2000年,坎德尔博士因其对神经系统学领域的开创性贡献与保罗格林加德共同获得诺贝尔生理学和医学奖。值得一提的是,他因在神经细胞记忆存储的生理学基础方面的研究获得这份殊荣。坎德尔博士还获得其他多个奖项,包括美国国家科学勋章、艾伯特拉斯克医学研究奖(AlbertLasker Basic Medical Research Award)、盖尔德纳国际医学科学杰出成就奖(GairdnerInternational Award for Outstanding Achievement in MedicalScience)、沃尔夫奖,等等。他还获得18个荣誉学位。
坎德尔博士因主编《神经科学原理》而备受赞誉。他的自传《追寻记忆的痕迹》(In Search of Memory: TheEmergence of a New Science ofMind)叙述了他非凡的生活和职业成就,曾荣获《洛杉矶时报》图书奖。他的其他著作包括Cellular Basis ofBehavior: An Introduction to Behavioral Neurobiology,BehavioralBiology of Aplysia: A Contribution to the Comparative Study ofOpisthobranch Molluscs,Molecular Neurobiology in Neurology andPsychiatry和Memory: From Mind to Molecules(与 Larry R.Squire 合著)。
【目录】
上册——
第一部分 总论
1 脑和行为
Eric R. Kandel, A.J. Hudspeth
在脑与行为相关性问题上发展起来的 两种对立观点
脑有明确的机能分区
关于认知能力定位最初的有力证据来 自对语言障碍的研究
情感状态也受脑内特定部位调控
精神活动是脑内各基本功能单元之间 相互作用的终末产物
选读文献
参考文献
2 神经细胞、神经环路与行为
Eric R. Kandel, Ben A. Barres, A.J. Hudspeth
神经系统有两类细胞
每个神经细胞均为具有一种或更多行 为功能环路的一员
所有神经细胞都以相同的方式生成神 经信号
神经细胞的不同主要在分子层面
神经网络模型模拟脑对信息的平行加 工方式
神经联系会根据使用经历而被修改
选读文献
参考文献
3 基因与行为
Cornelia I. Bargmann, T. Conrad Gilliam
基因、基因分析和行为的遗传特性
基因的性质
基因在染色体上的排列
基因型和表性之间的关系
基因在进化过程中是保守的
基因对行为的影响可以从动物模型研究
对人类行为及其异常的遗传研究
精神障碍及研究多基因特性面临的挑战
本章小结
术语表
选读文献
参考文献
第二部分 神经元的细胞和分子生物学
4 神经系统的细胞
James H. Schwartz, Ben A. Barres, James E. Goldman
神经元与胶质细胞在结构和分子特 性方面有很多共性
细胞骨架决定细胞形状
蛋白颗粒和细胞器沿轴突和树突主 动运输
蛋白与其他分泌细胞一样在神经元 内制成
细胞的表膜和胞外基质是重复制造的
胶质细胞有多样的神经功能
本章小结
选读文献
参考文献
5 离子通道
Steven A. Siegelbaum, John Koester
神经系统快速信号传输取决于离子 通道
离子通道属于跨越细胞膜的蛋白质
通过单个离子通道的电流可以被记 录到
所有细胞离子通道都具有的特性
通过生物物理学、生物化学和分子生 物学研究能推出离子通道的结构
本章小结
选读文献
参考文献
6 神经元的膜电位和被动电特性
John Koester, Steven A. Siegelbaum
静息膜电位源自细胞膜两边的静电
静息膜电位由非门控和门控离子 通道决定
维持静息膜电位的离子流平衡随动作 电位而被取消
不同离子对静息膜电位的影响可由戈 德曼方程所量化
神经元的功能特性可以用一种电子等 效电路来表示
神经元的被动电特性影响电信号传输
本章小结
选读文献
参考文献
7 可传输的信号:动作电位
John Koester, Steven A. Siegelbaum
动作电位由通过电压门控通道的离子 流所产生
电压门控离子通道特点的多样性拓宽 了神经元信号的传输能力
电压门控和离子通透的机制已用电生 理测量推断出来
电压门控的钾、钠、钙通道有共同起 源和相似结构 164
