1.神经生物学研究的常用方法
神经科学的发展与的研究方法的进步密切相关。总体上，神经生物学的研究
方法有六大类：形态学方法、生理学方法、电生理学方法、生物化学方法、分子
生物学方法及脑成像技术。
7.1形态学方法
神经生物学研究中常用的形态学方法有束路追踪、免疫组化和原位杂交，其
他还有受体定位、神经系统功能活动形态定位等方法。
7.1.1束路追踪法
追踪神经元之间的联系是神经解剖学研究中的重大目标，它对研究神经元的功能、神经系统的发育和成熟都具有重要意义。这种方法学的建立始于19世纪末的逆行和顺性溃变（顺行溃变指胞体或轴突损伤后的轴突终末的溃变，逆行溃变指去除靶区之后神经元胞体的溃变）研究。20世纪40年代主要手段是镀银染色法，根据变性纤维的形态变化来判断变性纤维。20世纪50年代发展了Nanta法，能遏制正常纤维的染色而仅镀染出变性纤维。但该法不易显示细纤维，1971年Kristenson等将辣根过氧化物酶（HRP）注入幼鼠的腓肠肌及舌肌结果在脊髓和延脑的相应部分运动神经元胞体内发现HRP的积累。不久LaVail正式使用HRP作为轴突逆行追踪，以后遂广泛应用于中枢神经系统的研究。HRP可被神经末梢、胞体和树突吸收，轴突损伤部分也可摄入。在胞体内，HRP的活性可持续4~5天，在溶酶体内对联苯胺呈阳性反应而显现出来。被标记的神经元可以清晰的显示胞体、树突及轴突。
除了HRP标记法，还有荧光物质标记法、毒素标记法、注射染料等方法。
7.1.2免疫组织化学
免疫组织化学术是应用抗原与抗体结合的免疫学原理，检测细胞内多肽、蛋白质及膜表面抗原和受体等大分子物质的存在与分布。这种方法特异性强，敏感度高，进展迅速，应用广泛，成为生物学和医学众多学科的重要研究手段。近年随着纯化抗原和制备单克隆抗体的广泛开展以及标记技术不断提高，免疫组织化学的进展更是日新月异，不仅用于许多基本理论的研究，并取得重大突破，而且也用于疾病的早期快速诊断等临床实际。
组织的多肽和蛋白质种类繁多，具有抗原性。分离纯化人或动物组织某种蛋白质，作为抗原注入另一种动物体内，后者即产生相应的特异性抗体（免疫球蛋白）。从被免疫动物的血清中提取出该抗体，再以荧光素、酶、铁蛋白或胶体金标记，用这种标记抗体处理组织切片或细胞，标记抗体即与细胞的相应蛋白质（抗原）发生特异性结合。常用的荧光素是异硫氰酸荧光素（FITC）和四甲基异硫氰酸罗丹明（TRITC），在荧光显微镜下可观察荧光抗体抗原复合物。常用的酶是辣根过氧化物酶（horseradish peroxidase,HRP,从辣根菜中提取的），它的底物是3，3'－二氨基、联苯胺（DAB）和H2O2,HRP使DAB氧化形成棕黄色产物，可在光镜和电镜下观察。铁蛋白和胶体金标记抗体与抗原的结合，也可在光镜和电镜下观察。
标记抗体被检抗原的结合方式有两种。一是直接法，即如上述用标记抗体与样品中的抗原直接结合。这种方法操作简便，但敏感度不及间接法。间接法是将分离的抗体（第一抗体简称一抗）再作为抗原免疫另一种动物，制备该抗体（抗原）的抗体（第二抗体简称二抗），再以标记物标记二抗。先后以一抗和标记二抗处理样品，最终形成抗原一抗－标记二抗复合物。间接法中的一个抗原分子可通过一抗与多个标记二抗相结合，因此它的敏感度较高，而且目前国内外均有多种标记二抗商品供应，使用方便。间接法中较常用的是一种称之为过氧化物酶－抗过氧化物酶复合物法（peroxidase-antiperoxidase complex
method,PAS法），该法除需一抗和二抗外，还需制备HRP标记的抗酶抗体，即以HRP作为抗原免疫动物，制成抗HRP抗体，再以HRP标记该抗体制成由3个酶分子与2个抗酶抗体组成的相当稳定的环形PAP复合物。标本先后以一抗、二抗和PAP复合物处理后，再以DAB显色，即可检测抗原的分布。此法由于细胞内的抗原通过抗体的层层放大而与多个酶分子结合，因此敏感性很强。免疫组织化学术近10年来又有新进展，如生物素－亲合素等新颖试剂的应用，为检测微量抗原、受体、抗体开辟了新途径。生物素（biotin）又称维生素H，是从卵黄和肝中提取的一种小分子物质（分子量244.31）；亲合素（avidin）又称卵白素，是从卵白中提取的一种糖蛋白（分子量68kD）。每个亲合素分子有生物素结合的4个位点，二者可牢固结合成不可逆的复合物。生物素－亲合素的应用大致有三种方法。①标记亲合素－生物素法（labelled avidin- biotin method,LAB法）：将亲合素与标记物（HRP）结合，一个亲合素可结合多个HRP；将生物素与抗体（一抗与二抗）结合，一个抗体分子可连接多个生物素分子，抗体的活性不受影响。细胞的抗原（或通过一抗）先与生物素化的抗体结合，继而将标记亲合素结合在抗体的生物素上，如此多层放大提高了检测抗原的敏感性。②桥连亲合素－生物素法（bridged avidin-biotin method,BAB法）：先使抗原与生物素化的抗体结合，再以游离亲合素将生物素化的抗体与酶标生物素搭桥连接，也达到多层放大效果。③亲合素－生物素－过氧化物酶复合物法（avidin-biotin-peroxidase complex method,ABC法）；此法是前两种方法的改进，即先按一定比例将亲合素与酶标生物素结合在一起，形成亲合素－生物素－过氧化物酶复合物（ABC复合物），标本中的抗原先后与一抗、生物素化二抗、ABC复合物结合，最终形成晶格样结构的复合体，其中网络了大量酶分子，从而大大提高了检测抗原的灵敏度。现有配制现成的ABC药盒商品供应，操作简便，是目前广泛应用的一种方法。
7.1.3原位杂交法（in situ hybridization）
原位杂交术是一种核酸分子杂交技术，它是通过检测细胞内mRNA和DNA序列片段，原位研究细胞合成某种多肽或蛋白质的基因表达。其基本原理是根据两条单链核苷酸互补碱基序列专一配对的特点，应用已知碱基序列并具有标记物的RNA或DNA片段即核酸探针（probe），与组织切片或细胞内的待测核酸（RNA或DNA片段）进行杂交，通过标记物的显示，在光镜或电镜下观察目的mRNA或DNA的存在与定位。此项技术需首先制备某种核酸探针，其种类主要有三种：①利用大肝杆菌重组带有目的基因的质粒DNA，制成互补DNA探针(cDNA);②应用限制性核酸内切酶消化制成线性DNA模板，在体外转录获得反义RNA探针(cDNA);③依照待测核酸的核苷酸序列，应用DNA合成仪合成寡聚核苷酸探针。cRNA和cDNA的常用标记物有32S、32P、3H等放射性核素和荧光素、生物素、地高辛等非放射性物质。组织学应用的原位杂交术主要是染色体原位杂交和细胞原位杂交。前者是研究遗传基因、抗原基因、受体基因、癌基因等在染色体上的定位与表达；后者是研究细胞某种蛋白质的基因转录物mRNA在胞质内的定位与表达。核酸分子杂交术有很高的敏感性和特异性，它是免疫细胞化学的基础上，进一步从分子水平探讨细胞功能的表达及其调节机制的，已成为当前神经生物学研究的重要手段。
7.2生理学方法
神经生物学研究中的生理学方法有行为学方法、神经递质释放量的测定等，其中行为学方法最为常用。
7.4.2行为学方法
行为学方法是建立在条件反射基础之上。条件反射是著名的俄国生理学家巴甫洛夫于20世纪初提出的。条件反射是动物个体生活过程中适应环境的变化，在非条件反射基础上逐渐形成的。形成条件反射的基本条件就是无关刺激与非条件刺激在时间上的结合，这个过程称为强化。要形成条件反射除需要多次强化外，还需要神经系统的正常活动。
巴甫洛夫及其学派所研究的条件反射，称为经典性条件反射。另一种条件反射叫操作性(工具性)条件反射，美国心理学家斯金纳(B．F．skinner)把一只饿鼠放入实验箱内，当它偶然踩在杠杆上时，即喂食以强化这一动作，经多次重复，鼠即会自动踩杠杆而得食。在此基础上还可以进一步训练动物只对某一个待定信号，如灯光、铃声出现后，做出踩杠杆的动作，才给以食物强化，这类必须通过自己某种活动(操作)才能得到强化所形成的条件反射，称为操作性条件反射或工具性条件反射。操作性条件反射和经典性条件反射的基本原理是相同的，它们都以强化和神经系统的正常活动为基本条件，但它们之间也有不同之处。在形成操作性条件反射过程中，动物可以自由地活动，它通过主动操作来达到一定的目的；但在形成经典性条件反射时，动物往往被束缚着，是被动地接受刺激。另外，在操作性条件反射中强化只同反应(操作)有关，并出现在反应之后；而在经典性条件反射中，强化是同刺激有关，而且出现在反应之前。
7.4.2电生理学的方法
电生理学的方法包括胞外记录、胞内记录、脑内电刺激、电压钳、膜片钳、脑电图等技术。
