基本介紹
- 書名：高等醫學院校教材:醫學神經生物學基礎
- 出版社：科學出版社
- 頁數：325頁
- 開本：16
- 品牌：科學出版社
- 作者：阮懷珍 蔡文琴
- 出版日期：2012年6月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7030349628, 9787030349620
內容簡介,圖書目錄,文摘,
內容簡介
《高等醫學院校教材:醫學神經生物學基礎(第2版)》內容循序漸進，信息量較大，可作為基礎醫學、臨床醫學、藥學及相關專業本科生的必修課、選修課教材，對從事臨床和基礎神經科學、生理學及生物學專業的研究生及教師也有參考價值。
圖書目錄
前言
第一章 緒論
第一節 概述
一、神經科學與神經生物學的概念
二、神經生物學的研究領域
三、神經生物學的發展簡史
第二節 常用神經生物學研究方法
一、形態學方法
二、生理學方法
第二章 中樞神經系統的組織結構
第一節 神經元
一、神經元的形態與分類
二、神經元的結構與特性
第二節 突觸
一、突觸的概念
二、化學性突觸的基本結構
三、化學性突觸的分類
四、化學性突觸的超微結構
五、電突觸
第三節 神經膠質細胞
一、星形膠質細胞
二、少突膠質細胞
三、小膠質細胞
四、嗅神經被膜膠質細胞
五、輻射狀膠質細胞
第四節 中樞神經系統組織學
一、大腦皮質
二、海馬結構
三、下丘腦
四、小腦
五、脊髓
第三章 神經遞質
第一節 神經遞質概述
一、神經遞質
二、神經肽
三、神經調質
第二節 神經遞質各論
一、乙醯膽鹼
二、去甲腎上腺素
三、多巴胺
四、5-羥色胺
五、興奮性胺基酸——谷氨酸
六、抑制性胺基酸——γ-氨基丁酸
七、嘌呤類神經遞質
八、一氧化氮
九、阿片肽
十、腦腸肽
第四章 神經元信號轉導
第一節 神經元電信號轉導
一、電壓門控性離子通道
二、化學門控離子通道
三、信號轉導過程細胞膜的電位變化
第二節 跨突觸的神經元信號傳遞
一、突觸的結構
二、突觸傳遞
第三節 神經細胞內的信號轉導
一、第一信使和受體
二、G蛋白與跨膜信號轉導
三、酪氨酸蛋白激酶介導的信號轉導
四、第二信使介導的信號轉導途徑
五、蛋白質的磷酸化
六、核內信號轉導
第五章 神經營養因子
第一節 神經營養素家族
一、神經生長因子
二、腦源性神經營養因子
三、其他神經營養素
四、神經營養素受體及其信號轉導
第二節 其他神經營養因子
一、睫狀神經營養因子
二、膠質細胞源性神經營養因子
三、成纖維細胞生長因子
四、胰島素樣生長因子
五、其他類神經營養因子
第三節 神經營養因子的作用及套用
一、神經營養因子的生物學作用
二、神經營養因子在神經系統疾病中的作用及套用研究
三、神經營養因子的臨床套用策略
四、臨床套用神經營養因子存在的某些問題
第六章 感知覺
第一節 視覺
一、光感受與信息處理
二、視覺中樞的神經機制
第二節 聽覺
一、聲音信息的感受與傳遞
二、聲音的分析
三、聽覺的中樞分析
第三節 痛覺及其調製
一、痛覺與傷害性感受器的激活
二、軀體痛覺的初級整合——脊髓背角
三、傷害性信息的上行傳導路徑
四、腦高級中樞對痛覺的調製
第七章 神經系統對運動調控
第一節 脊髓反射行為及其控制
一、脊髓運動神經元
二、脊髓中間神經元的整合作用
三、脊髓反射行為
四、高位中樞對脊髓反射性行為的調控
五、節律性行為——行走與奔跑
第二節 腦幹對運動的控制
一、網狀結構
二、中樞前庭系統
第三節 大腦皮質對隨意運動的控制
一、皮質運動區的定位和感覺傳入
二、初級運動皮質對簡單運動的控制
三、次級運動區在運動計畫中的作用
四、頂後葉皮質在運動調製中的作用
第四節 小腦對運動的調節
一、小腦的解剖學分部及結構特徵
二、小腦皮層神經元環路的組成及活動
三、小腦的神經聯繫、起源和功能
第五節 基底神經節對運動的調節
一、基底神經節的組成
二、紋狀體運動纖維與大腦皮層的迴路
三、神經迴路中的遞質關係
第八章 神經免疫內分泌調節
第一節 神經系統、免疫系統和內分泌系統的共同特性
一、細胞組成的相似性
二、共同的生物活性物質
三、具有周期性變化
四、與性別和衰老的關係
五、作用途徑
六、正負反饋調節性機制
第二節 神經系統對內分泌系統的調節作用
一、神經內分泌
二、下丘腦對神經內分泌的調節
三、腦垂體對神經內分泌的調節
第三節 內分泌系統對神經系統功能調節
一、激素對腦的作用機理
二、甲狀腺素與神經系統
三、類固醇激素與神經系統
第四節 神經-內分泌系統對免疫系統的調節
一、神經系統對免疫系統的調節
二、內分泌系統對免疫功能的調控
三、神經遞質、神經調質與激素對免疫功能的調節
四、神經和內分泌系統調節免疫功能的機制
第五節 免疫系統對神經-內分泌的調控
一、免疫功能在神經及內分泌組織中的體現
二、免疫應答對神經-內分泌的影響
三、細胞因子對神經-內分泌的影響
第九章 神經系統的高級功能
第一節 學習與記憶
一、學習與記憶的類型
二、學習記憶的解剖基礎
三、學習記憶的神經機制
四、學習記憶與突觸可塑性
第二節 語言和思維
一、語言和思維腦功能一側化概念的形成與發展
二、語言、思維腦功能一側化的電生理學研究
三、右腦和語言思維活動
四、語言腦功能一側化和第二語言的獲得
第三節 生物節律與睡眠
一、生物節律
二、睡眠與覺醒
第十章 中樞神經系統的發育
第一節 中樞神經系統的發生與分化
一、神經管的形成和早期分化
二、脊髓的發育
三、腦的發生
第二節 中樞神經系統發育的特點
一、神經誘導
二、神經細胞的分化
三、神經細胞的遷移
四、突觸的發育
五、神經細胞的程式性細胞死亡
六、神經系統發育過程中的性分化
第三節 神經幹細胞
一、幹細胞概述
二、神經幹細胞的生物學特性與套用前景
第四節 腦發育異常及發育中的腦損傷
一、腦發育異常
二、發育腦的易損性
第十一章 神經損傷與再生
第一節 神經系統損傷後的反應
一、周圍神經損傷
二、中樞神經系統損傷
第二節 神經損傷後的再生
一、周圍神經的再生
二、中樞神經系統再生
第三節 神經幹細胞與脊髓損傷的修復
一、脊髓損傷的病理生理學改變
二、神經幹細胞與脊髓損傷的修復
第十二章 常見神經系統疾病的神經生物學基礎
第一節 老化相關的神經退行性疾病
一、概述
二、阿爾茨海默病
三、帕金森病
第二節 神經系統其他常見疾病
一、亨廷頓病
