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神经生理学的实验方法有哪些

发布时间:2022-06-10 09:41:48

A. 神经生理学的研究方法

神经生理学的研究方法因所在的层面而不同
* 在分子层面上,包括遗传学方法、生物化学方法,X射线晶体成像等
* 在细胞层面上,包括膜片钳、神经药理、电生理等
* 在多细胞层面上,包括多电极阵列的同时记录等
* 在系统层面,包括损伤方法、电刺激、功能成像等方法。

B. 神经生物学研究的神经组织培养技术常用方法和作用

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。

C. 有关考研方向的询问

AN interdisciplinary PhD program was established at Caltech to study
problems arisingat the interface between neurobiology, electrical engineering,computer science, and physics. Theunifying theme of this program is the relationship between the physical structure of acomputational system (physical or biological hardware), the dynamics of its operation, and thecomputational problems that it can efficiently solve. The creation of this multidisciplinaryprogr
am stems largely from recent progress on several previously unrelated fronts:
the analysis ofcomplex neural systems at both the single-cell and the network levels, the modeling of artificialneural networks, the development of massively parallel computer hardware, and recent advancesin analog VLSI capabilities.
也就是主要是神经生物学、电子工程学、计算机科学和物理学。这个研究
项目的中心议题涉及到计算系统 (物理的或生物的)的物理结构、动态操作及其所能有效解决的计算问题之间的关系的一个交叉领域。相比美国、日本和欧洲,我国的脑研究可以说只是刚刚起步。不仅系统化研究不够,而且研究人员少、研究经费不足。更不用说和应用科学相结合,自然也就谈不到对于应用
科学(如:计算机和自动化技术) 的促进作用。

在国内,我主要推荐复旦大学和东南大学 生物电子学国家重点实验室,虽然北大的脑科学与认知科学中心也是国内最牛的,但是你还想应用于机器人这里的话~~~不过最好建议你读国外的,比如美国的,这方面它的世界最牛的,门类也非常的多。
———————————————以下系统的分析一下
一、脑科学研究简介

脑是神经系统中最重要的部分。神经系统的产生是动物为了更有效地适应自然界、为了自身的生存和繁衍,在激烈的生存竞争中进化的结果。神经系统越是进化,脑的功能就越是高级,而生物体适应自然和利用自然的本领也就越大。本质上讲,脑是一个实施信息处理的器官。自然界的信息对于动物的生存和繁衍非常重要,越是能够充分利用外界信息的动物,在生存和繁衍上就越是有利。这里极端的例子就是人。人类的大脑除了具有和基本的生存相关的功能以外,还具有发现和利用自然界基本规律的能力。而脑科学研究的目的,就是要发现生物的大脑、尤其是人的大脑处理和利用信息的机制。而这些机制的发现
,将为人类更充分地利用各种信息资源、提高生产效率和生活水平提供前所未有的更为广泛有效的解决办法。
脑科学研究以前属于生物基础科学研究,但随着数理科学大量地渗透进这个领域,现在的脑科学研究已经不再是先前孤立的生物学基础研究。在脑的生物学研究的基础上,对生物学实验数据的分析大量使用数学和物理学的方法,是为了更精确和深入地了解大脑活动的原理。而对于大脑活动原理的了解,又促进了信息技术和自动化技术的进步,进而对人类社会的经济和生活产生重大的影响。以下对此加以略微详细的概述。

二、脑科学基础研究的进展(生物学部分)

从细胞学的角度看,脑是由众多的神经细胞相互连接而构成的器官。神经细胞间通过脉冲放电和神经递质来相互传递信息。从动物的行为上看,脑是个体行为和群体行为产生的源泉。由于脑是一个复杂的开放系统,所以对于脑的研究必然是多层次、多学科性质的研究。

对于单个神经细胞而言,目前的研究主要集中于其上的离子通道的结构和功能。所用的方法有分子生物学、神经电生理学和药理学等方法。

在脑内,神经细胞必须通过互相连接,组成许多大小不一的网络(生物神经网络)才能够发挥它们的作用。因此,对于由少量神经细胞组成的局部小回路(小网络),目前的研究主要集中于突触(神经细胞互相连接的部位)的可塑性和细胞间的相互关系(兴奋或抑制的模式)。这项研究希望了解的是局部神经回路处理信息的机制。所用的方法主要是神经电生理学和药理学等方法。

