国家基础性研究重大关键项目——脑功能及其细胞和分子基础

1 意义动物的神经系统,特别是人脑,是自然界最复杂的系统。揭示脑的奥秘是当代自然科学面临的最大挑战之一。脑的研究具有重大的科学和哲学意义和多方面的实用意义。作为长期进化的产物,人脑的结构、功能以及人类的行为极其复杂。正是神经系统的活动构成了人类的感觉、学习、思维,情感和行为的基础。认识神经系统的活动规律和特性,在各个层次(系统、回路、细胞、分子等水平)阐明其机制,是神经科学的长期目标。神经科     

朊病毒研究进展

近年来 ,关于朊病毒 (Ｐｒｉｏｎ ,ＰｒＰ)的结构与功能以及相关疾病的研究倍受关注。正常朊病毒 (ＰｒＰｃ)是一类高度保守的糖蛋白 ,其广泛表达于脊椎动物 ,其与神经系统功能的维持、淋巴细胞信号转导、核酸代谢等有关 ;当其发生构象改变后可变成致病性朊病毒(ＰｒＰＳｃ)。ＰｒＰＳｃ可引起包括疯牛病在内的一系列致死性神经变性疾病 (统称为Ｐｒｉｏｎ病 )。1 .ＰｒＰｃ 的化学结构ＰｒＰｃ 以一个糖基磷脂酰肌醇 (ＧＰＩ)锚定于细胞膜 ,ＧＰＩ锚被唾液酸修饰 ,其作用是允许ＰｒＰｃ 在胞膜磷脂双层中活动 ,从而使蛋白质从一个细胞易位…     

意识活动的神经生物学机制

人类神经系统可能是生物界最后有待攻克的功能系统之一,而尤以其中枢部分、特别是大脑的功能活动最为复杂和奥秘。目前,神经科学工作者对神经系统的一般功能及其生物学机制已有相当深入的了解,但仍然不能清楚地说明大脑是如何产生意识、并以此为基础完成各种高级神经或精神活动的。本文主要从神经科学的角度出发,对近年来利用更为精确的脑电信号记录和功能性脑立体成像等先进技术在意识活动研究方面取得的进展作一概略介绍,并重点介绍意识研究领域中几个比较有影响的学说。     

高原低氧对大鼠脑中枢部位β－内啡肽的影响

高原低氧对大鼠脑中枢部位β－内啡肽的影响谢新民,孟宪纪（青海医学院生理学教研室,青海医学院化学教研室西宁６８１００１）缺氧对脑功能的影响,已有大量资料论证。但由于神经系统的复杂性,对缺氧引起的脑功能障碍机理至今了解得仍不系统和全面。本工作主要对大鼠中...     

脑红蛋白在胶质瘤中表达的研究进展

脑红蛋白(neuroglobin,NGB)是2000年Burmester发现的神经系统特异的携氧蛋白,广泛分布于人和动物组织器官中,主要在脊椎动物脑组织高度表达。目前研究认为,NGB在脑缺血缺氧状态下对神经元保护起着重要作用,缺氧能够诱导NGB的表达,而高表达的NGB则能够保护神经元免受缺氧损伤,从而在神经系统缺氧、缺血损伤中具有重要的神经保护功能,可为脑中风、新生儿窒息等缺血缺氧性神经系统病变及帕金森病、阿尔茨海默病等神经系统退行性疾病的治疗带来新的希望。NGB在肿瘤细胞缺氧微环境中的作用也开始受到关注,其在肿瘤细胞中的表达研究开始成为这一领域内的研究热点。本文就NGB的生物学结构、功能和它在神经胶质细胞瘤中分布及其在临床医学中的应用等研究进展作一综述。     

家兔脑内P物质介导侧脑室注射乙酰胆碱的心血管效应

大量工作表明 ,乙酰胆碱 (ａｃｅｔｙｌｃｈｏｌｉｎｅ ,ＡＣｈ)广泛分布于中枢心血管控制核团 ,参与正常血压的调节 ,且与原发性高血压的发生、发展有关。但是 ,关于脑内ＡＣｈ在整体水平对心脏收缩功能的直接影响 ,国内外尚未见报道。Ｐ物质 (ｓｕｂｓｔａｎｃｅＰ ,ＳＰ)是一种神经肽 ,广泛存在于中枢神经系统 ,作为一种神经递质或调质参与心血管活动的调节 ,中枢应用ＳＰ可产生与ＡＣｈ相一致的升压效应。有资料表明 ,ＡＣｈ与ＳＰ在大鼠桥脑共存于同一个神经元。那么 ,ＡＣｈ和ＳＰ在中枢心血管活动调节中的相互关系如何呢 ?目前。国内…     

我国学者构建了高分辨率灵长类大脑3D基因组图谱

人类大脑起源于漫长的生命进化过程,其最显著的改变是大脑的认知功能,反映在脑容量的显著扩大和脑结构的高度精细化。人类进化过程中哪些遗传改变造就了人类大脑是科学界长期力图解决的重要科学问题。     

