20XX神经科学试题及复习总结中科院.docx
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20XX神经科学试题及复习总结中科院
20XX神经科学试题及复习总结（中科院）
周次123456789101112131415日期09月22日09月29日10月06日10月13日10月20日10月27日11月03日11月10日11月17日11月24日12月01日12月08日12月15日12月22日12月29日任课教师赫荣乔赫荣乔赫荣乔赫荣乔曹鹏孙坚原孙坚原刘缨王晓群袁增强袁增强刘力刘力赫荣乔研究生院授课内容神经科学史当代神经科学视觉信息与艺术脑与性神经元：
脑功能的基本单元神经电生理突触传递脑和行为的化学控制神经干细胞味觉嗅觉脑的躯体感觉系统脑的运动控制系统性相关行为的神经基础考试20XX考题记忆
大细胞小细胞功能和结构差异以及心理感觉痛觉通路
肾脏在人体中的作用性别二态性HGK方程
突触释放机制分子机制囊泡膜回收
新皮层结构特点
基底神经节直接通路和间接通路嗅觉通路
PlotEquivalentcircuitofneuronmembrane马赫带侧抑制解释实例
筒箭毒碱导致ACHR失灵进而导致死亡的毒机制理
神经科学的起源
有证据表明：
我们的史前祖先已经意识到了脑在生命活动中的重要作用。
考古记录中有很多这样的例子，100万年前甚至更早的原始人头颅上的致命伤痕，可能就是被其他的原始人击打而造成的。
《Discovery》发表威斯康星大学人类字家约翰.霍克斯博士的研究成果认为，早
先人类学家从出土头骨比较，近1万年来大脑容量平均1500毫升，降低至1350毫升。
最近50年来又在变小。
理论之一，因为后旧石器时代，体积较大的大脑是人类生存的需要。
理论之二，大脑头骨的发育是按照咀嚼食物的需要，从猎物到熟食。
从复原的约5000年前古埃及内科医生的记录看，他们已经清楚地认识到了许多脑损伤的症状。
然而，他们将心脏视为灵魂的居所和记忆的储存库同样明晰可辨。
事实上，尽管死者的尸身保存完好，但脑却被从鼻腔中取出丢弃。
这种将心脏视为意识和思维居所的观点直至Hippocrates时代才受到强有力的挑战。
古希腊时代对脑的认识
“西方医学之父”的Hippocrates认为：
脑不仅参与对环境的感知，而且是智慧的发祥地。
古希腊哲学家Aristotle他坚信“心脏是智慧之
源”。
他认为脑的功能是什么呢？
他认为，脑是一个“散热器”，被“火热的心”沸腾了的血液在脑中被降温。
因此，脑强大的冷凝功能解释了躯体合适的体温。
罗马帝国时代对脑的认识
罗马医学史上最重要的一位人物是希腊医师和作家Galen于脑，这一过程自然只能发生在面团般松软的大脑上。
Galen发现脑是空的里边有液体。
他称这些腔室为脑室，有类似心脏心室的作用。
在Galen看来，这一发现极好地吻合了当时流行的理论：
机体的功能有
赖于4种重要的液体或体液的平衡。
感知被大脑所记录，运动被小脑所启动，都是体液通过神经到达脑室和离开脑室的流动，而实现感知周围环境并支配躯体运动。
当时人们认为神经是一种似于血管的中空管道。
从文艺复兴到19世纪对脑的认识
Galen有关脑的观点延续了将近1500年。
在文艺复兴时期，解剖学家AndreasVesalius（1514-1564）进一步补充了许多关于脑结构方面的细节知识（图）。
但是，脑功能的脑室定位观点却没有受到挑战。
17、18世纪一些科学家挣脱了Galen的脑室中心论这一传统观念的束缚。
将脑组织分为两部分：
灰质和白质（whitematter）。
于白质是躯体神经的延续性结构，因而当时被正确地认为白质包含有纤维，这些纤维起到向灰质传递信息，以及传递灰质发出的信息的作用。
18世纪末，神经系统的大体解剖获得了更为细致的描述。
