师徒三人攻克“大脑定位系统细胞”
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初中科学浙教版七年级上册期中复习06:组织一、动物四大组织1.多细胞生物体经过细胞的分化形成了不同的( )A. 组织B. 器官C. 系统D. 个体2.下列与多细胞生物体结构层次相关的叙述正确的是( )A. 动植物体表的组织都有保护作用,都属于保护组织B. 人体内担负着运输任务的组织属于输导组织C. 心脏作为输送血液的泵,主要由结缔组织构成D. 西瓜中含有大量的营养组织3.在构成生物体的众多组织类型中,以下属于动物特有的是( )A. 保护组织B. 神经组织C. 营养组织D. 输导组织4.(2020八上·瑞安开学考)美国及挪威的三位科学家因发现了“大脑中的GPS"——组成大脑定位系统的细胞,而获得诺贝尔生理学或医学奖,这些具有特殊功能的细胞被称为网格细胞,它们构成人体四大基本组织中的()A. 神经组织B. 上皮组织C. 肌肉组织D. 结缔组织5.(2019七上·衢州期中)今年八月,衢州首个“智慧”公厕在市区荷二路亮相了!“智慧公厕”外观和一般公厕没有差别,但是在墙上和天花板上,装了一些红外线感应器,最终在显示屏可以显示公厕余位、空气质量、温度湿度等数据。
这些红外线感应器的功能,类似人体的()A. 上皮组织B. 结缔组织C. 肌肉组织D. 神经组织6.(2019七上·南浔月考)下列属于结缔组织的功能的是()A. 保护和分泌物质的作用B. 收缩和舒张的作用C. 连结、保护、支持、营养的作用D. 接受刺激、产生并传导兴奋的作用7.如图为细胞发生一系列变化的示意图,表示细胞分化过程的是( )A. ①B. ②C. ③D. ④8.(2019七上·余杭期末)人体有四种基本组织,它们分别是上皮组织、________、结缔组织和神经组织,绿色开花植物的营养器官是根、茎、________9.下表是动物各种组织的比较,请将其填写完整。
10.(2019七上·越城期末)用显微镜观察人体四大组织切片如图所示,回答下列问题。
七年级生物脑细胞知识点生物学中,脑细胞是研究脑的重要组成部分之一。
在这篇文章中,我们将介绍关于脑细胞的知识点,其中包括脑细胞分类、脑细胞结构以及脑细胞功能等内容。
脑细胞分类在脑内,有数百万种不同类型的细胞。
其中最重要的一类是神经元,它是处理数百万信息的基本单位。
神经元通过长长的轴突和树突连接在一起,构成人们熟知的神经网络。
此外,有一种称为神经胶质细胞的细胞类型,它们支持神经元在日常工作中的正常运作。
神经胶质细胞还可以在神经系统中担任关键角色,帮助神经元在病理情况下进行修复。
脑细胞结构脑细胞的结构相对复杂,包括细胞体、树突、轴突以及突触四个主要部分。
细胞体是神经元的中心,其中包含细胞核以及各种关键结构和分子,支持神经元的正常代谢和维护。
树突是细胞体的一种结构,负责从相邻的神经元或环境中接收信号。
轴突是神经元的另一个结构,对于神经元的信息传输至关重要。
轴突会向外伸出,并逐渐细化为一条线,将信号传遍整个神经网络。
在尽头,轴突会透过一个称为突触的小孔,将信号传递给相邻的细胞。
脑细胞功能神经元是人类神经系统的基础,掌控着人体各个器官的各种功能。
神经元通过轴突和树突交换信号,这些信号又会传递给其他神经元突触,并不断累积,最终达到触发神经系统的接口。
此外,神经元也可以通过分泌各种传递物质,例如乙酰胆碱和多巴胺来影响其他神经元和细胞类型的行为。
这些传递物质也常常被用于制造各种药物和治疗手段。
结论在七年级的生物学课程中,脑细胞是一个重要的主题。
通过了解神经元和神经胶质细胞的分类、结构和功能等知识点,将有助于学生更好地理解神经系统的重要性以及它如何影响我们的各种感官和运动能力。
