第1章 脑科学研究的方法
脑科学研究的方法

另一些科学家提出引起机体衰老和疾病的是自由基的增多,这也是 现实生活中那些宣称“清除自由基,恢复年轻态”的保健品所依赖 的理论基础。这些保健品疗效有限,请不要轻易尝试。
除了遗传因素之外,人生活的环境、人的心理状况等多方面因素都 会影响到寿命。保持愉悦的心情,健康的生活方式,良好的饮食习 惯,这样即使躯体不可避免的老化,但还是有年轻的心态,总好过 长寿但不快乐,年轻的外表下,却住着一个老灵魂。
尼氏染色
多种方法,HE、甲苯胺蓝,焦油紫,硫堇, 天青,派洛宁,中性红以及棓花青等碱性苯胺 染料均可以使尼氏体着色
2、束(通)路追踪法:研究神经元之间的联系
束路追踪
原理:轴浆运输 示踪物质:HRP,荧光染料,
各种标记物标记的葡萄糖,放射 性核素标记的氨基酸等。
观察:根据示踪物质不同,采用
变性法:利用神经元包体受损或神经轴突离断 后远侧轴突的变性,或轴突切断后细胞的反应, 来研究纤维的联系。
*物理性方法:刀的切割、电凝、电离破坏、 超声破坏等。
*化学性破坏:兴奋性氨基酸(海人酸和鹅 高蕈氨酸)、单胺类神经毒(6-羟多巴胺、 6-羟多巴、双羟色胺)
神经元质膜荧光染料法:
用羰花青(carbocynine)荧光染料,可 以染出神经细胞的质膜,并可以在活体或固定 的标本上追踪纤维联系。
我们真的会永远不老吗?——从“科 学狂人”的抗衰老研究说起
脑科学研究的基本技术

脑科学研究的基本技术
1.磁共振成像(MRI)
磁共振成像是一种脑科学研究中常用的成像技术。
该技术是利用磁场和无线电波来获得人体或动物身体内部的结构和功能信息。
磁共振成像的原理基于核磁共振现象,通过对磁共振信号的分析和处理,可以获取人体或动物脑部各个区域的结构和功能信息,包括灰质、白质、血液流动等。
2.脑电图(EEG)
脑电图是一种记录大脑电活动的技术,它通过在头皮表面放置电极来记录大脑神经元的电活动。
脑电图的原理基于神经元的电位变化,通过记录神经元的放电过程,可以了解大脑各个区域的电活动情况,包括脑电节律、脑电波形等。
3.功能性磁共振成像(fMRI)
功能性磁共振成像是一种脑科学研究中常用的成像技术,它可以检测大脑在特定任务下的活动情况。
该技术基于血氧水平依赖信号(BOLD)效应,通过记录大脑血氧含量的变化来反映大脑各个区域的活动情况。
当某个区域的活动增加时,血液流量和氧气供应也会增加,从而使该区域的BOLD信号增加,可以通过检测BOLD信号的变化来了解大脑在特定任务下的活动情况。
4.脑刺激技术(TMS/tDCS)
脑刺激技术是一种直接干预大脑活动的技术,它可以通过刺激大脑特定区域来改变大脑的活动模式。
脑刺激技术包括TMS(经颅磁刺激)和tDCS(经颅直流电刺激)两种方法。
TMS是一种通过磁场刺激大脑神经元的技术,它可以通过改变神经元的放电模式来调节大脑的活动。
tDCS是一种通过在头皮表面施加直流电来调节大脑活动的技术,它可以增强或抑制大脑特定区域的活动。
脑科学与学习方法研究

脑科学与学习方法研究脑科学是研究大脑及其功能的学科,它通过结合神经解剖学、生理学、生物化学、分子生物学等领域的知识,探索人类智力和学习的本质。
在现代社会中,学习是每个人都要经历的过程,了解脑科学与学习方法的研究对于提高学习效果和效率至关重要。
脑科学的研究揭示了学习与大脑之间的密切关系。
它证明了大脑是一个非常灵活的器官,它可以通过不断重塑自身的连接来适应新的学习经验。
这种连接的重塑被称为神经可塑性。
通过研究脑科学,我们可以更好地理解学习是如何发生的,以及如何最大限度地利用大脑的潜力。
脑科学的研究还揭示了学习的最佳时间和方式。
例如,研究表明,集中精力学习一个小时后,需要进行短暂的休息来帮助巩固记忆。
此外,一些学习方法,如分块学习和主动参与学习,也被证明对学习和记忆的效果有积极影响。
因此,了解脑科学的研究,可以帮助我们选择最适合自己的学习方法,从而提高学习效果。