电生理学发源于1791年。电流计的发明和应用于电生理学，初步满足了记录生物电活动的变化量小而变化速度快的特点。1922年Erlanger和Gasser用了电子管放大器和阴极射线示线器，才彻底满足了记录生物电活动的基本特点。从此神经生理学得以迅猛发展。20世纪40年代以来，英国剑桥大学Hodgkin学派利用微电极技术，而且选用了理想的实验标本枪乌贼的巨轴突，在修正了Bernstein膜学说的基础上，建立了动作电位的钠学说，阐明了神经冲动的传导理论。约在同一时期，Forbes和Renshaw等运用微电极开始了研究中枢神经系统神经元活动的工作。Hodgkin等人为精确测量神经活动中的离子运动，发展了电压钳实验技术。电压钳把单一的跨膜离子流从众多的离子流中分离出来，通过离子流的测定来分析离子通道开放及关闭的动力学变化。双微电极电压钳技术是把两根尖端小于0.5μm的玻璃电极插入细胞内分别作为电位记录电极和电流注入电极。电位记录电极引出的膜电位经电压钳仪的前置放大器放大后，输入至电压钳仪的运算放大器的负输入端，而人为控制的指令电位输入其整输入端，两者的不断进行比较，将差值送入驱动放大电路，两者的任何差异都会被放大电路放大，并通过电流注入电极将相反方向的电流注入细胞，是膜电位钳制在指令电位水平。此时，注入细胞的电流值与标本兴奋时的跨膜电流值大小相等，方向相反。
在此基础上, Neher又发展了膜片钳技术。它是将尖端直径仅为1μm的玻璃电极吸附到细胞膜表面上，对微电极内施加负压，微电极与细胞膜形成10GΩ的高阻封接，可记录膜上的pA级的离子通道电流，为从分子水平了解生物膜离子单通道的开、关动力学，通透性和选择性提供了直接手段。为此Neher获得1991年诺贝尔医学或生理学奖。在电生理技术中脑电图和诱发电位的描记反映了脑细胞群体活动的总和性电位，在临床诊断方面具有重要价值。神经系统的电生理方法，对神经科学的理论发展起着重要作用。
7.3生物化学的方法
经典的生物化学方法包括离心、电泳、层析、质谱等。由于生物化学方法与药理学、免疫学等其他学科相结合，又发展了放射免疫(Radioimmunoassay，RIA)、放射受体和免疫印迹等方面。离心法是各种制备、鉴定方法的起始步骤，几乎没有一个实验没有离心法，也几
乎没有一个实验仅用离心法就能完成。各种层析法是用来制备、鉴定和分离物质的主要手段，通常需将几种不同的层析法交替使用，才能达到预期的结果。由于HPLC和FPLC的使用，使分离的效率和分辨率大大提高。RIA是用来检测生物体内低含量物质（如神经介质、激素）的重要手段，也是对抗体进行检验的重要手段。RIA主要用来分析研究受体的特性，也可用于测定某一受体的配体的含量及分析比较各种配体的作用强度。免疫印迹法结合了电泳及KIA的优点，是鉴定蛋白质及肽类分子的理想方法。
7.4分子生物学的方法
分子生物学技术同神经生物学结合产生了分子神经生物学，分子生物学技术在神经生物学中的应用有基因的分子克隆及表达、聚合酶链反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）、遗传连锁分析、反向遗传学等。
7.4.2PCR
PCR是利用耐高温的DNA聚合酶体外快速扩增DNA的技术。通过PCR可以简便、快速地从微量生物材料中获得大量特定的核酸，并具有很高的灵敏度和特异性，可用于微量核酸样品的检测。PCR技术原理是将欲扩增的DNA做模板，以和模板正链和负链互补的两种寡聚核苷酸做引物，经过模板DNA的变性、模板与引物结合复性及在DNA聚合酶作用下发生引物链延伸反应的三步循环来扩增两引物间的DNA片段。每一循环的DNA产物经变性后又成为下一个循环的模板DNA。这样，目的DNA的数量将以2n指数形式累积，短时间内的30个循环，DNA量就可达到原来的上百万倍。
7.4.2神经与精神性遗传疾病的基因定位、分离克隆与突变检测
基因定位是基于基因的连锁分析和关联分析。在家系中，位于同一染色体上的两个位点（致病基因和遗传坐标）在减数分裂的过程中会发生交换和重组。重组率越高，两个位点在一起传给后代的机会就越少，反之，越高。通过用覆盖密度适当的遗传图中的遗传坐标在家系中进行连锁分析，以此找到与某以作标紧密连锁的致病基因，从而确定该基因在染色体上的粗略位置。常用的遗传坐标有RFLP、小卫星坐标、微卫星坐标及单核苷酸多态坐标等。关联分析是在可能的候选致病基因附近选择遗传坐标等位片段多态性，在正常人和病人之间进行比较，得到某一坐标等位片段和引起疾病基因关联的相对危险度。
基因的分离与克隆的基本原理是在克隆有人基因组的Y AC（或BAC或cosmid等文库中找到对应于基因定位的染色体区域，通过STS是载有该区域片段的文库按正确方向排列成重叠群。寻找到存在这些片段上的基因，再用合适的限制性内切酶进行切割分离，并克隆到按设计要求的载体上。
7.5影像技术在神经生物学研究中的应用
7.5.1计算机断层扫描术（CT）
CT技术的关键是X光源，X光检测器和计算机系统。位于头颅一侧的X光源发出一束平行的X光束，X光束透过头颅后由位于头颅另一侧的X光检测器接收。X光源和X光检测器可围绕头颅作180度旋转，在每个旋转角度上都可以得到一组放射密度测量数据。计算机把成千上万的不同位点的放射密度换算成相应的衰减系数，然后根据每一个位点的衰减系数大小用不同的黑白亮度来显示。CT可清楚地显示颅骨、脑组织和脑脊液，但不能用于检测大脑的功能。
编辑本段CT扫描仪的发展历程
自从X射线发现后，医学上就开始用它来探测人体疾病。但是，由于人体内有些器官对X线的吸收差别极小，因此X射线对那些前后重叠的组织的病变就难以发现。于是，美国与英国的科学家开始了寻找一种新的东西来弥补用X线技术检查人体病变的不足。1963年，美国物理学家科马克发现人体不同的组织对X线的透过率有所不同，在研究中还得出了一些有关的计算公式，这些公式为后来CT的应用奠定了理论基础。1967年，英国电子工程师亨斯费尔德在并不知道科马克研究成果的情况下，也开始了研制一种新技术的工作。他首先研究了模式的识别，然后制作了一台能加强X 射线放射源的简单的扫描装置，即后来的CT，用于对人的头部进行实验性扫描测量。后来，他又用这种装置去测量全身，获得了同样的效果。1971年9月，亨斯费尔德又与一位神经放射学家合作，在伦敦郊外一家医院安装了他设计制造的这种装置，开始了头部检查。10月4日，医院用它检查了第一个病人。患者在完全清醒的情况下朝天仰卧，X线管装在患者的上方，绕检查部位转动，同时在患者下方装一计数器，使人体各部位对X线吸收的多少反映在计数器上，再经过电子计算机的处理，使人体各部位的图像从荧屏上显示出来。这次试验非常成功。1972年4月，亨斯费尔德在英国放射学年会上首次公布了这一结果，正式宣告了CT的诞生。这一消息引起科技界的极大震动，CT的研制成功被誉为自伦琴发现X射线以后，放射诊断学上最重要的成就。因此，亨斯费尔德和科马克共同获取1979年诺贝尔生理学和医学奖。而今，CT已广泛运用于医疗诊断上。
编辑本段CT扫描仪的工作程序
CT的工作程序是这样的：它根据人体不同组织对X线的吸收与透过率的不同，应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量，然后将测量所获取的数据输入电子计算机，电子计算机对数据进行处理后，就可摄下人体被检查部位的断面或立体的图像，发现体内任何部位的细小病变。
7.5.2正电子发射计算机断层扫描（Positron Emission Tomography，ＰＥＴ）
正电子发射计算机断层扫描（Positron Emission Tomography，ＰＥＴ）是核医学发展的一项新技术，代表了当代最先进的无创伤性高品质影像诊断的新技术，是高水平核医学诊断
的标志，也是现代医学必不可少的高技术。
ＰＥＴ的独特作用是以代谢显像和定量分析为基础，应用组成人体主要元素的短命核素如11Ｃ、13Ｎ、15Ｏ、18Ｆ等正电子核素为示踪剂，不仅可快速获得多层面断层影象、三维定量
结果以及三维全身扫描，而且还可以从分子水平动态观察到代谢物或药物在人体内的生理生化变化，用以研究人体生理、生化、化学递质、受体乃至基因改变。ＰＥＴ可以说是同位素发射计算机辅助断层（ＥＣＴ）的一种。
正电子发射是放射性元素衰变的方式之一。这类核素在自发地从不稳定状态向基态衰变过程中，从核内释放出与普通电子一样但电荷相反的粒子，即正电子。正电子是一种反物质，从核内放出后很快于环境中自由电子碰撞湮灭，转化为一对方向相反、能量为511kev的γ光子。如果在这对光子飞行方向上对置一对探测器，便可以几乎在同时接受到这两个光子，并可推定光子发源（即正电子发射）点在两控头间连线上。通过环绕360°排列的多组配对探头，经探头对间符合线路检验判定每只探头信号时间耦合性，排除其它来源射线的干扰，得到探头对连线上的一维信息，再用滤波反投射方式，将信号按探头对的空间位置向中心点反投射，便可形成与探头组连线轴平行的断层面正电子发射示踪剂分布图像。这种探测方式一次只反映一个层面的信息，与CT探测方式很接近，实用中常用多层排列的探头对，配合层间符合线路，以利探测并重建更多层面的图像。
