《神经生物学》课程教学大纲 

一、课程介绍（100-150字）

（一）中文简介

《神经生物学》作为一门独立的课程，是以脑为主要对象，研究脑的形态、功能和机体整合功能机制的科学。脑功能的正常与否直接影响人类的健康、生活质量和创造能力。因此，《神经生物学》被设定为生物专业的专业必修课。该课程将从分子、细胞、器官和系统多层次讲授神经生物学的发展史、神经元和胶质细胞的结构和功能、神经元间的信号传递与调控、信息整合等基本问题；还涉及神经系统的发育、学习记忆的细胞分子机制、神经内分泌调控以及重要神经精神疾病的生物学基础。

（二）英文简介

The NEUROBIOLOGY course, as an independent course, gives an introduction of the nervous system, especially the normal structures and functions of the brain and its disorders. It is an interdisciplinary course that covers several topics as follows: 1) history of neurobiology; 2) structure and function of neuron and glia cells; 3) synaptic transmission, neuronal information processing and integration; 4) brain development and its disorders; 5) molecular mechanisms of learning and memory; 6) neuroendocrine regulation of behavior; and 8) neurobiology of brain disorders. Moreover, attention will be paid to the social consequences of neurosciences.

二、教学目标

(一)学习目标

通过本课程的教学，掌握神经元、神经胶质细胞、神经发育与再生、神经递质等方面的基本知识和某些研究进展，理解神经系统内分子水平、细胞水平和系统水平的变化及整合过程，脑的结构与功能和神经系统疾病的生物学基础；深入学习和理解神经系统常见的脑疾病的诊治基础和相关研究进展。

(二)育人目标

通过本课程的学习，运用神经科学的基础知识和原理发现、分析和解决相关领域的科学问题；具有质疑精神和批判性思维。树立严谨求实的科学研究态度，遵守学术道德规范；具有团队协作精神和社会责任感，愿为神经科学的发展贡献力量。提炼神经科学知识体系中所蕴含的思政价值和精神内涵，适当增加课程的人文性，提升时代性和开放性。把学科方法论教学与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识、分析和解决问题的能力。注重科学思维的训练和科学伦理的教育，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感，努力促进学生在自主学习、健康成长、责任担当、实践创新等方面得到发展。

（三）可测量结果

1. 能解释神经科学相关术语的定义。

2. 能描述神经发育过程、神经信息传递过程、脑主要结构的功能、重要神经传导通路、神经内分泌调节系统组成和功能。

3. 了解神经科学最新进展，尤其在神经环路功能、神经精神疾病发病机制研究方面的进展。

（注：以上结果可以通过课堂课程作业和笔试等环节测量。）

三、课程要求

（一）授课方式与要求

    理论课采用多媒体教学，教师讲授核心内容包括基本理论知识、实验实践、最新进展等；布置课后阅读和团队合作作业，按照设置的思考题和课堂推荐的参考文献进行小组课后讨论。期末闭卷考试。

（二）考试评分与建议

本课程期未闭卷考试占60%，着重考核基本概念、基本理论的掌握及运用能力；平时成绩占30%，由作业成绩、演讲成绩、提问和讨论以及实验课表现等组成。期未考试由试题库统一抽取。

要求每届学生的最终成绩呈正态分布，上课班级学生平均分数在70-75分。

四、教学安排

理论课 每周 2 学时，共16周    32学时

实验课 每周 2 学时，共16周    32学时

第一部分：神经科学发展史（2学时）

教学内容：

1. 现代神经科学的发源

2. 19世纪的神经科学研究——神经元理论的建立(Cajal)、动作电位的发现。

3. 19世纪末到21世纪初的神经科学研究：人类高级神经活动的奠基性研究（巴普洛夫）、突触研究的先驱、神经递质的研究。膜片钳及现代神经电生理研究。神经细胞兴奋与抑制的经典研究。大脑半球功能定位、学习与记忆分子机制的研究等。