脑科学发现大脑中的伙伴定位细胞原创2018-01-13王晔脑与智能在我们的日常生活中,空间定位和导航能力必不可少。
虽然有的人是“路痴”,但这只是空间定位和导航能力较差而已,总不至于在自己的家里或者办公室里迷路。
长期以来,与大脑的空间定位和导航有关的研究层出不穷,其中比较有名的是在海马体中发现的位置细胞(place cell)和在内嗅皮层(entorhinal cortex, EC)中发现的网格细胞(grid cell)。
John O’Keefe和May-Britt Moser、Edvard I. Moser夫妇也因此获得了2014年诺贝尔生理学或医学奖。
上面提到的位置细胞是对自身位置的定位,并未涉及对空间中其他物体的位置表征。
那么,大脑中是否存在表征他人位置的细胞呢?为了探究这个问题,来自日本理化研究所脑科学研究院的研究团队设计了一组巧妙的实验,发现在海马背侧CA1区存在表征他人位置的细胞。
该研究的实验对象是小鼠,小鼠需要在T形迷宫中跑动。
由于涉及对他人位置表征的研究,因此,在迷宫中同时存在两只小鼠,分别是实验鼠(self)和伙伴鼠(other)。
在走迷宫时,伙伴鼠先走,实验鼠随后,实验鼠可以看到伙伴鼠的行踪。
实验中,实验鼠需要在不同的实验试次中遵循两种规则,一种是“反向规则(opposite-side rule)”,即如果伙伴鼠向左拐,实验鼠就要向右拐。
另一种是“同向规则(same-side rule)”,即如果伙伴鼠向左拐,实验鼠也要向左拐。
在实验过程中,研究者实时的记录了实验鼠海马体中背侧CA1的细胞活动。
下图展示了4个细胞在实验鼠和伙伴鼠跑动中的放电情况,灰色代表小鼠的跑动路径,红点代表细胞在该位置有电活动。
从上图我们可以发现,实验鼠的CA1细胞不但对自身的位置有很清晰的感受野,对伙伴鼠的位置也有着非常清晰的感受野。
那么,这两个感受野之间是否存在某种关系呢?答案是肯定的。
研究者发现,很多细胞对实验鼠的某一空间位置和伙伴鼠的另一空间位置有着特殊的偏好,并把这些细胞称为联合位置细胞(joint-place cell)。
大脑研究的又一突破人类的大脑是怎样在纵横交错的复杂空间中辨识物体的位置、寻找行走的方向的?这有赖于我们大脑里的“GPS导航系统”。
正是这样一个系统的存在,我们才能知道自己与周围物体的位置关系,才能在环境中识别、记忆并辨别方向。
如果没有大脑中的这套定位系统,我们肯定无法在三维世界中活动与生存,这是大脑的基本能力之一。
虽然人类的科学水平已经得到了长足的进步,但大脑仍是人类最难攻克的一个领域,人类对于大脑功能的认识和探索依然处于初级阶段,因此这个领域的每一次突破都令人欢欣鼓舞。
而发现大脑里的“定位和导航系统”是近几十年来人类在大脑领域的重大突破之一,其发现者英国伦敦大学学院神经科学家约翰·奥基夫及挪威科技大学教授莫泽夫妇,也就顺理成章获得了2014年度的诺贝尔生理学或医学奖。
所谓“定位和导航系统”,实际上是两种与大脑识别和记忆空间位置有关的神经细胞(可统称为“导航细胞”),这类神经细胞让我们知道自己身在何处,如何去到想要去的地方,就像是内置的GPS一样。
约翰·奥基夫和“位置细胞”该“内置G P S”的第一个组件——位置细胞——是由约翰·奥基夫发现的。
奥基夫是一个可爱的小老头,1939年生于美国纽约,在那里一直待到了大学毕业。
随后,他去了加拿大麦吉尔大学深造,获得生理心理学博士学位,并且学会了让他受益一生的手艺,即记录动物单个神经元的电活动的技术。
毕业后,他就远渡重洋,去了英国的伦敦大学。
在这所历史悠久的大学里,他发现并命名了海马体中的“位置细胞”。
正是这一发现,让他获得了今年的诺贝尔生理学或医学奖。
这还是上个世纪70年代的事了,当时风华正茂的奥基夫正痴迷于弄清楚大脑是如何控制行为和决策,并试着用在麦吉尔大学学到的神经生物学手段来解决这个问题。