在临床中，当由正电子放射性核素所标记的示踪剂（显像剂）注入血流后，到达全身，聚集在特定的器官或某一部位，通过对应的探头，采用符合线路技术，探测器从360°方向检测不同部位的光子，记录释放出光子的时间、位置数量及方向。显像装置绕人体旋转，多角度采集，信息经计算机贮存，再通过影像重建原理获得人体各部位横断、冠状断面和矢状断面影像。ＰＥＴ显像仪的结构与Ｘ线、ＣＴ或ＳＰＥＣＴ基本相似，由探头、数据处理系统、图像显示及检查床组成。
大多数PET使用放射性2-18氟-2-D-脱氧葡萄糖（ＦＤＧ）作为示踪剂，这种类型的葡萄糖与普通葡萄糖化学性质相似，可在人体中产生有标记的代谢物，并且在人体中存留时间较长，便于测量。正常脑组织、心肌组织、肾脏及膀胱组织由于高糖代谢的需要因而对ＦＤＧ摄取较多。其它一些组织如肝脏、肌肉和肠壁由于其糖代谢水平低，则对ＦＤＧ的摄取量较少，显示出的ＦＤＧ活性水平也较低。其它用于PET研究的示踪剂如[15O]H2O可用来测量局部脑组织、心脏或肾脏的血流量，18F-DOPA、18F-UDR可用于评价受体的部位、密度及活动水平等。FDG PET中病人所接受的放射线剂量与CT基本相似。
正常范围
PET
PET特别适用于在没有形态学改变之前，早期诊断疾病，发现亚临床病变以及评价治疗效果。目前，PET在肿瘤、冠心病和脑部疾病这三大类疾病的诊疗中尤其显示出重
要的价值。
检查介绍
PET中文译名为“派特”，是一种非创伤性的用于探测体内放射性核分布的影像技术。其全称中的“正电子”
临床意义
传统的医学影像技术显示的是疾病引起的解剖和结构变化，而PET显示的则是人体的功能变化。换言之，如果人体的解剖结构没有发生改变，传统的影像技术对于疾病的诊断是无能为力的。实际上，疾病的发生都伴随着生化过程的功能改变，这些改变往往要早于解剖结构的改变；还有一些疾病如早老性痴呆、帕金森氏病等本身就没有明显的结构改变，传统的医学影像就无法显示这些功能方面的变化了。PET 能得天独厚地显示功能性的改变，因而对疾病的更早期发现、诊断具有优势；此外，PET还能进行三维立体动态及全身显像，可发现其它检查所不能发现的问题，防止了“—叶障目，不见泰山”，弥补了传统医学影像的不足。
基本原理
PET是利用发射正电子的同位素作为标记物，将其引入脑内某一局部地区参与已知的生化代谢过程，利用现代化计算机断层扫描技术将标记物所参与的特定代谢过程的代谢率以立体成像的形式表达出来，可测定到组织对葡萄糖的利用和脑的局部血流量（灵敏度高达皮摩尔）。
7.5.3磁共振成像（Magnetic rexonance imaging, MRI）
磁共振成像从原理的发现到目前临床各种先进成像技术的应用，是基于科学家们对原子结构的不断认识。1924年Pauli发现电子除对原子核绕行外，还可高速自旋，有角动量和磁矩。1946年美国哈佛大学的Percell及斯坦福大学的Bloch分别独立地发现磁共振现象并接收到核子自旋的电信号，同时将该原理最早用于生物实验，在物理学、化学方面作出了较大的贡献。1952年荣获诺贝尔物理奖。磁共振成像的设想出自Damadian。1971年发现了组织的良、恶性细胞的MR信号有所不同。1972年P. C. Lauterbur用共轭摄影法产生一幅试管的MR图象。1974年作出第一幅动物的肝脏图象。
核子的自旋和磁矩的存在，使其能够在强大的磁场中旋进。Radi测出不同核子的角动量和磁矩。不同核子在同一磁场中其磁矩和角动量各不相同。同一核子在不同场强的磁场中，其振荡频率也不相同。
磁共振是共振现象的一种，是指原子核在进动中吸收外界能量产生的一种能量跃迁现象。这种跃迁只能出现在相邻两个能量级之间。所谓外界能量是指一个激励电磁场（射频磁场），它的磁矢量在某一个平面上旋转，因此，除其旋转频率正好与原子核回转频率相同外，其自旋方向必须和核磁矩相同，原子核才会吸收到能量，这是磁共振现象的必要条件。
磁共振成像技术的发展产生了许多成像技术方法，但总的设计思想是如何用磁场值来标记受检体中共振核子的空间位置。发生共振的频率与它所在的位置的磁场强度成正比。如果能使空间各点的磁场值互不相同，各处的共振频率也就不同，把共振吸收强度的频率分布显示出来，实际就是共振核子的分布，即核磁共振自旋密度图象。但不可能使同一时刻的三维空间中各点具有不同的磁场值，所以需设计突出各特定点信息的方案。要达到此目的，首先可对观测的对象进行空间编码，把研究对象简化为由n x，n y，n z个小体积（体素）的组成，然后采用依次测量每个体素或由体素排列的线或面的信息量，再根据个体素的编码与空间位置的一一对应关系实现图象重建。由于成像的灵敏度、分辨率、成像时间和信噪比（S/N）等要求不同，产生了多种成像方法，归纳起来可分为两大类：一是投影重建法；二是非投影重建法，包括线扫描成像法和直接傅立叶变换（fourier transform）成像法。
Step of stereotaxic surgery
a)The stereotaxic instrument is fixed.
b)To achieve the flat skull position, the incisor bar was adjusted above interaural zero.（according to the instruction of brain maps）.
c)Mice were anesthetized with sodium pentobarbital (40 mg/kg body weight, i.p.) for stereotaxic surgery. Compared to a rat, the skull of a mouse is paper thin. The airways run through the centerline directly between the two ears. Thus, it is very easy to strangle a mouse with even lightly applied ear bars. If ear bars are used on a mouse, the surgeon must be very watchful to see that they are in firmly enough to hold the head stable, and that the animal continues to be able to breath through the entire procedure. To avoid this, most researchers working on mice use a nose only holder, and not ear bars. This, however, introduces serious instability, particularly if the surgery is back toward the brainstem, as the leverage to move increases the further back the work is being done. Instability means reduced accuracy, and more animals needed. An alternative is the Cunningham head holder for mice (or neonatal rats, where a similar situation applies) that employs light, small plastic ear bars that allow the surgeon to feel the pressure of application better than with the heavy stainless steel ear bars commonly used. These allow ear bars to be used successfully on adult mice.
d)Stainless-steel guide cannulas are implanted into nucleus according to brain maps. Guide cannulas were fixed to the skull with three screws and dental cement.