二、肌萎縮側索硬化症
三、抑鬱症
四、癲癇
專業名詞中英文對照
主要參考文獻
第一章 緒論
第一節 概述
一、神經科學與神經生物學的概念
二、神經生物學的研究領域
三、神經生物學的發展簡史
第二節 常用神經生物學研究方法
一、形態學方法
二、生理學方法
第二章 中樞神經系統的組織結構
第一節 神經元
一、神經元的形態與分類
二、神經元的結構與特性
第二節 突觸
一、突觸的概念
二、化學性突觸的基本結構
三、化學性突觸的分類
四、化學性突觸的超微結構
五、電突觸
第三節 神經膠質細胞
一、星形膠質細胞
二、少突膠質細胞
三、小膠質細胞
四、嗅神經被膜膠質細胞
五、輻射狀膠質細胞
第四節 中樞神經系統組織學
一、大腦皮質
二、海馬結構
三、下丘腦
四、小腦
五、脊髓
第三章 神經遞質
第一節 神經遞質概述
一、神經遞質
二、神經肽
三、神經調質
第二節 神經遞質各論
一、乙醯膽鹼
二、去甲腎上腺素
三、多巴胺
四、5-羥色胺
五、興奮性胺基酸——谷氨酸
六、抑制性胺基酸——γ-氨基丁酸
七、嘌呤類神經遞質
八、一氧化氮
九、阿片肽
十、腦腸肽
第四章 神經元信號轉導
第一節 神經元電信號轉導
一、電壓門控性離子通道
二、化學門控離子通道
三、信號轉導過程細胞膜的電位變化
第二節 跨突觸的神經元信號傳遞
一、突觸的結構
二、突觸傳遞
第三節 神經細胞內的信號轉導
一、第一信使和受體
二、G蛋白與跨膜信號轉導
三、酪氨酸蛋白激酶介導的信號轉導
四、第二信使介導的信號轉導途徑
五、蛋白質的磷酸化
六、核內信號轉導
第五章 神經營養因子
第一節 神經營養素家族
一、神經生長因子
二、腦源性神經營養因子
三、其他神經營養素
四、神經營養素受體及其信號轉導
第二節 其他神經營養因子
一、睫狀神經營養因子
二、膠質細胞源性神經營養因子
三、成纖維細胞生長因子
四、胰島素樣生長因子
五、其他類神經營養因子
第三節 神經營養因子的作用及套用
一、神經營養因子的生物學作用
二、神經營養因子在神經系統疾病中的作用及套用研究
三、神經營養因子的臨床套用策略
四、臨床套用神經營養因子存在的某些問題
第六章 感知覺
第一節 視覺
一、光感受與信息處理
二、視覺中樞的神經機制
第二節 聽覺
一、聲音信息的感受與傳遞
二、聲音的分析
三、聽覺的中樞分析
第三節 痛覺及其調製
一、痛覺與傷害性感受器的激活
二、軀體痛覺的初級整合——脊髓背角
三、傷害性信息的上行傳導路徑
四、腦高級中樞對痛覺的調製
第七章 神經系統對運動調控
第一節 脊髓反射行為及其控制
一、脊髓運動神經元
二、脊髓中間神經元的整合作用
三、脊髓反射行為
四、高位中樞對脊髓反射性行為的調控
五、節律性行為——行走與奔跑
第二節 腦幹對運動的控制
一、網狀結構
二、中樞前庭系統
第三節 大腦皮質對隨意運動的控制
一、皮質運動區的定位和感覺傳入
二、初級運動皮質對簡單運動的控制
三、次級運動區在運動計畫中的作用
四、頂後葉皮質在運動調製中的作用
第四節 小腦對運動的調節
一、小腦的解剖學分部及結構特徵
二、小腦皮層神經元環路的組成及活動
三、小腦的神經聯繫、起源和功能
第五節 基底神經節對運動的調節
一、基底神經節的組成
二、紋狀體運動纖維與大腦皮層的迴路
三、神經迴路中的遞質關係
第八章 神經免疫內分泌調節
第一節 神經系統、免疫系統和內分泌系統的共同特性
一、細胞組成的相似性
二、共同的生物活性物質
三、具有周期性變化
四、與性別和衰老的關係
五、作用途徑
六、正負反饋調節性機制
第二節 神經系統對內分泌系統的調節作用
一、神經內分泌
二、下丘腦對神經內分泌的調節
三、腦垂體對神經內分泌的調節
第三節 內分泌系統對神經系統功能調節
一、激素對腦的作用機理
二、甲狀腺素與神經系統
三、類固醇激素與神經系統
第四節 神經-內分泌系統對免疫系統的調節
一、神經系統對免疫系統的調節
二、內分泌系統對免疫功能的調控
三、神經遞質、神經調質與激素對免疫功能的調節
四、神經和內分泌系統調節免疫功能的機制
第五節 免疫系統對神經-內分泌的調控
一、免疫功能在神經及內分泌組織中的體現
二、免疫應答對神經-內分泌的影響
三、細胞因子對神經-內分泌的影響
第九章 神經系統的高級功能
第一節 學習與記憶
一、學習與記憶的類型
二、學習記憶的解剖基礎
三、學習記憶的神經機制
四、學習記憶與突觸可塑性
第二節 語言和思維
一、語言和思維腦功能一側化概念的形成與發展
二、語言、思維腦功能一側化的電生理學研究
三、右腦和語言思維活動
四、語言腦功能一側化和第二語言的獲得
第三節 生物節律與睡眠
一、生物節律
二、睡眠與覺醒
第十章 中樞神經系統的發育
第一節 中樞神經系統的發生與分化
一、神經管的形成和早期分化
二、脊髓的發育
三、腦的發生
第二節 中樞神經系統發育的特點
一、神經誘導
二、神經細胞的分化
三、神經細胞的遷移
四、突觸的發育
五、神經細胞的程式性細胞死亡
六、神經系統發育過程中的性分化
第三節 神經幹細胞
一、幹細胞概述
二、神經幹細胞的生物學特性與套用前景
第四節 腦發育異常及發育中的腦損傷
一、腦發育異常
二、發育腦的易損性
第十一章 神經損傷與再生
第一節 神經系統損傷後的反應
一、周圍神經損傷
二、中樞神經系統損傷
第二節 神經損傷後的再生
一、周圍神經的再生
二、中樞神經系統再生
第三節 神經幹細胞與脊髓損傷的修復
一、脊髓損傷的病理生理學改變
二、神經幹細胞與脊髓損傷的修復
第十二章 常見神經系統疾病的神經生物學基礎
第一節 老化相關的神經退行性疾病
一、概述
二、阿爾茨海默病
三、帕金森病
第二節 神經系統其他常見疾病
一、亨廷頓病
二、肌萎縮側索硬化症
三、抑鬱症
四、癲癇
專業名詞中英文對照
主要參考文獻
文摘
第一章 緒論
第一節 概述
一、神經科學與神經生物學的概念
神經科學是生命科學的重要支柱學科，也是生命科學發展最迅速的前沿學科。它是一門從生物醫學、化學、物理學、心理學、數學和計算機科學等多學科的角度研究腦的構築、演化和工作的邊緣學科和綜合學科。神經科學的研究目標是：認識腦，闡明認知、情感和意識等腦區的結構和功能，搞清腦的通信功能；保護腦，控制腦發育及老化的進程及神經、精神性疾病的康復和預防；創造腦，設計和開發仿腦型計算機和信息處理系統。它的重點在腦，所以也把神經科學稱為腦科學（brain science）。
