神經科學-李英博教學課件課程簡介課程概覽神經系統結構與功能研究方法現代神經科學技術臨床應用課程目標和學習成果掌握基礎知識神經元結構與突觸傳遞機制研究方法應用神經科學實驗設計與數據分析臨床關聯理解神經系統疾病的病理機制前沿技術了解李英博教授簡介學術背景哈佛大學神經科學博士研究方向神經可塑性與認知功能主要成就課程大綱概覽1基礎知識神經系統結構與功能2研究方法電生理學與影像技術3感覺與運動信息處理與控制機制4高級功能學習記憶與認知過程5疾病與前沿神經科學基礎1高級認知功能思維與意識2神經回路信息整合與處理3突觸傳遞細胞間通訊4神經元神經系統概述中樞神經系統大腦與脊髓外周神經系統感覺與運動神經神經遞質神經元結構與功能樹突接收信號1細胞體信息處理2軸突信號傳導3突觸信息傳遞突觸傳遞化學突觸神經遞質釋放與受體結合電突觸神經遞質及其受體1興奮性遞質谷氨酸，乙酰膽堿2抑制性遞質GABA，甘氨酸調節性遞質神經系統的發育1神經管形成胚胎早期腦區分化2神經元產生神經干細胞增殖分化3神經元遷移沿膠質纖維向目標區域移動4軸突引導生長錐尋找靶細胞5突觸形成神經連接建立與修剪神經可塑性1突觸可塑性長時程增強與長時程抑制2結構可塑性樹突棘形態變化3神經網絡重塑功能區重組與代償4經驗依賴性可塑性環境刺激促進神經連接變化神經科學研究方法分子水平基因表達與蛋白質分析細胞水平電生理記錄與鈣成像系統水平腦成像與神經調控行為水平認知與行為分析電生理學技術細胞內記錄膜片鉗與全細胞記錄細胞外記錄多電極陣列與單細胞放電神經影像技術功能磁共振血氧水平依賴信號正電子發射斷層代謝活動成像腦電圖神經元電活動記錄雙光子顯微鏡活體神經元可視化神經調控技術光遺傳學光敏蛋白表達與光刺激激活化學遺傳學設計受體與特異性配體結合分子生物學技術在神經科學中的應用基因編輯CRISPR-Cas9靶向修飾單細胞測序神經元類型多樣性分析病毒示蹤神經通路標記與操控透明腦技術全腦神經連接可視化行為學研究方法1學習記憶測試水迷宮，恐懼條件反射2焦慮抑郁評估高架十字迷宮，強迫游泳3社交行為分析三箱實驗，居住區測試計算神經科學和神經網絡模型單神經元模型離子通道動力學模擬神經網絡模型連接權重與網絡拓撲認知模型決策與學習算法大腦仿真多尺度整合建模感覺系統視覺形狀、顏色、運動感知1聽覺音調、音量、聲源定位2嗅覺氣味分子識別與處理3味覺基本味覺與復合感受4體感觸覺、溫度、疼痛感知5視覺系統1視網膜光感受器將光信號轉為電信號2外側膝狀體視覺信息中繼站3初級視覺皮層邊緣與方向檢測4視覺聯合區形狀、顏色、運動整合聽覺系統外耳與中耳聲波收集與機械傳導內耳耳蝸毛細胞機械電轉導聽神經與腦干頻率編碼與聲源定位聽覺皮層復雜聲音模式識別嗅覺和味覺系統嗅覺系統嗅覺受體與嗅球初級處理味覺系統味蕾識別五種基本味道體感系統觸覺感受器壓力與振動檢測溫度感受器冷熱信號轉導痛覺感受器有害刺激檢測與處理前庭系統和平衡感半規管旋轉加速度檢測1耳石器官線性加速度感知2前庭神經核平衡信息整合3小腦姿勢調整與協調4運動系統1高級運動規劃前額葉皮質2運動程序選擇基底神經節3運動協調小腦4運動執行初級運動皮層5運動輸出脊髓與肌肉運動控制的神經基礎1直接通路皮質-脊髓束控制精細運動2間接通路皮質-基底神經節-丘腦環路3小腦通路運動校正與學習4腦干通路姿勢控制與自主運動脊髓反射和中樞模式發生器脊髓反射伸肌反射與屈肌反射中樞模式發生器步行與呼吸節律控制基底神經節和小腦的功能紋狀體動作選擇與開始小腦皮層運動協調與精確時序浦肯野細胞運動學習與錯誤校正運動學習和技能獲得認知階段需要大量注意力關聯階段減少錯誤與修正自主階段動作自動化執行精通階段無需意識控制高級認知功能注意力選擇性信息處理學習記憶經驗存儲與提取語言符號理解與表達執行功能規劃、決策、抑制注意力的神經機制警覺注意腦干網狀結構激活系統定向注意頂葉控制空間定向執行注意前額葉控制目標選擇學