神经系统被确认为具有中枢和外周两个部分，中枢部分包括脑和脊髓，外周部分则遍布于躯体的外周神经网络所组成。
神经解剖学史上一个重大突破是在脑表面观察到广泛存在的一些隆起的形式组装起来，成为不同脑功能定位于不同的脑回上这一理论的基础。
现在看来，这一突破开创了脑功能定位研究的新时代。
19世纪对脑的认识
在19世纪所取得的关键性进展有4个方面。
1、神经“电缆”论神经是一些“电缆”，将电信号传入和传出脑。
在一根躯体神经中包含着许多细丝或神经纤维。
1823年，法国生理学家Marie-Jean-PierreFlourens采用该实验方法，对多种动物的脑进行了研究，证实小脑确实在运动的协调上起作用。
他同时推断，大脑与感觉和感知有关，正如Bell和Galen在他之前所作的推测一样。
但Flourens与他前辈们的区别在于，他的结论拥有坚实的实验支持。
通常认为，法国神经科医生PaulBroca是将科学的天平牢固地扭向大脑功能定位一侧的第一人。
Broca遇到了这样一个病人，该病人能够理解别人的言语，自己却无法说话。
1861年，当这个病人死后，Broca仔细研究了他的脑子，结果在其左额叶上发现了损伤。
根据这一病例以及其他几个类似的病例，Broca认为大脑的这一区域具体负责语言的形成。
罗卡氏区又称布罗卡氏中枢、布罗卡氏回，即运动性言语中枢。
布罗卡氏区的发现，不但使人想念神经系统内的机能各有其较特殊的定位，而且还找到了以脑沟回作为脑的机能分区的明确标志。
3、神经系统的进化
1859年，英国生物学家CharesDarwin出版了《物种起源》一书。
在这本具有里程碑意义的著作中，他明确地阐述了进化的理论：
所有生命物种均起源于共同的祖先。
根据他的理论，物种之间的差异源自于一个他称之为“自然选择”（NaturalSelection）过程。
4、神经元：
脑的基本功能单位1839年，德国动物学家TheodorSchwann提出了现在已广为人知的细胞理论，神经节细胞的轴突。
后丘脑的外侧膝状体。
大脑视皮层的V1、V2、V3和V4区。
细胞分类小细胞
生理学过程静止、后期、质地、颜色、安静等
心理学效应
激发思索、恬静之感、事物之感、安心、心静等反差、立体感、意念力、动感、心理冲击等
大细胞线条、轮廓、距离、快速、动态等
从视觉心理学来看：
“印象画派”以激活人脑视觉系统的小细胞通路为主，给人以丰富的内心想象。
视知觉---格式塔心理学（GestaltPsychology）
最著名的艺术心理学是格式塔心理学（GestaltPsychology），又称完形心理学，其集大成者为安海姆（Arnheim），其学说重在脑波力场与视觉反应的关系。
西方现代心理学的主要流派之一。
又称完形心理学。
注重在观察一个图形时的心理学效应，产生一种心理上的驱动“力”，而这种力似乎也符合物理化学的基本规律。
格式塔理论自1912年韦特海墨提出后，在德国得到迅速发展。
于苛勒和考夫卡的访美以及他们的著作被翻译成英文，这种新的理论引起了美国心理学家的注意。
格式塔理论是心理学中为数不多的理性主义理论之一。
理论的创始人与解决的问题：
WolgangKhler：
Whydoweseesomethingsasforegroundandothersasbackground为什么我们在观看事物的时候会把一部分当做前景，其余部分当做背景？
KurtKoffka：
Howisitpossiblethatwecandistinguishshapes为什么我们能区分形状？
MaxWertheimer：
What’sagoodshape什么形状是好的？
All：
Howdoweseeconsistencyofthings我们怎样看待事物的一致性？
格式塔心理学派断言：