神經科學（neuroscience）可以分為基礎神經科學和臨床神經科學兩大部分，前者側重基礎理論，後者以研究與神經系統有關的病症為主。
基礎神經科學的主幹是神經生物學（neurobiology），它是一門從分子細胞和整體水平研究神經系統的結構、功能與發育等問題的綜合性科學。自1966年美國哈佛大學成立了世界上第一個神經生物學系以來，這門僅有40多年歷史的學科已取得了突飛猛進的發展。神經生物學的內容涉及神經解剖、生理、藥理、病理、生物化學、細胞生物學及分子生物學等。其任務是研究神經系統內分子水平、細胞水平和系統水平的變化過程，以及這些過程的整合作用，直至最複雜的高級功能，如學習、記憶等。其最終目的在於了解人類神經系統的結構和功能，以及行為與心理活動的物質基礎，為改善人類感覺與運動效率，提高對神經系統疾病的防治水平、增進健康服務。神經生物學進行的是跨學科的基本理論研究，它體現了多學科的互相聯繫和滲透。
基礎神經科學中還有一門極為重要的計算神經科學（computational neuroscience），它與神經生物學有密切關係，但其獨立的研究方法和內容超出了生物醫學範圍，和電腦、人工智慧及信息科學關係密切。
二、神經生物學的研究領域
神經生物學的主要研究領域包括神經生物化學、神經解剖學、神經生理學、細胞神經生物學、分子神經生物學、發育神經生物學、比較神經生物學、系統神經生物學、行為神經生物學等。神經生物學雖然包羅了基礎神經科學的諸多學科，但是它並不是若干傳統學科簡單和機械的組合。神經生物學是在科學發展的進程中，在傳統神經科學的基礎之上成長和發展起來的一門新興的綜合性的邊緣學科。
1）分子神經生物學
分子神經生物學（molecular neurobiology）是神經系統研究的一個層次，是在分子水平研究與神經細胞或神經活動有關的化學物質。它著重研究神經系統內各種分子的結構、功能、種類、多樣性和來源，如受體蛋白、離子通道蛋白和神經營養性物質等的結構與功能。神經系統遺傳性疾病的基因定位和變異的研究等都屬於分子神經生物學的研究範疇。
2）發育神經生物學
發育是最基本的生命現象。發育神經生物學（developmental neurobiology）主要研究神經細胞的發育過程，包括神經細胞譜系的追蹤，神經元的發生、誘導、遷移、分化，軸突和樹突的發育，突觸的發生，神經網路的形成，神經系統的生長、發育、成熟、退變、老化，以及神經系統的可塑性等。在腦發育中，神經生物學要解決的問題頗多。例如，神經系統的區域化形成，不同種類的神經細胞和神經膠質細胞的產生，神經細胞的遷移，以及神經誘導、發育過程中的軸突到達靶組織的分子機制，神經系統中種類各異、數量龐大的神經元和膠質細胞是如何組構成一個完美的神經系統等。
3）細胞神經生物學
細胞神經生物學（neurocytology）在細胞或亞細胞水平上研究神經系統及其組成成分。如神經細胞骨架成分，線粒體等的結構和功能，細胞水平的各種信號調控，神經遞質、調質，神經營養因子及各種細胞因子在神經系統的分布和作用機制，神經細胞凋亡的發生機理及基因調控等。
4）比較神經生物學
比較神經生物學（comparative neurobiology）從種系發生上研究神經系統從低級到高級的進化進程及進化規律。某些低等動物如線蟲、海兔、烏賊、水蛭等，其神經元總數很少，神經系統組成較簡單，是研究神經細胞遷移、突觸形成、學習與記憶、各種神經化學物質對神經活動影響的良好實驗動物。例如秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）是細胞定數動物，成蟲體細胞一共有1090 個，其中103 個注定要發生程式性細胞死亡（programmed cell death ，PCD），線蟲蟲體透明，在相差顯微鏡下，可利用核折光率的不同觀察細胞凋亡的過程，PCD的基因調控機制最先也是從線蟲研究突破的。
5）系統神經生物學
系統神經生物學（systematic neurobiology）以功能系統為研究對象的分支，如軀體運動系統，各種感覺系統，以及對內臟活動調控的腸神經系統（enteric nervous system），心血管及免疫系統等的神經調控。
6）行為神經生物學
行為神經生物學（behavioural neurobiology）在活著的完整動物上，套用行為學或心理學方法研究神經系統的學習記憶、情感、睡眠與覺醒的機制，各種內外環境改變對動物行為的影響等。轉基因動物及基因敲除（knock out）技術的套用，使基因功能和動物行為的研究得到了很大的進展。
以上只是就研究層次為主題的分支範圍，但實際各學科領域間常有交叉和重疊，如神經系統發育的基因調控，是既包括發育神經生物學又包括分子神經生物學的多層次的研究，不能決然分開。
三、神經生物學的發展簡史
上古時代，人們認為“心”為“思”之器官。直至17世紀Willis才把思維及人體主宰功能定位於大腦。古希臘的哲學家在描述精神和靈魂的概念時，認為思想依靠腦，最早述及腦的功能。中國古代醫學也有“腦為諸髓之海”的描述。
儘管思維、意識、學習、記憶等腦的高級功能最容易引起人們的研究興趣，但人類對腦的認識都是從最基本的結構與功能活動開始研究的。神經解剖的研究早在16 世紀就開始了，1543年，Vesalius精確描述了人體神經系統的大體解剖結構。但是真正用科學方法來研究神經生理學則始於18世紀末。19世紀中後葉，關於神經的基本組織單位、先天的反射活動和後天建立起來的反射行為等已經成為生理學家感興趣的問題。到20世紀，神經生理學獲得了長足的發展，從結構、組織、生理、生化、胚胎、藥理和病理等許多方面開展了大量研究。神經生理學這一名稱遂擴大而被稱為神經生物學。
1.神經系統結構研究
19世紀末葉，在顯微鏡發明之後，解剖學家Golgi發明了選擇性顯示神經細胞的銀染法，即使用至今的Golgi氏法。該法可在神經組織切片上顯示出少量完整的神經細胞，包括其胞體與突起。生活在同一時代的西班牙神經組織學家Cajal用此法作了大量的系統觀察，1891年確認神經系統由獨立的邊界清楚的細胞組成，這些細胞可有不同的類型並相互聯繫，但非胞質借突起相互通連的一大合體細胞。Cajal等的工作是對腦認識的一個非常重要的進展，初步確定了神經系統結構的細胞（即神經元）學說。神經元理論的建立取代了過去不是建立在細胞基礎上的網路理論，為研究神經傳導奠定了科學基礎。
