由瑞典皇家科学院评定，生理或医学奖由瑞典皇家卡罗林医学院评定，文学奖由瑞典文学院评定，和平奖由挪威议会选出。经济学奖设于1968年•诺贝尔逝世5周年纪念日，即1901年12月10日首次颁发诺贝尔奖。自此以后，除因战时（1915-1918，1921，1925，1940-1942，计9年）未颁奖外•在神经科学或与神经科学有关领域获诺贝尔医学生理学奖有20多届，获奖科学家达40余人。人的意识和思维起源于心还是脑？心源说脑源说苏格拉底希波克拉底亚里斯多德柏拉图•古罗马医生Galen（130-201）认为神经组织在功能上就像腺体，脑和脊髓分泌液体沿神经传送到全身各部。•比利时Vesalius（1514-1564）精确描述了人类神经系统的大体解剖，是创立现代解剖学的奠基人。•法国笛卡尔(RenéDescartes,1596-1650)认为脑是一架机器，独立于灵魂，但与灵魂有关。•18世纪末，德国著名解剖学家加尔（FranzJosephGall，1758～1828）创立了颅相学说（phrenology），他认为：1.行为源于脑；2.脑皮质的专门区控制特异的功能；3.智力活动随使用而增长。“脑功能定位论”与“脑功能整体论”•法国神经病学家Florens（1794～1867）反对机械定位论，认为所有大脑的组织都是等势或等能的（equipotential）,脑是作为一个统一整体进行工作的。“脑功能整体论”学说•19世纪中叶英国神经病学家Jackson发现不同的运动和感觉功能可以追踪到大脑皮质的不同部分。利用脑的某些特定部位因疾病和损伤受到破坏的病例观察其行为上的明显缺陷，从而获得了关于大脑功能的重要信息•1861年,Broca发现运动性失语症，受Gall等功能分区理论的影响，发展了这一观点，创立了新的颅相学——神经精神病学（neuropsychology）。Broca研究了8个失语症病人（能理解语言，但不能表达语言），发现所有损伤均在额下回后部（Broca区）。1864年Broca宣布了这一最著名的脑功能法则，即“Wespeakwiththelefthemisphere！（我们用大脑左半球在说话）”。•TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1904•“inrecognitionofhisworkonthephysiologyofdigestion,throughwhichknowledgeonvitalaspectsofthesubjecthasbeentransformedandenlarged”IvanPetrovicPavlov1849－1936•TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1906•“inrecognitionoftheirworkonthestructureofthenervoussystem”C.GolgiS.R.Cajal“网状学说”与“神经元学说”•意大利CamelloGolgi（1843-1926）1873年创建了Golgi镀银染色法，可以对神经元进行分类。提出“网状学说”。•西班牙科学家RamonyCajal（1852-1934）改良并且应用Golgi法研究了神经系统的几乎每一个部分，染出了大量分离的、着色完全的神经细胞，并无迹象表明连续网的存在。他的巨著《人和脊椎动物神经系统组织学》1904年出版，至今仍被神经科学界奉为经典。Cajal的主要贡献是：•提出了著名的神经元学说，确认神经元是神经系统构建的基本单元和信号单位。•提出了动态极化原理，即电信号在神经元内自树突或胞体的接受部位流向轴突的触发区。•提出了连接特异性原理，即神经元的连接是高度有序而特异的。Cajal的研究开创了整整一个时代脑研究的先河，是近代神经科学的奠基人。百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(I)1850190019502000C.Golgi(意)19261934神经元染色方法18431852R.Cajal(西班牙)“神经元学说”形态1906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神经元之间的信息传递结构单位？英国牛津大学生理学教授谢灵顿(C.S.Sherrington，1857-1952)，通过详细研究膝跳反射，认为反射是神经系统基本的活动形式。于1897年首先提出突触的概念，他的工作为其后神经反射的研究奠定了基础。关于“突触”的概念在神经科学中的作用就向“神经元”这个概念一样重大。•1925年，英国剑桥大学生理学教授艾德里安(E.D.Adrian，1889-1977)利用弦线电流计首次在单根神经纤维上记录到电活动，即神经冲动。他发现神经元均以短暂的电脉冲群通过其纤维相互传递信息。•这一普遍规律的发现开创了现代神经生理学研究的新纪元。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)18571850190019502000C.Golgi(意)19261934神经元染色方法18431852R.Cajal(西班牙)“神经元学说”形态190619521932•“突触”定名•“反射”概念•“交互”抑制反射学说生理电生理18891977•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OxfCambridge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O.LoewiTheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1936“fortheirdiscoveriesrelatingtochemicaltransmissionofnerveimpulses”H.H.Dale神经元之间的信息传递是通过电脉冲还是化学物质？