第1部分 引言

第1章 信号运作和组构原理

简单神经元回路中的信号运作

与高级功能相关的复杂神经元回路

视网膜的组构

神经元的外形和连接

细胞体、树突和轴突

鉴定神经元和追踪其连接的技术

非神经元细胞

细胞按功能集群

与功能相关的细胞亚型

连接的汇聚和发散

电信号的分类

神经细胞的信号传递

电信号的普遍性

用电极记录神经元信号的技术

记录神经元活动的无创伤技术

局部分级电位的扩布和神经元的被动电学特性

在双极细胞和光感受器中电位变化的扩布

动作电位的特性

动作电位沿神经纤维传播

动作电位作为神经密码

突触：细胞间通讯的部位

化学介导的突触传递

兴奋和抑制

电传递

突触效率的调制

整合机制

由动作电位传送的信息的复杂性

神经元的细胞、分子生物学

神经系统发育的信号

神经系统损伤后的再生

第2部分 神经系统中的信号传递

第2章 离子通道和信号传递

离子通道的特性

神经细胞膜

离子通道的物理特征

通道选择性

通道的开放和关闭状态

通道激活模式

膜片钳记录

单通道电流的测量

膜片钳电极记录形式

微电极细胞内记录

细胞内记录通道噪声

通道电导

电导和通透性

平衡电位

Nernst方程

驱动力

非线性电流-电压关系

专题2.1 通道电导的测量

离子经通道的通透

离子通道的生理意义

第3章 离子通道的结构

专题3.1 受体和通道的克隆

烟碱型ACh受体

ACh受体的物理特性

ACh受体亚基的氨基酸序列

高级化学结构

专题3.2 氨基酸的分类

专题3.3 受体和通道在爪蟾卵母细胞中的表达

通道的结构和功能

哪些亚基构成了ACh受体孔道的内衬？

哺乳动物肌肉中胎儿和成体ACh受体

ACh受体的高分辨率成像

ACh受体的开放和关闭状态

神经元性ACh受体亚基的多样性

神经元性ACh受体的亚基组成

受体的超家族

GABA、甘氨酸和5-HT受体

配体门控通道的离子选择性

电压激活钠通道

钠通道的氨基酸序列和三级结构

电压激活通道

电压激活的钾通道

电压激活钙通道

多少亚基构成一个钾通道？

电压激活通道的孔道形成

钾通道的高分辨率成像

其他通道

电压激活氯通道

内向整流钾通道

ATP激活通道

谷氨酸受体

环核苷酸激活通道

亚基的多样性

结论

第4章 跨细胞膜转运

钠-钾交换泵

钠-钾ATP酶的生化特性

泵是生电性的实验证据

离子转位的机制

钙泵

肌浆网和内质网的钙ATP酶

钠-钙交换

质膜钙ATP酶

NCX转运系统

Na-Ca交换的逆转

视网膜视杆细胞的钠-钙交换

氯转运

氯-碳酸氢根交换

钾-氯共转运

内向氯转运

递质摄取

转运入突触前囊泡

神经递质的转运

转运体的分子结构

ATP酶

钠-钙交换器

其他离子转运体

神经递质的转运分子

转运机制的重要性

第5章 静息膜电位的离子基础

模式细胞

离子平衡

电中性

胞外钾和氯对膜电位的影响

乌贼轴突的膜电位

钠通透性的影响

恒场方程

静息膜电位

氯的分布

膜的电路模型

膜电位的预测值

膜电位的变化

钠-钾泵对膜电位的贡献

与静息电位关联的离子通道

第6章 动作电位的离子基础

钠电流和钾电流

在一次动作电位期间有多少离子进出？

电导变化中的正、负反馈

电导的测量