本章小结
选读文献
参考文献
第三部分 突触传递
8 突触传递总观
Steven A. Siegelbaum, Eric R. Kandel
有电突触和化学突触
电突触提供瞬间信号传递
化学突触可以放大信号
选读文献
参考文献
9 神经-肌肉突触的信号传输:直接门控传递
Eric R. Kandel, Steven A. Siegelbaum
神经肌肉接点是对直接门控突触传递方 式研究最完善的样板
运动神经元靠开放终板部位配体门控离 子通道来兴奋肌肉
用膜片钳可以测量通过单个乙酰胆碱受 体通道的电流
已经知晓乙酰胆碱受体通道的分子特性
本章小结
附:终板电流可以通过等效电路计算 出来
选读文献
参考文献
10 中枢神经系统的突触整合
Steven A. Siegelbaum, Eric R. Kandel, Rafael Yuste
中枢神经元接受兴奋性和抑制性的传入
兴奋性和抑制性突触有各自的超微结构
兴奋性突触传递受通透钠钾离子的离子 型谷氨酸受体-通道所调控
抑制性突触活动受通透氯离子的离子型 γ氨基丁酸和甘氨酸受体-通道调控
离子型谷氨酸、γ氨基丁酸和甘氨酸受 体是由两个不同基因家族编码的跨膜 蛋白组成的
兴奋性和抑制性突触活动由细胞整合成 为单一的输出信号
本章小结
选读文献
参考文献
11 突触传递的调节:第二信使
Steven A. Siegelbaum, David E. Clapham, James H. Schwartz
环一磷酸腺苷通路最能诠释G蛋白偶联 受体起始的第二信号级联放大作用
由G蛋白偶联受体起始的第二信号通 路遵循相同的分子逻辑
跨细胞的信使对调节突触前功能很 重要
一组酪氨酸激酶受体家族调节某些代 谢型受体效应
离子型和代谢型受体有不同生理作用
磷蛋白磷酸酶可以终止磷酸化调节的 突触活动
第二信使可赋予突触传递以长时效应
本章小结
选读文献
参考文献
12 递质释放
Steven A. Siegelbaum, Eric R. Kandel, Thomas C. Südhof
递质释放受突触前末梢去极化调控
钙内流激发释放
递质以量子单位释放
递质由突触囊泡储存和释放
突触囊泡的胞吐仰仗高度保守的蛋白 结构
递质释放的调控是突触可塑性的基础
本章小结
选读文献
参考文献
13 神经递质
James H. Schwartz, Jonathan A. Javitch
具备四项标准的化学信使才能被考虑 是神经递质
只有少许小分子物质起递质作用
小分子递质被主动摄入囊泡
许多神经活性多肽起递质作用
多肽和小分子递质在很多方面不一样
多肽和小分子递质共存并可以共释放
从突触间隙去除递质即终止突触传递
本章小结
选读文献
参考文献
14 神经和运动单位疾病
Robert H. Brown, Stephen C. Cannon, Lewis P. Rowland
周围神经、神经肌肉接点和肌肉的疾 病在临床上能够鉴别
多种疾病以运动神经元和周围神经为 目标
神经肌肉接点疾病有多种原因
骨骼肌疾患可以是遗传的也可以是后 天的
本章小结
附:运动单位疾病诊断有实验室辅助 标准
选读文献
参考文献
第四部分 认知的神经基础
15 中枢神经系统的组成
David G. Amaral, Peter L. Strick
中枢神经系统由脑和脊髓构成
主要的功能系统有类似的组成
大脑皮质与认知相关
脑的皮质下区域按功能组合成核团
脑的调节系统影响动机、情绪和记忆
周围神经系统在解剖学上区别于中枢 神经系统
本章小结
选读文献
参考文献
16 感觉和运动的功能组合
David G. Amaral
在躯体感觉系统中展示的感觉信息加 工过程
丘脑是除了嗅觉以外所有感觉从感受 器到感觉皮质通路中的关键接点
皮质是感觉信息加工的最高部位
随意运动受皮质和脊髓之间的直接纤 维联系所调控
本章小结
选读文献
参考文献
17 从神经细胞到认知:空间和行动的内部表现
Eric R. Kandel
认知神经科学的主要目标是诠释精神 活动的神经表现
内在空间在脑内的有序代表
内在空间的脑内代表受经验修正
后顶叶联络皮质代表人的外在空间
多数精神活动是非意识的
意识可以用神经生物学分析法来表 示吗
本章小结
选读文献
参考文献
18 认知的组成
Carl R. Olson, Carol L. Colby
皮质机能相关的区域靠在一起
感觉信息在皮质内在连续通路里加工
每一种感觉形式的并行通路到背侧和 腹侧联络皮质