Notes
Earbar zero vs. Bregma
Ear bar zero is the point at which the ear bars meet in the center of the stereotaxic instrument when no animal is installed. Bregma is a naturally occurring point on the skull where four skull plates meet in development. Bregma is where an AP and an anterior ML suture line cross. It’s position relative to brain landmarks has been shown to be quite constant in the rat. Lamda is a similar point located more caudally over brainstem, where a second ML suture line crosses the midline suture. An atlas of stereotaxic coordinates must employ an agreed-upon reference frame. Early atlases used ear bar zero, and the tooth bar 5 mm below the ear center, as the zero reference point and plane. It was noticed that this tilted older rats heads less than younger rats, and that most of the brain was far away from the zero point where the ear bars met. A few published studies
found greater accuracy using bregma and skull flat (bregma and lamda at the same vertical coordinate) as the frame of reference, and the bregma/skull flat reference coordinate system is used in virtually all stereotaxic atlases available today. ( the users’ guide of https://www.doczj.com/doc/7b1649859.html,)
2.思考题
第2章探索生命 第1节生物学研究的基本方法 一、教材分析 生物学是一门自然科学，研究的是一些科学事实。在各种科学事实间建立合理的联系，寻找事实产生的原因，提出解释事实的各种假说和理论。生物科学的发展就是人类不断研究的过程，研究过程要用到不同的方法，要让学生不断学会研究方法很重要，所以，通过这节课的学习，让学生初步学会简单的生物学研究方法，提高学生的能力，为以后学习生物学打好基础，也为社会进步带来新的希望。 二、教学目标 知识与技能目标：能说出实验法的基本步骤。 过程与方法目标：通过提出假设和设计实验方案，尝试科学探究的一般方法；通过材料获取和处理信息，培养学生收集材料的能力和分析处理信息的能力。 情感态度与价值观目标：在讨论中，体验用实验法进行科学探究的过程，逐渐形成严谨、实事求是的科学态度；在小组活动中，学会交流与表达，学会与他人合作。 三、教学重难点 教学重点:实验法研究的一般步骤 教学难点：在教师的指导下，以小组为单位，学生自己进行分析、处理、归纳信息，设计实验方案。 教法：通过媒体展示，提高课堂容量、拓宽学生知识面，同时采用观察、思考、阅读、探究方法等相结合。 教具：多媒体课件 四、教学过程 内容设计意图 导入教师 活动我们现在学的生物教材是属于生物学，生物学是一门不断研究 的学科，也是一门自然科学，既然是一门自然学科，那么在研 究的过程中就要遵循自然规律，要遵循自然规律进行研究，就 应该首先掌握研究的基本方法，引入课题 激发学生的兴趣引入主题 一、 生物学研究的基本方法教师 活动 提问：同生们平时在生活中遇到问题是怎么解决的， 用到哪些方法？ 联系生活实际激发学生的求知 欲 学生 活动 思考、结合生活实际回答问题培养学生的语言表达能力 教师 活动 多媒体展示：科学家们的研究的基本方法：观察、 调查、分类、实验等，引出实验法最重要 整体感知，培养学生的观察能 力 二、过度 思考 既然实验法是最重要的，那么实验法研究的基本步骤是什么 呢？ 设置悬念引入思考 教师 活动 引出：本节课要以“实验法研究的示例：响尾蛇是如何跟踪它 放走的猎物”为例来了解实验法研究的基本步骤 多媒体展示：不同种响尾蛇的图片和有关响尾蛇的文字介绍 感知认识 学生 活动 认真观察、阅读信息，加强对响尾蛇的了解 感知认识，拓展学生的视野教师 活动 展示图片：播放响尾蛇捕捉老鼠的视频，并对视频内容作解释 直观形象，激发学生兴趣 学生 活动 认真观察、迅速获取信息培养学生的观察能力和获取信 息的能力 教师 活动 提问学生：通过观察录像，叫学生说出自己感兴趣的问题 引导学生发现问题 学生 活动 学生主动起来说出自己感兴趣的问题落实学生自主学习，培养学生 的创新能力 教师对学生提出的问题作出客观评价，指出在众多问题中，本节课统一学生的思想，引导学生共 - 1 -
Southern杂交: 是体外分析特异DNA序列的方法，操作时先用限制性内切酶将核DNA或线粒体DNA切成DNA片段，经凝胶电泳分离后，转移到醋酸纤维薄膜上，再用探针杂交，通过放射自显影，即可辨认出与探针互补的特殊核苷序列。 将RNA转移到薄膜上，用探针杂交，则称为Northern杂交。 RNAi技术: 是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA）诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。由于使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，所以该技术已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗领域。可以利用siRNA或siRNA表达载体快速、经济、简便的以序列特异方式剔除目的基因表达，所以现在已经成为探索基因功能的重要研究手段。 Southern杂交一般利用琼脂糖凝胶电泳分离经限制性内切酶消化的DNA片段，将胶上的DNA变性并在原位将单链DNA片段转移至尼龙膜或其他固相支持物上，经干烤或者紫外线照射固定，再与相对应结构的标记探针进行杂交，用放射自显影或酶反应显色，从而检测特定DNA分子的含量]。 扫描电镜技术：是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与样品表面结构有关，次级电子由探测器收集，信号经放大用来调制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。 细胞显微分光光度计：用来描述薄膜、涂层厚度超过1微米的物件的光学性能的显微技术。 免疫荧光技术：将免疫学方法(抗原抗体特异结合)与荧光标记技术结合起来研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法。由于荧光素所发的荧光可在荧光显微镜下检出，从而可对抗原进行细胞定位。 电镜超薄切片技术：超薄切片是为电镜观察提供极薄的切片样品的专门技术。用当代较好的超薄切片机，大多数生物材料，如果固定、包埋处理得合适，可以切成50-100微米的超薄切片。 Northern印迹杂交（Northern blot）。这是一种将RNA从琼脂糖凝胶中转印到硝酸纤维素膜上的方法。 放射自显影技术：放射自显影技术是利用放射性同位素的电离辐射对乳胶（含AgBr或AgCl）的感光作用，对细胞内生物大分子进行定性、定位与半定量研究的一种细胞化学技术。放射自显影技术（radioautography；autoradiography）用于研究标记化合物在机体、组织和细胞中的分布、定位、排出以及合成、更新、作用机理、作用部位等等。其原理是将放射性同位素（如14C和3H）标记的化合物导入生物体内，经过一段时间后，将标本制成切片或涂片，涂上卤化银乳胶，经一定时间的放射性曝光，组织中的放射性即可使乳胶感光。 核磁共振技术：可以直接研究溶液和活细胞中相对分子质量较小(20，000 道尔顿以下)的蛋白质、核酸以及其它分子的结构，而不损伤细胞。 DNA序列分析：在获得一个基因序列后，需要对其进行生物信息学分析，从中尽量发掘信
2009年神经生物学复习资料 一名词解释 静息电位：活细胞处于安静状态时存在于细胞膜两侧的电位差，称为静息电位， 在多数细胞中呈现稳定的内负外正的极化状态，通常是采用细胞内记录获得。 阈电位和阈强度：能使Na+通道大量开放从而产生动作电位的临界膜电位。（或 能使膜出现Na+内流与去极化形成负反馈的膜电位值）称为阈电位。在一定的刺 激持续作用下，引起组织兴奋所必需的最小刺激强度，称为阈强度。 动作电位“全或无”现象：指动作电位的产生，不会因为刺激因素的不同或强度 的差异而使动作电位的形状发生改变，即动作电位只要发生，它的波形就不发生 变化。 后电位：在锋电位下降支最后恢复到静息电位水平前，膜两侧电位还要经历一些 微小而较缓慢的波动，称为后电位。 突触：一个神经元和另一个神经元之间的机能连接点，神经元之间传递信息的特 殊结构。突触的结构一般可由突触前膜、突触间隙、突触后膜组成。根据突触连接的界面分类:分为Ⅰ型突触或非对称突触；Ⅱ型突触或对称突触。根据突触的功能特性分类：分为兴奋性突触和抑制性突触。根据突触的信息传递机制分类：分为化学突触和电突触。 突触整合：不同突触的冲动传入在神经元内相互作用的过程。它不是突触电位的 简单代数和，其本质是突触处激活的电导和离子流的对抗作用，从而控制膜电位 的去极化和超极化的相对数量。（当神经元具有两个或者两个以上的信号同时输入的时候，这些信号在神经元上就会发生叠加，这种现象称为突触整合。两次兴奋造成的神经元去极化作用将大于单个兴奋性；如果兴奋性突触后电位和抑制性突触后电位同时发生，则两种作用可能会互相抵消。） 电压依赖性离子通道 离子通道是神经系统中信号转导的基本元件。能产生神经元的电信号，调节神经递质的分泌，也能将细胞外的电解质、化学刺激及细胞内产生的化学信号转变成电反应。有两个基本特性：对离子的特异性和对调节的易感性。有一类通道对电压变化敏感，受电压变化的调节而关闭。 化学依赖性通道：能特异性结合外来化学刺激的信号分子，引起通道蛋白质的变构作用而使通道开放，然后靠相应离子的易化扩散完成跨膜信号传递的膜通道蛋白。 化学门控通道：能特异性结合外来化学刺激的信号分子，引起通道蛋白质的变构作用而使通道开放，然后靠相应离子的易化扩散完成跨膜信号传递的膜通道蛋白。 时间性总和：局部兴奋的叠加可以发生在连续解接受多个阈下刺激的膜的某一点，即当前面刺激引起的局部兴奋尚未消失时，与后面刺激引起的局部刺激发生叠加。 G蛋白：能与GTP 结合的蛋白称为G 蛋白，它能接到神经递质、光、味、激素和其他细胞外信使的作用。一般说来。G蛋白是一个三聚体结构，由alpha、beta、garma亚基组成，具有多种类型。 反常整流：也称为内向整流器，钾通道的一种，因去极化而关闭，只有在膜处于超极化并且大于静息电位时才开放，此时开放的钾电流为内向的，驱使膜电位趋向钾离子平衡电位。 快瞬性钾通道：也称早期钾电流，可被很小的去极化作用迅速激活和失活，特别是在一次动作电位之后。被超极化作用“去失活”而接通。 生长锥：神经元轴突和树突生长的末端被称为生长锥，它是一种高度能动的细胞结构特化形式，它的三个结构域是中央区、片状伪足和丝状伪足。其功能活动受细胞胞体（细胞内游离Ca2+ 浓度）和外部环境（神经递质、细胞外基质、细胞粘连分子）的调节。 先驱神经纤维：在神经束中轴突生长期间，发育期间形成较早，最早到达靶组织的轴突，是其他轴突发育为神经束的引路向导。