脑内局部的小回路互相连接便形成了局部比较大的回路(局部大网络)。一般来说,这样大的局部回路已经具有一定的功能。在脑皮层上,这些局部大回路形成了许多功能区,如视皮层区;而在皮层下,则形成了核团,如基底神经结。这些局部大回路的结构和功能都更复杂,发生障碍后会导致人或动物的功能紊乱,产生疾病。如精神分裂症和帕金森氏病等。这个领域内的研究手段非常多,有分子生物学、神经生理学、药理学、心理学、行为学和临床医学等。

再上一层,大脑内这些局部大回路借助长的神经纤维互相联系,把不同的功能区联系在一起形成一个整体,这样大脑就可以以整体的方式更加灵活有效地处理来自各个方面的信息。这方面的研究手段基本类似于脑内局部大回路的研究方法。

近几年来,分子生物学方法、神经电生理学方法和神经系统成像方法的广泛使用,使人们能够从不同的层次和方面理解脑的工作机制。由于神经细胞之间的通讯方式是神经电脉冲和递质,因此要彻底了解脑的具体工作机制,神经生理学的方法是最重要的和最根本的生物学实验方法。

分子生物学方法、神经电生理学方法、神经系统成像方法以及其他方法的联应用是目前世界上脑科学研究的最新进展。例如,用分子生物学技术了解和改变神经细胞膜上的离子通道的结构,再用神经电生理学方法分析新通道的生理功能,就可以了解离子通道的结构是如何影响神经细胞的功能。又如,使用神经系统成像方法找到某些脑功能相关的区域后,再用系统神经电生理学的方法研究这些相关脑区,是为了更进一步地了解脑是如何具体实现这些功能。
从分子到行为,这期间的跨度非常大,但这个过程中有其内在的逻辑联系。神经细胞的分子结构和功能是脑的基础,但只有这些细胞之间相互连接成庞大的神经网络(从局部小网络到局部大网络,再到整个大脑),才能够发挥每个神经细胞的功能。神经细胞的正常功能离不开大脑的完整,犹如离开机器的零件不可能有在完整机器上的作用一样。所以,目前脑研究的趋势,已从原来的以还原论方法为主,越来越趋向于系统论的方法。而系统神经科学(包括系统神经电生理学和神经成像方法)的出现,就是这一趋势的结果。
三、脑科学基础研究的进展(数理学部分)

脑的生物学研究重点在于说明大脑“是什么”,并大概地说明“怎么样”和“为什么”。但如果不能够详细和定量化地说明大脑工作的机制,也不能够彻底解决大脑“怎么样”和“为什么”的问题。这就是为什么近二十年来,大量数学物理方法进入脑科学研究领域的原因。

引入数学物理的方法和技术,确实对于脑的研究是非常巨大的进步。其中最引人注目的是计算神经生物学和人工神经网络研究的兴起。

上一部分曾谈到神经生理学的重要性。这里,尤其要指出的是系统神经电生理学对于脑研究的重要意义。对于脑内的回路,从局部小回路到局部大回路,再到整个脑内的系统级回路,细胞间的通讯方式是在神经递质基础上的电脉冲方式。这些递质和电脉冲是神经细胞间互相联系的“语言”。而递质的作用,在神经细胞上则表现为电脉冲的变化。探索脑功能,从另一方面来说,就是探索存在于神经网络上的电脉冲 (局部电位和动作电位)最
终是如何表达成为动物的行为或人的思想、情感等,而其所用的生物学实验方法就是系统神经电生理学方法。