另一种常用的学习方法是主动参与学习。
这种学习方法要求学习者积极参与学习过程,通过提问、讨论和解决问题来加深对知识的理解。
这种学习方法可以激发学习者的思考能力和创造力,帮助他们更好地理解和应用所学知识。
此外,脑科学的研究也揭示了睡眠对学习的重要性。
研究表明,睡眠可以帮助大脑巩固学习过程中获得的新信息和记忆。
因此,保持良好的睡眠质量对于学习效果的提高至关重要。
为了更好地利用睡眠对学习的影响,可以通过在学习过程中合理安排时间,确保有足够的睡眠时间来促进信息的巩固和记忆。
总的来说,脑科学与学习方法的研究为我们提供了更好地了解学习的本质和学习方法的选择。
通过了解脑科学的研究,我们可以根据大脑的功能和特点,选择最适合自己的学习方法,从而提高学习效果和效率。
此外,脑科学的研究还可以帮助我们了解学习的最佳时间和方式,以便在学习过程中更多地利用大脑的潜力。
因此,我们应该关注脑科学的研究,不断探索学习和大脑之间的奥秘,以提高我们的学习能力和学习成果。
脑科学研究的理论

脑科学研究的理论脑科学(或称神经科学)的主要任务是,了解脑内成千上万的神经细胞如何活动产生行为,以及环境(包括他人的行为)如何影响脑的活动,最终以脑的工作原理来解释行为(包括复杂、高级的认知行为——感知、语言、思维、智力等)。
大脑作为自然界最复杂的系统,它所拥有的思维、精神、认知等高级功能所具有的深邃涵义,使揭示脑的奥秘成为现代自然科学所面临的最重大的挑战。
⑴脑和神经元大脑皮层是实施脑的高级功能的中枢,按其解剖部位,大致可划分为四大区域:枕叶、顶叶、颞叶和额叶。
这些区域有着明确的分工,例如,枕叶实施视觉功能,颞叶实施听觉(包括听觉性语言功能)、视觉整合及记忆功能,顶叶实施躯体感觉整合及空间视觉整合功能,而额叶则与最高级的智力功能——运动性语言功能、思维、计划、判断、推理等有关。
这些区域虽有分工,但近年的研究表明,许多高级功能的完成需要有不同脑区的共同参与。
以人类特有的语言功能为例,参与活动的包括大脑左、右半球的许多脑区。
大脑两半球的功能是不对称的(称为大脑半球功能侧化),即大脑的复杂高级功能在左右半球间有一定的分工。
一般来说,左半球专门处理言词和符号信息,而右半球在视觉性空间功能和情绪功能方面能力更强。
语言功能显示明显的侧化现象,对极大多数人来说,语言功能主要是在左半球实现的。
当然,右半球在语言功能中也有其作用,其中某些特殊区域的损伤会使语言失去正常的语调。
脑的基本组成单元是神经细胞(神经元)。
脑大约由1000亿个神经元组成。
每个神经元都有树突、胞体和轴突。
树突的形态很像灌木丛,它是神经元的“天线”,接收来自其他神经元的信息。
信息由神经元胞体加工整合,然后经细长的轴突传递至下一个神经元。
轴突末梢与另一个神经元的树突相接触,形成特有的接点——“突触”(synapse)。
突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜组成。
神经信息在突触前神经元的轴突上以电脉冲形式传播。
电脉冲传到突触前膜处,触发轴突末梢释放某种化学物质(神经传递物质,简称神经递质)。
脑科学研究的方法

未来脑科学研究将继续探索大脑的奥秘,为人类健康和科技进步做出更大的贡献。
脑科学研究的主要方
02
法
神经影像学方法
01
功能性磁共振成像(fMRI)
利用磁场和射频脉冲激发人体内的氢原子核,通过观察氢原子核返回的
脑科学研究的前沿与
04
挑战
大脑的神经环路机制研究
利用光学成像技术观察神经元活动
通过使用荧光染料或遗传标记,科学家可以观察大脑中特定神经元群体的活动,了解它们 在信息处理和行为中的作用。
神经电生理学技术
通过在动物或人类大脑中植入电极,科学家可以记录和解析单个神经元或神经元群体的电 活动,以揭示大脑的电信号传递和编码机制。
态。
神经生理学方法
01
02
03
电生理学