电压钳实验

电容电流及漏电流

专题6.1 电压钳位

钠和钾携带的电流

钠通道和钾通道的选择性毒剂

离子电流对膜电位的依赖性

钠电流的失活

钠、钾电导作为电位的函数

钠、钾电导的定量描述

动作电位的重构

阈值和不应期

门控电流

单通道的激活与失活

激活和失活的分子机制

电压激活通道的门控

钠通道的失活

A型钾离子通道的失活

通道激活和失活的动力学模型

与动作电位相关的通道的特性

对复极化有贡献的其他钾通道

兴奋中钙的作用

钙动作电位

钙离子和兴奋性

第7章 神经元作为电导体

神经和肌肉细胞膜的被动电学性质

神经和肌肉纤维作为电缆

电缆中的电流流动

输入电阻和空间常数

膜电阻和轴向电阻

计算膜电阻及内阻

比电阻

膜电容

直径对电缆特性的影响

时间常数

电缆电容

专题7.1 电位和膜时间常数

动作电位的传播

传导速度

有髓鞘神经和跳跃传导

有髓鞘纤维的传导速度

专题7.2 脊椎动物的神经纤维的分类

几何形状和传导阻滞

去髓鞘轴突中的通道

有髓鞘纤维中通道分布

专题7.3 用外电极刺激并进行记录

树突中的传导

细胞之间的电流通路

专题7.4 细胞之间的电流流动

电耦合的结构基础：缝隙连接

胶质细胞的外观和分类

第8章 神经胶质细胞的特性与功能

历史回顾

神经元与胶质细胞之间的结构关系

神经胶质细胞膜的生理特性

胶质细胞膜上的离子通道、泵及受体

胶质细胞之间的电耦合

神经胶质细胞的功能

髓鞘及神经胶质细胞在轴突传导中的作用

神经胶质细胞、中枢神经系统发育及生长因子的分泌

小胶质细胞在中枢神经系统修复与再生中的作用

神经膜细胞作为外周神经生长的通路

谨慎性注解

神经元活动对胶质细胞的作用

细胞外空间中钾的累积

通过胶质细胞的电流及钾的移动

胶质细胞对胞外钾离子浓度的空间缓冲作用

神经递质对胶质细胞的影响

胶质细胞释放神经递质

代谢产物从胶质细胞向神经元转移

胶质细胞对神经元信号传导的即刻效应

胶质细胞与血脑屏障

胶质细胞内的钙波

专题8.1 血脑屏障

星形胶质细胞与通过脑的血流：一种推测

胶质细胞及中枢神经系统的免疫反应

第9章 直接性突触传递的原理

神经细胞与突触连接

自主神经系统中化学突触传递

脊椎动物骨骼肌神经肌肉接头处的化学突触传递

电突触传递

电突触的鉴定和表征

化学和电突触处的突触延迟

突触结构

神经肌肉接头处的突触电位

化学突触传递

肌纤维感受ACh的区域分布的测定

确定ACh受体分布的其他技术

ACh产生的离子流的测量

逆转电位的意义

钠、钾和钙对终板电位的相对贡献

专题9.1 运动终板的电模型

静息膜电导与突触电位的幅度

通过单个ACh受体通道电流的动力学

直接性突触抑制

抑制性电位的逆转

突触前抑制

失敏

介导直接性和间接性化学传递的受体

第10章 突触传递的间接机制

代谢型受体和G蛋白

代谢型受体的结构

G蛋白结构与功能

专题10.1 鉴别G蛋白介导的反应

失敏

G蛋白对通道功能的直接调制

G蛋白激活钾通道

G蛋白对钙通道的抑制

G蛋白激活胞内第二信使系统

β-肾上腺素能受体通过G蛋白-腺苷酸环化酶途径激活钙通道

专题10.2 cAMP作为第二信使

通过其他信号途径调节钙通道活性

通过磷酸化调制钙通道活动