对于神经细胞及其网络上电脉冲现象的分析,引入了许多数学和物理的方法。最基本的是对于单个神经细胞膜的电特性分析;而对于由少量细胞组成的小回路来说,人们建立了一些数学模型,探讨这个小回路的信息处理机制;对于再大一些的神经回路来说,就只能用建立人工神经网络来模拟。具体来说,就是利用神经电生理学实验的数据和解剖学的发现,在这些数学模型或人工神经网络上,模拟重建脑的工作状态,发现脑处理信息的规律,进而用数学的语言定量地加以描述。这方面的进展在系统神经电生理学出现之后,有着越来越快的发展趋势。但这方面的发展并不是孤立的,而是必须和生物学实验有机地结合起来。没有生物学实验数据的支持,这种研究就只是所谓“纯理论”的研究,根本无法了解大脑活动的真实机制,无法发现真正的脑的原理。

通过使用数学物理的方法发现脑的某些可能的原理,再用计算机进行模拟,然后和生物学实验数据相对照,可以使我们对于脑功能的认识从定性上升为定量,进而更深刻地认识到隐藏在大脑各种复杂功能现象背后的新的自然规律。而这些新的自然规律的发现,目前已经而且将来还会,对我们人类社会的经济和生活带来巨大的影响。

四、脑科学基础研究对应用科学、经济和社会的影响

实际上,电子计算机的出现和神经科学有着不可分割的联系。神经纤维上电脉冲传导的“全和无”规律,是目前冯.诺伊曼计算机(我们普通使用的计算机)二进制的基础。对于普通数值计算,目前计算机的能力非常强,但对于象图像识别这样的任务,计算机的能力就非常差。

正是由于脑研究的发展和数学物理方法的应用,人工神经网络的诞生使得计算机处理能力大为提高。象刚才提到的图像识别问题,人工神经网络软件通过学习和训练,就可以轻而易举地实现。还有的如语音识别、文字识别、指纹识别等,只有人工神经网络才能够胜任。但人工神经网络的发展不是一个纯粹数学物理的问题,其在本质上是一个脑科学的问题。

尽管人工神经网络产生了如此巨大的效果,但并不能够说目前的计算机已经具有象人样的智能,相应地,用这种方法来装备机器人,也并不能够认为这种机器人已经更象人了。

但是,脑科学的发展确实对其他领域产生了巨大的影响。最直接的影响是信息科学和自动化技术。然后通过这两个领域,再对人类经济和生活的其他方面产生作用。

大脑通过众多相互连接的神经细胞,实现对各种信息的高速灵活处理。这一点对于信息科学来说相当重要。计算机技术的进步就是不断地向大脑学习的结果。除了计算机的二进制基础以及图像、语音识别技术以外,目前世界各国正在发展的大规模并行处理计算机,就是另外一个例子。计算机的每一个CPU类似于一个神经细胞,通过CPU之间的相互协作,共同完成对于复杂问题的高速求解。计算机的关键作用在于提高效率,包括劳动生产率。所以,基于生物神经网络的人工神经网络对开发更复杂的并行计算机是非常必需的。

在自然界复杂的环境中,动物的生存能力非常强,最重要的原因之一在于它们有一个灵活的脑。而对于我们人类自己制造的机器,就不可能有这种能力。我们的世界是非线性的世界,对于很多问题,答案并不是象直线那样简单明了。所以,对于机器的自动控制来说,并不是一般的数学物理方法就可以完全解决得了的。人工神经网络在这方面的应用,可以大大加强机器自动控制的精确性和灵活性。在这里,具有特殊意义的是机器人和其他智能机器的开发。随着电子技术的进步和人工神经网络的发展,机器人和智能机器的“智力”逐步提高,从而会大幅度地提高社会劳动生产力。

脑科学基础研究对社会经济和生活的影响并不都是一定要通过信息科学和自动化技术才能得以实现。通过医学也可以对社会产生影响。如精神分裂症和帕金森氏病,脑科学研究发现了疾病的发病机理,然后通过药物或手术的方法使病人的健康状况得以改善。而在行为和心理学领域(也属于脑科学研究范畴)的研究进展,对于人们心理卫生来说也有相当大的影响。

综合起来说,脑科学基础研究对于社会经济生活各方面都会产生持久而强烈的影响。计算机技术和自动化技术除了在经济领域有提高生产效率的结果之外,在军事上,可以表现为武器装备的智能化、军事决策系统的自动化以及作战反应的快速化等等。因此,无论从什么角度来看,脑科学基础研究都是目前非常重要的领域。但正如一个离开大脑的单独的细胞不再具备它特有的功能一样,脑科学基础研究只有和其他科学(如:信息科学和自动化技术)紧密结合而不是孤立地进行,才会对社会产生巨大的影响