他和工作人员在大鼠的大脑里植入了电极记录器,然后让这些大鼠在房间里自由嬉戏,并记录下它们的运动轨迹和大脑海马回内单个神经细胞发射出的电信号。
BrainBee(Junior)试题二一、选择题(每题只有一个正确选项,每题1分,共25分)1.H.M .的病人患有严重的癫痫,医生为了帮助她缓解这一症状,切除了他的(),他的癫痫发作减轻了,但留下了永久的健忘症。
[单选题]2.()是事实、数据和事件的记忆,可以是语义的,也可以是情节性的。
[单选题]3.运动技能的学习涉及大脑的许多区域,其中不包括()。
[单选题]4.()谷氨酸受体和一种叫做环磷酸腺苷反应元件结合蛋白(CREB)的分子,在长期记忆的形成中特别重要。
[单选题]5.海马体、海马旁区域和()区域协同工作,以产生事实和事件的记忆。
[单选题]6.概念细胞位于(),这是一个专门从事物体识别的大脑区域。
[单选题]7.编码单词的区域包括后顶叶皮层、部分颞叶和前额叶皮层(PFC)的区域。
这些区域共同构成了()。
[单选题]8.()中的视觉单词形式区域(VWFA)识别书面字母和单词——这一发现在不同语言的使用者中非常一致。
[单选题]9.()是一个参与视觉识别和阅读的区域。
[单选题]10.()受损会产生不流利的失语症,其中语音输出缓慢而停顿,需要很大的努力,并且往往缺乏复杂的单词或句子结构。
[单选题]11.()患者可以理解简短的单个单词,他们的讲话在音调和速度上听起来正常,但在声音和单词选择上经常充满错误,往往难以理解。
[单选题]12.一种与语言相关的基因,称为(),编码一种特殊类型的蛋白质,在大脑的特定部位控制其他基因的开关。
[单选题]13.最近的研究发现了()的语音感觉运动回路,它被认为有助于语音识别和语音产生系统之间的交流。
[单选题]14.()监督大脑做其他每一件事,接收感官和情感信息,并使用这些信息来计划、执行决策和行动。
[单选题]15.执行功能可以被认为是三种核心技能的结合:抑制、()和转换。
[单选题]16.()或者说精神灵活性,它允许你在条件需要的时候调整你正在进行的行为。
三位一体脑理论神经学专家保罗.麦克里恩提出假设,设想人类颅腔内的脑并非只有一个,而是三个。
这三个脑作为人类进化不同阶段的产物,按照出现顺序依次覆盖在已有的脑层之上,如同考古遗址一样,保罗称其为“人脑的三位一体"构造。
麦克里恩现在是位于美国马里兰州浦尔斯维的“脑进化与行为”实验室的主管,他说这三个脑的运行机制就像“三台互联的生物电脑,各自拥有独立的智能、主体性、时空感与记忆”。
他将这三个脑分别称作新皮质或新哺乳动物脑,边缘系统或古哺乳动物脑,以及爬行动物脑,即脑干和小脑.每个脑通过神经与其他两个相连,但各自作为独立的系统分别运行,各司其职。
该假设已经成为了一个颇具影响力的脑研究范式,催生了对人脑功能机制的从新思考。
在此之前,研究者们认为新皮质作为人脑的最高层,控制着其他的低端脑层。
麦克里恩否定了这一说法,指出,控制情感的边缘系统,虽然生理上位于新皮质之下,但在必要的时候能够干扰甚至阻止新皮质高阶精神功能的实现。
有趣的是,许多带有神秘色彩、年代久远的灵性修行团体也宣扬过与此类似的观点,比如“意识的三种境界”,甚至同样有人提出过“三个不同的大脑"一说。
例如葛吉夫,他曾经称人类是“有三个大脑的生物”,他们分别掌控着人的意识、灵魂和身体。
卡巴拉教、柏拉图主义,以及其他一些地方也可以见到类似的观点,他们基本上都提出了“意识-脑袋(真实的大脑)”、“灵魂—心脏”、“身体—腹腔”这类功能与器官的对应关系。
我们不由想到了脉轮范式(chakra,音译为:查克拉),它与以上那些说法一脉相承且更加细化,认为人类的身体或脊椎一侧依次分布着若干个穴位,分别与不同的意识节点相对应。
1、爬行动物脑.旧皮质,又称原始(爬行动物)脑或“基础脑”,包括脑干和小脑,是最先出现的脑成分,麦克里恩称其为“R—复合区"。