20世纪初德国科学家奥托•洛伊：迷走神经控制心脏跳动17年的积累——灵感——双蛙心灌流实验第一个神经递质：乙酰胆碱1936年诺贝尔生理/医学奖第一个神经递质的发现—乙酰胆碱•英国科学家戴尔（H．H．Dale，1875-1968）在1930年证明副交感神经（包括迷走神经）末梢能分泌乙酰胆碱，而且证明交感神经的节前纤维和运动神经末梢也都能分泌乙酰胆碱。由于他们将神经化学和神经生理学的研究方法结合起来，相继确认了突触传递的神经递质，建立了突触的化学传递学说。戴尔的开创性工作对神经药理学的创建起到了不可磨灭的作用。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)18571850190019502000C.Golgi(意)19261934神经元染色方法18431852R.Cajal(西班牙)“神经元学说”形态190619521932•“突触”定名•“反射”概念•“交互”抑制反射学说生理电生理18891977•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)196118731936（乙酰胆碱）神经化学•蛙心灌流实验•“迷走物质”19681875H.Dale(英)•神经末梢分泌•乙酰胆碱ACh神经化学OxfCambridge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J.ErlangerH.S.GasserTheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1944“fortheirdiscoveriesrelatingtothehighlydifferentiatedfunctionsofsinglenervefibres”电生理技术的革新-阴极射线示波器和神经纤维ABC分类•美国科学家厄兰格(J.Erlanger，1874-1965)和盖塞(H.S.Gasser，1888-1963)发明了阴极射线示波器，可以记录神经纤维上微小的电变化，即动作电位。并证明神经纤维越粗，传导冲动的速度越快，可根据冲动传导的速度将神经纤维分为A、B、C三类。这一方法学进步为深入细致的电生理研究打下了坚实基础。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1949“forhisdiscoveryofthefunctionalorganizationoftheinterbrainasacoordinatoroftheactivitiesoftheinternalorgans”“forhisdiscoveryofthetherapeuticvalueofleucotomyincertainpsychoses”W.R.HessMoniz1874-1955Portugal脑立体定位仪和脑额叶切除术《飞越疯人院》•瑞士学者赫斯(W.R.Hess，1881-1973)发明了脑立体定位仪，可以根据一定坐标将电极插入动物脑的特定核团进行刺激或损毁，从而开启了在动物上进行脑深部研究的大门。•以上两项方法学进步，为进一步研究脑功能创造了必要条件。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)18571850190019502000C.Golgi(意)19261934神经元染色方法18431852R.Cajal(西班牙)“神经元学说”形态190619521932•“突触”定名•“反射”概念•“交互”抑制反射学说生理电生理18891977•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)196118731936（乙酰胆碱）神经化学•蛙心灌流实验•“迷走物质”19681875H.Dale(英)•神经末梢分泌•乙酰胆碱ACh神经化学18741965194419631888J.Erlanger(美)H.S.Gasser(美)•阴极射线示波器•神经纤维的分类ABC19731881W.R.Hess(瑞士)•脑立体定位仪方法学创新1949电生理OxfCambridge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19551874A.E.Moniz(葡萄牙)•脑白质切除术神经药理学分子药理学百年来与神经科学有关的诺贝尔奖获得者选介(II)1850190019502000J.C.Eccles(澳大利亚)191419031963A.L.Hodgkin(英)B.Katz(德英)1917A.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“量子释放”1911动作电位机制19051983U.VonEuler(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1912J.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.Hube