D. 心理学认知神经科学研究范式有哪些

脑的认知功能包括知觉、注意、记忆、语言和思维以及智能和意识等心理功能。一百多年来,神经生理学家和解剖学家一直按机能定位的指导思想试图寻找各种认知功能的特异脑中枢。60 年代在治疗顽固癫痫的脑手术病人中,发现了大脑两半认知风格的差异和海马的记忆功能,曾极大地鼓舞了高级功能定位论的研究,认为海马是特异的记忆中枢,左半球负责抽象思维,右半球负责形象思维等。然而,即使这类研究的奠基人和大脑半分工说的创始人,也很快陷入迷惘之中。因为总是存在大量矛盾的科学事实。还在70 年代中期,我们就试图以“功能模块”的概念取代定位论或分工说。经过十多年的努力,神经病学家和心理学家们终于采用双分离方法学原则,发现了人脑功能模块性或多重功能系统,主要突破表现在多重记忆模块和复杂的认知功能系统。神经生理学家在猴等动物的实验研究中,也积累了大量科学事实,证明视觉功能存在着背、腹侧系统,至少是枕、顶、颞、额的30 多个脑皮层区动态活动。目前,物体真实运动和似动知觉之间、幻觉和真实知觉之间、外界引起和主动性选择注意之间的脑功能模块的异同是引起普遍关注的研究课题。

E. 生理学的研究方法是什么分类如何

摘要 

F. 原代神经细胞培养实验方法有哪些

1.取出生后1-3天内的大鼠脑组织后,先仔细剥除脑膜和血管等纤维成分,置入Hanks液中漂洗1~2次后,置于30~50倍的Hanks液中,脑组织比较柔软,反复吹打即可制成细胞悬液。
2.为排除脂肪成分和其它碎块,把悬液注入离心管中,在室温直立5~10分钟后,细胞或细胞团块自然下沉,脂肪等杂物易漂浮于悬液表层,吸除上清,如此反复二三次可获得较多的细胞成分。
3.向末次沉淀物中加入适量营养液,通过纱网或纱布滤过,计数细胞并调整好细胞密度,接种入培养瓶或皿中,置5%CO2温箱中培养。
4.细胞生长汇合后,可用0.25%胰蛋白酶消化法做传代处理,加消化液的量以能覆盖细胞层即可,待细胞开始从瓶壁脱离(平均5~10分钟),加入含有血清培养液,吹打制成细胞悬液。生物帮上面有这方面的介绍,
http://www.bio1000.com/reseach/microbiology/

微生物学,细菌,病毒,真菌

G. 神经生物学历史上着名的使用枪乌贼 做的实验 要 人物 过程 方法 解释

1939年,英国生理学家霍奇金和赫胥黎用玻璃微电极伸入枪乌贼神经纤维内测量单条神经纤维内部与外部的电位差及其动作电位。

十九世纪下半叶至二十世纪上半叶是神经电生理学的研究发现成果频报的黄金时期。在此阶段,神经生理学已经不仅仅是借助于电生理学的光环与名声;而更多的是借助于电生理学成熟的技术和仪器。电学的伟大成功不仅深深地刺激着神经电学期待和愿望,而且强烈地推动着电生理试验研究向纵深发展。

霍奇金,A.L.和A.F.赫胥黎从生物膜上电离子的迁移阐明神经兴奋传导的机理。他们建立的模型属于二阶偏微分方程,称霍奇金-赫胥黎方程(H-H方程):

其中?表示神经纤维膜电位,?是轴向电阻率,?是轴突半径,?表示神经纤维轴向距离。等式左边代表膜电容产生的电流分量;右边第一项代表神经纤维横截面电流变化率;右边其余三项分别代表钾、钠和其他离子产生的电流分量。霍奇金曾以枪乌贼神经纤维为实验材料,根据H-H方程计算得到的曲线与实验结果吻合得很好(见生物膜离子通道)。