19 世紀和20 世紀交替之際，英國生理學家Sherrington在Cajal的基礎上繼續進行這方面的研究。他在1897年出版的生理學教科書中首次把神經細胞之間的連線點定名為“突觸”，這是繼神經元學說之後，神經科學研究中的又一個重要里程碑，成為研究神經傳遞的一個重要概念。1910年，Sherrington進一步提出，由於有突觸存在，神經脈衝不是隨機地在神經細胞間傳入、傳出，而是通過突觸的單向傳導。經過許多人的工作，到20世紀初已經明確突觸是有結構的。
20世紀20～50年代，電子顯微鏡的發明，極大地促進了人們對神經元和突觸細微結構的認識，進一步支持並鞏固了神經元學說。通過高倍電子顯微鏡的觀察表明，突觸前和後有兩個分開的膜，分屬突觸前後兩個神經元，中間的200間隙，稱為突觸間隙。這樣的結構普遍存在於神經系統中。電鏡觀察還表明，突觸前靠近膜處有突觸小泡等其他結構。突觸小泡後來被證明是神經遞質儲存的場所。
2.神經興奮的電傳導
1791年，義大利解剖學家Galvani發現了生物電現象。19世紀有更多的生理學家從事電生理的研究，取得了測定神經電傳導的速度、發現“全或無”定律等許多成果。20世紀有了示波器和電子放大器，特別是在30年代，英國生理學家Young以烏賊大神經纖維作為研究材料，對神經電傳導的電阻、電位及其在刺激前後的變化等都進行了定量的測量。40年代，英國生理學家Hodgkin、Huxley和Katz進而研究Na+、K+與神經傳導的關係，提出了神經元質膜的離子學說，建立了一套可興奮膜理論。發現在靜止狀態時神經纖維膜為“鉀膜”，K+可以通透，趨向於鉀的平衡電位；在活動時則為“鈉膜”，對Na+有極大的通透性，趨向於鈉的平衡。因此動作電位的產生，本質上是“鉀膜”轉變為“鈉膜”，而且這種轉變是可逆的。1957年Eccles用微電極技術對中樞神經元及突觸傳遞的機制進行了研究，為闡明中樞神經系統的功能做出了突出的貢獻。
3.神經化學遞質研究
1905年，英國生理學家Elyot發現用電刺激交感神經的結果同腎上腺素引起的反應類似，並認為這很可能是當電脈衝到達肌肉聯結點時釋放了腎上腺素。這項工作當時並未引起重視。
1921年，奧地利的Loewi用蛙心做實驗，直接證明在心肌上的交感神經末梢和副交感神經末梢釋放出兩種不同的化學物質，一種使心跳減速，另一種使心跳加速。後來Loewi認為副交感神經對心肌的作用同乙醯膽鹼類似。1926年，在英國生理學家Dale建議下，Loewi用毒扁豆鹼抑制乙醯膽鹼酶的活性，使乙醯膽鹼能保持一定量，同時也觀察到副交感神經作用加強和延長的效果。在此基礎上神經末梢釋放化學物質的概念逐步得到了建立。1932年前後，Dale又做了一系列的實驗，取得了乙醯膽鹼存在於內臟器官神經末梢的直接證據。此後，乙醯膽鹼作為神經遞質的研究擴大到橫紋肌神經末梢，交感、副交感神經節和中樞神經系統中的某些神經細胞的末梢。這項開創性的研究為此後神經遞質的研究打下了良好的基礎。逐步證明神經遞質是作用於受體的信使，將化學傳遞理論由神經肌肉接頭擴大到神經接點――突觸上。
1934～1935年美國生理學家Cannon等提取去甲腎上腺素，當時命名為“交感素”（sympathin），到1946年瑞典生理學家Eule才證明其為去甲腎上腺素。1960年以來，對腦內遞質開展了不少研究。除了上述已知的兩種遞質外，還發現了約30種不同的遞質，各存在於一定的部位，各有不同的作用。它們有些是胺基酸，如甘氨酸、丙氨基丁酸等；有些是胺類，如兒茶酚胺類的多巴胺、去甲腎上腺素和腎上腺素等；還有些是多肽類。20世紀70年代腦啡肽的發現為神經系統內鎮痛機制的研究開闢了新的前景。
4.腦功能研究
英國生理學家Sherrington的工作是同“反射”活動聯繫在一起的。他於1893年從膝跳開始，研究感覺神經元、運動神經元，以及由一個或多箇中間神經元連線起來共同協作所形成的反射弧。後來他提出抑制的概念，並認為抑制過程同興奮過程同等重要。他還研究了不同類型的協調反射，以及大腦或小腦對脊髓反射中樞的影響。
俄國生理學家Pavlov在20世紀初建立起“條件反射”的概念，這是他長期以精巧瘺管技術對消化生理進行研究的結果。他證明條件反射是大腦活動的結果，可以由後天訓練得來。他利用條件反射對大腦的興奮與抑制做了大量研究，其結果不僅對生理研究而且對心理、精神以及教育等研究都有一定影響。把原來屬於“心理”領域的腦的高級功能納入神經生理學的研究範圍。
19世紀有學者提出關於腦功能區的定位，即大腦主司感覺與思考，延髓為生命中樞，小腦主協調軀體運動。對人的大腦皮層功能區的研究，開始於19世紀對屍體解剖的觀察，如失語症與額葉中央前回底部之前的損傷有關等。在人腦上用電刺激研究功能定位，開始於20世紀30年代。德國神經外科醫生Foerster和加拿大神經生理學家Penfield進行外科手術時，在清醒的患者身上，用電刺激大腦的不同部位引起不同反應。根據這種結果繪製出人的大腦皮層功能區域圖表明，感覺區集中在中央後回，運動區集中在中央前回，這些區域的每一處都同身體的一定部位相聯繫。
19世紀70年代，英國生理學家Caton用兔、貓和猴等40頭動物作為實驗對象，發現它們的大腦普遍存在著電的變化。進入20世紀後開始做腦電記錄。1925年，德國精神病學家Berger用靈敏度高的電極插在他兒子的頭上做腦電測定，發現有心理活動時（如注意等）腦電波發生變化。他還記錄了腦損傷時的腦電圖，為後者用於臨床診斷奠定了基礎。1929～1938年，他每年出一本《關於人的腦電圖》，為從事這方面工作的人們提供了豐富的資料。神經元的綜合電活動，雖然可以對癲癇或腦內重大病變提供信息，卻不能揭示感知的過程。從20世紀50年代開始，腦電的研究向著探索與特定知覺有關的信號方向發展，開展了誘發電位的研究工作。英國的Daw-son於50年代初建立起世界上第一個記錄瞬態誘發電位的裝置。隨後，由美國兩位科學家將該機械裝置全部加以電子化並同專用計算機相連。60年代，又引入傅立葉（Pourier）分析儀，使研究工作取得新進展。到了70年代，對人的視覺、聽覺、甚至嬰兒的感覺都有了靈敏的檢查指標，不僅在臨床上得到廣泛套用，也為進一步探索腦功能提供了條件。80年代以後，正電子發射斷層掃描技術和磁共振成像技術的套用，可以無損傷地研究活動狀態下的腦，以了解腦在正常活動狀態下的功能，也可用於腦疾病或損傷的診斷。