它由脑干-延髓、脑桥、小脑、中脑,以及最古老的基底核-—苍白球与嗅球组成。
对于爬行动物来说,脑干和小脑对物种行为起着控制作用,出于这个原因,人们把旧皮质称为“爬行动物脑”。
大脑中的矮人——加拿大医生彭菲尔德的故事在欧洲,小矮人,这意味着在拉丁美洲(小矮人)小男人,有一个故事说负责精子和耳朵之中产生和感觉。
出生于瑞士帕拉塞尔苏斯(帕拉塞尔苏斯,真名泰奥弗拉斯菲利普斯奥拉斯Bombastus冯霍恩海姆,1493-1541)从医学的费拉拉学校的意大利大学毕业了,然后,他被任命为瑞士的医学教授的巴塞尔大学医学院。
然而,由于它批评基督教,它被驱逐,然后成为一个旨在完成生活的炼金术士。
他认为他创造了一个小矮人。
它们的制备“当在蒸馏器精液密封40天,类似于人类的形式出现的东西。
此外,在人血液中提供40周,成为侏儒并保持在等于马的子宫的温度。
”这这很奇怪。
加拿大神经外科医生彭菲尔德在确定癫痫病人的手术部位,人的大脑皮层的电刺激,总结了运动皮质和躯体感觉皮层和身体部分之间的关系。
图1是Penfield和Bordeley基于他们的数据绘制的“矮人”(半影)。
在该图中,小矮人身体的各部分的尺寸被描述为对应于运动皮层的相应区域的面积。
结果,身体的形状显着扭曲。
例如,拇指大,脸和舌头异常大。
Penfield hom One的一个特征是身体的表面区域和大脑相应部分的区域不一一对应,如图1所示。
另一方面是身体的相邻部分规则排列,即使在大脑皮层表面也是相邻的。
后一点在图3中示出。
跨在任一侧上的中心槽初级运动皮质和初级躯体感觉皮层跨过槽,所述主体的内侧上的下部,所述主体的外侧上的上部对称地设置如图所示。
身体各部位大脑皮质表面的规则排列称为身体局部定位。
此外,身体的左半部分具有对应于右大脑皮层的部分,并且身体的右半部分对应于左大脑皮层。
因此,运动系统将遵循对立统治的原则和感官系统。
当然,人体的表面是三维的,大脑皮层的表面是二维的,所以它不是一个完整的连续的序列。
彭菲尔德的小矮人的一个特点是与外界相对应的常规安排。
初级躯体感觉皮层的初级运动皮质的位置关系以及如图中所示的主体的表面。
2已经开发在大脑皮质表面。
大脑中负责定位导航的细胞--2014年度诺贝尔生理学或医学
奖解读
赵明东;张欣
【期刊名称】《生物学教学》
【年(卷),期】2015(40)3
【摘要】本文简要介绍获得2014年诺贝尔生理学或医学奖的三位科学家在大脑定位系统细胞研究方面的工作和成果。
【总页数】2页(P73-74)
【作者】赵明东;张欣
【作者单位】山东省肥城市桃都中学 271600;山东省肥城市桃都中学 271600【正文语种】中文
【相关文献】
1.2014年度诺贝尔生理学或医学奖揭晓 [J], 宋伟
2.空间在大脑中的表征--2014年诺贝尔生理学或医学奖解读 [J], 郭超
3.大脑中的“定位系统”——2014年诺贝尔生理学或医学奖简介 [J], 王可;张婷;王晓民
4.2014年诺贝尔生理学或医学奖发现大脑中的GPS [J], 杨先碧
5.解读2014年诺贝尔生理学或医学奖 [J], 张卓鹏
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师徒三人攻克“大脑定位系统细胞”
作者:译\石毅
来源:《创新科技》2014年第10期
2014年诺贝尔生理学或医学奖被授予约翰·奥基夫(John O Keefe)、迈-布里特·莫泽(May-Britt Moser)和爱德华·莫泽(Edvard Moser)三人。
他们发现了大脑里的“定位系统”,即“GPS”系统。
我们是怎么知道我们身在何方的?我们怎么找到从一个地方到另一个地方的路线?我们是怎么把这些信息储存下来,让我们重返故地的时候能立刻找到路?