一种比H-H方程更一般的方程类型,称为反应扩散方程。作为数学模型这一类方程在生物学中广为应用,它与生理学、生态学、群体遗传学、医学中的流行病学和药理学等研究有较密切的关系。60年代,I.普里戈任提出着名的耗散结构理论,以新的观点解释生命现象和生物进化原理,其数学基础亦与反应扩散方程有关。

1973 年,Bliss 等在海兔海马的单突触传入通路上给与短串强直刺激后,使突触后细胞的兴奋,突触后电位出现长达数天乃至数周的振幅增大,这种现象称之为长时程突触增强(LTP)。从此,LTP 受到了神经科学家的广泛重视,认为是学习和记忆的基本神经基础。

H. 神经生理学常用实验方法

他莫昔芬诱导的CAG-CreERt转基因小鼠什么重组酶表达昏迷

http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgzzhxyxbhxzz201203005.aspx

http://wenku..com/link?url=A89ubJoCZMC9G__1m1PV_zWEFop4e-E0iqITKq0RtusCF8M0yddS

常用方法http://wenku..com/link?url=J2Stnk6AYo0j0C2i-eKm2YqXWUDdm2Zre-_uiIh_

http://www.biomart.cn/experiment/index.htm

你让我有了一种学无止境的即视感……

I. 运动生物力学三种主要实验研究方法是什么

运动生物力学运动生物力学

biomechanics

应用力学原理和方法研究生物体的外在机械运动的生物力学分支。狭义的运动生物力学研究体育运动中人体的运动规律。按照力学观点,人体或一般生物体的运动是神经系统、肌肉系统和骨骼系统协同工作的结果。神经系统控制肌肉系统,产生对骨骼系统的作用力以完成各种机械动作。运动生物力学的任务是研究人体或一般生物体在外界力和内部受控的肌力作用下的机械运动规律,它不讨论神经、肌肉和骨骼系统的内部机制,后者属于神经生理学、软组织力学和骨力学的研究范畴(生物固体力学)。在运动生物力学中,神经系统的控制和反馈过程以简明的控制规律代替 , 肌肉活动简化为受控的力矩发生器,作为研究对象的人体模型可忽略肌肉变形对质量分布的影响,简化为由多个刚性环节组成的多刚体系统。相邻环节之间以关节相连接,在受控的肌力作用下产生围绕关节的相对转动,并影响系统的整体运动。

对于人体运动的研究最早可追溯到15世纪达·芬奇在力学和解剖学基础上对人体运动器官的形态和机能的解释。18世纪已出现对猫在空中转体现象的实验和理论研究。运动生物力学作为一门学科是20世纪60年代在体育运动、计算技术和实验技术蓬勃发展的推动下形成的。70年代中H.哈兹将人体的神经-肌肉-骨骼大系统作为研究对象,利用复杂的数学模型进行数值计算,以解释最基本的实验现象。T.R.凯恩将描述人体运动的坐标区分为内变量和外变量,前者描述肢体的相对运动,为可控变量;后者描述人体的整体运动,由动力学方程确定。这种简化的研究方法有可能将力学原理直接用于人体实际运动的仿真和理论分析。由于生物体存在个体之间的差异性,实验研究在运动生物力学中占有特殊重要地位。实验运动生物力学利用高速摄影和计算机解析、光电计时器、加速度计、关节角变化、肌电仪和测力台等工具量测人体运动过程中各环节的运动学参数以及外力和内力的变化规律。

在实践中,运动生物力学主要用于确定各专项体育运动的技术原理,作为运动员的技术诊断和改进训练方法的理论依据。此外,运动生物力学在运动创伤的防治,运动和康复器械的改进,仿生机械如步行机器人的设计等方面也有重要作用。同时还为运动员选材提供了依据.

J. 生理学实验都做些什么

机能实验1,用家兔,青蛙做实验的,先是学习哺乳动物的解剖操作,后来就用动物进行各种机能实验,如动脉血压的测定,呼吸运动的研究,减压神经的研究等,经常要注射NE,Ach,生理盐水等,以后的药理实验是机能实验2,主要就是观察注射各种药物后机体的反应情况。

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