利用微电极记录单个神经 元或神经元群体的电活动, 研究神经元之间的信息传 递和编码过程。
膜片钳技术
通过记录单个神经细胞膜 上的离子通道电流,研究 神经细胞的电生理特性。
脑电和脑磁图
通过测量大脑的电活动和 磁场变化,研究大脑的功 能活动和认知过程。
行为学方法
心理学实验
脑科学研究的重要性
01
脑科学研究对于人类健康和疾病 治疗具有重要意义,如神经退行 性疾病、精神疾病等。
02
脑科学研究有助于深入了解人类 的认知和行为,为人工智能、机 器学习等领域的创新提供理论支 持。
脑科学研究的历史与发展
脑科学研究的历史可以追溯到古希腊时期,但直到20世纪初才开始系统地研究大脑 的结构和功能。
脑科学研究的方法
目录
脑科学研究方法

细胞与分子生物 学研究法
细胞与分子生物学研究法的优缺点
优点:可以直接研究生物大 分子,分辨率高,能揭示细 胞内分子的相互作用
缺点:不能反映细胞结构和 功能的关系,实验周期长, 实验条件要求严格
细胞与分子生物学技术的选择与应用
蛋白质组学研究法:研究细胞内蛋白质的表达水平、翻译后修饰等 基因组学研究法:研究细胞内基因组的组成、变异等 转录组学研究法:研究细胞内mRNA、lncRNA等转录本的表达水平 表观遗传学研究法:研究DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传学标记
研究对象的选择与处理
临床病例:选择脑部疾病患者作为研究对象,探究病变对大脑结构和功 能的影响。 健康志愿者:选择健康志愿者作为研究对象,探究正常大脑结构和功能。
动物模型:利用动物制作模型,模拟人类疾病或病变,探究脑科学问题。
数据处理:对收集到的影像学数据进行处理和分析,提取有用的信息。
影像学技术的选择与应用
成果评价:对研究价值和意义 的评估与反思
未来研究方向:基于现有成果 提出未来研究的方向和思路
结论:对整个研究的总结和概 括,强调研究的意义和价值
研究不足与展望
脑科学研究方法仍然存在许多局限性 缺乏对脑科学研究的全面认识和评估 未来需要加强跨学科合作和交流,促进脑科学研究的深入发展 脑科学研究方法需要不断创新和完善,以更好地应用于实践和解决实际问题
认知神经科学:研究认知过程和行 为的神经基础
神经生物学:研究神经系统的结构 和功能
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神经心理学:研究心理过程和行为 的神经基础
神经病理学:研究神经系统疾病和 损伤的病因和机制
脑科学研究方法 概述
脑科学研究方法的分类
脑科学的研究方法与发展趋势
脑科学的研究方法与发展趋势脑科学是一个新兴的学科,它研究人类大脑的结构、功能和行为,探索大脑如何产生思维和意识,以及如何调节人类的行为。
这个领域的研究既有迅猛的发展,也面临着许多挑战和困难。
脑科学的研究方法非常复杂,涉及到多个学科和技术。
例如,神经科学使用先进的成像技术来探索大脑的结构和活动。
这些技术包括磁共振成像(MRI)、脑电图(EEG)、正电子发射断层扫描(PET)等。
此外,脑科学还使用计算机仿真、脑电波分析、神经元细胞培养等技术。
这些技术使得科学家们能够在非侵入性的条件下以高空间和时间分辨率进行脑活动的研究。
不过,脑科学研究也遭遇到了许多挑战。
目前,人类大脑结构和功能的复杂性依然让科学家们望而却步。
此外,生理变异、个体差异、环境因素等都会影响研究结果的可靠性和稳定性。
因此,研究结果需要持续的复制和验证,以确保结论的准确性。
面对这些挑战,许多科学家采取跨学科的方法,将生理学、心理学、计算机科学等不同学科的知识融入到脑科学的研究中。
这种方法有助于完善脑科学的理论体系,提高研究结果的可靠性。
随着技术的发展和研究的深入,脑科学已经开始涉及到许多领域,例如神经生物学、认知科学、计算神经科学等。
这些领域的交叉研究使得脑科学的发展变得更加灵活多样。