教学要求: 了解神经科学的概念，特点；熟悉神经科学的研究内容；神经科学研究的重大事件；神经科学的发展趋势和展望。

第二部分：神经胶质细胞（2学时）        

教学内容：

1.神经胶质细胞简介，与神经元在脑内的地位与关系。

2. 神经胶质细胞的分类，形态结构特点，电生理特性；主要功能尤其是新功能；与神经胶质细胞相关的重要假说以及相关的科学家。

3. 神经元和胶质细胞之间的联系及区别。

教学要求:掌握神经胶质细胞的分类，形态特点，电生理特性；了解胶质细胞的受体；掌握神经胶质细胞的支持作用，隔离与绝缘作用，引导发育神经元迁移作用，屏障作用；修复与再生作用，免疫应答作用，调节神经元功能作用及与神经系统疾病的关系。

思考题：试述神经胶质细胞在脑组织损伤中的可能作用。

第三部分：膜电位与动作电位（4学时）

教学内容：

1. 神经元基本结构、功能介绍；

2. 神经元静息电位的产生：离子在溶液中的运动及跨膜运动，离子平衡电位与能斯特方程，神经元静息电位的特点，神经元的电紧张特性；

3. 神经元动作电位的产生：动作电位的产生，动作电位的传导，神经元的不应期；

4. 离子通道：离子通道的选择性及门控机制，离子通道的激活与失活，离子通道的结构和分类。

教学要求:

1. 了解神经元基本结构和功能；

2. 了解离子在溶液中的运动及跨膜运动，理解离子平衡电位与能斯特方程，明确神经元静息电位产生的机制和特点，能利用GHK方程计算静息膜电位，并初步了解神经元的电紧张特性；

3. 掌握动作电产生的机制，了解动作电位的被动传导和主动传导，了解神经元动作电位的不应期；

4. 理解离子通道离子选择性的机制，掌握动作电位产生相关离子通道的门控机制，了解离子通道的激活与失活曲线以及反转电位，了解离子通道的结构和分类。

思考题：神经元静息膜电位的特点是什么？动作电位如何产生？神经元动作电位的特点是什么？

第四部分：突触传递（4学时）

教学内容：

1. 胆碱能神经元和单胺能神经元（NE，DA和5-HT）在CNS 中的分布及其特点，神经元的主要纤维投射，受体分型及其主要依据，受体的分子结构、信号转导和功能研究，受体激动剂和拮抗剂；

2. 氨基酸能神经元的分布和投射；谷氨酸的生物代谢、谷氨酸转运体的作用；兴奋性氨基酸各型受体的结构特点及作用特点，激动剂与拮抗剂；抑制性GABA受体各型受体的结构特点及作用特点，激动剂与拮抗剂；

3. 化学突触的超微结构、类型和传递过程；

4．电突触的超微结构和传递过程；

5. 突触后电位和突触传递的整合；中枢突触的整合；突触传递的可塑性。

教学要求：

1. 熟悉胆碱能神经元、单胺能神经元分布、特点和纤维投射以及相应受体分型；

2. 掌握NMDA 受体的结构；AMPA 受体、KA 受体和代谢型谷氨酸受体的结构特点及作用特点；掌握抑制性GABA受体各型受体的结构特点及作用特点；熟悉各类常用受体激动剂与拮抗剂；