2014年诺贝尔生理学或医学奖的得奖者发现了大脑里的“定位系统”,一台内置的GPS,使得我们能在空间中定位自己身在何处,这表明这种高级认知功能也有细胞级别的基础。
1971年,约翰·奥基夫发现了这个定位系统的第一个成分。
他发现,大脑海马体里有一种神经细胞,每当大鼠身处屋子的某个特定地点的时候,这种细胞总是会被激活。
其他神经细胞则在大鼠身处其他地方的时候被激活。
奥基夫的结论是,这些“位置细胞”(place cells)组成了屋子的地图。
30多年后,迈-布里特·莫泽和爱德华·莫泽发现了大脑定位系统的另一个关键成分。
他们发现了另一种神经细胞,命名为“网格细胞”(grid cells),它们组成了一个坐标系,允许生物进行精确的定位和寻路。
他们的后续研究表明,地点细胞和网格细胞一起使得定位和导航成为可能。
约翰·奥基夫,迈-布里特·莫泽和爱德华·莫泽的研究回答了困扰哲学家和科学家数百年的问题——大脑如何给周围的空间创造地图,我们如何在复杂的环境中寻找路线。
我们如何感知我们所在的环境?
人存于世,位置感和导航能力是不可或缺的。
位置感使我们能够感知自己在环境中所处的位置。
在导航时,我们的位置感会与基于运动和对先前位置认知所形成的距离感相互联系起来。
关于地点和导航的问题困扰了哲学家和科学家许久许久。
200多年前,德国哲学家康德认为一些精神能力是独立于经验的先天知识。
他认为空间概念是意识中既有的原则,人们会通过,也必须通过这些原则感知世界。
到20世纪中叶,行为科学的出现使得这些问题得以通过实验手段进行解答。
当爱德华·托尔曼(Edward Tolman)观察迷宫中大鼠的运动时,他发现它们能够学习如何导航,并提出它们脑中形成了一副“认知地图”,使它们找到自己要去的路。
但问题并未完全解决:这个“地图”在大脑中的表征是什么?
