神經(jīng)元功能與調(diào)控神經(jīng)科學前沿，探索腦奧秘神經(jīng)元如何工作，調(diào)控機制有何奧秘？課程概述1神經(jīng)元基礎(chǔ)知識結(jié)構(gòu)與分類2神經(jīng)元功能信息傳遞機制3神經(jīng)調(diào)控機制多層次調(diào)控網(wǎng)絡(luò)4研究方法與應(yīng)用前沿技術(shù)與臨床轉(zhuǎn)化第一部分：神經(jīng)元基礎(chǔ)知識基本單位神經(jīng)系統(tǒng)的基石形態(tài)結(jié)構(gòu)多樣化的神經(jīng)元類型功能特性信息處理的核心神經(jīng)元的定義神經(jīng)系統(tǒng)基本單位構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的細胞基礎(chǔ)信息處理能力接受、整合、傳遞神經(jīng)信號網(wǎng)絡(luò)組成元素形成復雜功能環(huán)路神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)1234細胞體含細胞核及細胞器樹突接收信息輸入軸突傳導神經(jīng)沖動突觸細胞間信息傳遞處神經(jīng)元的類型單極神經(jīng)元只有一個突起雙極神經(jīng)元兩個方向突起多極神經(jīng)元多個樹突一個軸突神經(jīng)元的分類（按功能）感覺神經(jīng)元傳遞外界信息至中樞中間神經(jīng)元信息整合與處理運動神經(jīng)元傳遞命令至效應(yīng)器神經(jīng)膠質(zhì)細胞膠質(zhì)細胞：支持、保護、營養(yǎng)、修復神經(jīng)元的發(fā)育1神經(jīng)管形成胚胎發(fā)育早期2神經(jīng)元分化細胞命運決定3軸突與樹突生長生長錐導向4突觸形成神經(jīng)連接建立第二部分：神經(jīng)元功能1高級功能學習記憶網(wǎng)絡(luò)活動2信息整合突觸整合與處理3信息傳導動作電位傳播4基礎(chǔ)屬性興奮性與極化神經(jīng)元的基本功能信息接收樹突接收突觸輸入信息整合細胞體匯總處理信息傳遞軸突傳導輸出靜息電位定義未受刺激時的膜電位形成機制離子分布不均衡維持因素Na?-K?泵活動動作電位時間(ms)膜電位(mV)閾值→去極化→超極化→恢復期突觸傳遞1突觸前終末遞質(zhì)釋放2突觸間隙遞質(zhì)擴散3突觸后膜受體結(jié)合產(chǎn)生反應(yīng)神經(jīng)遞質(zhì)類型代表遞質(zhì)主要功能興奮性谷氨酸快速興奮傳遞抑制性GABA抑制神經(jīng)活動單胺類多巴胺情緒獎勵調(diào)節(jié)膽堿類乙酰膽堿神經(jīng)肌肉接頭突觸可塑性msec短暫功能變化小時LTP記憶形成天LTD微調(diào)連接年突觸形態(tài)變化神經(jīng)元的代謝特點高耗氧需氧量大1高耗糖葡萄糖依賴2能量需求高維持膜電位3代謝敏感易受損傷4神經(jīng)元的再生能力中樞神經(jīng)系統(tǒng)再生能力極其有限外周神經(jīng)系統(tǒng)具有一定再生能力第三部分：神經(jīng)調(diào)控機制分子調(diào)控離子通道與受體細胞調(diào)控神經(jīng)元與膠質(zhì)細胞網(wǎng)絡(luò)調(diào)控環(huán)路與系統(tǒng)層面神經(jīng)調(diào)控的概念定義調(diào)節(jié)神經(jīng)活動和功能的機制重要性維持神經(jīng)系統(tǒng)動態(tài)平衡研究意義理解腦功能與疾病機制神經(jīng)調(diào)控的層次1網(wǎng)絡(luò)水平神經(jīng)環(huán)路活動2細胞水平單個神經(jīng)元功能3分子水平蛋白與基因調(diào)控離子通道調(diào)控電壓門控通道膜電位變化激活配體門控通道神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合開放機械敏感通道機械力激活神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)控合成神經(jīng)末梢制造1釋放囊泡分泌過程2受體作用激活信號通路3清除再攝取與降解4神經(jīng)調(diào)質(zhì)調(diào)控調(diào)質(zhì)類型代表分子特點神經(jīng)肽內(nèi)啡肽調(diào)制作用持久氣體信使一氧化氮雙向擴散內(nèi)源性大麻素2-AG逆行傳遞基因表達調(diào)控轉(zhuǎn)錄調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子作用表觀遺傳調(diào)控DNA甲基化修飾翻譯調(diào)控mRNA加工控制蛋白修飾磷酸化降解等神經(jīng)營養(yǎng)因子調(diào)控1NGF（神經(jīng)生長因子）交感神經(jīng)生存2BDNF（腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子）突觸可塑性關(guān)鍵3NT-3（神經(jīng)營養(yǎng)素-3）感覺神經(jīng)發(fā)育4GDNF（膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子）運動神經(jīng)元保護細胞外基質(zhì)調(diào)控結(jié)構(gòu)支持提供物理支架信號傳導生長因子庫可塑性調(diào)節(jié)限制軸突生長神經(jīng)-膠質(zhì)相互作