在未来,脑科学的发展趋势将主要涉及到以下几个方面:1. 调控神经元活动的新方法:目前,科学家们使用光遗传学等新技术来探索大脑中神经元的活动。
未来,这些技术有望进一步发展,以最小化操作带来的影响,同时提高分辨率和准确性。
2. 分子水平的研究:以前,科学家主要研究大脑中神经元的连接与信号传递。
未来,科学家还将对大脑中的分子层面进行探索,研究不同的化学过程对神经元活动的影响。
3. 神经网络模型的发展:神经网络模型是模拟大脑中神经元和神经元之间连接的方法。
这种模型可以帮助科学家更好地理解大脑中的信息流动,发现大脑活动的规律和机制。
4. 联结学习的研究:联结学习是指大脑中神经元之间的连接会受到不断的调整,以适应不断变化的环境。
脑科学的现代研究方法
脑科学的现代研究方法脑科学是关于人类大脑和神经系统的研究。
它旨在揭示脑部结构和功能,以及不同区域和神经元与人类行为和认知的关系。
著名的脑科学家Karl Lashley在20世纪50年代提出了一个重要假说,即“脑内任何神经元都可以代替其他神经元的功能”,这也被称为勒令氏原理。
这个假说可以用来解释为什么脑部损伤不会总是导致功能受损。
现代脑科学利用多种方法来研究人类大脑的结构和功能。
下面介绍其中一些方法。
第一种方法是功能磁共振成像(fMRI)。
这是一种通过测量大脑局部血流量来看出大脑区域活动的方法。
当一个神经元活跃时,需要消耗能量,血流量就会增加。
通过fMRI扫描头部可以看到血流量变化来反映不同大脑区域的活动程度。
fMRI可以对人类大脑进行非侵入性的研究,因此在研究群体中广泛应用。
最近,fMRI在研究与情感相关的脑活动和精神疾病方面有了新的进展。
第二种方法是脑电图(EEG)和事件相关电位(ERP)技术。
脑电图是对头皮电位的测量,可以感知到不同的脑区域的电活动。
相似的,事件相关电位是反应在电极上的脑区域活动,可以用来研究人类感知和认知加工。
脑电图和ERP在研究睡眠和觉醒、治疗和药物研究以及脑疾病方面有着广泛的应用。
第三种方法是脑磁共振成像技术(MEG)。
MEG和EEG类似,它可以记录脑区域的电活动,但与EEG不同的是,MEG是通过记录脑区域的磁场来测量脑区域的电活动。
MEG在研究神经信号的时空分布方面比EEG更具有优势。
在拟合计算机模型和研究大脑功能疾病方面,MEG也有着广泛应用。
第四种方法是单细胞分析。
这一技术通常被用于以细胞级别研究脑部环路和神经元之间的联系。
单细胞记录可以通过记录单个神经元的电活动来研究神经元之间的相互影响,也可以在认知任务中研究神经元活动与行为的关系。
单细胞分析技术被广泛应用于学习脑神经回路的结构和功能,以及比较不同动物物种的神经系统。
第五种方法是光遗传学。
这是一种发现和控制脑内特定神经元活动的方法。
第1章脑科学研究的方法
第1章脑科学研究的方法脑科学是研究大脑和神经系统的科学领域。
它的研究目的是了解大脑的结构、功能和行为,以解释人类思维、情感和行为的基础。
为了达到这个目的,脑科学使用了一系列的研究方法和技术。
脑科学的研究方法主要分为两大类:非侵入性方法和侵入性方法。
非侵入性方法是指利用不需要对大脑进行手术或物理刺激的技术进行研究,如神经影像学技术和神经生理学技术。
侵入性方法则是通过手术或物理刺激的方法来研究大脑,如脑电图、脑刺激和脑深部电刺激等。
下面将具体介绍几种常见的脑科学研究方法。
1.功能磁共振成像(fMRI):fMRI是一种常用的非侵入性方法,它通过测量血氧水平的变化来研究大脑的功能。
研究者可以利用fMRI观察大脑在不同任务下的活动情况,如语言、记忆等。
fMRI可以清晰地显示大脑的功能区域,并可以对大脑结构和功能之间的关系进行研究。
2.电脑断层扫描(CT):CT是一种通过X射线扫描大脑来获取图像的方法。
它可以显示大脑的结构,并用于诊断脑部疾病和损伤。
3.脑电图(EEG):EEG是一种测量大脑电活动的方法。
通过在头皮上放置电极,可以记录到脑电图谱。
EEG可以用于诊断脑电活动异常和研究大脑的功能活动和节律。