约翰·奥基夫以及空间位置
在20世纪60年代晚期,约翰·奥基夫对于大脑如何控制行为和决策这一问题十分着迷,并常试图用神经生理学的方式来解决这一问题。
当他记录在屋内自由跑动的大鼠的大脑海马体内单个神经细胞的信号时,奥基夫发现,当大鼠经过特定位置时,某些神经细胞会被激活。
他发现这些“位置细胞”不仅仅接受视觉信号输入,而且还会在脑中绘制周围环境的地图。
奥基夫总结道,通过在不同环境中被激活的不同的位置细胞,海马体能生成很多地图。
因此,关于环境的记忆能以位置细胞活性的特定组合形式被存在海马体中。
迈-布里特·莫泽和爱德华·莫泽找到了定位系统
迈-布里特·莫泽和爱德华·莫泽在绘制移动中的大鼠的海马体连接时,在附近的内嗅皮层中发现了一种让人惊异的活动模式。
当小鼠通过六角网格中的某些位置时,内嗅皮层中的某些固定的细胞会被激活。
每个细胞都对应着某个特定的空间格局,这些“网格细胞”共同建立出一个可以进行空间导航的坐标系统。
它们和内嗅皮层中其他负责辨识头部方向和房间边界的细胞一起,与海马体中的位置细胞共同组成了神经回路。
这个回路系统在大脑中建立了一套综合定位系统,一个内置的GPS。
人类大脑里的“地图”
根据最近的脑成像技术调查,以及对接受神经外科手术患者的研究都显示,位置细胞同样存在于人体中。
在早期阶段阿尔兹海默氏疾病的早期阶段,患者的海马体和内嗅皮质经常会受到影响,以致这些患者经常无法辨别周边环境并且迷路。
了解大脑的位置系统或许可以因此帮助我们了解这种疾病如何对患者的空间记忆丧失造成影响。
这一对大脑位置系统的发现代表了人们进一步认识大脑特化细胞如何协同合作,并执行更高水平的认知功能。
它为人们理解认知过程,比如记忆、思维与计划开辟了新的途径。
对人类相关性的药品
残疾的脑部疾病是最常见的原因,尽管对人们的生活产生重大影响,但没有有效的方法来预防或治疗这些疾病。
情景记忆是影响一些大脑疾病的,包括老年痴呆症和阿尔兹海默氏症。
更好的理解空间记忆的神经机制是非常重要的,位置细胞和网格细胞的发现是重大飞跃。
研究表明,阿尔兹海默病小鼠模型退化的字段与动物空间记忆的恶化(Cacucci et al .,2008)。
没
有直接的翻译结果临床研究或实践。
然而,海马结构的第一个结构是影响阿尔兹海默氏症,大脑的知识导航系统可能有助于理解这个疾病患者的认知能力下降。
不为人知的师徒档和夫妻档
莫泽夫妇是一对在北极研究神经科学的传奇学者。
迈-布里特·莫泽和爱德华·莫泽现年分别为51岁和52岁,是历史上第四对共同获得诺贝尔奖的夫妇,也是医学奖领域第二对获奖夫妇。
莫泽夫妇分别在挪威的两座不同的北极岛屿上长大,都出身于非学术家庭,然后两人都去了同一所学校,但两人直到1983年之前都互不认识。
当时两人都在奥斯陆大学求学,又都开始意识到自己的真正激情在于对神经科学以及大脑科学方面的研究上。
然后突然之间,迸出火花。
带着年轻人之间的罗曼蒂克故事,还有在学术上的好奇心,他们开始了一项使命——找出大脑控制行为的背后机制。
1984年,当时还是本科学生的两人登上了非洲坦桑尼亚境内的乞力马扎罗山山顶,并在这里交换了订婚戒指。
但因为山顶的温度实在太冷,他们两人不得不用最快的速度完成戒指交换,然后赶紧戴上手套。
在博士答辩完成之前,他们便双双收到了约翰·奥基夫教授位于伦敦的实验室发来的博士后研究职位邀请。
1970年代,奥基夫教授在小鼠大脑的海马体区域发现了一种被称作“位置细胞”的特殊神经细胞。
这一研究领域非常热门,而莫译夫妇一头扎了进去。
他们已经共事超过30年,结婚超过28年,但时间并没有让他们对大脑科学的研究兴趣有丝毫减弱。
而约翰·奥基夫的妻子艾琳·奥基夫,是一名公共卫生学院的教授。
在纽约市立大学哲学课上的一次相遇注定了他们44年美好的婚姻生活。
平常不做实验时,疯狂热爱篮球的约翰甚至梦想能与NBA球员一拼高下。
闲暇的周末,夫妻俩也总是带着两个儿子在英国南部的沙滩和山尖闲逛,顺便聊聊哲学。
(来源:)。