用膠質(zhì)細胞：不再是被動支持者，而是神經(jīng)活動積極調(diào)控者神經(jīng)環(huán)路調(diào)控前饋抑制增強信號對比度反饋抑制限制過度激活側(cè)抑制提高空間分辨率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)振蕩不同頻率振蕩與特定腦功能相關(guān)神經(jīng)調(diào)控與行為1學習與記憶海馬突觸可塑性2情緒調(diào)節(jié)杏仁核與邊緣系統(tǒng)3運動控制基底節(jié)與小腦回路神經(jīng)調(diào)控與認知功能注意力前額葉-頂葉網(wǎng)絡(luò)決策眶額皮層與紋狀體執(zhí)行功能背外側(cè)前額葉神經(jīng)調(diào)控與睡眠1清醒β波活動2非快速眼動睡眠δ波增加3快速眼動睡眠θ波顯著4覺醒α波恢復神經(jīng)調(diào)控與應(yīng)激反應(yīng)應(yīng)激源感知杏仁核激活下丘腦反應(yīng)釋放CRH垂體作用分泌ACTH腎上腺激活皮質(zhì)醇釋放神經(jīng)調(diào)控與疼痛上行通路傳遞疼痛信號中樞敏化疼痛記憶形成下行調(diào)制內(nèi)源性鎮(zhèn)痛神經(jīng)調(diào)控與神經(jīng)可塑性1發(fā)育期可塑性關(guān)鍵期塑造2成年期可塑性學習與適應(yīng)3損傷后可塑性代償與重組第四部分：研究方法與應(yīng)用基礎(chǔ)研究機制探索技術(shù)開發(fā)工具創(chuàng)新臨床應(yīng)用疾病治療電生理技術(shù)膜片鉗技術(shù)單通道電流記錄細胞外記錄神經(jīng)元群放電模式場電位記錄局部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動神經(jīng)影像技術(shù)從宏觀到微觀，多尺度神經(jīng)活動成像光遺傳學技術(shù)原理光敏通道蛋白表達應(yīng)用特定神經(jīng)元精確控制優(yōu)勢毫秒級時間分辨率化學遺傳學技術(shù)DREADD系統(tǒng)設(shè)計性受體表達配體結(jié)合CNO等小分子激活信號傳導特定通路調(diào)控神經(jīng)調(diào)控與腦機接口1信號采集腦電或植入電極2信號處理算法解碼神經(jīng)活動3執(zhí)行命令控制外部設(shè)備神經(jīng)調(diào)控與神經(jīng)修復脊髓損傷促軸突再生腦卒中促進神經(jīng)可塑性神經(jīng)退行性疾病減緩神經(jīng)丟失神經(jīng)調(diào)控與精神疾病治療精神疾病治療：藥物、心理、神經(jīng)調(diào)控技術(shù)結(jié)合神經(jīng)調(diào)控與疼痛管理慢性疼痛持續(xù)三個月以上神經(jīng)病理性疼痛神經(jīng)系統(tǒng)損傷引起新型鎮(zhèn)痛策略靶向特定疼痛通路神經(jīng)調(diào)控與認知增強經(jīng)顱磁刺激調(diào)節(jié)皮層興奮性經(jīng)顱電刺激增強工作記憶神經(jīng)反饋自我調(diào)節(jié)腦活動神經(jīng)調(diào)控與睡眠障礙治療1失眠大腦過度覺醒2睡眠呼吸暫停控制中樞異常3晝夜節(jié)律紊亂生物鐘調(diào)節(jié)失衡神經(jīng)調(diào)控與神經(jīng)保護缺血性損傷維持能量供應(yīng)1神經(jīng)毒性減少興奮毒性2氧化應(yīng)激清除自由基3炎癥反應(yīng)調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答4神經(jīng)調(diào)控與神經(jīng)再生軸突再生克服生長抑制因素神經(jīng)干細胞移植替代丟失的神經(jīng)元組織工程提供生長支持環(huán)境神經(jīng)調(diào)控與人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型模擬腦信息處理類腦計算神經(jīng)形態(tài)芯片人機協(xié)同增強人類認知能力神經(jīng)調(diào)控的倫理問題神經(jīng)增強倫理公平性與獲取問題腦機接口隱私神經(jīng)數(shù)據(jù)保護社會影響身份與自主性神經(jīng)調(diào)控研究的前沿趨勢單細胞測序精確細胞分型腦圖譜計劃全腦連接組繪制神經(jīng)環(huán)路重構(gòu)功能性連接重建神經(jīng)調(diào)控與個性化醫(yī)療1基因診斷個體遺傳特征2藥物設(shè)計靶向特定通路3個體化治療定制調(diào)控方案4療效評估實時神經(jīng)反饋神經(jīng)調(diào)控在教育中的應(yīng)用認知神經(jīng)科學學習機制研究學習困難神經(jīng)發(fā)育異常基礎(chǔ)教育神經(jīng)科學腦科學指導教學神經(jīng)調(diào)控與康復醫(yī)學神經(jīng)功能評估精確定位障礙康復訓練策略促進神經(jīng)重塑輔助技術(shù)應(yīng)用代償功能缺失神經(jīng)調(diào)控與老年醫(yī)學年齡認知功能認知功能隨年齡變化，可通過神經(jīng)調(diào)控延緩神經(jīng)調(diào)控與運動科學1運動學習機制小腦與基底節(jié)回路2運動表現(xiàn)提升運動皮層調(diào)控3運動損傷康復促進神經(jīng)可塑性神經(jīng)調(diào)控研究的挑戰(zhàn)技術(shù)局限性多尺度多模態(tài)整合難倫理和法律問題