脑研究的前沿与展望
自序
前言
第1章脑功能与脑研究1
1.1脑的调节功能和认知功能1
1.2神经科学、神经生物学与脑科学2
1.3脑研究中的方法论3
1.4脑功能与脑疾病4
1.5脑研究的特点7
1.6神经世界和真实世界8
1.7新神智科学的兴起14
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前言
第1章脑功能与脑研究1
1.1脑的调节功能和认知功能1
1.2神经科学、神经生物学与脑科学2
1.3脑研究中的方法论3
1.4脑功能与脑疾病4
1.5脑研究的特点7
1.6神经世界和真实世界8
1.7新神智科学的兴起14
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陈宜张，神经生理学家，中国科学院院士、第二军医大学教授。主要从事神经生理及神经内分泌领域研究工作，首次在国际上提出糖皮质激素作用于神经元的非基因组机制或膜受体假说。获国家自然科学奖、国家科技进步奖和军队科技进步奖多项。代表性著作有《神经系统电生理学》《分子神经生物学》《神经发育分子生物学》《神经科学的历史发展和思考》《突触》等。
本书系统评述进入21世纪以来神经科学的主要进展，展望未来神经科学发展的趋势、方向和难题，详细阐释探索神经科学的思路与途径。全书以神经科学的基本任务、方法论和现况为切入点，首先评述了涉及神经传导、传递与调制的分子和细胞水平的研究，继而评述了对于脑整体和局部回路的一些探测技术和相关的应用，又围绕脑的神智功能及其与社会行为的关系，介绍了近年的一系列研究成果，最后对脑研究一些基本课题中尚存在的问题、新的和值得重视的发展趋势，还有对研究质量上的要求，提出了作者自己的见解。本书倡导神经科学研究与神经-精神医学临床和社会其他应用的实际相联系，运用多种技术手段，注意分子、细胞和神经回路各级水平研究的准确性，注重认知神经科学中的意识与觉察问题，力求对21世纪脑研究起到引导作用。
自序
前言
第1章脑功能与脑研究1
1.1脑的调节功能和认知功能1
1.2神经科学、神经生物学与脑科学2
1.3脑研究中的方法论3
1.4脑功能与脑疾病4
1.5脑研究的特点7
1.6神经世界和真实世界8
1.7新神智科学的兴起14
1.8近、现代脑科学的发展满足不了社会要求17
[专栏]名词解释18
参考文献18
第2章离子通道与神经传导20
2.1引言20
2.2离子通道20
2.3离子通道的三维结构24
2.4离子通道研究的未来26
2.5轴突功能28
2.6轴突上的电压门控离子通道30
2.7轴突上的配基门控受体33
2.8轴突动作电位的发动36
2.9动作电位沿着轴突的传导40
2.10轴突的非通常活动42
2.11轴突功能的病理学42
参考文献44
第3章突触的化学传递与递质受体45
3.1引言45
3.2递质小泡的胞外排47
3.3小泡释放中的膜融合49
3.4小泡释放机器的空间组构52
3.5胞内吞与小泡再循环55
3.6五聚体配基门控离子通道：乙酰胆碱受体63
[专栏]术语译名72
3.7AMPA受体72
3.8抑制性突触78
参考文献80
第4章GABAA受体介导的位相性与张力性抑制82
4.1GABAA受体的位相性和张力性激活82
4.2GABAA受体的位相性激活和抑制85
4.3GABAA受体的张力性激活与抑制88
4.4GABAA受体亚单位及受体亚型91
4.5GABAA受体介导的位相性和张力性抑制的调制98
4.6中枢神经系统突触外区GABAA受体与脑功能异常101
4.7研究突触外区GABAA受体的意义108
参考文献108
第5章神经元间的电学调制作用109
5.1引言109
5.2缝隙连接110
5.3假突触相互作用112
5.4电场对神经元的生物学效应116
5.5神经元间的电学调制119
参考文献120
第6章神经调质、神经肽与神经调制作用121
6.1引言121
6.2神经递质对哺乳类大脑皮层神经元的调制作用123
6.3神经肽引起的神经细胞电变化126
6.4哺乳动物中枢神经系统的神经肽131
