Name: 展望神经 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-07-31T00:00:00.000+00:00
Duration: 26 min 41 s
Description: 了解神经科学中的方法学突破，探索分子生物学和遗传工程如何推动神经元发育与疾病研究的发展。这些技术进步为神经网络的复杂性分析提供了重要工具。

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作者无任何利益冲突需要披露。

神经科学展望

Perspectives on Neuroscience

通常，自然科学进步的主要推动力是方法学的发展。当然，概念上的进展也会随之而来并行发展，但我认为，神经科学领域的巨大扩展是由一系列在最低层次上的方法学突破所引发的。这些突破包括分子生物学和基因工程领域的进展，它们为研究发育过程以及某些疾病提供了模型系统。这些技术还为神经元的生物化学和分子鉴定提供了极为宝贵的工具。我们了解到，形态上看似相同的神经元实际上具有不同的分子机制，其多样性程度远超以往认知。所有这些进展都归功于分子生物学的发展。我认为第二个重要因素是非侵入性成像技术的发展，因为这使得我们能够将动物实验中已建立的大量概念转移到对人体受试者的研究中。因此，这是功能性磁共振成像和正电子发射断层扫描。此外，磁光全息技术的引入使得对大脑电活动的分析具有更高的空间分辨率，从而推动了该领域的发展。我认为另一个不可忽视的因素是计算机运算能力的日益强大。随着神经生物学开始应用多点记录技术（我认为这是分析神经网络特性的关键），数据变得越来越复杂，仅通过肉眼观察来评估数据变得愈发不可能。在我刚进入这一领域时，尚无计算机可用，我们不得不通过剪裁长条纸带并在地板上移动它们的方式来完成互相关分析。因此，计算能力的可获得性极大地推动了系统生理学的发展。我认为，这对上述进展产生了重大影响。最后但同样重要的是，这些计算机设施的可获得性还使我们能够在理论层面上研究神经网络的特性。神经网络所表现出的动力学特性极为复杂，只有通过建模研究和理论方法，我们才能提出有根据的假设。同样，在探索神经编码的过程中，我们也离不开这些研究工具。因此，我认为正是这些方法学上的进展推动了神经科学领域的巨大发展，这种发展在任何一门科学学科中都是前所未有的。就我自己的研究而言，我的学术生涯分为两个部分。最初，我研究了大脑中的发育过程。我尤其关注那些在出生后由经验所塑造的发育过程。采用这种方法的理由在于，我认为成熟大脑的结构极为复杂，因此我们最好研究其发育过程的基本原理，尝试理解这些发育机制，并推断这些发育过程最终将形成怎样的脑结构。然而，一个偶然的发现彻底改变了我的人生轨迹，而这一发现正是发生在这个我们此刻所处的实验室中。我无意中发现，当小猫处于清醒状态、实际上就坐在我身后的桌面上观察一个移动光栅时，其初级视皮层中的神经元会进入一种高度同步的振荡活动状态。这种振荡无法归因于刺激本身的退化，也与德国电网50赫兹的主频无关，因为它属于40赫兹频段的振荡。因此，我首次观察到，空间上广泛分布的神经元能够在毫秒级的时间精度上，远距离地协调其活动。这引发了这样一种设想：时间可能被用作协调分布式神经元反应的编码空间。我认为这一可能性极为有趣，因此决定放弃备受青睐的发育神经生物学领域，将我们的大部分精力投入到对这一现象的深入分析中。这距今已有将近15年或更长时间了。自那以后，我们将大部分时间投入到多部位记录以及分布式神经网络中时空模

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科研

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生物学

展望神经

我们介绍一种用于脑组织电子显微镜研究的新型工作流程。该方法可使用户以无偏倚的方式观察神经元特征。对于元素分析，我们还提供了一个脚本，可自动完成随机取样工作流程的大部分步骤。...

神经科学中透射电镜切片取样的无偏方法

本文概述了在自然学习环境中对协作学习对组进行功能性近红外光谱（fNIRS）超扫描实验的操作方案，并提出了一种用于分析氧合血红蛋白（Oxy-Hb）信号的脑间同步性（IBS）的数据处理流程。...

开放性协作学习中的脑间同步性：一项基于fNIRS超扫描的研究

本研究展示了一种自然情境下的实验设置，该设置可使研究人员实时呈现动作刺激，在参与者每次刺激呈现后收集其反应时间和鼠标轨迹数据，并通过一套包含特殊透明有机发光二极管（OLED）屏幕和光线调控装置的独特系统，在不同实验条件下更换动作执行者。...

一种用于实验心理学与认知神经科学研究中呈现真实人物与实时行为的自然情境实验装置

本方案展示了如何利用基于物理的神经模拟来解读神经治疗药物的电生理生物标志物，并揭示其对神经回路的影响，从而为神经治疗药物的开发提供一种具有机制基础的方法。...

利用人类新皮层神经求解器揭示神经治疗对脑电图影响的神经机制研究方案

细胞培养技术的建立彻底改变了基础细胞与分子生物学研究中的假设验证方式。该技术已成为……的标准方法。...

生物微机电系统与细胞生物学：展望与应用

利用酵母进行遗传学研究可用于探讨人类基因在细胞DNA代谢中的分子和细胞功能。本文描述了利用酵母这一易于操作的模式系统，在功能保守的通路中对早衰疾病——维尔纳综合征（Werner...

利用酵母作为模式系统研究人类DNA修复蛋白的遗传学

本文详细介绍了利用显微注射技术在极化上皮细胞中过表达和分析小GTP酶的相关操作步骤。...

通过质粒显微注射分析极化上皮细胞中小GTP酶的功能

细胞色素c氧化酶/琥珀酸脱氢酶（COX/SDH）双重标记法可用于直接观察新鲜冷冻组织切片中线粒体呼吸酶的缺陷。这是一种简便的组织化学技术，适用于线粒体疾病、衰老及与衰老相关疾病的研究所。...

线粒体呼吸功能的可视化：细胞色素C氧化酶/琥珀酸脱氢酶（COX/SDH）双重染色组织化学方法

单细胞表达谱分析可对单个细胞进行详细的基因表达分析。我们描述了心肌细胞的分离方法，以及对所得裂解液进行全转录组微阵列分析或特定靶标qPCR检测的制备步骤。...

成年小鼠心肌细胞的单细胞转录谱分析

糖酵解是多种生物系统中一个关键的代谢标志。通过测量细胞外H+通量来监测糖酵解是常见的方法，但需要进行校正才能实现定量和明确的结果。本文演示如何采集并校正细胞外通量数据，以区分细胞外酸化的呼吸源性和糖酵解源性贡献。...

测量与分析细胞外酸产生以确定糖酵解速率

了解神经科学中的方法学突破，探索分子生物学和遗传工程如何推动神经元发育与疾病研究的发展。这些技术进步为神经网络的复杂性分析提供了重要工具。

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