生物学的基本研究方法 一、基础知识： （1）、_________和_______是科学探究基本方法。也是我们学习生物学的基本方法。 (2)、实践可以给研究者提供现象、数据等资料，是检验_______、形成科学理论的实践基础。 实验的一般规程是：1. ________________________ 2、_____________________________ 3、________________________ 4、________________________________ 5、_________________________________________ (3)正确使用显微镜的步骤是：1. ________________________ 2、_____________________________ 3、________________________4、_________________________5、____________________________ 在显微镜下观察到的物像是________像。 （4）科学探究的基本过程是;1. _____________ 2、_____________3、______________ 4、________________________ 5、___________________ 6、__________________________ 实验中单一变量原则：变量是______________________，在一个实验中，除了要研究的变量以外，其余的变量都应__________，并控制在__________状态。 （5）什么叫对照实验？_________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ （6）收集资料和分析资料有什么好处？ _________________________________________ _________________________________________ （7）测量 在测量中如何提高数据的可靠性？_________________________________________ （8）调查：调查是科学探究的常用方法。 完成一项调查需要做好哪几个方面工作？________________________________ ________________________________________________________________ （9）综合起来科学探究的方法概括起来有： 1、2、3、 4 二、探究训练 1、使用显微镜对光的程序是（） ①选遮光器上较大的光圈对准通光孔②转动转换器，使低倍物镜对准通光孔，③左眼注视目 镜，右眼睁开④转动反光镜，使光线通过通光孔反射到镜筒内 A、①→②→③→④ B、②→①→③→④ C、③→④→②→① D、③→②→①→④ 2、小明在用显微镜进行观察时看到了一个小黑点，移动载玻片和物镜，小黑点不动，由此可判断小 黑点可能在( ) A 目镜上 B 物镜上 C 载玻片上 D 反光镜上 3、当显微镜的目镜为10X、物镜为10X时，在视野直径范围内看到一行相连的8个细胞。若目镜 不变，物镜换成40X时，则在视野中可看到这行细胞中的（） A．2个B．4个C．16个D．32个 4、小强在显微镜下观察到了洋葱表皮细胞后，兴奋地向同学描述，并把显微镜轻轻挪动给同组同学，
《认知神经科学》期末复习 一、概论 1.什么是认知神经科学？ [ppt]认知神经科学是阐明认知活动的心理过程和脑机制的科学。其研究模式是将行为、认知过程、脑机制三者有机地结合起来 [书]认知神经科学是在传统的心理学、生物学、信息科学、计算机科学、生物医学工程，以及物理学、数学、哲学等学科交叉的层面上发展起来的一门新兴学科，在分子（基因）、细胞、网络（神经回路）、脑区、全脑、行为等各个水平上对人类的所有初级和高级的精神活动的心理过程和神经机制—包括感知觉、运动、注意、记忆、语言、思维、情绪、意识等—开展研究。简而言之，它是研究脑如何创造精神的。 二. 方法： 2. 结构磁共振成像的空间contrast与功能共振成像的时间contrast 的概念 结构像的空间contrast：结构像一般认为是比较固定的，在短时间内不会变化，所以空间contrast是被试间某个脑区volume大小的contrast； 功能像的时间contrast：功能像在时间维度上是变化的，使用block design/event related design时，可以在被试内做时间上的experimental condition vs. baseline的contrast，当然在这之后也可以做被试间的两个时间上的experimental condition vs. baseline的contrast的contrast。 3. fMRI研究中的多重比较校正的概念。为什么需要做多重比较？常用的矫正方法有哪些（列举3个左右）？（答案1：在我们进行voxel-by-voxel比较时，由于比较次数很多，那么犯I型错误的数量也随之增加，如果还以只进行一次比较的α值为犯I型错误的概率的话，就会出现假阳性的结果，所以理论上比较次数大于1次的分析都应该进行多重比较校正。 另外，在fMRI数据分析中，我们相信脑的活动应该在灰质的一定范围内，而不是仅在一个voxel内，所以通过多重比较校正我们可以把这些单个的假阳性voxel排除。fMRI数据分析中常用的多重比较校正有FDR（false discovery rate），FWE（family-wise error）和AFNI提供的校正方法。） 4. 在磁共振成像中的血液动力学响应函数指的是什么？ 血液动力学响应函数受区域性脑血流（rCBF）、血体积（rCBV）等的变化影响，是随着刺激出现从平稳状态先降低，再升高，再降低，最后恢复到平稳状态的一条函数曲线。 5. 什么是成像设备的空间分辨率与时间分辨率？ 这两个分辨率都应该指设备进行功能成像的描述。 空间分辨率（Spatial Resolution）是指成像设备在什么空间水平上反映大脑活动的信号，也就是能在什么样的空间水平上分辨出不同的信号的变化，可以反映为突触级，神经元级，voxel级，脑回级等空间分辨率。 时间分辨率（Temporal Resolution）是指成像设备在脑活动后多长时间内能记录下活动信号，可以反映为毫秒（ms）级，秒（m）级，分钟（min）级，小时（h）级等时间分辨率； 空间分辨率：单细胞记录 > 颅内ERPs > 颅外ERPs、fMRI、PET。 时间分辨率：MEG、颅外ERPs > fMRI、TMS、PET。 6. BOLD-fMRI, NIRS, EEG/ERP这三种成像各自的特点是什么？哪两个之间可以同时记录，好处在哪里？
模式生物 生物学家通过对选定的生物物种进行科学研究，用于揭示某种具有普遍规律的生命现象。此时，这种被选定的生物物种就是模式生物。比如：孟德尔在揭示生物界遗传规律时选用豌豆作为实验材料，而摩尔根选用果蝇作为实验材料，在他们的研究中，豌豆和果蝇就是研究生物体遗传规律的模式生物。由于进化的原因，许多生命活动的基本方式在地球上的各种生物物种中是保守的，这是模式生物研究策略能够成功的基本基础。选择什么样的生物作为模式生物首先依赖于研究者要解决什么科学问题，然后寻找能最有利于解决这个问题的物种。19世纪末20世纪初，人们就发现，如果把关注的焦点集中在相对简单的生物上则发育现象的难题可以得到部分解答。因为这些生物更容易被观察和实验操作，因此，除了在遗传学研究外，模式生物研究策略在发育生物学中获得了非常广泛的应用，一些物种被大家公认为优良的模式生物，如线虫、果蝇、非洲爪蟾、蝾螈、小鼠等。 随着人类基因组计划的完成和后基因组研究时代的到来，模式生物研究策略得到了更加的重视；基因的结构和功能可以在其它合适的生物中去研究，同样人类的生理和病理过程也可以选择合适的生物来模拟。 目前在人口与健康领域应用最广的模式生物包括，噬菌体、大肠杆菌、酿酒酵母、秀丽隐杆线虫、海胆、果蝇、斑马鱼、爪蟾和小鼠。在植物学研究中比较常用的有，拟南芥、水稻等。随着生命科学研究的发展，还会有新的物种被人们用来作为模式生物。但它们会有一些基本共同点： 1）有利于回答研究者关注的问题，能够代表生物界的某一大类群； 2）对人体和环境无害，容易获得并易于在实验室内饲养和繁殖； 3）世代短、子代多、遗传背景清楚； 4）容易进行实验操作，特别是具有遗传操作的手段和表型分析的方法。 背景 早在20世纪最初的20年中，甚至更早到19世纪，人们就发现，如果把关注的焦点集中在相对简单的生物上则发育的现象难题可以得到部分解答。因为这些生物的细胞数量更少，分布相对单一，变化也较好观察。由于进化的原因，细胞生命在发育的基本模式方面具有相当大的同一性，所以利用位于生物复杂性阶梯较低级位置上的物种来研究发育共通规律是可能的。尤其是当在有不同发育特点的生物中发现共同形态形成和变化特征时，发育的普
希望在全面复习的基础上，然后带着下列的问题重点复习 一、名词解释 神经元、神经调质、离子通道、突触、化学突触、电突触、皮层诱发电位、信号转导、受体、神经递质、神经胚、神经诱导、神经锥、感受器、视网膜、迷路、味蕾、习惯化、敏感化、学习、联合型学习、非联合性学习、记忆、陈述性记忆、非陈述记忆、程序性记忆、边缘系统、突触可塑性、量子释放、动作电位、阈电位、突触传递、语言优势半球、RIA、LTP、CT、PET、MRI、兴奋性突触后电位、儿茶酚胺、神经递质转运体、神经胚、半规管、传导性失语、离子通道、神经生物学、神经科学、免疫组织化学法、细胞外记录、ＥＥＧ、突触小泡、纹外视皮层、半侧空间忽视、 二、根据现有神经生物学理论，判断下列观点是否正确？说明其理由。 1、神经系统在发育过程中，从神经胚到形成成熟的神经系统，其神经细胞的数 量是不断增多的。 2、在神经科学的发展过程中，西班牙的哈吉尔（Cajal）、英国的谢灵顿 （Sherrinton）和俄国的巴甫洛夫做出了杰出的贡献，并因此获得诺贝尔生理学或医学奖，其中哈吉尔主要是因创立了条件反射理论，谢灵顿主要是因创立神经元的理论，而巴甫洛夫主要是因创立反射（突触）学说。 3、神经元是神经组织实施其功能的主要细胞，但其数量在神经组织并不是最多 的。 4、海马的LTP与哺乳动物的学习记忆形成的机制有关。 5、神经系统的功能学研究方法和形态学研究方法是本质上不同的两种方法，因 此迄今尚没有办法把功能学和形态学研究结合起来。 6、一个神经元一般只存在一种神经递质或调质。 7、大脑功能取决于脑的重量。 8、神经肌肉接头处是一个化学突触。
9、Bernstein 的膜假说和Hodgkin等的离子学说均能很好地解释神经细胞静息 电位和动作电位的产生。 10、EPSP有“全和无”现象 11、抑制性突触后电位的产生与氯通道激活有关，而兴奋性突触后电位的产 生与钠通道激活有关。 12、视锥决定了眼的最佳视锐度（空间分辨率），视杆决定视敏度。 13、神经管的细胞不是神经干细胞，神经元及神经胶质细胞不能由神经管的 细胞转化。 14、哺乳动物特殊感觉的形成需要经过丘脑的投射，而一般感觉的形成则一 般不经过丘脑的投射。 15、语言的优势在大脑左半球，所以语言的形成与右半球无关。 16、在神经科学的发展过程中，一些实验材料的应用对一些神经生物学理论 的创立有重要的作用，其中海兔对乙酰胆碱作用的了解，鱼类的电器官对学习记忆机制的阐述，枪乌贼对细胞生物电离子学说的建立有重要的意义。 17、神经元是神经组织实施其功能的主要细胞，其树突和轴突分别有接受和 传出神经信息的作用。 18、REM睡眠与觉醒时脑电图相似，而这两个时期脑和躯体状态有明显的不 同。 19、采用脑透析术可引导脑的诱发电位。 20、ATP是神经系统中的一种神经递质或调质。 21、钾通道既有电压依赖性离子通道，也有化学门控性离子通道。 22、视觉的形成需要经过丘脑的投射，而听觉的形成则一般不经过丘脑的投 射。 23、裂脑实验证明大脑两个半球的功能既有对称性，也有不对称性。 24、典型的突触结构主要由突触前膜、突触间隙和突触后膜组成。 25、大脑皮层中央后回是运动代表区，中央前回是躯体感觉代表区。
一、 单选题（题数：50，共 50.0 分）
1
下列说法错误的是（）。 （1.0 分）
1.0 分
?