6.5神经肽如何在神经回路的激活中起作用133
6.6神经肽与G蛋白偶联受体136
6.7神经肽的释放137
6.8神经肽如何实现调制作用143
6.9多种神经肽的共存148
6.10星状胶质细胞和神经肽151
6.11神经调制和脑功能调制152
参考文献156
第7章脑电节律性活动及其与神智的相关159
7.1引言159
7.2局部场电位166
7.3节律性振荡与同步化169
7.4神经元、神经网络与同步振荡174
7.5大脑皮层的状态179
7.6颅内脑电图和人类认知研究188
7.7内部脑状态与神智活动190
[专栏]名词解释200
参考文献201
第8章神经系统的噪声与状态204
8.1噪声与状态204
8.2神经元的电压波动207
8.3神经元网络中的突触噪声213
8.4噪声的好处：神经元电压波动的功能意义216
8.5神经元的上、下慢振荡状态220
8.6兴奋和抑制的平衡——高电导状态223
[专栏]名词解释230
参考文献231
第9章力学神经生物学233
9.1引言233
9.2细胞组成成分的力学特征236
9.3突触部位的物理耦合241
9.4外伤性损伤244
9.5研究力学生物学的工具及方法244
9.6轴突传导动作电位时的机械活动247
9.7下丘脑神经垂体系统的形态可塑性251
9.8展望脑功能的力学生物学252
[专栏]名词解释253
参考文献254
第10章脑功能成像255
10.1研究脑功能的重要手段255
10.2正电子发射断层扫描256
10.3磁共振成像260
10.4功能性磁共振成像264
10.5弥散张量成像269
10.6认知的功能成像271
10.7认知神经成像的未来发展281
10.8解码神智286
10.9技术和方法学挑战291
10.10今后展望294
[专栏]名词解释295
参考文献296
第11章清醒人脑的电刺激297
11.1引言297
11.2人脑直接电刺激298
11.3细胞水平的微刺激300
11.4皮层接受刺激后的信号传播302
11.5矛盾的行为效应305
11.6人脑直接电刺激的生理学308
11.7电刺激人脑扣带回308
11.8清醒人脑电刺激与医学上的神经调制作用312
[专栏]名词解释313
参考文献313
第12章光遗传学与脑研究315
12.1光遗传学的兴起315
12.2视蛋白316
12.3光遗传学探针技术的改进319
12.4活体动物的光遗传学研究320
12.5光遗传学技术与其他技术的结合321
12.6光遗传学技术用于神经回路分析321
12.7光遗传学的发展326
参考文献329
第13章知觉与内部代表331
13.1知觉的内部代表的内涵331
13.2初级视觉皮层的代表333
13.3脸孔选择细胞335
13.4位置细胞342
13.5网格细胞347
[专栏]名词解释360
13.6亚里士多德的“总感觉”361
13.7捆绑问题362
13.8视知觉的错觉366
13.9知觉问题上的神经科学与艺术：旁观者的分享367
参考文献369
第14章意识的神经相关370
14.1意识与觉察370
14.2视觉觉察374
14.3有意识知觉、无意识知觉和无意识本能行为384
14.4心理学与神经科学的交汇：用神经成像方法研究大体神经元工作空间390
14.5无意识神智过程391
14.6知觉的大体紊乱395
14.7意识研究的生物学前景396
[专栏]名词解释399
参考文献400
第15章意识与全身麻醉402
15.1全身麻醉剂402
15.2全身麻醉剂在细胞水平的作用405
15.3全身麻醉与人类脑功能成像413
15.4睡眠和全身麻醉415
15.5全身麻醉与脑的功能状态421
15.6全身麻醉的脑机制426
[专栏]术语译名427
参考文献428
第16章情绪与杏仁核429
16.1情绪和心境的神经基础429
16.2情绪理论的历史430
16.3重要情绪脑区433
16.4情绪理论437
16.5情感神经科学的未来439
16.6恐惧性条件反应和杏仁核440
16.7杏仁核的外源性神经连接445