習與記憶工作記憶前額葉暫時信息保持1陳述性記憶海馬體事實與經歷2程序性記憶基底神經節技能與習慣3情緒記憶杏仁核恐懼條件化4語言的神經基礎布洛卡區語言產生與語法處理韋尼克區語言理解與語義處理弓狀束連接語言產生與理解區域決策making的神經科學1感知決策頂葉證據累積2價值評估眶額葉皮質獎賞計算3行動選擇前額葉與基底神經節4結果評價前扣帶回錯誤檢測情緒和社會認知杏仁核恐懼與情緒記憶1前扣帶回情緒沖突處理2眶額葉情緒調節與決策3島葉內感受與共情4顳-頂聯合區心理理論與視角采擇5神經系統疾病1神經退行性疾病進行性神經元丟失2精神疾病神經遞質失衡3發育性障礙神經連接異常4腦血管疾病血供異常導致神經損傷神經退行性疾病阿爾茨海默病淀粉樣蛋白沉積與神經纖維纏結帕金森病黑質多巴胺能神經元退化精神疾病的神經生物學基礎抑郁癥5-羥色胺與去甲腎上腺素降低精神分裂癥多巴胺過度活化焦慮癥杏仁核過度激活雙相情感障礙情緒調控電路異常中風和腦損傷1缺血性中風血管阻塞導致供氧不足2出血性中風血管破裂導致顱內出血3創傷性腦損傷外力導致腦組織損傷癲癇的神經機制興奮/抑制失衡GABA功能降低1神經元過度同步異常放電擴散2發作傳播局灶性→全腦擴散3神經網絡重塑反復發作導致異常連接4發育性神經障礙自閉癥譜系障礙社交溝通與行為模式異常注意缺陷多動障礙前額葉抑制控制缺陷學習障礙特定認知功能處理異常智力發育障礙全面認知功能延遲神經科學前沿研究腦機接口神經信號解碼與控制神經干細胞神經元再生與修復AI與神經科學類腦計算與模型精準神經醫學個體化診斷與治療腦機接口技術信號獲取植入或非植入電極信號處理濾波與特征提取解碼算法機器學習意圖識別設備控制假肢、計算機或外骨骼神經干細胞和再生醫學神經干細胞培養體外擴增與定向分化細胞移植治療帕金森病與脊髓損傷腦類器官疾病建模與藥物篩選人工智能與神經科學的交叉神經網絡算法受大腦啟發的機器學習模型類腦計算神經形態芯片與計算架構神經數據分析AI輔助神經影像與診斷神經科學與意識研究1234全局工作空間信息整合與意識獲取整合信息論系統復雜性與意識程度預測編碼大腦主動構建內部模型神經相關性腦活動與主觀體驗對應表觀遺傳學在神經科學中的應用1DNA甲基化神經元基因表達長期調控2組蛋白修飾學習記憶相關基因激活3非編碼RNA神經發育與突觸可塑性調節4環境影響應激與經驗改變表觀遺傳標記神經科學的倫理和社會影響1神經倫理學大腦研究與介入的道德考量2神經增強認知能力提升的界限問題3神經法學腦科學在法律中的應用4神經營銷腦機制在消費決策中的應用神經倫理學概述1個體自主權知情同意與隱私保護2公平與正義資源分配與技術獲取3安全與風險干預措施的長期影響4人類本質自我認同與神經技術腦增強技術的倫理問題公平與競爭獲取機會不平等問題真實同意社會壓力與自主選擇身份認同增強后的自我認知變化安全風險長期腦功能影響未知神經科學在法律中的應用神經證據腦成像作為法庭證據的可靠性責任判定腦功能異常與行為控制能力預測與干預基于腦特征的犯罪風險評估神經營銷學和消費者行為潛意識反應情緒腦區激活測量1注意力分配眼動追蹤與視覺處理2記憶形成廣告信息保留效果3決策過程獎賞系統與購買行為4實驗課程和技能培訓基礎技術電生理記錄與腦片制備數據分析神經信號處理與統計實驗設計假設驗證與變量控制科研寫作論文構建與發表流程神經電生理實驗設計樣本準備腦片制備或動物準備電極放置靶向特定神經元或腦區信號記錄設置放大器與過濾參數藥物應用測試受體或通道功能數據分析動作電位或突觸電流分析行為學實驗范例1空間學習水迷宮測試記憶與導航2情緒行為高架十字測試焦慮水平3認知功能物體識別測試工作記憶神經影像數據分析預處理去噪、配準與標準化統計分析條件對比與相關分析連接性分析功能與結構網絡建模多模態整合融合fMRI、DTI等數據神經科學文獻閱讀和評析1方法評估技術適合性與局限性分析2結果解讀數據可靠性與生物學意義