肠道菌群与神经精神系统疾病研究进展

过去,我们认为大脑通过激素、神经系统调控胃肠道功能。现在,越来越多的研究聚焦于脑肠轴(brain-gut-axis)。该通路的重要参与者——肠道菌群(gut microbiota)也可以通过肠道神经系统、神经内分泌系统以及神经免疫系统调控大脑功能,进而影响疾病的发生发展,如癫痫、阿尔茨海默症、自闭症、情绪障碍等。总而言之,肠道菌群可能是情绪、认知、疼痛、饮食习惯、睡眠等的关键调节者,并且可能参与了从情感性疾病到神经系统疾病(如癫痫、阿尔茨海默症和自闭症等)的发生发展。研究肠道菌群与人类癫痫、神经退行性疾病以及精神疾病的相互作用关系及其机制,对重新认识神经精神相关疾病的发生发展、优化治疗措施至关重要。     

神经内分泌讲座(一)——神经内分泌学研究的历史与现状

神经内分泌学是神经学和内分泌学之间的一门边缘学科。它主要是研究神经系统与内分泌系统之间的相互关系,例如,神经系统怎样调节内分泌系统的活动,特别是下丘脑如何调节垂体的活动;下丘脑与脑的其它部位的结构与功能联系;内分泌系统的激素对中枢神经系统的影响等。半...     

化石人类脑进化研究与进展

化石人类脑演化主要是研究在人类进化过程中脑的变化过程,它是随着古神经学和古人类学的发展而发展起来的。古神经学(Paleoneurology),是神经学和占生物学的交叉学科,通过对化石脊椎动物和现牛动物的神经系统的比较,探索脊椎动物神经系统的演化过程。     

神经活动的细胞的分子基础

神经活动的细胞的分子基础杨雄里１神经生物学研究的科学意义及其在社会发目申的作用动物的神经系统,特别是人脑,是自然界最复杂的系统。揭示脑的奥秘是当代自然科学面临的最大挑战之一。脑的研究具有重大的科学和哲学意义。作为长期进化的产物,人脑的结构、功能以及人...     

关于世纪之交神经生物学发展的思考——中国科学院院士杨雄里教授访谈录

问 :神经生物学在 2 0世纪中呈现出爆炸性的发展 ,已成为生命科学中极重要的分支 .能否请您介绍一下这门学科在过去一世纪中的发展背景和特点 ?杨 :神经生物学研究的主题是脑和神经系统 .就神经系统的研究而言 ,神经生物学并非是一门新学科 .在我 30余年前刚开始科学生涯时 ,研究者们就经常提出以下的问题 :神经系统某一部分实施何种功能 ?某种功能系由何种神经结构所实现 ?这种以结构和功能为主体的研究 ,实际上构成了神经系统研究的两个传统分支———神经解剖学和神经生理学的内涵 .但是 ,当科学家们主要仍然局限在自己的领域中工作时 ,…     

斑马鱼hypocretin/orexin能神经系统的研究进展

外侧下丘脑分泌的神经肽——下丘脑泌素/食欲素(hypocretin/orexin)是哺乳动物中一种重要的调节睡眠和清醒的多肽类神经调质,hypocretin/orexin能神经系统功能缺陷可造成发作性嗜睡病。由于哺乳动物神经系统的复杂性,hypocretin/orexin能神经系统调节睡眠和清醒状态的机制至今仍不清楚。综述了近十年来斑马鱼hypocretin/orexin能神经系统的研究进展。基于其大脑结构简单的特点,斑马鱼是揭示hypocretin/orexin能神经系统结构和功能的重要模型。     

神经系统一章的教材分析和教学建议

神经系统一章的教学目的在于认识神经系统是调节人体各种功能的主要结构,通过神经系统的调节作用,才能使人体成为一个统一的整体,协调地进行各种生命活动,并与外界环境相适应。人类能够认识世界和改造世界也是通过高级神经活动而实现的。此外,还要掌握神经系统的卫生保健知识,以指导生活实际。 (一)神经系统一章的知识结构本章教材是全书中内容最多也最复杂的篇章,是教学的重点部分。为了更好地完成教学任务,应该首先通览教材全貌,依据教学大纲提出的教学要求,明确教材的知识体系和结构,掌握所学知识的纵横联系,做到有     

人类脑计划与神经信息学

了解脑及其功能是21世纪科学的重大挑战之一。神经信息学是神经科学与信息科学相结合的交叉学科。目前的“人类脑计划”旨在加强脑功能的基础研究,并开发用于分析、整合、合成、建模、模拟与提供各种数据的工具。中国应参与人类脑计划,为发展神经信息学作出贡献。     

神经富亮氨酸重复家族成员LRRN3的研究进展

神经富亮氨酸重复家族成员LRRN3(leucine-rich repeat neuronal protein 3)是一种在进化上高度保守,功能多样,由多个连续的LRR结构域、纤维连接蛋白3型结构域(FNⅢ)及IgC2样结构构成的跨膜蛋白,通过介导细胞间粘附作用对神经系统发育起调节作用.已有证据表明,LRRN3除了在神经系统的发生、分化、损伤修复等过程中起作用,还与孤独症等精神障碍的发生密切相关,是神经系统发育过程中重要的蛋白,但目前人们对其生理功能、作用机制及临床意义知之甚少.LRRN3的结构、功能及其与人类疾病间的关系将被重点阐述.     