人们在观看时，眼脑并不是在一开始就区分一个形象的各个单一的组成部分，而是将各个部分组合起来，使之成为一个更易于理解的统一体。
在一个格式塔内，眼睛的能力只能接受少数几个不相关联的整体单位。
这种能力的强弱取决于这些整体单位的不同与相似，以及它们之间的相关位置。
如果一个格式塔中包含了太多的互不相关的单位，眼脑就会试图将其简化，把各个单位加以组合，使之成为一个知觉上易于处理的整体。
如果办不到这一点，整体形象将继续呈现为无序状态或混乱，从而无法被正
确认知，简单地说，就是看不懂或无法接受
眼脑作用是一个不断组织、简化、统一的过程，正是通过这一过程，才产生出易于理解、协调的整体。
视觉如何组合处理事物，是否服从格式塔的结论呢？
五项法则ProximitySimilarityClosureContinuitySimplicity接近相似闭合连续简单脑发育与性别
胚胎组织在子宫中的初期，主要是受雌激素的影响，胎龄８周左右，胎儿的性别确定了发展方向以后，情况便发生了变化。
如果是男性，就会分泌出大量的雄激素，大脑经过雄激素的沐浴，便形成男性的脑，未经雄激素沐浴的脑，就成为女性的脑。
正是在这个意义上说，女性脑是男性脑的基础。
于女性脑的边缘系统未经过雄激素的沐浴，所以它主管的人类的原始本能在女性中表现的十分活跃。
女性是在大脑边缘的基础上确立的个性，女性的行为主要是受大脑边缘系统的控制，思想和行为都更纯真。
男性脑是以大脑皮层为中心，大脑的许多功能都汇集在这个部位，表现在行为上，男性为获得名誉地位而拼命工作，追求脱离现实生活的冒险或浪漫。
表现在性格上表现在注意力上表现在记忆力上男性更注重理智注意多定向于事理解记忆和抽象记忆较强女性更感情用事注意多定向于人机械记忆和形象记忆较强表现在想象力上偏重于逻辑性方面偏重于形象化方面我们将着眼于可能导致生殖的神经结构。
性和生殖行为在男性和女性是明显不同的，两种性别的脑有多少差异？
雄性和雌性之间最根本的差异是他们的双亲提供的染色体不同，在某种基因指导下，人体产生了少量的性激素，这少量的激素却产生了很强的作用，导致了身体的性区别和成年人的性心理和性行为。
分泌性激素的生殖器官存在于神经系统之外，但是它们却脑激活。
下丘脑控制垂体前叶的各种激素的释放。
对于生殖功能来说，垂体前叶激素的释放调节睾丸和卵巢的分泌。
什么因素决定雄性和雌性性别的确定取决于遗传、解剖还是行为？
这不是一个简单的答案，有一些决定性别的例证与生物和行为因素无关。
性取向如何形成？
被异性或同性吸引是童年的经历，还是脑的结构所决定？
性别的遗传
在每一个人类细胞核中，DNA提供了一个人的遗传蓝本——个体建造所需的全部信息。
DNA组成了46条染色体：
23条父亲，23条母亲。
我们每个人均有两套染色体的版本，根据其大xx号为1、2、3等等。
这个配对系统唯一的例外就是性染色体X和Y，因此通常称为44条常染色体和两条性染色体。
雌性具两条X染色体，各来自于其双亲；雄性具有一条来自于母亲的X染色体和一条来自于父亲的Y染色体。
雌性的基因型是XX，雄性的基因型是XY。
这些基因型决定了一个人的性别遗传。
因为母亲提供给每种性别的孩子都是X染色体，所以性别是父亲提供的X或Y染色体所决定的。
在一些非人类的动物，母亲提供的染色体决定了后代的性别。
组成染色体的DNA分子是已知的一些大分子，它们含有的基因是遗传信息的最基本单位。
组成一个基因的DNA片段提供了组建特异性蛋白质的专一信息。
目前估计人类大约有2万多个基因。
与X染色体相比，较小的Y染色体只有极少的基因和更少的功能。
对于性别决定最重要的是Y染色体，含有一个称为Y染色体性别决定区的基因。
这个基因用于产生一种蛋白叫睾丸决定因子。
一个人具有Y染色体和SRY基因将会发育成男性，否则即发展成女性。