G蛋白激活磷脂酶C

G蛋白激活磷脂酶A2

专题10.3 二酰甘油和IP3作为第二信使

经一氧化氮和一氧化碳的信号化

专题10.4 花生四烯酸的形成与代谢

钙作为胞内第二信使

钙介导的快速突触抑制

间接偶联受体对钾、钙通道的调制

钙信号传递途径的复杂性

间接递质作用的长时间进程

第11章 递质的释放

递质释放的特征

轴突终末去极化和递质释放

释放需要钙的证据

突触延迟

进入突触前神经终末的钙的测量

钙进入位点的定位

去极化在递质释放中的作用

量子释放

多分子量子的自发释放

非量子释放

终板电位的波动

终板电位的统计学分析

量子中的分子数

神经元突触处的量子内容

一个量子所激活的通道数

神经肌肉接头处平均量子大小的变化

递质释放的囊泡假说

神经终末的超微结构

通过胞吐释放囊泡内容物

胞吐作用的形态学证据

小泡内容物的再利用

在活细胞中监测胞吐及胞吞

第12章 突触可塑性

信号传递的短时程变化

递质释放的易化和压抑

钙在易化中的作用

突触传递的增强

强直后增强

信号传递的长时程变化

长时程增强

海马锥体细胞的联合型LTP

LTP诱导的机制

LTP的表达

受体的上调

寂静突触

突触前LTP

长时程压抑

小脑的LTD

LTD的诱导

介导LTD的第二信使系统

LTD的表达

突触效能变化的意义

第13章 突触传递的细胞和分子生化机制

神经递质

递质的鉴定

作为信使的神经递质

递质分子

神经递质的合成

乙酰胆碱的合成

多巴胺和去甲肾上腺素的合成

5-羟色胺的合成

GABA的合成

递质合成的短时程和长时程调节

谷氨酸的合成

神经肽的合成

递质在突触囊泡中的贮存

轴浆运输

轴浆运输的速率和方向

微管和快速运输

慢速轴浆运输的机制

递质释放和囊泡的循环利用

在神经终末中囊泡的分选

专题13.1 SNARE假设

囊泡运输机制的保守性

突触结合蛋白和神经递质释放的钙依赖性

细菌性神经毒素以SNARE复合体为靶点

突触囊泡膜成分通过胞吞作用恢复

递质受体的定位

突触前受体

神经递质从突触间隙的清除

乙酰胆碱酯酶清除乙酰胆碱

通过水解清除ATP

通过摄取清除递质

第14章 中枢神经系统递质

专题14.1 分子生物学技术和CNS递质

递质分布的定位

GABA和甘氨酸：CNS内的抑制性递质

GABA受体

苯二氮卓和巴比妥盐调制GABAA受体功能

CNS中谷氨酸受体

一氧化氮：CNS的递质

基底前脑核中的乙酰胆碱

胆碱能神经元、认知和老年性痴呆

CNS的递质：ATP和腺苷酸

阿片肽

CNS中的肽类递质

P物质

生物胺对中枢神经系统功能的调节

蓝斑的去甲肾上腺素

中缝核的5-HT

结节乳头体核的组胺

黑质中的多巴胺

以特异的突触为作用靶

第3部分 整合机制

第15章 水蛭、蚂蚁和蜜蜂中整合和行为的细胞机制

水蛭中枢神经系统中单个神经元的整合

从神经元到行为以及从行为到神经元

水蛭神经节：半自主性单位

水蛭神经节中的感觉细胞

运动细胞

感觉和运动细胞的连接

突触效能的短时程改变

膜电位、突触前抑制和递质释放

重复激活与传导阻断

更高水平的整合

S中间神经元与敏感化

沙漠蚁归巢之路

蚂蚁和蜜蜂的导航

用偏振光作罗盘

蚁眼的偏振光检测