4.综合脑成像(PET):PET是一种通过注射放射性药物来测量大脑代谢活动的方法。
研究者可以利用PET来研究大脑在不同状态下的代谢活动和神经递质的变化,从而了解大脑的功能和疾病的机制。
5.转录磁刺激(TMS):TMS是一种通过施加磁场的方式刺激大脑的方法。
它可以用于研究大脑的功能连接和神经递质的变化。
TMS也可以用于治疗一些神经精神疾病,如抑郁症和帕金森病。
除了以上的研究方法,脑科学还使用了许多其他技术和方法,如单细胞电生理学、光遗传学、脑机接口、信息学方法等。
这些方法和技术的不断发展和创新,为研究者提供了更多深入了解大脑的机会。
总的来说,脑科学研究的方法包括非侵入性方法和侵入性方法。
这些方法各有优缺点,但它们共同的目标是通过研究和理解大脑的结构、功能和行为,揭示人类思维、情感和行为的基础。
脑科学技术的研究与应用
脑科学技术的研究与应用第一章:脑科学技术简介脑科学是研究大脑结构、功能、发育、疾病和人类行为的科学。
随着计算机科学和神经科学领域的发展,脑科学技术也得到了巨大的发展,如脑成像技术、神经解码技术、脑机接口技术等,这些技术不仅为我们理解大脑的基本机制和功能,而且还可以应用于医学、教育和工程等各个领域。
第二章:脑科学技术的分类2.1 脑成像技术脑成像技术是通过测量大脑结构和功能的方法,比如采用MRI、PET、fMRI和EEG。
fMRI是当前最常用的大脑成像方法,它可以监控大脑在执行任务时的血流变化,这种技术被广泛用于理解人脑的功能,包括看、听、思考和情绪处理等。
2.2 神经解码技术神经解码技术是指使用计算机模型来翻译神经信号。
该技术在研究和改善大脑失调和感觉器官缺损方面非常有用。
这种技术还在研究身体的感觉和运动模式方面得到了应用,例如通过解码大脑神经信号来控制假肢。
2.3 脑机接口技术脑机接口技术是指将人脑连接到计算机或其他设备的接口。
这种技术可以帮助残疾人士恢复功能,如控制电子设备、移动四肢和与环境进行交互。
这种技术还可以在军事应用、空间探索和大规模数据分析方面得到应用。
第三章:脑科学技术的应用3.1 医疗与神经疾病研究脑科学技术可以帮助我们理解大脑结构和功能,从而开发出更有效的神经病理学治疗方法。
例如,神经调制器就是一种通过改变大脑信号来调节神经系统功能的方法。
这种技术被广泛用于治疗帕金森病、癫痫和抑郁症等神经疾病。
此外,脑科学技术还可以为失智症、脑卒中等疾病的预防和治疗提供新的思路。
3.2 教育与认知训练脑科学技术的发展为认知训练带来了新的机会,如通过脑成像技术研究语言、数学和阅读等认知过程,并通过认知训练改善注意力和工作记忆等认知能力。
此外,脑机接口技术还可以为身体残疾的学生提供新的教育机会。
3.3 工业和金融领域脑科学技术在工业和金融领域也得到了广泛应用。
例如,在制造业中,脑机接口技术可以通过监测员工的注意力和聚焦能力来提高工人的效率。
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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。
【为什么我们会追求不老和长寿】 对于不老和长寿的探索,恐怕是除了“我们是谁”“ 我们从哪儿来”之外,人们思考的第三个问题了——“ 我们能否一直存在下去”。 【对衰老和长寿的基因研究】 有一个规律,很多问题,如果解释不了,就说它是由 于基因决定的,多半错不到哪里去。也因此,生物学 家、医学家们纷纷开始将遗传学和分子生物学结合, 从基因的角度开始对长寿和衰老问题的探索。
我们真的会永远不老吗?——从“科 学狂人”的抗衰老研究说起