有少数个体具较少或过多的性染色体，但是性别的决定总是取决于是否存在Y染色体，因此具X和XXX染色体的个体是女性，而具XXY和XXYY染色体的个体是男性。
美国洛杉矶加州大学Dewing等报告,男性性别决定基因——Sry基因对黑质多巴胺能神经元有调节作用,从而可以解释男性为什么比女性更容易罹患帕金森病。
为什么有性生殖在如此众多种类中进化无性生殖速度快：
如果一个种的所有成员都能生殖，而不存在一群不能生殖的雄性生物，那这个种的数量增加会大大加快。
无性生殖需要稳定的环境：
当环境稳定时无性繁殖可能是比较好的，因为每一个
后代都具有一个成年生物精确的拷贝，而这些成熟体至少足够健康到可以繁殖后代。
无性生殖难以适应环境变化：
但是假如有温度、水的可利用性和食物供给的变化，而这些变化对于亲代是致命的，这将导致一代或几代的消失，这就是因为他们和亲代完全相同。
无性生殖将不利基因遗传下去：
如果有不利的遗传突变，如紫外光照射，退化的基因将会在以后的世代中遗传下去。
有性生殖在这些方面表现出明显的生存优势。
有性繁殖的最大优势就是可以混合遗传信息，产生多种多样的个体。
于存在基因混合的机会，子代可能不如亲代那样强健，但是也有这样的可能性，即子代比亲代更强壮。
亲代的双方若有一方有一个严重的基因突变，而另一方的健全基因能够取代作用，那么子代将不会出现任何问题。
医学上的一个重要的例证就是囊性组织变性。
这是一种无法治愈的遗传性疾病，因为存在盐转运的不正常，细胞产生的粘稠液可阻塞肺，导致致命的感染。
囊性组织变性的基因位于第七条染色体，约3％的美国人携带此基因。
因为他们只在7号染色体的一个拷贝上存在有缺陷的基因，如果父母双方同时携带此基因，他们的孩子就会有25％的机会患囊性组织变性病。
但是如果孩子只从父母的一方得到非正常基因，他或她将不会的患此病。
性别的发育和分化
发育成性腺的基本细胞不是只有单独的发育通路。
在妊娠的最初6周，性腺处于未分化状态，它们可以发育成卵巢或睾丸。
未分化的性腺具有两个关键的结构：
Müllerian管和Wolffian管。
如果胎儿具有Y染色体和SRY基因，睾丸激素就会产生，Wolffian管发育成雄性生殖系统。
同时Müllerian管在Müllerian抑制因子的作用下停止发育。
相反如果没有Y染色体和睾丸激素的增加，Müllerian管就发育成雌性生殖系统，而Wolffian管则退化。
雄性和雌性外生殖器从相同的尿生殖器发育而来。
这就是为什么有人可能在其出生时会出现介于雄性和雌性的中间状态生殖器，这是我们所知的两性畸形。
性的激素控制
虽然尚不清楚睾酮水平的增加是原因还是结果，但是这种变动与社会竞争、气愤和争斗相关。
睾酮的水平在性渴望甚至是性幻想时增加。
一项研究发现，如果一个男性球迷看到他的球队获胜时，其睾酮水平上升，而当他的球队失败时，其睾酮水平下降。
老年时，对于那些有遗传倾向的男性，睾酮还可导致其秃顶。
主要的雌性激素是雌二醇和孕酮，它们卵巢分泌。
正如已提及的，雌二醇是一种雌激素，孕酮是第二类雌性类固醇激素——孕激素的一种。
在儿童期，雌激素的水平相当低，但到了青春期，雌激素的水平明显升高，它促进雌性生殖系统的成熟和乳腺的发育。
与雄性相同，雌性血中的性激素水平也是变动的。
不同的是男性激素是在一天当中波动，而在女性，激素的水平呈28天周期性变化。
垂体和下丘脑对类固醇性激素的控制
垂体前叶分泌两种对男女正常的性发育和性功能起极其重要作用的激素：
黄体生成素和卵泡刺激素。
LH和FSH是分布在整个垂体前叶的一些特殊细胞分泌的，它们占全部细胞数量的10％。
垂体前叶激素的分泌受下丘脑释放的垂体营养激素的控制。
从下丘脑释放的促性腺激素释放激素引起垂体释放LH和FSH。
GnRH也被称为是LHRH,即黄体素释放激素，因为它促进的LH释放量远多于FSH。