寻巢的策略

导航的神经机制

偏振光和蜜蜂中“扭转”的光感受器

蜜蜂使用磁场导航

为何研究无脊椎动物神经系统？

第16章 自主神经系统

交感和副交感神经系统

非随意控制的功能

专题16.1 认识交感神经机制的道路

自主神经节中的突触传递

自主神经节中的M-电流

神经节后轴突的突触传递

嘌呤能传递

自主神经系统的感觉输入

肠神经系统

下丘脑对自主功能的调节

释放激素的丘脑神经元

GnRH细胞的分布和数目

昼夜节律

第17章 机械和化学刺激的转导

机械感受器的刺激编码

短程感受器和长程感受器

牵张感受器对刺激参数的编码

鳌虾的牵张感受器

肌梭

对静态和动态肌肉牵拉的反应

机械感受器的适应机制

环层小体的适应

机械刺激的转导

脊椎动物耳内的机械感受毛细胞

专题17.1 内耳的感觉上皮

毛细胞感受器的结构

毛束偏转引起的转导

顶端连接和门控弹簧

毛细胞中的转导通道

毛细胞的适应

嗅觉

嗅感受器

嗅觉反应

嗅感受器中的环腺苷酸门控通道

味觉的转导机制

受体和离子通道的偶联

嗅质的特异性

咸味和酸味

味感受细胞

甜味和苦味

谷氨酸和辣椒的分子受体

伤容性感受和热刺激的转导

伤害性感受器的激活和敏感化

第18章 躯体感觉和听觉信号的处理

精细触觉感受器的组构

躯体感觉系统：触觉识别

刺激编码

中枢通路

躯体感觉皮层

皮层神经元的反应特性

周围抑制

感觉模态的平行处理

次级和联合躯体感觉皮层

专题18.1 Brodmann区

痛觉的中枢通路

痛觉和温度觉通路

听觉系统：编码声频

耳蜗

频率选择性：机械性调谐

耳蜗的传出抑制

哺乳类耳蜗毛细胞的电动性

毛细胞的电学调谐

毛细胞钾通道和调谐

听觉通路

听皮层

声音定位

眼睛

第19章 视网膜的信号转导和加工

视系统的解剖通路

突触连接的汇聚和发散

视网膜

视网膜的细胞分层

视杆和视锥

光感受器的排列和形态

脊椎动物光感受器对光的电反应

视色素对光的吸收

视色素

视紫红质的结构

视锥和色觉

色盲

光感受器的转导

光感受器通道的特性

cGMP门控通道的分子结构

cGMP的级联反应

专题19.1 光感受器的适应

具有去极化光反应的脊椎动物的光感受器

对单个光量子的反应

经cGMP级联反应的放大

光感受器至双极细胞的信号传递

双极细胞、水平细胞和无长突细胞

视网膜内的神经递质

感受野的概念

双极细胞的反应

双极细胞的感受野组构

水平细胞和周围抑制

双极细胞感受野组构的意义

在整体动物，用离散视觉刺激来确定感受野

视网膜的输出

神经节细胞的感受野

神经节细胞的感受野组构

感受野的大小

神经节细胞的分类

形成神经节细胞感受野组构的突触输入

神经节细胞传递了何种信息？

第20章 外膝核和初级视皮层的信号处理

外侧膝状核

外侧膝状核视野图

视皮层的细胞构筑

外膝核功能分层

皮层的输入、输出和分层

外膝核输入在第4层的分聚

探索皮层的策略

皮层感受野

简单细胞的反应

简单感受野的生成

复杂细胞的反应

复杂细胞感受野的形成

感受野：形状感知单元

眼优势柱和朝向柱

第21章 视皮层的功能构筑

朝向柱

眼优势柱和朝向柱的关系

形状、运动和颜色的平行处理

大细胞、小细胞和K细胞“通道”