John Craig Venter的身上从不缺乏话题。从单枪匹马 与人类基因组计划展开竞争、时代杂志将他与人类基 因组计划代表Francis Collins同时选为封面人物,到 宣布制造出首个能够自我复制的活细胞“Synthia”, 轰动了整个学术界,Venter的每一个举动,在学术界 都会引起波澜。前阵子,他又宣称将组建新公司HLI ,组建史上最大的基因组数据库,结合基因组学、生 物信息学及干细胞疗法,致力于抗衰老研究,并延长 人类寿命。
【其他长寿和抗衰老的办法】 除了基因研究外,还有抗衰老制剂的研究。褪黑素与微量元素是被 认为有抗衰老作用的物质。褪黑素的自由基清除能力在众多自由基 清除剂中表现特别突出,而微量元素摄入不协调,将导致衰老。 还有一种说法,节食能够延长寿命。这背后的生物学原理是:生长 激素和胰岛素信号途径在起作用。科学家通过对猴子、酵母菌、果 蝇等动物的研究中验证了减少卡路里摄入能够延长寿命的理论。 另一些科学家提出引起机体衰老和疾病的是自由基的增多,这也是 现实生活中那些宣称“清除自由基,恢复年轻态”的保健品所依赖 的理论基础。这些保健品疗效有限,请不要轻易尝试。 除了遗传因素之外,人生活的环境、人的心理状况等多方面因素都 会影响到寿命。保持愉悦的心情,健康的生活方式,良好的饮食习 惯,这样即使躯体不可避免的老化,但还是有年轻的心态,总好过 长寿但不快乐,年轻的外表下,却住着一个老灵魂。
1.常用普通染色方法
TTC染色 HE 锇酸染色 氯化金浸染 Cajal银浸染色 尼氏染色
HE(苏木素-伊红)
锇酸染色
锇酸染色是神经科学研究的一种常用而普遍的方法,它本 来是用来固定脂质的,由于髓鞘的主要成分是脂质,所以 用于有髓神经纤维的染色
氯化金浸染
氯化金浸染 Ach荧光染色
运动终板Cajal银浸染色源自细胞色素氧化酶法: 神经元线粒体内的细胞色素氧化酶是提供 神经元能量的重要酶,细胞色素氧化酶的水平 与神经元能量需求密切相关,一般反映慢性刺 激的结果。
二、生理学方法
损毁法 刺激法 周身给药法 脑室注射法 脑组织培养 亚细胞分析 神经递质释放量的测定 神经递质的功能测定 行为学方法 最常用的有两种:神经行为学、电生理学
尼氏染色
多种方法,HE、甲苯胺蓝,焦油紫,硫堇,天 青,派洛宁,中性红以及棓花青等碱性苯胺染 料均可以使尼氏体着色
2、束(通)路追踪法:研究神经元之间的联系
束路追踪
原理:轴浆运输 示踪物质:HRP,荧光染料,
各种标记物标记的葡萄糖,放射 性核素标记的氨基酸等。
观察:根据示踪物质不同,采用
抗体微探针法:是在玻璃微电极上涂上一层神经 肽抗体,用于在中枢神经系统内定位神经肽的释放
。
硼硅玻璃与r-氨丙基三乙氧硅烷(r-aminopropyltri- etriethoxysilane) 反应后在玻璃表面形成一层带有游离氨基的硅氧烷(siloxane)多聚体微粒。 该玻璃再用戊二醛(glutaraldehyde)处理,使戊二醛与蛋白质A以共价键方 式偶联,蛋白质A再与神经肽抗体结合,制成抗体微探针
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。
4、原位杂交法
核酸分子杂交技术,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。 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。
当研究人员分析这些连接时,他们发现大脑皮质是一个 高度组织化的网络,由八个子网络构成,它们协调活动 反映动物的情感和感觉。并且,子网络之间以一种非常 特殊的方式来共享这一信息。“这些研究发现挑战了流 行假说:大脑皮质是一个单一的网络,在这一网络中所 有一切都密集连接在一起。” 接下来,研究人员可将来自这一重要哺乳动物模型系统 的解剖数据与大量现有的分子遗传数据合并来鉴别神经 细胞基本类型。“确定全脑的结构组织将是朝着揭示脑 功能以及在神经系统疾病中功能障碍的结构基础迈出的 基本且令人兴奋的一步,”董宏伟说。
组织显色、荧光显微镜或放射自 显影等方法。
轴浆运输法—利用神经元轴浆运输现象的追踪法.