A、
没有声音刺激时耳蜗会自发发生声波震动
?
B、
如果检测不到自发耳声发射，有可能外毛细胞功能出现问题
?
C、
在不打开大脑直接观察的情况下，不同的细胞类型，不同的通路位置的异常是无法检测到的
?
D、
传出神经纤维的活动会刺激外毛细胞，接着会改变外毛细胞机械特性会产生自发的声音发射
正确答案： C 我的答案：C
2
自主神经系统对心血管活动的调控中错误的是（）。 （1.0 分）
1.0 分
?
A、
心脏受到交感神经和副交感神经双重调控，前者是兴奋作用，后者具有抑制作用
?
B、
当血压升高时，动脉管壁受到牵拉，交感神经会兴奋，血管会收缩
?
C、
动脉血压降低时，压力感受器传入冲动减少，迷走神经紧张性减弱，交感神经紧张性会加强，血管会收缩
?
D、
血压升高时，压力感受器传入冲动增加，迷走神经紧张性活动加强，心交感神经紧张性活动减弱，血管会 舒张
正确答案： B 我的答案：B
3
在小鼠关键期内进行过一次单眼剥夺实验，然后又使其恢复；同一只小鼠在关键期之外，再 进行一次单眼剥夺实验，它的可塑性变化为（）。（1.0 分）
1.0 分
?
A、
由于在关键期之外，所以不存在可塑性
?
B、
可塑性增强
?
C、
由于在关键期内做过单眼剥夺实验存在记忆，当再一次进行时此类实验是可能达到相同效果
?
D、
可塑性减弱
正确答案： C 我的答案：C
4
关于情景记忆，不正确的说法是（）。
1.神经生物学研究的常用方法 神经科学的发展与的研究方法的进步密切相关。总体上，神经生物学的研究 方法有六大类：形态学方法、生理学方法、电生理学方法、生物化学方法、分子 生物学方法及脑成像技术。 7.1形态学方法 神经生物学研究中常用的形态学方法有束路追踪、免疫组化和原位杂交，其 他还有受体定位、神经系统功能活动形态定位等方法。 7.1.1束路追踪法 追踪神经元之间的联系是神经解剖学研究中的重大目标，它对研究神经元的功能、神经系统的发育和成熟都具有重要意义。这种方法学的建立始于19世纪末的逆行和顺性溃变（顺行溃变指胞体或轴突损伤后的轴突终末的溃变，逆行溃变指去除靶区之后神经元胞体的溃变）研究。20世纪40年代主要手段是镀银染色法，根据变性纤维的形态变化来判断变性纤维。20世纪50年代发展了Nanta法，能遏制正常纤维的染色而仅镀染出变性纤维。但该法不易显示细纤维，1971年Kristenson等将辣根过氧化物酶（HRP）注入幼鼠的腓肠肌及舌肌结果在脊髓和延脑的相应部分运动神经元胞体内发现HRP的积累。不久LaVail正式使用HRP作为轴突逆行追踪，以后遂广泛应用于中枢神经系统的研究。HRP可被神经末梢、胞体和树突吸收，轴突损伤部分也可摄入。在胞体内，HRP的活性可持续4~5天，在溶酶体内对联苯胺呈阳性反应而显现出来。被标记的神经元可以清晰的显示胞体、树突及轴突。 除了HRP标记法，还有荧光物质标记法、毒素标记法、注射染料等方法。 7.1.2免疫组织化学 免疫组织化学术是应用抗原与抗体结合的免疫学原理，检测细胞内多肽、蛋白质及膜表面抗原和受体等大分子物质的存在与分布。这种方法特异性强，敏感度高，进展迅速，应用广泛，成为生物学和医学众多学科的重要研究手段。近年随着纯化抗原和制备单克隆抗体的广泛开展以及标记技术不断提高，免疫组织化学的进展更是日新月异，不仅用于许多基本理论的研究，并取得重大突破，而且也用于疾病的早期快速诊断等临床实际。 组织的多肽和蛋白质种类繁多，具有抗原性。分离纯化人或动物组织某种蛋白质，作为抗原注入另一种动物体内，后者即产生相应的特异性抗体（免疫球蛋白）。从被免疫动物的血清中提取出该抗体，再以荧光素、酶、铁蛋白或胶体金标记，用这种标记抗体处理组织切片或细胞，标记抗体即与细胞的相应蛋白质（抗原）发生特异性结合。常用的荧光素是异硫氰酸荧光素（FITC）和四甲基异硫氰酸罗丹明（TRITC），在荧光显微镜下可观察荧光抗体抗原复合物。常用的酶是辣根过氧化物酶（horseradish peroxidase,HRP,从辣根菜中提取的），它的底物是3，3'－二氨基、联苯胺（DAB）和H2O2,HRP使DAB氧化形成棕黄色产物，可在光镜和电镜下观察。铁蛋白和胶体金标记抗体与抗原的结合，也可在光镜和电镜下观察。 标记抗体被检抗原的结合方式有两种。一是直接法，即如上述用标记抗体与样品中的抗原直接结合。这种方法操作简便，但敏感度不及间接法。间接法是将分离的抗体（第一抗体简称一抗）再作为抗原免疫另一种动物，制备该抗体（抗原）的抗体（第二抗体简称二抗），再以标记物标记二抗。先后以一抗和标记二抗处理样品，最终形成抗原一抗－标记二抗复合物。间接法中的一个抗原分子可通过一抗与多个标记二抗相结合，因此它的敏感度较高，而且目前国内外均有多种标记二抗商品供应，使用方便。间接法中较常用的是一种称之为过氧化物酶－抗过氧化物酶复合物法（peroxidase-antiperoxidase complex
第2章第2节生物学研究的基本方法 教学目的 1、说出实验法研究的一般步骤； 2、尝试设计简单的实验并控制实验条件； 1、根据实验数据建立一个表格并分析数据。 教学重点 实验法研究的的一般步骤 课时安排 2课时。 教学方法 观、思、读、探相结合 板书设计 第2节生物学研究的基本方法 一、生物学研究的基本方法 观察法、调查法、分类法、文献法、实验法 二、实验法的一般步骤 1、实验法示例——响尾蛇是如何追寻它放走的猎物的 2、活动“讨论实验法基本程序” 发现并提出问题——收集与问题相关的信息——作出假设——设计实验方案——实施实验并计录——分析实验现象——得出结论 三、用实验法研究影响生物分布的环境因素——活动“探究影响分布鼠妇的环境因素”教学过程 第一课时以实验法研究的示例“响尾蛇是如何追寻它放走的猎物的”为核心，探究实验法基本程序的。 复习提问：①上节课我们学习哪四位具有代表性的科学家？②他们的研究成果是什么？③他们的研究方法是什么？ (回答：略。)
导入：他们的研究方法有观察法、调查法、分类法、文献法、实验法。这就是生物学研究的基本方法，而其中实验法是现代生物学研究的重要方法。那么实验法包括哪些内容呢？ 阅读书P27——28，看看科学家们对提出的问题是如何分析，进行实验的，在阅读过程中注意思考这么几个问题：①这个实验要解决什么问题？②科学家们做出了什么样的假设？ ③这个假设是根据什么做出的或者说在作假设前科学家都做了哪些工作？④实验中人为控制的条件是什么？⑤为什么要强调多次重复以上的实验？（同学们边回答教师边讲解，加深同学们的认识。） 结合影片，师生共同完成下表； 响尾蛇是如何追寻它放走的猎物的 着事先设 ：将一只没有被响尾蛇袭击过的死老鼠，沿着事先设定的弯曲路径， 进行实验，观察到响尾蛇的头缓慢地左右移动，同时它的舌迅速