3. 掌握化学突触传递的过程，突触整合以及突触传递可塑性；理解电突触的传递特点；

4. 了解电突触传递的意义。

思考题：

1. 兴奋性和抑制性受体的结构特点及作用特点是什么？

2. 突触后电位是怎么产生的？

3. 突触易化是什么？以什么标准来衡量？机制是什么？

第五部分：一般感觉的神经机制 （2学时）

教学内容：

1. 感觉和感觉器官一般概念；感受器信号及感觉信息的编码；感知觉的一般规律；

2. 躯体感觉的传入通路、皮层代表区；内脏感觉的传入通路、皮层代表区；视觉、听觉的传入通路、皮层代表区；平衡感觉、嗅觉和味觉的一般概念；

3. 伤害性感受器兴奋的机制；脊髓背角作为痛觉初级中枢的作用；伤害性信息传到脑的上行通路；丘脑作为痛觉整合中枢的作用。

教学要求：掌握不同水平的神经元/神经中枢在感觉传递过程中的作用。了解躯体感觉、内脏感觉、味觉、嗅觉、听觉的一般概念；了解痛觉的产生机制。

思考题：

理解信息整合在神经信息处理中的作用。

第六部分：视觉信息的处理（2学时）

教学内容：

1. 基本的视觉通路；视网膜—外周脑的结构；视网膜感受野的研究；视网膜神经细胞的功能；视网膜内的rod和cone通路、on-和off-通路；视网膜电图；

2. 外膝体在视觉信息处理中的作用；外膝体神经元回路和受体；外膝体神经元的感受野性质；外膝体神经元对视觉信息流的调节作用；

3. 视皮层细胞的反应特性和视觉功能；简单细胞、复杂细胞、超复杂细胞感受野及其特点；视觉方位和方向敏感性的皮层下机制；视皮层细胞感受野组织的等级假说；视皮层的基本单位—超柱；

4. 视觉信息处理的重要方面：视觉系统的可塑性；眼动在视觉信息处理中的作用；视觉的功能磁共振成像研究；视皮层功能光学成像的研究。

教学要求：掌握视杆细胞和视椎细胞的感光机制，视网膜的信号传递机制；掌握外膝体在视觉信息处理中的处理机制；了解视皮层进行视觉信号整合的一般机制。了解一些常见的视觉现象。

思考题：

视网膜的信号传递过程。

第七部分：正常神经系统发育（2学时）

教学内容：

1. 神经系统的发生与分化、发育过程中神经元的存活及凋亡、神经元轴突导向、突触的形成和发育；突触可塑性；

2. 神经干细胞的特征、神经干细胞发育及分化调控、成体神经干细胞。

教学要求：

1. 掌握神经脊和神经管等概念；了解神经细胞的分化、迁移；神经元存活及凋亡的调控、神经营养因子的作用；了解神经元突起的生长及轴突导向；了解突触形成和发育的基本特征及突触可塑性的调节；神经系统发育异常与疾病；

2. 掌握神经干细胞的概念；了解神经干细胞发育及分化调控的机制；成体神经干细胞的特征及成体神经细胞发生。

思考题：神经元是如何产生的？神经干细胞有哪些特征？

第八部分：脑电活动和睡眠（2学时）

教学内容：

1. 了解脑电图产生的机理，脑电信号的一般性质及分类，明白脑的诱发电位测量和节律的起源；

2. 掌握不同脑电图代表的意义，比如在不同生理条件下：正常生理状态和癫痫发作时脑电图的特点；

3. 睡眠的时相及产生机制，维持清醒的神经化学机制以及睡眠的生理意义；

4. 睡眠相关障碍，如失眠和睡眠过多。 

教学要求：

1. 要求能够阅读脑电图，知道癫痫发作时的脑电特征

2. 大脑电活动的特点，正常脑电图基本波型及其意义。

3. 理解掌握睡眠时相及其特点；理解掌握睡眠和觉醒的神经机制；了解睡眠的功能以及睡眠障碍；

4. 初步了解大脑中哪些核团参与了睡眠与觉醒的调节。

思考题：脑电波是什么？它是如何产生的？

第九部分：可塑性与学习记忆（2学时）

教学内容：

1. 学习记忆的几种基本分类；记忆在神经突触水平的表现；联想式学习记忆的信号转导过程；非联想式学习记忆的信号转导过程；长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）的形成过程和特点；