16.8恐惧学习时的神经网络振荡性活动449
16.9杏仁核突触网络的可塑性453
参考文献457
第17章下丘脑、摄食及其他459
17.1生存需要作为研究动机过程的切入点459
17.2对摄食行为神经回路的寻访463
17.3下丘脑的黑皮质素和瘦素465
17.4弓状核以外脑区与摄食472
17.5厌食症的神经回路478
17.6饥饿回路480
17.7攻击行为483
17.8与进食相关联的神经回路的软线路489
17.9结束语490
参考文献490
第18章内态感、内脏脑、脑岛491
18.1什么是内态感？491
18.2身体状态的神经作图495
18.3内态感的细胞基础500
18.4内脏活动对脑和行为的影响503
18.5疾病行为509
18.6躯体感觉系统的情感性输入和酬报性输入514
18.7C触觉传入活动的皮层加工518
18.8皮肤是一个社会性器官522
18.9前脑岛皮层与意识的潜在神经相关524
18.10前扣带皮层和前脑岛皮层激活的新近发现527
18.11前脑岛皮层的作用533
[专栏]名词解释534
参考文献535
第19章催产素与社会行为536
19.1引言536
19.2催产素的作用机制538
19.3哺乳动物神经系统中的催产素与加压素神经元544
19.4啮齿类的社会行为548
19.5催产素与田鼠的双亲行为及亲近行为555
19.6人脑催产素和精氨酸加压素与行为566
19.7催产素与基本认知过程572
19.8转化医学与催产素的治疗应用前景579
参考文献581
第20章脑与社会行为583
20.1引言583
20.2镜像神经元系统583
20.3人类镜像神经元系统和模仿586
20.4镜像神经元系统研究的展望596
20.5社会认知与脑区的相关597
20.6自我了解(评价)604
20.7内侧额叶与社会认知的研究前景608
20.8抉择608
参考文献609
第21章展望脑研究611
21.1引言611
21.2研究作为脑功能基础的基本神经过程613
21.3神经元的细胞周围调制616
21.4整体性脑功能622
21.5精确神经生物学624
21.6意识、知觉(内态感)与脑627
21.7脑神智功能的表达源自何种物质过程630
21.8有了科学的设想，还要有好的方法632
参考文献633
索引636
图版
^ 收 起
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第1章脑功能与脑研究1
1.1脑的调节功能和认知功能1
1.2神经科学、神经生物学与脑科学2
1.3脑研究中的方法论3
1.4脑功能与脑疾病4
1.5脑研究的特点7
1.6神经世界和真实世界8
1.7新神智科学的兴起14
1.8近、现代脑科学的发展满足不了社会要求17
[专栏]名词解释18
参考文献18
第2章离子通道与神经传导20
2.1引言20
2.2离子通道20
2.3离子通道的三维结构24
2.4离子通道研究的未来26
2.5轴突功能28
2.6轴突上的电压门控离子通道30
2.7轴突上的配基门控受体33
2.8轴突动作电位的发动36
2.9动作电位沿着轴突的传导40
2.10轴突的非通常活动42
2.11轴突功能的病理学42
参考文献44
第3章突触的化学传递与递质受体45
3.1引言45
3.2递质小泡的胞外排47
3.3小泡释放中的膜融合49
3.4小泡释放机器的空间组构52
3.5胞内吞与小泡再循环55
3.6五聚体配基门控离子通道：乙酰胆碱受体63
[专栏]术语译名72
3.7AMPA受体72
3.8抑制性突触78
参考文献80
第4章GABAA受体介导的位相性与张力性抑制82
4.1GABAA受体的位相性和张力性激活82
4.2GABAA受体的位相性激活和抑制85
4.3GABAA受体的张力性激活与抑制88
4.4GABAA受体亚单位及受体亚型91
4.5GABAA受体介导的位相性和张力性抑制的调制98
4.6中枢神经系统突触外区GABAA受体与脑功能异常101
4.7研究突触外区GABAA受体的意义108
参考文献108
