探索脑神经科学起源.ppt

1、神经科学的起源探索脑,主编：Mark F.Bear,Barry W.Connors,Michael A.Pardiso主译：王建军主讲：沈字玲，qq81075717，生理教研室,一、史前脑外科证据7000年前 “环钻术”,第一节 神经科学起源,头骨上留有手术痕迹，说明手术是在活人身上进行的，其目的很可能是治病而非杀人，而且并非死后的一种宗教行为。,第一章 神经科学导论,从复原的5000年前古埃及内科医生的记录来看，他们已经认识到许多脑损伤的症状。但是他们仍将心脏（而非脑）视为灵魂居所和记忆储存库。 考古发现，当时的死者尽管尸体保存完好，但是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

2、观点直到时代才受到强有力的挑战。,二、古希腊人对脑的认识,1. Hippocrates (460-377BC)西方医学之父，欧洲、西方医学奠基人,仰赖医神阿波罗埃斯克雷波斯及天地诺神为证，鄙人敬谨直誓，愿以自身能力及判断力所及，遵守此约。凡授我艺者，敬之如父母，作为终身同业伴侣，彼有急需，我接济之。视彼儿女，犹我兄弟，如欲受业，当免费无条件传授。凡我所知，无论口授书传，俱传之吾与吾师之子及发誓遵守此约之生徒，此外不传他人。 我愿尽余之能力与判断力所及，遵守为病家谋利益之信条，并检柬一切堕落和害人行为，我不得将危害药品给与他人，并不作该项之指导，虽有人请求亦必不与之。尤不为妇人施堕胎手术。我愿以

3、此纯洁与神圣之精神，终身执行我职务。凡患结石者，我不施手术，此则有待于专家为之。 无论至于何处，遇男或女，贵人及奴婢，我之唯一目的，为病家谋幸福，并检点吾身，不作各种害人及恶劣行为，尤不作诱奸之事。凡我所见所闻，无论有无业务关系，我认为应守秘密者，我愿保守秘密。尚使我严守上述誓言时，请求神祗让我生命与医术能得无上光荣，我苟违誓，天地鬼神实共亟之。,Hippocrates“四体液学说”：人体由血液、粘液、黄胆汁和黑胆汁四种体液组成，四种体液的不同配合使人具不同的体质。把疾病看作发展着的现象，认为医师医治的不仅是病而是病人；改变了当时医学以巫术和宗教为根据的观念。,Hippocrates对于脑的认

4、识：脑不仅参与对环境的感知，而且还是智慧的发祥地。,2.Aristotle（384-322BC） 古希腊哲学家，科学家和教育家，柏拉图的学生，亚历山大的老师,Aristotle对于脑的认识： 心脏是智慧之源 脑是“散热器”，被火热的心沸腾了的血液在脑中被降温,三、罗马帝国时代对脑的认识,1.希腊医师和作家Galen（公元130-200） 是一位为角斗士治疗伤病的医生,他接受了Hippocrates脑功能的观点Galen的观点来自于他对动物大量细致的解剖,（1）大脑接收感觉，形成记忆的关键是将感知“刻印”于脑；小脑是支配肌肉的。,2.Galen的推测,脑对感知的接收记录和对运动的控制，都是由体液

5、通过神经到达和离开脑室的流动实现。神经是一种类似于血管的中空管道。,（2）脑功能的脑室定位观点（延续了1500年）,四、文艺复兴至19世纪初对脑的认识,1.文艺复兴时期,法国数学家、哲学家Rene Descarles（1596-1650）西方现代哲学思想的奠基人，解析几何之父,Descarles的观点：脑功能“液压-机械论”的主要提倡者认为人与其他动物不同，拥有智慧和一颗上帝赐予的心灵。“液压-机械论”无法解释人类所有行为，由脑控制的人类行为至多就是动物具有的那些行为而已人类特有的智慧独立于脑之外，智慧是一种精神实体,2. 17-18世纪，科学家从Galen理论中取得突破,发现脑由两种结构组成

6、：灰质和白质,灰质和白质的结构分别与什么功能相关？ 发现白质是躯体神经的延续性结构，因此认为白质中含有神经纤维，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。,3. 18世纪末，神经解剖学发展迅速,发现有中枢神经系统，包括脑和脊髓。并有周围神经，构成全身神经网络发现脑回和脑裂,4. 19世纪,在这100年，人类对脑功能的了解远远超过此前记载的知识总和。为现代神经科学的发展奠定了坚实的基础。我们从4方面对人类19世纪取得的关键性进展做一概述。,（1）神经“电缆论”,1751年，Benjamin Franklin出版电的实验和观察，宣告了对电现象的全新认识。世纪之交，意大利科学家Lui