一、名词解释 神经元：神经系统结构和功能的基本单位，由胞体，轴突，树突组成。 神经调质：由神经元产生，作用于特定的受体，但不在神经元之间起直接传递信息的作用，能调节信息传递的效率、增强或削弱递质的效应的化学物质。 离子通道：是各种无机离子跨膜被动运输的通路。在神经系统中是信号转导的基本元件之一。 突触：一个神经元和另一个神经元之间的机能连接点。 化学突触：通过化学物质在细胞之间传递神经信息的突触。 电突触：直接通过动作电流的作用到达下一级神经元或靶细胞的突触。 皮层诱发电位：在感觉传入的冲动的刺激下，大脑皮层某一区域产生较为局限的电位变化。 信号转导：生物学信息(兴奋或抑制)在细胞间或细胞内转换和传递，并产生生物学效应的过程。 局部电位：能引起膜电位偏离静息电位而尚未达到阈电位的变化。 受体：能与配体结合并能传递信息、引起效应的细胞成分。它是存在于细胞膜上或细胞质内的蛋白质大分子。 G-蛋白偶联受体：在与激动剂结合后，只有经过G蛋白转导才能将信号传递至效应器，结构上由单一多肽链构成，形成7次跨膜结构的受体蛋白。 神经递质：是指由突触前神经元合成并在末梢处释放，经突触间隙扩散，特异性作用于突触后神经元或效应器细胞上的受体，引起信息从突触前传递到突触后的一些化学物质。 神经递质转运体：膜上将递质重新摄取到突触前神经末梢或周围胶质细胞中储存起来的功能蛋白。 神经胚：原肠胚的外胚层经过发育，经神经板、神经褶、神经沟，最后形成神经管，这就是神经胚的形成，经历上述变化的胚胎。 神经诱导：在原肠胚中，原肠背部中央的脊索与其上方覆盖的预定神经外胚层之间细胞的相互作用，使外胚层发育为神经组织的过程。 神经生长锥：神经元轴突和树突生长的末端。 先驱神经纤维：指在发育期间形成较早，最早到达靶组织的轴突，它们是其他轴突发育为神经束的引路向导。 感受器：把各种形式的刺激能量（机械能、热能、光能和化学能）转换为电信号，并以神经冲动的形式经传入神经纤维到达中枢神经系统的结构。 视网膜：视觉系统的第一级功能结构，可将光能转换为神经电信号。 光致超极化：光照引起感受器细胞超极化效应的过程。 视觉感受野：视觉系统中，任何一级神经元都在其视网膜有一个代表区，在该区内的化学变化能调制该神经元的反应，则称这个特定的视网膜区为该神经元的视觉感受野。视皮层功能柱：具有相似视功能的细胞在厚度约2mm的视皮层内部以垂直于皮层表面的方式呈柱状分布。 on-中心细胞：细胞的感受野对中心闪光呈去极化反应。 迷路：前庭器官和耳蜗共同组成极复杂的内耳结构。 行波：声波引起膜振动从耳蜗基部开始，逐渐向蜗顶传播。 本体感觉：指人和高等动物对身体运动的感觉。
神经生物学研究概论 生A0921 江名 23 摘要：神经生物学是生物学中研究神经系统的解剖，生理，神经生物学。病理方面内容的一个分支。神经生物学，21世纪的明星学科。从上个世纪90年代以来，世界科研强国加快了对神经生物学研究的投入。美国于1990年推出了“脑的十年计划”，接着欧洲于1991年开始实施“EC脑十年计划”，然后日本于1996年也正式推出了名为"脑科学时代计划"的跨世纪大型研究计划，计划在未来20年内投入相当的研究经费。这些研究工作虽然至今为止并没有在神经生物学领域取得重大进展，没有解开智力形成之迷，没有解开毒品上瘾之迷，没有解开老年痴呆治疗之迷，但却在潜移默化中推动了神经科学的发展，为本世纪神经生物学的腾飞打好了基础。 关键词：神经生物学研究进展展望 1.神经生物学的概念 神经科学是专门研究神经系统的结构、功能、发育、遗传学、生物化学、生理学、药理学及病理学的一门科学。大脑的结构和功能是自然科学研究中最具有挑战性的课题。近代自然科学发展的趋势表明，21世纪的自然科学重心将在生命科学，而神经生物学和分子生物学将是21世纪生命科学研究中的两个最重要的领域，必将飞速发展。在医学这个大的学科内，神经生物学是一门在各个水平，研究人体神经系统的结构、功能、发生、发育、衰老、遗传等规律，以及疾病状态下神经系统的变化过程和机制的科学。它涉及神经解剖学、神经生理学发育神经生物学、分子神经生物学、神经药理学、神经内科学、神经外科学、精神病学等等。神经生物学的内容非常丰富，研究进展很快，作为医学生不仅要全面掌握，还要及时了解新的研究进展[1]。 2.神经生物学的主要内容 神经生物学包罗了基础神经科学的诸多学科，并非若干传统学科简单和机械地组合，在传统神经科学的基础之上成长和发展起来的一门新兴的综合性的边缘学科。神经生物学的重点研究对象便是脑，脑是高等生物最复杂的器官，同时神经元几乎是最难培养的细胞。神经生物学的材料与生物学的其它学科一样，是动物，从低等的果蝇到高等的小鼠、人。神经生物学的研究方法同样离不开核酸的分析与蛋白质的分析，分子生物学的PCR、免疫组化、western blot也是神经生物学的主要研究方法。但是由于脑的特殊性，所以神经生物学研究还需要使用一些其他的方法、电生理法便是其中的一种，电生理是用电刺激的方法来研究神经回路、神经元在特殊生理条件下的反应。膜片钳是用于测量离子通道活动的精密检测方法[1]。神经细胞、神经网络的遗传与发育研究，自1993年ZieglgansbergerW和Tolle TR提出系统生物学方法研究神经疼痛（pain）的疾病机理以来，细胞信号传导网络与基因表达调控的系统生物学已经成为神经生物
神经生物学期末考试复习题 一单选题 1下列哪些行为状态与篮斑的去甲肾上腺素能神经元活动有关？ A.促进随意运动的发起； B.掠夺性攻击和对恐惧认识的降低； C.调节注意力、意识、学习和记忆、焦虑和疼痛、情绪和脑代谢； D.与奖赏、精神紊乱有关。 2下列哪项反应不属于自主神经系统的功能？ A.支配心脏和血管以调节血压和血流; B.参与技巧、习惯和行为的记忆形成; C.对生殖器和生殖器官的性反应具有重要作用; D.与机体免疫系统相互作用。 3下列哪项不参与无脊椎动物记忆的神经基础？ A.突触传递的修饰可以产生学习和记忆； B.神经的活动转化为细胞内第二信使时，可触发突触修饰； C.现存突触蛋白的改变可以产生记忆； D.长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD)。 4 伤害性感受器是______神经纤维。 A. Aα纤维 B. Aβ纤维 C. Aδ纤维 D. Aδ和C纤维 5下面哪种说法是正确的______ A. 嗅觉感受器细胞是特化的组织细胞； B. 嗅觉感受器的信息转导机制可能只有一种； C. 味觉感受器的信息转导机制可能也只有一种； D. 每种乳突仅对一种基本味觉敏感，具有选择性。 6下面哪种说法不正确_______
A. 脑对脊髓运动的调控通过外侧通路和腹内侧通路； B. 外侧通路控制肢体远端肌肉的随意运动； C. 腹内侧通路控制姿势肌肉的运动； D. 位于脊髓的下运动神经元α运动神经元与γ运动神经元兴奋时都产生肌力。 7 神经元有几个轴突？ A 1 B 2 C 3 D 4 8 神经系统来源于哪个胚层？ A.内胚层 B.中胚层 C.外胚层 D.内胚层和外胚层 9.人患有腹内侧下丘脑综合症的症状主要包括： A.肥胖； B.消瘦； C.水肿； D.脱水； 10.GABA受体是几聚体？ A．二； B. 三； C. 四； D.五 二名词解释 1.交感神经兴奋引起的4F反应：fight，fright，flee，sex 强烈的动员机体，以牺牲机体长时程健康为代价实现短时间的应答 2.边缘系统(limbic system)边缘系统包括边缘叶，相关皮质及皮质下结构。Broca 规定的边缘叶包括围绕脑干和胼胝体的环状结构，包括扣带回，杏仁核，海马，海马旁回，皮质包括额叶脏部，岛叶，颞极。皮质下结构包括杏仁核，海马，上丘，下丘，丘脑前核。功能是嗅觉，内脏，自主神经，内分泌，性，学习，记忆，摄食。