神经生长抑制因子研究进展

神经生长抑制因子(neuronal growth inhibitory factor, GIF) 又名金属硫蛋白-Ⅲ (metallothionein-Ⅲ,MT-Ⅲ),特异分布于中枢神经系统(CNS),是神经系统中第一个被鉴定的具有神经元生长抑制功能的蛋白. GIF一级序列、高级结构、金属结合特性类似于其他MTs,基因结构也与其他MTs高度同源,但表达调控途径相异. GIF可能以其β结构域的CPCP区,与脑组织提取物中的相关因子结合,进而表现其生物学功能. 有研究认为GIF与阿尔茨海默等脑相关疾病均有密切关系.     

脑的可塑性变化和功能重组

脑的可塑性和功能重组是近十多年来颇受关注的课题,导致人们对脑功能的认识更深化了一步。人们已逐渐认识到,神经系统折结构和机能完整靠外周伟入和效应器官的正常机能活动维持。用建立条件反射条件反射的训练可以使脑功能动态性调节得到加强和皮层功能定位域扩大,而一旦失去这种功能联系,各级中枢的替代性功能重组即不可避免地发生。     

大脑神经联接图谱的研究进展

脑科学旨在阐明神经系统结构和功能,揭示大脑工作的神经机制.由于大脑中神经元数量庞大,神经元形态和功能种类多样,神经元之间的结构与功能联接错综复杂,使得研究脑工作原理尤具挑战.因而,在全脑尺度上绘制神经元之间的联接,即神经联接图谱,揭示大脑各脑区、核团、神经元之间的功能和结构联系,是全面理解脑工作原理的基础.近几年,多维度多模态成像、神经环路示踪与功能调控、图像处理等技术的进步,推动了神经联接图谱研究的迅速发展,使人们得以在局部脑区乃至全脑尺度上观察神经元的形态、联接与活动.本文总结近年来宏观、介观、微观脑神经联接图谱相关技术的进步和神经环路结构与功能研究的进展,对脑联接图谱研究领域面临的挑战与发展趋势加以探讨,并提出斑马鱼(Danio rerio)是目前在全脑尺度上阐释脑结构和功能神经联接图谱的理想动物模型.     

编者按: 脑成像与脑网络

揭示脑的奥秘是人类面临的最大挑战之一。神经元是构成神经系统结构与功能的基本单位。神经元与神经元之间通过突触实现信息交互,并构成神经环路或神经网络。神经环路有局部的,也有跨脑区或长程的,甚至全脑尺度的。神经环路则是脑实现神经信息处理的基本单元。若干神经环路构成脑网络。脑网络研究已经成为脑功能与脑疾病研究领域的热点。 在国家自然科学基金委员会和科技部“973计划”等项目的支持下,我国科学家在这一领域已经开展了卓有成效的工作。2011年第393次香山科学会议“脑网络组及其临床应用的前沿科学问题”曾对此进行过比较深入的研讨。为促进对该领域现状及发展的了解,本期汇集了2篇述评和2篇研究论文,作为脑成像与脑网络专题发表,以飨读者。 利用9.4T功能磁共振成像(fMRI)获得轻度麻醉状态下大鼠静息状态及刺激激活的数据,通过互相关分析构建节点之间的相关系数矩阵并计算相应的网络参数,赖永秀等人报道了大鼠感觉运动系统静息态脑网络的研究成果,发现感觉运动系统在静息态时的脑网络具有小世界属性。 扩散磁共振成像(dMRI)的出现为大脑结构与功能研究提供了全新的检测手段,雷皓等报道了小动物高分辨扩散磁共振成像数据分析方法,为小动物脑dMRI研究提供了统一图像模板与完善的计算方法,对于检测神经纤维微观结构的变化,以及临床诊断,将具有极其重要的意义。 神经环路功能变化的实时在体监测是研究脑网络不可或缺的手段,曾绍群等评述了基于声光偏转器的快速无惯性随机扫描双光子显微成像技术的研究进展及发展趋势,指出该技术的进一步发展将为神经活动观测提供一种全新的方法,从而极大地推动脑科学研究的发展。 针对哺乳动物全脑的神经元网络成像,龚辉等从空间分辨率、探测范围、数据配准和成像速度等方面评述了光学显微水平全脑成像方法的研究进展,并讨论所面临的挑战。他们指出,要在全脑尺度获取突起水平分辨率的结构与功能数据,光学成像方法最为成熟。华中科技大学研制的MOST系统,率先获得了一系列高分辨率的完整大脑解剖数据集,该成果将在神经元网络的构建和脑功能与疾病研究中发挥重要作用。 我们期待更多、更好的有关脑成像与脑网络的论文发表,以更广泛和深入地促进我国脑科学研究领域的学术交流。