5.神經系統感知研究
感覺系統能夠快速地接受各種外界刺激，通過特異的傳導通路進行信號的傳遞、分析和整合，產生認知和相應的行為。因此，感覺系統不僅是接受外界信息的關鍵環節，而且也是人和動物做出行為應答的重要基礎。20世紀在感覺生理學上最受重視、發展最快的是中樞神經系統對外界感覺的加工，在如何識別信號、如何形成感知方面已取得了一些階段性成果。①神經網路上側抑制的發現。出生在匈牙利的美國生理學家Bekesy發現，在視覺系統中有互相抑制的作用，有助於加強視覺中的反差效應。他還發現，在聽覺系統中也存在側抑制。這一作用原理已被套用於通信系統和工程技術系統的信號檢測。②神經纖維的感受域。這是英國生理學Adrian在1930年前後提出的概念。他的實驗發現許多感受器都會引起同一根神經纖維的反應，因此他把這一纖維所聯繫的許多感受器的區域稱為感受域。③大腦皮層存在著“粒”狀細胞群的“功能結構”。60～70年代的研究初步表明，大腦有109～1011個細胞，它們是有序的，在感知外界事物的信息加工過程中遵循一定的規則，而且各種感覺都有共同規律。
20世紀60年代以後，各種新技術、新方法大量出現並迅速地套用到實際研究中去，如辣根過氧化物酶法、螢光染料等束路追蹤技術和免疫組織化學技術、免疫電鏡技術、放射免疫測定法、電子計算機顯微圖像分析技術、脫氧葡萄糖法及神經細胞的體外培養法等。70年代以後，出現了顯示神經細胞內mRNA的原位雜交法，DNA重組技術，研究神經遞質受體分布的定位法，研究神經元質膜離子通道的膜片鉗技術等。特別是分子生物學的發展和分子生物學方法在腦研究中的套用，使許多神經系統結構和功能的研究進入了分子水平研究階段。
20世紀90年代神經生物學有了飛躍的發展，更新了許多傳統的觀念，對腦的結構和功能有了進一步深入的理解，對神經系統疾病的發病機理及防治更前進了一步。以發育神經生物學而言，除神經系統發育及再生的基因調控外，對膠質細胞的功能已賦予了新的內容。胚胎幹細胞、神經幹細胞以及嵌合體的建立，為神經細胞的發育、誘導、分化提供了新的研究手段，也為腦內移植等展示了光輝的前景。中樞神經的再生過去認為是不可能的，現在套用綜合手段如胚胎組織腦內移植，套用抗抑制因子抗體和神經營養因子等都能不同程度地促進中樞神經系統的再生。這些為神經損傷，特別是脊髓截癱的患者帶來一絲曙光。雖然如此，解釋、破譯腦的奧秘並使之為人類健康服務，將是21世紀的重大課題，任重而道遠。
第二節 常用神經生物學研究方法
神經生物學是一門典型的綜合性學科，包含眾多研究領域，且發展極快。多學科、多層次的研究是神經科學研究的一個顯著特點，因而其所涉及的研究方法與手段也是紛繁複雜、包羅萬象的，其中既包括了傳統生物形態學科的研究方法，同時生物機能與代謝的研究手段也被廣泛採用。近幾年來，分子生物學技術正被引入這一領域，一些新近發展起來的新技術如計算機模擬網路，無創腦成像技術及單個活細胞分析技術等，也已顯示了既往研究方法所不具有的優勢。
一、形態學方法
（一）神經束路示蹤法
1.軸漿運輸法
軸漿運輸是神經細胞的特性之一，神經元有長短不等的軸突，需要從細胞體不斷地將各種成分運輸至軸突及其分枝以維持神經元代謝；在神經末梢釋放的神經肽及合成經典遞質的酶也需在胞體合成；影響細胞代謝的物質，如神經營養因子，從末梢逆向傳送至胞體，這些運輸現象稱為軸漿運輸（axoplasmic transport）。根據運輸速度分快軸漿運輸和慢軸漿運輸。快軸漿運輸又有順行和逆行之分，快的順行運輸速度為50～500mm/d，快逆行運輸速度為50～80mm/d。慢軸漿運輸則全為順行，速度約為5～8mm/d。中樞神經系統內軸漿運輸的速度約為周圍神經系統的一半。軸漿運輸是個耗能的過程，其機制尚不完全清楚，研究顯示微管（microtubule）在軸漿運輸中起關鍵作用。樹突也有類似的運輸現象。
1）辣根過氧化物酶法
辣根過氧化物酶（horseradish peroxidase，HRP）法是套用最廣泛的神經束路示蹤法。HRP是一種含血紅素基的植物糖蛋白，將其注入動物體內，可沿軸漿運輸線路示蹤神經束路。HRP在H2O2存在條件下，可催化外加聯苯胺的氧化反應，反應產物具有特定顏色，如與二氨基聯苯胺（DAB）反應呈黃色，與四甲基聯苯胺（TMB）反應呈藍黑色，從而可將標記神經元及其突起顯現出來。HRP肌肉注射，可由肌肉神經末梢吸收，沿軸突逆行運至胞體，標記運動神經元及其樹突；HRP 神經元胞體區注射，可沿順行軸漿運輸至其傳出纖維分布區。
HRP 法具有許多優點：①方法簡便，實驗周期僅數天；②HRP細胞內注射，可顯示神經元胞體、樹突及軸突全貌，形態細節優於Golgi銀染法；③DAB-HRP反應產物具有較高的電子密度，既適於光鏡也適宜電鏡觀察；④HRP也可經神經纖維束內注射或經神經斷端浸泡吸收。
HRP法的缺點主要有：①標記過路纖維，既有順行軸漿運輸標記，又有逆行軸漿運輸標記，故解釋實驗結果應審慎；②有效注射範圍較難確定，一般認為，中心深染而不能辨認其結構的區域為有效區，而其他可辨認結構的周邊區為無效區。
2）植物凝集素和細菌毒素束路示蹤法
示蹤物是通過神經細胞膜上特定受體的介導而被胞飲吸收入神經元。菜豆凝集素（Phaseolus vulgaris leucoagglutinin，PHA-L）主要用於順向追蹤，其顯示的纖維末梢形態非常細緻，且基本沒有過路纖維標記問題。麥芽凝集素（wheat germ agglutinin，WGA）除偶聯成WGA-HRP外，也可單獨使用，作順、逆向傳送標記。凝集素可用PHA-L抗體或WGA抗體的免疫組織化學法顯示。霍亂毒素（cholera toxin，CTX）除形成CTX-HRP，也可單獨使用，是一種很靈敏的順、逆向示蹤劑。但用霍亂毒素抗體的免疫組織化學法及凝集素組織化學示蹤法，成本比HRP法高且步驟多。
第一節 概述
一、神經科學與神經生物學的概念