追踪剂:辣根过氧化物酶(horseradish peroxoidase, HRP)、荧光染料包括核黄(nuclear yellow)、固蓝 (fast blue)及荧光金(fluorogold)、植物凝集素如麦芽 凝集素(wheat germ agglutinin, WGA)和菜豆凝集素 (phaseolus vulgaris agglutinin)、细菌毒素如霍乱 毒素、病毒如活的神经病毒 (胞疹病毒和弹状病毒)
c-fos(Fos)法:
c-fos是一种原癌基因,属于即刻-早期基因类 (immediate-early gene).很多刺激条件可通过第二信 使引起神经元c-fos的表达增加,形成fos mRNA。由 fos mRNA翻译成的Fos蛋白,立即转位至细胞核内, 与另一即刻早基因c-jun 所产生的蛋白Jun构成二聚 体(第三信使),调节其靶基因的表达,引起一系列 的细胞反应。
第一章
神经科学
脑科学研究的方法和手段
多学科综合
神经解剖学 神经生理学 神经生物化学 心理学 ………..
多层次的研究
分子 神经科学 细胞 神经科学 神经科学
认知 神经科学
计算 神经科学
发生 神经科学
临床 神经科学
系统和行为 神经科学
研究水平
整体行为水平:行为学,躯体感觉,视听
觉,痛觉等
细胞水平:神经细胞培养、生物电活动检测、
最新研究进展: 华人学者绘制小鼠大脑神经网络图
不同的大脑区域必须相互沟通才能控制复杂的思想和行 为,但目前对于这些区域组织成为广阔神经元网络的机 制却相对知之甚少。2014年2月27日《细胞》(Cell) 杂志上的一项新研究中,南加州大学董宏伟等研究人员 采用神经元示踪技术绘制出了一张小鼠全脑图谱,揭示 了大脑皮质中数百条神经元通路。在显微镜下将可见的 荧光分子注入到整个小鼠大脑皮质的不同区域,这些小 分子沿着“细胞高速公路”运输,标记了大约600个神 经元通路。研究人员采用高分辨率显微镜扫描了这些大 脑区域,构建出了皮质连接的图像数据库。
1、神经递质释放量的测定(在体in vivo和 离体in vitro)
推挽灌流法: 在体研究中枢核团递质释放的有用方法。 通过推挽灌流套管,使灌流液直接灌流脑组织, 从流出液中分析神经递质的变化。
脑透析术(brain dialysis): 在特定的脑区内,植入透析探头,用生理 溶液灌流时,细胞外液中的神经递质可顺浓度 递度从透析管扩散至灌流液中,收集和测定灌 流液中神经递质的含量,就能监测该递质的变 化过程。脑透析术的装置包括探头、导管、微 量灌流泵、样品收集器和定量分析仪。
对于长寿基因及衰老基因的发掘,也有不赞同的声音。他们认为这 违反了伦理道德,假使我们不老不死,那么进化的要领“生存和繁 殖”,也会越来越少的被考虑,我们将剥夺后代的生存机会。 技术的进步带来的潜在社会问题,还有待进一步去解决。就目前的 研究状况来看,长寿不意味着不会永生,科学的帮助下,人们有机 会将有限的生命拉长,将有限的生命过得更有质量,实现不老不病 的愿望。 此时又想到了Venter先生,据悉,Venter曾作为美国海军医疗队的 医院参加越战,战场的残酷使他认识到生命和时间的宝贵,他认为 人生的每一分钟都应该有所创新。撇开进化的需要不谈,试想有一 天,我们不再会变老,没有疾病,寿命很长,我们是否还会像出生 即知将死的时候那样,珍惜生命中的每一天,而努力奋斗呢。
变性法:利用神经元包体受损或神经轴突离断 后远侧轴突的变性,或轴突切断后细胞的反应, 来研究纤维的联系。 *物理性方法:刀的切割、电凝、电离破坏、 超声破坏等。 *化学性破坏:兴奋性氨基酸(海人酸和鹅 高蕈氨酸)、单胺类神经毒(6-羟多巴胺、 6-羟多巴、双羟色胺)
神经元质膜荧光染料法: 用羰花青(carbocynine)荧光染料,可 以染出神经细胞的质膜,并可以在活体或固定 的标本上追踪纤维联系。
3、荧光组织化学法
用特异性抗体显示神经组织化学成分的方法。