神经营养因子 1、神经营养因子NTF是一类由神经所支配的组织（如肌肉）和星形胶质细胞产生的且为神经元生长与存活所必需的蛋白质分子。 神经营养因子通常在神经末梢以受体介导式入胞的方式进入神经末梢，再经逆向轴浆运输抵达胞体，促进胞体合成有关的蛋白质，从而发挥其支持神经元生长、发育和功能完整性的作用。近年来，也发现有些NT 由神经元产生，经顺向轴浆运输到达神经末梢，对突触后神经元的形态和功能完整性起支持作用。 2、分类 一神经营养素家族NTs：又称为NGF 家族，氨基酸序列的同源性大于50%。 包括nerve growth factor, NGF, Brain-derived neurotrophic factor , BDNF，NT-3、NT-4/5, NT-6 二其它NTF：主要包括GDNF，是TGF-β超家族成员之一 CNTF，属于成血细胞因子超家族 ①神经营养素（neurotrophins）家族: NGF、BDNF、NT-3、NT-4/5等； ②细胞因子家族: 睫状神经营养因子（CNTF）、白细胞抑制因子(LIF)、白细胞介素6(interleukin-6) ； ③成纤维细胞生长因子家族: 碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)； 酸性成纤维生长因子(aFGF); ④胶质细胞源性神经营养因子(GDNF）； ⑤细胞外基质分子，如N-CAM，L1。 3、神经营养因子的生物学效应 ←NT-3: 是本体感觉神经元存活所必需 ←BDNF: 胆碱能、多巴胺能神经元。AD与PD ←NGF:前脑基底节胆碱能神经元—海马、皮质，构成胆碱能通路，与学习、记忆有关。 与AD ←GDNF: 多巴胺能、运动神经元强效营养作用。AD 与PD。促进运动神经元的生长与分化，是目前已知的效应最强的胆碱能运动神经元营养因子。基因修饰嗅鞘细胞能促进损伤区神经纤维再生。 神经营养因子作用： 神经元存活阻止神经元死亡 神经生长刺激轴突和树突的延长 神经再生发芽刺激成人神经元轴突和树突发芽 合成代谢作用增加神经元胞体大小 分化诱导神经元表型蛋白的合成 调节传输增加神经递质、神经肽以及它们的合成酶的合成 电性质改变离子通道的活性和水平 掌握神经营养因子的生物学效应
科学探究专题复习 成都石室蜀都中学刘玮琦 一．教学目标 1.知识目标：掌握科学探究及其基本方法。 2.能力目标：能够提出问题，作出假设，设计实验以及得出结论。 3.情感目标：体会实事求是、严谨求实的科学态度，确立关爱生命、关爱环境的情感意识。 二．教学重难点 1.教学重点：掌握科学探究的基本步骤 2.教学难点：掌握科学探究的基本步骤 三．教学准备 收集相关资料，整理科学探究相关考题。 四．教学过程 (一)复习要点： 1、尝试书面表达问题：尝试根据日常生活、资料信息发现问题、提出问题、表达问题。其中的提出问题要紧扣题目，采用一般疑问句，并应考虑是否可以开展。 2、应用已有的知识，对问题的答案提出可能的设想——即作出假设。作出假设要紧扣问题，可有正面或反面(肯定或否定)两种截然不同的假设。 3、拟定探究计划，列出所需要的材料与用具，选出控制变量，设计对照实验。⑴要使实验结果具有说服力，关键是要设置对照实验。而一组对照实验应包括一个实验组和一个对照组，凡是没有设置对照实验的实验设计都是不合理的。⑵设计对照实验时，实验组与对照组控制的变量(即实验组与对照组不同的条件)只允许一个(即注意控制单一变量)，而控制的变量往往在题干或提出的问题中有体现。如要“探究光对叶绿素形成的影响”，该实验控制的变量就是光(或光照)。在控制变量的过程中，变量要相对立，而且要尖锐(如光照充足与黑暗、适温与低温、有水与无水等)，对照实验中，除变量外，其它因素(条件)要完全相同(即等量原则)。⑶为排除偶然性，减少实验误差，使实验结果更真实，还要考虑设置重复实验。重复实验可进行多次实验过程；也可用多只动物、多粒种子(或多棵生长情况相同的幼苗)等进行一次实验。以上①②③三点是我们改正实验设计的有关不足之处的原理和依据。 4、描述现象，处理数据，得出结论。科学探究中的描述现象与得出结论是不相同的：描述现象是把实验组与对照组产生的现象用文字(或用表格数据统计)形式描述出来。其中的实验结果预测(或预测实验结果)和描述实验现象往往是一样的。而得出结论是必须经过有关数据的处理、有关现象分析讨论后得出的该探究活动最终的实验结论，该结论往往与假设相同或相反。 （二）经典中考题目点拨 《科学探究》专题复习 1.实验“验证绿叶在光下合成淀粉” 知识背景： (1)实验前2一3天，把盆栽的天竺葵放于暗处。（目的：消耗掉叶片中的淀粉） (2)在经过黑暗处理的实验材料上选1-2片生长 健壮的
一．学习目标：（重难点） 1.初步认识生物 2.区别生物和非生物 3.说出生物特征 能力目标：通过积极主动参与讨论培养学生观察、区别能力和发散思维能力。 情感目标：、通过“生物的生命现象”的讨论，培养学生热爱大自然和关爱生物的良好品质。 二．预习导学：（学一学） 阅读课本相关内容，小组合作填空： 1、显微镜的反光镜有平面和凹面，光线强时用 _____ 面镜，光线弱时用 _____ 面镜。 2、遮光器的上面有大小不等的圆孔，叫做，光线弱的时候用。 3、显微镜的物镜分高倍镜和低倍镜，从外观来看，短而粗的是，长而细的是。初中阶段，一般只需要使用。 4、转动时，可以大幅度升降镜筒；转动时，镜筒升降幅度较小，可以使物像更清晰。 5、物象的放大倍数= 乘以。 三．预习收获和障碍： 科学观察可以直接用__________，也可以借助_______、__________等仪器，或利用__________等工具，有时还需要_________________。 四．合作交流议一议： （一）预习交流（处理预习中的问题） 1．写出显微镜的各结构名称（图②）： ①___________ ②___________ ③___________ ④___________ ⑤___________⑥___________ ⑦___________ ⑧___________ ⑨___________ ⑩___________⑾___________ ⑿___________ ⒀___________ 2．写出下列实验器材的名称（图①）： 图①图② （二）课堂研讨（展示才能说一说，先练后展） 仔细观察教师的演示实验，说出下列实验器材的正确用 法： 1、试管夹夹试管时应从试管底部往上套，夹在试管的 _______。 2、酒精灯的灯焰分为外焰、内焰、焰心，___________ 温度最高。灯帽拿下应正放在桌上，熄灭酒精灯时用_______。 3、试管和烧杯，可直接加热的是___________，需垫上 石棉网的是___________。 4、给试管内液体加热时：液体的体积不能超过试管容积 的___________；加热时，试管应倾斜（与桌面成45），加热 过程中应不时___________移动试管，管口不能对着______。 五．反思提升（想一想） 下列关于科学观察的说法，不正确的是（） A．科学观察是科学探究的一种基本方法 B．科学观察必须借助有关用具才能进行 C．观察时要全面、细致和事实就是，并及时记录下来 D．观察时要积极思考，多问几个为什么 六．课堂检测（小试牛刀做一做） 1、显微镜的物镜是40x，要观察放大600倍的物像，应 选用的目镜是（） A．20× B.15× C．10× D.5× 2、用显微镜观察洋葱表皮细胞装片的同一部位，下列哪 种目镜和物镜的组合，在视野中所看到的细胞数目最多（） A．目镜10×；物镜10× B.目镜10×；物镜40× C．目镜15×；物镜10× D.目镜5×；物镜40× 3、在光线条件比较差的实验室内使用显微镜时，应 该（） A. 调大光圈，用平面反光镜 B．调大光圈，用凹面反光镜 C．调小光圈，用平面反光镜 D．调小光圈，用凹面反光镜 4、使用普通光学显微镜时，转动下列哪个结构，能较大 范围地升降镜筒（） A．转换器 B．遮光器 C．粗准焦螺旋 D．细准焦螺旋 5、图②是显微镜结构图，请据图回答： （1）用来调节光线强弱的结构是［］和［］。 （2）转动时，镜筒升降幅度很小的结构是［］。 （3）接近玻片标本的镜头是［］。 （4）光线经过反光镜反射后进入镜筒，我们能通过目镜 观察到物像。光线经过显微镜的［］、［］、 ［］、［］、［］这几个部件。 自我评价：教师评价：日期：陇县城关镇中学“导学案”设计稿 七年级班姓名：科目：生物课题：《生物学研究的基本方法》课型：主备人：雷满仓审核：组名：