神經科學是生命科學的重要支柱學科，也是生命科學發展最迅速的前沿學科。它是一門從生物醫學、化學、物理學、心理學、數學和計算機科學等多學科的角度研究腦的構築、演化和工作的邊緣學科和綜合學科。神經科學的研究目標是：認識腦，闡明認知、情感和意識等腦區的結構和功能，搞清腦的通信功能；保護腦，控制腦發育及老化的進程及神經、精神性疾病的康復和預防；創造腦，設計和開發仿腦型計算機和信息處理系統。它的重點在腦，所以也把神經科學稱為腦科學（brain science）。
神經科學（neuroscience）可以分為基礎神經科學和臨床神經科學兩大部分，前者側重基礎理論，後者以研究與神經系統有關的病症為主。
基礎神經科學的主幹是神經生物學（neurobiology），它是一門從分子細胞和整體水平研究神經系統的結構、功能與發育等問題的綜合性科學。自1966年美國哈佛大學成立了世界上第一個神經生物學系以來，這門僅有40多年歷史的學科已取得了突飛猛進的發展。神經生物學的內容涉及神經解剖、生理、藥理、病理、生物化學、細胞生物學及分子生物學等。其任務是研究神經系統內分子水平、細胞水平和系統水平的變化過程，以及這些過程的整合作用，直至最複雜的高級功能，如學習、記憶等。其最終目的在於了解人類神經系統的結構和功能，以及行為與心理活動的物質基礎，為改善人類感覺與運動效率，提高對神經系統疾病的防治水平、增進健康服務。神經生物學進行的是跨學科的基本理論研究，它體現了多學科的互相聯繫和滲透。
基礎神經科學中還有一門極為重要的計算神經科學（computational neuroscience），它與神經生物學有密切關係，但其獨立的研究方法和內容超出了生物醫學範圍，和電腦、人工智慧及信息科學關係密切。
二、神經生物學的研究領域
神經生物學的主要研究領域包括神經生物化學、神經解剖學、神經生理學、細胞神經生物學、分子神經生物學、發育神經生物學、比較神經生物學、系統神經生物學、行為神經生物學等。神經生物學雖然包羅了基礎神經科學的諸多學科，但是它並不是若干傳統學科簡單和機械的組合。神經生物學是在科學發展的進程中，在傳統神經科學的基礎之上成長和發展起來的一門新興的綜合性的邊緣學科。
1）分子神經生物學
分子神經生物學（molecular neurobiology）是神經系統研究的一個層次，是在分子水平研究與神經細胞或神經活動有關的化學物質。它著重研究神經系統內各種分子的結構、功能、種類、多樣性和來源，如受體蛋白、離子通道蛋白和神經營養性物質等的結構與功能。神經系統遺傳性疾病的基因定位和變異的研究等都屬於分子神經生物學的研究範疇。
2）發育神經生物學
發育是最基本的生命現象。發育神經生物學（developmental neurobiology）主要研究神經細胞的發育過程，包括神經細胞譜系的追蹤，神經元的發生、誘導、遷移、分化，軸突和樹突的發育，突觸的發生，神經網路的形成，神經系統的生長、發育、成熟、退變、老化，以及神經系統的可塑性等。在腦發育中，神經生物學要解決的問題頗多。例如，神經系統的區域化形成，不同種類的神經細胞和神經膠質細胞的產生，神經細胞的遷移，以及神經誘導、發育過程中的軸突到達靶組織的分子機制，神經系統中種類各異、數量龐大的神經元和膠質細胞是如何組構成一個完美的神經系統等。
3）細胞神經生物學
細胞神經生物學（neurocytology）在細胞或亞細胞水平上研究神經系統及其組成成分。如神經細胞骨架成分，線粒體等的結構和功能，細胞水平的各種信號調控，神經遞質、調質，神經營養因子及各種細胞因子在神經系統的分布和作用機制，神經細胞凋亡的發生機理及基因調控等。
4）比較神經生物學
比較神經生物學（comparative neurobiology）從種系發生上研究神經系統從低級到高級的進化進程及進化規律。某些低等動物如線蟲、海兔、烏賊、水蛭等，其神經元總數很少，神經系統組成較簡單，是研究神經細胞遷移、突觸形成、學習與記憶、各種神經化學物質對神經活動影響的良好實驗動物。例如秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）是細胞定數動物，成蟲體細胞一共有1090 個，其中103 個注定要發生程式性細胞死亡（programmed cell death ，PCD），線蟲蟲體透明，在相差顯微鏡下，可利用核折光率的不同觀察細胞凋亡的過程，PCD的基因調控機制最先也是從線蟲研究突破的。
5）系統神經生物學
系統神經生物學（systematic neurobiology）以功能系統為研究對象的分支，如軀體運動系統，各種感覺系統，以及對內臟活動調控的腸神經系統（enteric nervous system），心血管及免疫系統等的神經調控。
6）行為神經生物學
行為神經生物學（behavioural neurobiology）在活著的完整動物上，套用行為學或心理學方法研究神經系統的學習記憶、情感、睡眠與覺醒的機制，各種內外環境改變對動物行為的影響等。轉基因動物及基因敲除（knock out）技術的套用，使基因功能和動物行為的研究得到了很大的進展。
以上只是就研究層次為主題的分支範圍，但實際各學科領域間常有交叉和重疊，如神經系統發育的基因調控，是既包括發育神經生物學又包括分子神經生物學的多層次的研究，不能決然分開。
三、神經生物學的發展簡史
上古時代，人們認為“心”為“思”之器官。直至17世紀Willis才把思維及人體主宰功能定位於大腦。古希臘的哲學家在描述精神和靈魂的概念時，認為思想依靠腦，最早述及腦的功能。中國古代醫學也有“腦為諸髓之海”的描述。
儘管思維、意識、學習、記憶等腦的高級功能最容易引起人們的研究興趣，但人類對腦的認識都是從最基本的結構與功能活動開始研究的。神經解剖的研究早在16 世紀就開始了，1543年，Vesalius精確描述了人體神經系統的大體解剖結構。但是真正用科學方法來研究神經生理學則始於18世紀末。19世紀中後葉，關於神經的基本組織單位、先天的反射活動和後天建立起來的反射行為等已經成為生理學家感興趣的問題。到20世紀，神經生理學獲得了長足的發展，從結構、組織、生理、生化、胚胎、藥理和病理等許多方面開展了大量研究。神經生理學這一名稱遂擴大而被稱為神經生物學。
1.神經系統結構研究