第5章神经元间的电学调制作用109
5.1引言109
5.2缝隙连接110
5.3假突触相互作用112
5.4电场对神经元的生物学效应116
5.5神经元间的电学调制119
参考文献120
第6章神经调质、神经肽与神经调制作用121
6.1引言121
6.2神经递质对哺乳类大脑皮层神经元的调制作用123
6.3神经肽引起的神经细胞电变化126
6.4哺乳动物中枢神经系统的神经肽131
6.5神经肽如何在神经回路的激活中起作用133
6.6神经肽与G蛋白偶联受体136
6.7神经肽的释放137
6.8神经肽如何实现调制作用143
6.9多种神经肽的共存148
6.10星状胶质细胞和神经肽151
6.11神经调制和脑功能调制152
参考文献156
第7章脑电节律性活动及其与神智的相关159
7.1引言159
7.2局部场电位166
7.3节律性振荡与同步化169
7.4神经元、神经网络与同步振荡174
7.5大脑皮层的状态179
7.6颅内脑电图和人类认知研究188
7.7内部脑状态与神智活动190
[专栏]名词解释200
参考文献201
第8章神经系统的噪声与状态204
8.1噪声与状态204
8.2神经元的电压波动207
8.3神经元网络中的突触噪声213
8.4噪声的好处：神经元电压波动的功能意义216
8.5神经元的上、下慢振荡状态220
8.6兴奋和抑制的平衡——高电导状态223
[专栏]名词解释230
参考文献231
第9章力学神经生物学233
9.1引言233
9.2细胞组成成分的力学特征236
9.3突触部位的物理耦合241
9.4外伤性损伤244
9.5研究力学生物学的工具及方法244
9.6轴突传导动作电位时的机械活动247
9.7下丘脑神经垂体系统的形态可塑性251
9.8展望脑功能的力学生物学252
[专栏]名词解释253
参考文献254
第10章脑功能成像255
10.1研究脑功能的重要手段255
10.2正电子发射断层扫描256
10.3磁共振成像260
10.4功能性磁共振成像264
10.5弥散张量成像269
10.6认知的功能成像271
10.7认知神经成像的未来发展281
10.8解码神智286
10.9技术和方法学挑战291
10.10今后展望294
[专栏]名词解释295
参考文献296
第11章清醒人脑的电刺激297
11.1引言297
11.2人脑直接电刺激298
11.3细胞水平的微刺激300
11.4皮层接受刺激后的信号传播302
11.5矛盾的行为效应305
11.6人脑直接电刺激的生理学308
11.7电刺激人脑扣带回308
11.8清醒人脑电刺激与医学上的神经调制作用312
[专栏]名词解释313
参考文献313
第12章光遗传学与脑研究315
12.1光遗传学的兴起315
12.2视蛋白316
12.3光遗传学探针技术的改进319
12.4活体动物的光遗传学研究320
12.5光遗传学技术与其他技术的结合321
12.6光遗传学技术用于神经回路分析321
12.7光遗传学的发展326
参考文献329
第13章知觉与内部代表331
13.1知觉的内部代表的内涵331
13.2初级视觉皮层的代表333
13.3脸孔选择细胞335
13.4位置细胞342
13.5网格细胞347
[专栏]名词解释360
13.6亚里士多德的“总感觉”361
13.7捆绑问题362
13.8视知觉的错觉366
13.9知觉问题上的神经科学与艺术：旁观者的分享367
参考文献369
第14章意识的神经相关370
14.1意识与觉察370
14.2视觉觉察374
14.3有意识知觉、无意识知觉和无意识本能行为384
14.4心理学与神经科学的交汇：用神经成像方法研究大体神经元工作空间390
14.5无意识神智过程391
14.6知觉的大体紊乱395
14.7意识研究的生物学前景396
[专栏]名词解释399
参考文献400
第15章意识与全身麻醉402
15.1全身麻醉剂402
15.2全身麻醉剂在细胞水平的作用405
15.3全身麻醉与人类脑功能成像413
15.4睡眠和全身麻醉415