2. 瞬时记忆，短时记忆，长时程记忆的分子基础；记忆的消退和擦除的分子基础；记忆的巩固与转移；记忆的存储和提取，一些最新研究进展介绍。

教学要求：

1. 掌握学习记忆的基本类型和特点；掌握记忆在突触分子水平的实现方式和特点；掌握参与记忆调控的分子和信号通路；

2. 掌握不同时程的记忆的分子基础，了解记忆擦除的分子机制，了解记忆转移的神经和分子机制。

思考题：LTP和LTD是如何产生的？ 

第十部分：运动及运动疾病（2学时）

教学内容：

1 运动系统概述，控制运动的主要神经结构，脊髓、脑干 、小脑及大脑皮层等对运动的控制和调节；

2运动相关疾病介绍，重点讲解ALS、帕金森氏症、亨廷顿症的病理特征、临床症状、发病机制及可能预防和治疗措施。

教学要求：

1. 掌握控制运动的主要神经结构；了解脊髓、脑干 、小脑及大脑皮层等对运动进行控制和调节的方式；

2. 了解与运动相关的主要神经疾病类型，了解ALS、帕金森氏症、亨廷顿症的病理特征、临床症状、发病机制。

思考题： 控制运动的主要神经结构有哪些？ALS的病理特征、临床表现及分子机制是什么？ 

第十一部分：神经内分泌调控系统/生物学节律（2学时）      

教学内容：

1. 下丘脑对生物学节律的调节；生物钟；生物学节律调节系统；生物学节律种类；

2. 应激反应与情绪调节；应激反应概念；情绪的起源和分类；应激反应各阶段机体神经生理学反应；前额叶-海马-下丘脑互动调节情绪的神经环路。

教学要求：

1. 掌握下丘脑或神经内分泌调节在决定最基本生存状态并调节高级认知功能中的重要地位；下丘脑和高级皮层活动之间的关联；掌握生物学节律等核心概念；掌握下丘脑内参与上述行为或功能的主要神经核团；能区分相关正常行为和疾病状态。

2. 了解下丘脑、前额叶皮层、海马等脑区之间的相互调节关系，了解它们如何共同参与情绪的形成和调节。

思考题：

Which factor(s) may reset biological clock? How?

第十二部分：进食与性分化（2学时）      

教学内容：

1. 下丘脑参与进食行为调节的主要神经核团和重要分子；进食行为调节神经环路；常见进食行为障碍和原因；

2. 下丘脑与性分化和性别认同；性别认同、性取向、日常行为和神经精神疾病中性别差异主要影响因素，下丘脑内参与性分化行为或功能的主要神经核团；

教学要求：

1. 掌握进食行为（包括进食障碍）以及性别认同、性取向等核心概念；掌握下丘脑内参与上述行为或功能的主要神经核团；能区分相关正常行为和疾病状态。

2. 了解进食行为、生物学节律以及性别认同、性取向、日常行为和神经精神疾病中性别差异主要影响因素，能说明与下丘脑功能的关联；

思考题：

1. What is leptin and its main function?

2. Do you agree ‘sexual orientation is a choice’? Raise your evidence.

第十三部分：精神疾病与脑、精神分裂症的生物学基础（2学时）

教学内容：

1. 精神疾病的神经生物学研究概况；

2. 精神分裂症的概念，精神分裂症病因学，精神分裂症的神经生物学基础；

教学要求：

1. 了解目前关于精神疾病的神经生物学研究的最新概况；

2.    掌握精神分裂症的概念和神经生物学基础，重点掌握多巴胺假说、谷氨酸假说和GABA假说；了解精神分裂症的治疗；

思考题：    

1. 精神病大夫常常提到精神分裂症的多巴胺理论。他们为什么相信多巴胺与精神分裂症有关呢？为什么我们必须谨慎地对待在精神分裂症与过量多巴胺之间简单地划等号的做法？

第十四部分：抑郁症和焦虑症的生物学基础（2学时）

教学内容：

1. 抑郁症的概念，抑郁症病因学，抑郁症的神经生物学基础；

2. 焦虑症的概念，焦虑症病因学，焦虑症的神经生物学基础；

3. 重要精神疾病的治疗。

教学要求：

1. 掌握心境障碍和抑郁症的概念，掌握其神经生物学基础，重点掌握其单胺假说，了解其他几种假说，了解抑郁症的治疗概况；

2. 掌握焦虑症的概念，掌握焦虑症的神经生物学基础；掌握应激反应和下丘脑-垂体-肾上腺轴的功能及其在焦虑症发病中的作用；

思考题：    

1. 抑郁症通常伴有饮食障碍，其特征是经常性的、情绪性的暴饮暴食。脑内的什么部位可以同时调节情绪和食欲？

2. 让婴儿舒适地依偎在妈妈的怀里，也许可使其在成年是更好地应付应激。为什么？

具体理论课教学安排

具体实验课教学安排

五、教材及主要参考书：

1.    Principles of Neurobiology，第2版， LUO LIQUN，CRC Press 出版，2020-09出版

2. Principle of Neural Science，第5版，Eric R. Kandel， McGraw-Hill出版，2013出版

六、课程教学网站：