细胞色素氧化酶斑块和条带

向视区2(V2)的投射

视皮层联合区

运动检测和MT区

MT区和视觉追踪

色觉

色觉通路

颜色恒常性

专题21.1 颜色恒常性

视觉信号的整合

初级视皮层内的水平联系

双眼感受野在皮层神经元的汇聚

综合左、右视野的连接

专题21.2 胼胝体

我们将走向何处？

面容和字母

功能成像

第22章 运动控制的细胞机制

运动单位

运动神经元的突触输入

运动神经元中单元性突触电位

大小原则与分级收缩

脊髓反射

交互神经支配

肌梭的传出控制

来自肌肉感受器的感觉信息

屈肌反射

协调运动的产生

中枢模式发生器

行进

感觉反馈和中枢运动程序间的相互作用

呼吸

运动通路的组构

脊髓运动神经元的组构

对运动神经元的脊髓以上水平的控制

内侧运动通路

外侧运动通路

运动皮层与随意运动的执行

专题22.1 运动活动的胞外记录

联合运动皮层

皮层神经元的活动

与上肢运动方向相关的皮层细胞活动

对运动的计划

小脑

小脑的连接

小脑皮层的细胞构筑

小脑核团中的细胞活动

小脑损伤病人的缺损

基底神经节的功能环路

基底神经节

基底神经节的细胞活动

基底神经节的疾病

第4部分 神经系统的发育

第23章 神经系统的发育

术语

研究发育的遗传学方法

神经元和胶质细胞前体的产生

早期神经形态形成

CNS中神经元的迁移

胞外基质粘连蛋白和神经嵴细胞的迁移

神经组织的区域特化

同源异形基因和节段化

脊索和底板

区域特化的概图

简单神经系统中的细胞谱系和诱导性相互作用

果蝇眼发育中的诱导性相互作用

神经元和胶质细胞个性的决定

哺乳类CNS中的细胞谱系

神经元出生时间和细胞命运间的关系

Reeler小鼠皮层层次的遗传异常

局部线索对皮层构筑的影响

发育的激素控制

神经干细胞

外周神经系统中神经元表型的控制

外周神经系统中递质的选择

轴突的长出

生长锥、轴突伸长和肌动蛋白的作用

细胞和胞外基质粘连分子与轴突长出

轴突的引导

靶位依赖性和非靶位依赖性导向

经路标细胞的移行

与路标细胞的突触相互作用

轴突引导的机制

脊髓中生长锥的移行

semaphorin家族的化学排斥分子

对化学排斥分子和化学吸引分子反应的调制

靶位的神经支配

乙酰胆碱受体的聚集

突触形成

聚集蛋白诱导的突触分化

CNS突触的形成

生长因子和神经元的存活

神经生长因子

专题23.1 神经生长因子的发现

NGF的摄取和逆向转运

生长因子中的神经营养因子家族

中枢神经系统中的神经营养因子

神经营养因子受体

发育期间竞争性相互作用

多神经元支配的修剪和消除

神经元细胞死亡

神经元活动和突触消除

神经生长因子和修剪

神经特异性的总体讨论

第24章 突触连接的去神经支配和再生

轴突切断的神经元及周围胶质细胞的变化

瓦勒氏变性

去轴突后的逆向跨突触效应

去神经的肌肉膜

去神经对突触后细胞的影响

营养性物质和去轴突的影响

去神经或肌肉持续不活动后新ACh受体的出现

去神经肌肉上受体的合成和降解

肌肉不活动在去神经超敏感性中的作用

去神经肌肉超敏感性发展中钙的作用

调节ACh受体合成的神经因子

去神经后神经细胞中受体的分布

正常肌肉和去神经肌肉对新的神经支配的易感性

超敏感性和突触形成

去神经诱导轴突长芽

脊椎动物外周神经系统的再生

被切断的轴突的再生

神经重新支配的特异性

神经和肌肉形成异常接触后的特性

再生神经肌肉突触处基底层的作用

突触基底层和突触特化的形成

集聚蛋白的鉴定

哺乳动物中枢神经系统的再生

中枢神经系统再生中胶质细胞的作用

神经膜细胞搭桥和再生

哺乳动物中枢神经系统中再生的轴突形成突触

未成熟哺乳动物中枢神经系统的再生

神经元移植

第25章 视觉及听觉系统的关键期

新生猴及猫的视觉系统

新生动物皮层细胞的感受野和反应特点

新生猴及猫的眼优势柱

眼优势柱的发育

子宫内皮层构筑的发育

生命早期异常经验的影响

眼睑封闭后的致盲

视回路发育中的遗传因素

单眼夺视后皮层细胞的反应

弥散光及形状对保持正常反应的相对重要性

在夺视后外膝核神经元的形态变化

夺视后皮层的形态变化

对封闭眼睑敏感的关键期

关键期中的恢复

对维持视觉系统功能性连接的必要条件

两侧眼睑封闭以及竞争的作用

斜视的效应

朝向偏好的变化

人类视觉系统发育的关键期及其临床意义

夺视引起变化的细胞及分子机制

冲动活动对结构的影响

在发育过程中无传入冲动时的同步自发活动

神经元连接可塑性的细胞机制

营养性分子和神经元连接的维持

不需竞争的传入纤维的分聚

听觉系统的关键期

新生仓鹗的听觉经验和视觉经验

生命早期丰富的感觉经验的影响

高级功能的关键期

关键期的生物学上的益处

第5部分 结论

第26章 悬而未决的问题

神经元功能的细胞和分子研究

物质的细胞间转移在功能上的重要性

发育和再生

用遗传学方法了解神经系统

感觉和运动整合

临床神经病学对脑研究的推动

节律性

基础神经科学对神经病学的推动

进展的速度

结论

附录A 电路中的电流

附录B 低分子质量递质合成及失活的代谢途径

附录C 脑的结构和通路

术语汇编

参考文献总汇

索引(英中对照)

译者后记