15.5全身麻醉与脑的功能状态421
15.6全身麻醉的脑机制426
[专栏]术语译名427
参考文献428
第16章情绪与杏仁核429
16.1情绪和心境的神经基础429
16.2情绪理论的历史430
16.3重要情绪脑区433
16.4情绪理论437
16.5情感神经科学的未来439
16.6恐惧性条件反应和杏仁核440
16.7杏仁核的外源性神经连接445
16.8恐惧学习时的神经网络振荡性活动449
16.9杏仁核突触网络的可塑性453
参考文献457
第17章下丘脑、摄食及其他459
17.1生存需要作为研究动机过程的切入点459
17.2对摄食行为神经回路的寻访463
17.3下丘脑的黑皮质素和瘦素465
17.4弓状核以外脑区与摄食472
17.5厌食症的神经回路478
17.6饥饿回路480
17.7攻击行为483
17.8与进食相关联的神经回路的软线路489
17.9结束语490
参考文献490
第18章内态感、内脏脑、脑岛491
18.1什么是内态感？491
18.2身体状态的神经作图495
18.3内态感的细胞基础500
18.4内脏活动对脑和行为的影响503
18.5疾病行为509
18.6躯体感觉系统的情感性输入和酬报性输入514
18.7C触觉传入活动的皮层加工518
18.8皮肤是一个社会性器官522
18.9前脑岛皮层与意识的潜在神经相关524
18.10前扣带皮层和前脑岛皮层激活的新近发现527
18.11前脑岛皮层的作用533
[专栏]名词解释534
参考文献535
第19章催产素与社会行为536
19.1引言536
19.2催产素的作用机制538
19.3哺乳动物神经系统中的催产素与加压素神经元544
19.4啮齿类的社会行为548
19.5催产素与田鼠的双亲行为及亲近行为555
19.6人脑催产素和精氨酸加压素与行为566
19.7催产素与基本认知过程572
19.8转化医学与催产素的治疗应用前景579
参考文献581
第20章脑与社会行为583
20.1引言583
20.2镜像神经元系统583
20.3人类镜像神经元系统和模仿586
20.4镜像神经元系统研究的展望596
20.5社会认知与脑区的相关597
20.6自我了解(评价)604
20.7内侧额叶与社会认知的研究前景608
20.8抉择608
参考文献609
第21章展望脑研究611
21.1引言611
21.2研究作为脑功能基础的基本神经过程613
21.3神经元的细胞周围调制616
21.4整体性脑功能622
21.5精确神经生物学624
21.6意识、知觉(内态感)与脑627
21.7脑神智功能的表达源自何种物质过程630
21.8有了科学的设想，还要有好的方法632
参考文献633
索引636
图版
^ 收 起
陈宜张，神经生理学家，中国科学院院士、第二军医大学教授。主要从事神经生理及神经内分泌领域研究工作，首次在国际上提出糖皮质激素作用于神经元的非基因组机制或膜受体假说。获国家自然科学奖、国家科技进步奖和军队科技进步奖多项。代表性著作有《神经系统电生理学》《分子神经生物学》《神经发育分子生物学》《神经科学的历史发展和思考》《突触》等。
本书系统评述进入21世纪以来神经科学的主要进展，展望未来神经科学发展的趋势、方向和难题，详细阐释探索神经科学的思路与途径。全书以神经科学的基本任务、方法论和现况为切入点，首先评述了涉及神经传导、传递与调制的分子和细胞水平的研究，继而评述了对于脑整体和局部回路的一些探测技术和相关的应用，又围绕脑的神智功能及其与社会行为的关系，介绍了近年的一系列研究成果，最后对脑研究一些基本课题中尚存在的问题、新的和值得重视的发展趋势，还有对研究质量上的要求，提出了作者自己的见解。本书倡导神经科学研究与神经-精神医学临床和社会其他应用的实际相联系，运用多种技术手段，注意分子、细胞和神经回路各级水平研究的准确性，注重认知神经科学中的意识与觉察问题，力求对21世纪脑研究起到引导作用。
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