下丘脑神经元的活性受到心理和环境多种因素的影响，这些因素直接作用于垂体前叶促性腺激素的分泌。
雄性的LH刺激睾丸产生睾酮，FSH参与睾丸精子细胞的成熟，另外精子的成熟还需要睾酮。
这说明LH和FSH在雄性的生殖力中起关键作用。
因为有皮层的传入至下丘脑，心理因素就可能通过抑制促性腺激素的分泌和精子
的产生，而导致男性生殖力的下降。
性激素、脑、行为
在早期发育中，性激素决定了脑的性别特性。
从前面的内容可见，在血液中循环的激素种类性腺决定，性腺的二态性我们的基因决定。
如前所述，具有Y染色体的胚胎表达睾丸决定因子，这种因子使未分化的性腺变为睾丸，没有Y染色体的胚胎不能产生此因子，其性腺分化成卵巢。
睾丸和卵巢的分化导致了身体中一系列的发育环节。
对于脑的性别分化最重要的是睾丸产生性激素，雄性激素通过调节各种性相关的基因表达，触发脑的雄性化。
没有雄性激素的存在，发育中的脑会产生出不同的特性，因为脑的一些部分表达不同的基因型，也许会产生独特的雌性化脑。
换句话说，雌性化脑并不简单地只是没有雄性激素化。
雄激素提供脑雄性化的专一信号。
类固醇通过两种方式影响神经元的发育。
第一，迅速改变膜通透性、对神经递质的敏感性或神经递质的释放。
类固醇的这种作用一般是结合并调节了各种酶、通道和神经递质受体的功能。
例如，孕激素的某种代谢物结合抑制性的GABAA受体，加强GABA激活的氯离子流动。
这些孕激素代谢物的作用与苯二氮卓类药物的镇静和抗惊厥作用非常相似。
第二，类固醇扩散通过细胞膜，与胞浆和核受体结合，结合类固醇的受体可加速或抑制核内特异基因的转录，这一过程需数分至数小时。
类固醇激素在整个生命过程中均对身体起作用，但是它们在早期对发育的影响与它们对成年动物的作用完全不同。
例如，睾丸酮改变极幼小动物的生殖器和脑环路的能力被认为是激素的组构效应。
例如，雄性鸣禽的睾丸酮水平在春天达到峰值，该鸟的部分脑区产生激活变化，这对于正常的生殖行为是必需的。
激活效应通常是短暂的。
神经元：
脑功能的基本单元神经元之间相互联结并进行通讯
神经元如何说话：
动作电位神经元之间的突触传递突触传递强度存在可塑性
刺激突触可以引起突触受体数量的增多刺激突触可以引起新的突触的产生
1、突触分类：
电突触和化学突触2、化学突触传递的原理
神经递质：
氨基酸、单胺类、多肽
其中氨基酸类和单胺类突触囊泡储存和释放，而多肽类分泌颗粒储存和释放。
神经递质的合成
神经递质都是先合成再释放，不同的神经递质有不同的合成途径。
氨基酸类和单胺类在机体所有细胞都富集，而多肽类的神经递质仅在释放其的神经元内合成，合成部位在粗面内质网的核糖体，经过了高尔基体的加工。
神经递质的释放
以囊泡释放为代表，是快速突触传递的机制，而多肽类的神经递质的传递具有缓慢性，而且相对而言并不是占主要地位。
过程：
动作电位传递到轴突末梢——突触后膜的电压门控的Ca通道开放——胞内的钙离子浓度升高——触发囊泡膜与突触后膜融合，内部的神经递质释放——与突触后膜的受体结合——通过递质门控的离子通道和G蛋白偶联受体触发下游通路神经递质的释放是胞吐过程：
突触囊泡靠近突触前膜活动区，即“入坞或锚靠”—ATP水解提供能量，使囊泡贴靠突触栅栏结构，称为“启动”——在神经冲动到达后，钙离子浓度上升到1mmol/L左右，介导囊泡与突触前膜接触和融合，向突触间隙释放递质，称之“出胞”）——囊泡膜回收成为包被囊泡，即“入胞”——包被囊泡脱去包被释出空的囊泡，并重新装入神经递质，为“再生”
Tip：
有关钙离子触发囊泡释放的机制：
SNARE假说
冲动传到突触前末梢,触发前膜中的二价钙离子通道开放，一定量的Ca2+顺浓度差流入突触扣。
在Ca2+的作用下一定数量的突触泡与突触前膜融合后开口，将内含的递质外排到突触间隙。
此过程称胞吐。