7、gi Galvani和德物学家Emil du Bois-Reymond证明神经受电刺激会引起肌肉颤动，脑本身也能产生电流。,这些发现取代了“神经是一种流动的液体与脑相联系”的观点。于是新观点是：神经是一些“电缆”，它们将电信号传入和传出脑。,未解决的问题：引起肌肉运动的信号和来自皮肤感觉的信号是否同一神经电缆？,现象：切断某一神经，造成受该神经影响的区域感觉和运动同时消失。推论：引起肌肉运动的信号和来自皮肤感觉的信号是沿同一神经电缆双向进行？,当时解剖发现:一根神经中包含许多神经纤维，每一根都可能作为单独个体，将信息传到不同方向。神经纤维进入脊髓前分成两个分支。背根进入脊髓后部，腹根则进入前部

8、。,1810年，苏格兰医生Charles Bel和法生理学家Francois Magendie解决了这个难题。方法：分别切断实验动物的背根和腹根，同时观察切断神经的后果。结果：切断腹根引起肌肉麻痹， 背根负责将感觉信息传入脊髓。,结论：每根神经都是许多“电缆”的复合体，其中一些将信息传入脑和脊髓，另外一些将信息传出到肌肉。每根纤维信息传递表现严格的单向性。这两类纤维在全长绝大部分包裹在一起，只是当进入或离开脊髓时才独立出来。,（2）特定的功能在脑不同部位的定位,研究方法：实验性切除法（毁损脑的特定部位，观察由此引起的感觉和运动障碍）1823年，法生理学家Marie-Jean-Pierre Fl

9、ourens采用该方法证实小脑在确实在运动的协调上起作用，同时推断，大脑与感觉和感知有关。,那么脑表面的那些隆起又意味着什么？,颅相学及对其的质疑,认为颅骨上的隆起反映了脑表面的隆起，一个人的性格倾向，例如大度性、遮掩性和破坏性等都与脑的大小相关联。,Broca根据临床病例和尸体解剖发现了不同的语言功能定位于大脑不同区域。,法国神经科医生Paul Broca是将科学的天平牢固扭向大脑功能定位一侧的第一人。,我们现在知道，大脑有非常明确的分部，这些不同的区域执行了不同的功能。,Broca区损伤引起运动性失语。,（3）神经系统的进化,1859年，英生物学家Charles Darwin出版物种起源一

10、书。“进化论”：所有生命物种均起源于共同的祖先，物种之间的差异源自于自然选择的过程。作为可遗传性状之一的行为同样可以遗传。,人和狗等哺乳动物对危险和恐惧的行为反应基本相同：瞳孔放大、心跳加速、发根直立。,按照Darwin的观点，反应模式的相似表明不同物种恐惧反应的脑机制虽然不完全一样，但也基本相似。,不同物种的神经系统进化源于共同的祖先，而且不同物种的神经系统具有共同的作用机制，这一思想为将动物实验的结果运用于人类提供了理论基础。,因此有了如下的例子:枪乌贼巨大神经轴突上获得的电冲动传导知识同样适用于人类；大鼠获得重复性自我摄取可卡因的机会时，表现出与人类吸毒成瘾相同的症状，所以用大鼠研究成瘾

11、药物对神经系统的作用是有价值的。今天，绝大多数神经科学家在希望获得对人类某一生理机制的了解时都是采用动物模型。,另一方面，物种的许多行为性状与其生活环境有高度的特异性。比如：枝头灵活攀援的猴子具有敏锐的视觉；习惯在地洞中穿梭的老鼠没有良好视觉，但其嘴边触须具有高度进化的触觉功能。每一物种脑的结构和功能反映了其对环境的适应，为科学家分析不同脑区功能定位提供了实验依据。,（4）神经元：脑组织的基本功能单位,19世纪早期，科学家第一次有机会在高放大倍率下观察动物的脑组织。,1839年，德动物学家Theodor Schwann提出了现在已经广为人知的细胞理论，即一切组织均由称为细胞的纤维单位所构成。,尽管神经细胞已得到确认和描述，但围绕单个“神经细胞”是否是脑功能的基本单位这一观点仍存有争议。 神经细胞有一些纤细投射(突起)。最初科学家无法肯定来自不同神经细胞的突起是否会像微血管那样融合到一起，如果可以，由不同神经细胞相互连接形成的“神经网路”才可能是脑功能的基本单位。,Thanks for Your Attention!,