19世紀末葉，在顯微鏡發明之後，解剖學家Golgi發明了選擇性顯示神經細胞的銀染法，即使用至今的Golgi氏法。該法可在神經組織切片上顯示出少量完整的神經細胞，包括其胞體與突起。生活在同一時代的西班牙神經組織學家Cajal用此法作了大量的系統觀察，1891年確認神經系統由獨立的邊界清楚的細胞組成，這些細胞可有不同的類型並相互聯繫，但非胞質借突起相互通連的一大合體細胞。Cajal等的工作是對腦認識的一個非常重要的進展，初步確定了神經系統結構的細胞（即神經元）學說。神經元理論的建立取代了過去不是建立在細胞基礎上的網路理論，為研究神經傳導奠定了科學基礎。
19 世紀和20 世紀交替之際，英國生理學家Sherrington在Cajal的基礎上繼續進行這方面的研究。他在1897年出版的生理學教科書中首次把神經細胞之間的連線點定名為“突觸”，這是繼神經元學說之後，神經科學研究中的又一個重要里程碑，成為研究神經傳遞的一個重要概念。1910年，Sherrington進一步提出，由於有突觸存在，神經脈衝不是隨機地在神經細胞間傳入、傳出，而是通過突觸的單向傳導。經過許多人的工作，到20世紀初已經明確突觸是有結構的。
20世紀20～50年代，電子顯微鏡的發明，極大地促進了人們對神經元和突觸細微結構的認識，進一步支持並鞏固了神經元學說。通過高倍電子顯微鏡的觀察表明，突觸前和後有兩個分開的膜，分屬突觸前後兩個神經元，中間的200間隙，稱為突觸間隙。這樣的結構普遍存在於神經系統中。電鏡觀察還表明，突觸前靠近膜處有突觸小泡等其他結構。突觸小泡後來被證明是神經遞質儲存的場所。
2.神經興奮的電傳導
1791年，義大利解剖學家Galvani發現了生物電現象。19世紀有更多的生理學家從事電生理的研究，取得了測定神經電傳導的速度、發現“全或無”定律等許多成果。20世紀有了示波器和電子放大器，特別是在30年代，英國生理學家Young以烏賊大神經纖維作為研究材料，對神經電傳導的電阻、電位及其在刺激前後的變化等都進行了定量的測量。40年代，英國生理學家Hodgkin、Huxley和Katz進而研究Na+、K+與神經傳導的關係，提出了神經元質膜的離子學說，建立了一套可興奮膜理論。發現在靜止狀態時神經纖維膜為“鉀膜”，K+可以通透，趨向於鉀的平衡電位；在活動時則為“鈉膜”，對Na+有極大的通透性，趨向於鈉的平衡。因此動作電位的產生，本質上是“鉀膜”轉變為“鈉膜”，而且這種轉變是可逆的。1957年Eccles用微電極技術對中樞神經元及突觸傳遞的機制進行了研究，為闡明中樞神經系統的功能做出了突出的貢獻。
3.神經化學遞質研究
1905年，英國生理學家Elyot發現用電刺激交感神經的結果同腎上腺素引起的反應類似，並認為這很可能是當電脈衝到達肌肉聯結點時釋放了腎上腺素。這項工作當時並未引起重視。
1921年，奧地利的Loewi用蛙心做實驗，直接證明在心肌上的交感神經末梢和副交感神經末梢釋放出兩種不同的化學物質，一種使心跳減速，另一種使心跳加速。後來Loewi認為副交感神經對心肌的作用同乙醯膽鹼類似。1926年，在英國生理學家Dale建議下，Loewi用毒扁豆鹼抑制乙醯膽鹼酶的活性，使乙醯膽鹼能保持一定量，同時也觀察到副交感神經作用加強和延長的效果。在此基礎上神經末梢釋放化學物質的概念逐步得到了建立。1932年前後，Dale又做了一系列的實驗，取得了乙醯膽鹼存在於內臟器官神經末梢的直接證據。此後，乙醯膽鹼作為神經遞質的研究擴大到橫紋肌神經末梢，交感、副交感神經節和中樞神經系統中的某些神經細胞的末梢。這項開創性的研究為此後神經遞質的研究打下了良好的基礎。逐步證明神經遞質是作用於受體的信使，將化學傳遞理論由神經肌肉接頭擴大到神經接點――突觸上。
1934～1935年美國生理學家Cannon等提取去甲腎上腺素，當時命名為“交感素”（sympathin），到1946年瑞典生理學家Eule才證明其為去甲腎上腺素。1960年以來，對腦內遞質開展了不少研究。除了上述已知的兩種遞質外，還發現了約30種不同的遞質，各存在於一定的部位，各有不同的作用。它們有些是胺基酸，如甘氨酸、丙氨基丁酸等；有些是胺類，如兒茶酚胺類的多巴胺、去甲腎上腺素和腎上腺素等；還有些是多肽類。20世紀70年代腦啡肽的發現為神經系統內鎮痛機制的研究開闢了新的前景。
4.腦功能研究
英國生理學家Sherrington的工作是同“反射”活動聯繫在一起的。他於1893年從膝跳開始，研究感覺神經元、運動神經元，以及由一個或多箇中間神經元連線起來共同協作所形成的反射弧。後來他提出抑制的概念，並認為抑制過程同興奮過程同等重要。他還研究了不同類型的協調反射，以及大腦或小腦對脊髓反射中樞的影響。
俄國生理學家Pavlov在20世紀初建立起“條件反射”的概念，這是他長期以精巧瘺管技術對消化生理進行研究的結果。他證明條件反射是大腦活動的結果，可以由後天訓練得來。他利用條件反射對大腦的興奮與抑制做了大量研究，其結果不僅對生理研究而且對心理、精神以及教育等研究都有一定影響。把原來屬於“心理”領域的腦的高級功能納入神經生理學的研究範圍。
19世紀有學者提出關於腦功能區的定位，即大腦主司感覺與思考，延髓為生命中樞，小腦主協調軀體運動。對人的大腦皮層功能區的研究，開始於19世紀對屍體解剖的觀察，如失語症與額葉中央前回底部之前的損傷有關等。在人腦上用電刺激研究功能定位，開始於20世紀30年代。德國神經外科醫生Foerster和加拿大神經生理學家Penfield進行外科手術時，在清醒的患者身上，用電刺激大腦的不同部位引起不同反應。根據這種結果繪製出人的大腦皮層功能區域圖表明，感覺區集中在中央後回，運動區集中在中央前回，這些區域的每一處都同身體的一定部位相聯繫。
19世紀70年代，英國生理學家Caton用兔、貓和猴等40頭動物作為實驗對象，發現它們的大腦普遍存在著電的變化。進入20世紀後開始做腦電記錄。1925年，德國精神病學家Berger用靈敏度高的電極插在他兒子的頭上做腦電測定，發現有心理活動時（如注意等）腦電波發生變化。他還記錄了腦損傷時的腦電圖，為後者用於臨床診斷奠定了基礎。1929～1938年，他每年出一本《關於人的腦電圖》，為從事這方面工作的人們提供了豐富的資料。神經元的綜合電活動，雖然可以對癲癇或腦內重大病變提供信息，卻不能揭示感知的過程。從20世紀50年代開始，腦電的研究向著探索與特定知覺有關的信號方向發展，開展了誘發電位的研究工作。英國的Daw-son於50年代初建立起世界上第一個記錄瞬態誘發電位的裝置。隨後，由美國兩位科學家將該機械裝置全部加以電子化並同專用計算機相連。60年代，又引入傅立葉（Pourier）分析儀，使研究工作取得新進展。到了70年代，對人的視覺、聽覺、甚至嬰兒的感覺都有了靈敏的檢查指標，不僅在臨床上得到廣泛套用，也為進一步探索腦功能提供了條件。80年代以後，正電子發射斷層掃描技術和磁共振成像技術的套用，可以無損傷地研究活動狀態下的腦，以了解腦在正常活動狀態下的功能，也可用於腦疾病或損傷的診斷。