被释放的递质，扩散通过突触间隙，到达突触后膜，与位于后膜中的受体结合，形成递质受体复合体，触发受体改变构型，开放通道，使某些特定离子得以沿各自浓度梯度流入或流出。
这种离子流所携带的净电流，或使突触后膜出现去极化变化，称兴奋性突触后电位（EPSP），或使突触后膜出现超极化变化，称抑制性突触后电位（IPSP）。
突触传递兴奋分为兴奋性和抑制性,不同处在于释放的递质不同,一个是兴奋性递质,一个是抑制性递质，抑制性的后果是神经抑制。
一般中枢抑制分为突触后抑制和突触前抑制两类:
1.突触后抑制指通过突触后膜产生抑制性突触后点位而发生的抑制。
其特点是需要通过抑制性中间神经元来发挥作用，即兴奋性神经元必须先兴奋抑制性中间神经元，后者释放抑制性递质，引起突触后膜产生抑制性突触后电位，因而使突触后神经元受到抑制。
传入侧枝性抑制又称为交互抑制。
一个感觉传入纤维进入脊髓后，一方面直接兴奋某一中枢的神经元。
另一方面发出其侧枝兴奋另一抑制性中间神经元，然后通过抑制性神经元的活动转而抑制另一中枢的神经元。
回返性抑制：
多见信息下传路径。
传出信息兴奋抑制性中间神经元后转而抑制原先发放信息的中枢。
2.突触前抑制指通过改变突触前膜的活动而使突触后神经元产生的抑制，故称为突触前抑制。
其结构基础是轴—轴式突触。
突触前抑制在中枢神经系统内广泛存在，尤其多见于感觉传入途中，对感觉传入活动的调节具有重要作用。
产生突触前抑制有较长的潜伏期，可能是因为传入申精必须通过两个以上中间神经元的多突触联系，才能与其他感觉传入神经末梢形成轴—轴式突触联系。
Nernstequation：
E=（RT/zF）lg（[C]o/[C]i）
R是气体常数，T是绝对温度，Z是离子价数，F是法拉第常数96500，[C]o为胞外离子浓度，[C]i为胞内离子浓度
若按照哺乳动物体温37℃计算，公式可转化为：
E=，K+的平衡电位为-80mV，Na+为62mV，Cl-为-65mV，Ca2+为123mVRP为-65mV，峰电位为+30mV
干细胞分裂方式：
干细胞能通过有丝分裂产生子代干细胞。
干细胞的分裂过程与普通的体细胞有所不同。
高等动物的成体干细胞通过不对称分裂产生非对称的细胞决定子分割，使得一部分子代获得维持干细胞状态所必需的信息而成为子代干细胞，另外一部分子代细胞则不得不走向分化。
也就是说，一个干细胞的后代中，只有一部分子代细胞可能保持与父代细胞相同的干细胞特征，另外一部分则丧失了干细胞的功能。
干细胞的不对称分裂主要有两种方式：
一种方式是，细胞严格遵循不对称分裂的方式（如果蝇的卵细胞），一个干细胞分裂后，产生一个子代干细胞和一个已分化细胞。
这种分裂方式主要发生在低级动物，如单一细胞生物体及无脊椎动物。
另一种不对称分裂方式则不同（主要发生于高级生物体的干细胞），细胞分裂后产生的干细胞有多种可能，即可以是子代干细胞，也可以是定向祖细胞。
干细胞与定向祖细胞之间，有着连续的“谱系”，干细胞和定向祖细胞分别居于此连续谱系的两端。
多数哺乳动物的组织干细胞采用此种方式进行自我更新。
这种干细胞不严格执行不对称分裂的规定，但从群体水平上看，其干细胞仍然保持着严格的不对称分裂。
嗅觉系统的神经生理机制及组成嗅觉系统的感觉器官是鼻。
嗅觉感受器是位于鼻腔上端嗅上皮内的嗅感受细胞。
嗅感受细胞是双极细胞——它向上皮表面突出的一极称为树状突，其末端呈圆形并向嗅上皮表面的粘液中伸出许多嗅纤毛，每一个嗅小泡中约有10～30根纤毛，这些纤毛是气味与感受器相互作用的敏感部位；感受细胞的另一极是较长的轴突，多个感受细胞的中枢突聚成较粗的嗅神经束，嗅神经束穿过筛板上的筛孔而进入颅腔，并止于作为嗅觉低级中枢的嗅球。
这样就完成将感受器所产生信号传入皮层下中枢的过程。
嗅觉系统的组成要素是：
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