5.神經系統感知研究
感覺系統能夠快速地接受各種外界刺激，通過特異的傳導通路進行信號的傳遞、分析和整合，產生認知和相應的行為。因此，感覺系統不僅是接受外界信息的關鍵環節，而且也是人和動物做出行為應答的重要基礎。20世紀在感覺生理學上最受重視、發展最快的是中樞神經系統對外界感覺的加工，在如何識別信號、如何形成感知方面已取得了一些階段性成果。①神經網路上側抑制的發現。出生在匈牙利的美國生理學家Bekesy發現，在視覺系統中有互相抑制的作用，有助於加強視覺中的反差效應。他還發現，在聽覺系統中也存在側抑制。這一作用原理已被套用於通信系統和工程技術系統的信號檢測。②神經纖維的感受域。這是英國生理學Adrian在1930年前後提出的概念。他的實驗發現許多感受器都會引起同一根神經纖維的反應，因此他把這一纖維所聯繫的許多感受器的區域稱為感受域。③大腦皮層存在著“粒”狀細胞群的“功能結構”。60～70年代的研究初步表明，大腦有109～1011個細胞，它們是有序的，在感知外界事物的信息加工過程中遵循一定的規則，而且各種感覺都有共同規律。
20世紀60年代以後，各種新技術、新方法大量出現並迅速地套用到實際研究中去，如辣根過氧化物酶法、螢光染料等束路追蹤技術和免疫組織化學技術、免疫電鏡技術、放射免疫測定法、電子計算機顯微圖像分析技術、脫氧葡萄糖法及神經細胞的體外培養法等。70年代以後，出現了顯示神經細胞內mRNA的原位雜交法，DNA重組技術，研究神經遞質受體分布的定位法，研究神經元質膜離子通道的膜片鉗技術等。特別是分子生物學的發展和分子生物學方法在腦研究中的套用，使許多神經系統結構和功能的研究進入了分子水平研究階段。
20世紀90年代神經生物學有了飛躍的發展，更新了許多傳統的觀念，對腦的結構和功能有了進一步深入的理解，對神經系統疾病的發病機理及防治更前進了一步。以發育神經生物學而言，除神經系統發育及再生的基因調控外，對膠質細胞的功能已賦予了新的內容。胚胎幹細胞、神經幹細胞以及嵌合體的建立，為神經細胞的發育、誘導、分化提供了新的研究手段，也為腦內移植等展示了光輝的前景。中樞神經的再生過去認為是不可能的，現在套用綜合手段如胚胎組織腦內移植，套用抗抑制因子抗體和神經營養因子等都能不同程度地促進中樞神經系統的再生。這些為神經損傷，特別是脊髓截癱的患者帶來一絲曙光。雖然如此，解釋、破譯腦的奧秘並使之為人類健康服務，將是21世紀的重大課題，任重而道遠。
第二節 常用神經生物學研究方法
神經生物學是一門典型的綜合性學科，包含眾多研究領域，且發展極快。多學科、多層次的研究是神經科學研究的一個顯著特點，因而其所涉及的研究方法與手段也是紛繁複雜、包羅萬象的，其中既包括了傳統生物形態學科的研究方法，同時生物機能與代謝的研究手段也被廣泛採用。近幾年來，分子生物學技術正被引入這一領域，一些新近發展起來的新技術如計算機模擬網路，無創腦成像技術及單個活細胞分析技術等，也已顯示了既往研究方法所不具有的優勢。
一、形態學方法
（一）神經束路示蹤法
1.軸漿運輸法
軸漿運輸是神經細胞的特性之一，神經元有長短不等的軸突，需要從細胞體不斷地將各種成分運輸至軸突及其分枝以維持神經元代謝；在神經末梢釋放的神經肽及合成經典遞質的酶也需在胞體合成；影響細胞代謝的物質，如神經營養因子，從末梢逆向傳送至胞體，這些運輸現象稱為軸漿運輸（axoplasmic transport）。根據運輸速度分快軸漿運輸和慢軸漿運輸。快軸漿運輸又有順行和逆行之分，快的順行運輸速度為50～500mm/d，快逆行運輸速度為50～80mm/d。慢軸漿運輸則全為順行，速度約為5～8mm/d。中樞神經系統內軸漿運輸的速度約為周圍神經系統的一半。軸漿運輸是個耗能的過程，其機制尚不完全清楚，研究顯示微管（microtubule）在軸漿運輸中起關鍵作用。樹突也有類似的運輸現象。
1）辣根過氧化物酶法
辣根過氧化物酶（horseradish peroxidase，HRP）法是套用最廣泛的神經束路示蹤法。HRP是一種含血紅素基的植物糖蛋白，將其注入動物體內，可沿軸漿運輸線路示蹤神經束路。HRP在H2O2存在條件下，可催化外加聯苯胺的氧化反應，反應產物具有特定顏色，如與二氨基聯苯胺（DAB）反應呈黃色，與四甲基聯苯胺（TMB）反應呈藍黑色，從而可將標記神經元及其突起顯現出來。HRP肌肉注射，可由肌肉神經末梢吸收，沿軸突逆行運至胞體，標記運動神經元及其樹突；HRP 神經元胞體區注射，可沿順行軸漿運輸至其傳出纖維分布區。
HRP 法具有許多優點：①方法簡便，實驗周期僅數天；②HRP細胞內注射，可顯示神經元胞體、樹突及軸突全貌，形態細節優於Golgi銀染法；③DAB-HRP反應產物具有較高的電子密度，既適於光鏡也適宜電鏡觀察；④HRP也可經神經纖維束內注射或經神經斷端浸泡吸收。
HRP法的缺點主要有：①標記過路纖維，既有順行軸漿運輸標記，又有逆行軸漿運輸標記，故解釋實驗結果應審慎；②有效注射範圍較難確定，一般認為，中心深染而不能辨認其結構的區域為有效區，而其他可辨認結構的周邊區為無效區。
2）植物凝集素和細菌毒素束路示蹤法
示蹤物是通過神經細胞膜上特定受體的介導而被胞飲吸收入神經元。菜豆凝集素（Phaseolus vulgaris leucoagglutinin，PHA-L）主要用於順向追蹤，其顯示的纖維末梢形態非常細緻，且基本沒有過路纖維標記問題。麥芽凝集素（wheat germ agglutinin，WGA）除偶聯成WGA-HRP外，也可單獨使用，作順、逆向傳送標記。凝集素可用PHA-L抗體或WGA抗體的免疫組織化學法顯示。霍亂毒素（cholera toxin，CTX）除形成CTX-HRP，也可單獨使用，是一種很靈敏的順、逆向示蹤劑。但用霍亂毒素抗體的免疫組織化學法及凝集素組織化學示蹤法，成本比HRP法高且步驟多。