锁定目标的运动行为受额叶控制
边缘联络皮质是通往海马记忆系统的 大门
本章小结
选读文献
参考文献
19 运动前系统的认知功能
Giacomo Rizzolatti, Peter L. Strick
大脑皮质与脊髓之间的直接纤维联系 是执行随意运动的基础
灵长类脑的四个运动前区也有到脊髓 的直接纤维联系
参与随意运动的运动环路组合起来以 完成其特定目标
手在灵长类行为中有特殊作用
在顶叶和运动前皮质的神经元一起活 动编码潜在的运动行为
本章小结
选读文献
参考文献
20 认知的功能影像学
Scott A. Small, David J. Heeger
功能影像反映神经活动的代谢需要
功能影像用于探查认知加工过程
功能影像存在局限性
本章小结
选读文献
参考文献
第五部分 感觉
21 感觉编码
Esther P. Gardner, Kenneth O. Johnson
精神物理学讨论触发感觉刺激的物 理特性
物理刺激通过感觉编码在神经系统 体现
特定感觉通路延伸到中枢神经系统
本章小结
选读文献
参考文献
22 躯体感觉系统:感受器和中枢通路
Esther P. Gardner, Kenneth O. Johnson
躯体感觉系统的初级感觉神经元聚 集于背根神经节
周围躯体感觉神经纤维以不同的速 度传导动作电位
躯体感觉系统使用许多特化的感受器
躯体感觉信息通过脑、脊神经进入 中枢神经系统
躯体感觉信息从脊髓流向丘脑通过 平行的通路
丘脑有若干特定的躯体感觉区
本章小结
选读文献
参考文献
23 触觉
Esther P. Gardner, Kenneth O. Johnson
主动及被动触碰引起机械感受器的 类似反应
手有四种机械感受器
触觉信息在中枢触觉系统内加工
触觉信息在中枢逐级突触传递中不 断抽象化
脑躯体感觉区损伤会造成特定的触 觉障碍
本章小结
选读文献
参考文献
24 疼痛
Allan I. Basbaum, Thomas M. Jessell
伤害性刺激激活伤害感受器
出自伤害感受器的信息传递到脊髓 后角的神经元
痛觉过敏有周围性和中枢性起源
伤害性信息从脊髓传递到丘脑
疼痛有皮质的调控机制
鸦片样肽起内源性控制疼痛的作用
本章小结
选读文献
参考文献
25 视觉加工的构成特点
Charles D. Gilbert
视感觉是作图过程
视感觉受膝状体纹状皮质通路调控
视觉的形状、颜色、移动和深度在 大脑皮质的不同地方加工
在传入通路上接力的神经元感受野 为脑如何分析视觉形象提供线索
由特定神经元组成的柱状结构构成 视皮质
皮质内环路转移神经信息
视觉信息由各种神经编码所表现
本章小结
选读文献
参考文献
26 低层次视觉加工:视网膜
Markus Meister, Marc Tessier-Lavigne
光感受器层对视形象采样
光传导把吸收光子联系到改变膜传导
节细胞把神经内形象带到脑内
中间神经元网络把网膜的输出形态化
网膜的感受性随图像变化而改变
本章小结
选读文献
参考文献
27 中间层次的视觉加工以及原始视觉
Charles D. Gilbert
对象几何图形的内模有助于脑对形状 的分析
对深度的感觉有助于把物象从背景中 分离出来
局部运动的提示决定事物的轨迹和 形状
背景决定对视刺激的感受程度
皮质纤维联系、功能构筑和感受之间 是密切相关的
本章小结
选读文献
参考文献
28 高层次视觉加工:认知影响
Thomas D. Albright
高层次视觉加工涉及对事物的鉴别
下颞皮质是感知事物的初级中枢
事物识别依靠知觉的不变性
事物明确的知觉使行为简单化
视觉记忆是高层次视觉加工的一部分
视觉记忆的联想性回忆取决于加工视 刺激的皮质神经元从上到下的激活
本章小结
选读文献
参考文献
29 视觉加工和功效
Michael E. Goldberg, Robert H. Wurtz
连续关注视野中对象使我们集中注 意力
即使网膜内影像继续移动视觉情景 仍然稳定
在扫视期间视觉的流逝
顶叶皮质把视觉信息送到运动系统
本章小结
选读文献
参考文献
30 内耳
A.J. Hudspeth
耳分三个功能部分
听觉从耳捕获声音能量开始
耳蜗的水动力及机械装置为感受器 细胞提供机械性刺激
毛细胞把机械能转换成神经信号
毛细胞的瞬时反应决定其感受性
毛细胞使用特殊的条带突触
听觉信息从蜗神经开始传递
神经性听觉丧失常见而可治
本章小结
选读文献
参考文献
31 听觉中枢神经系统
Donata Oertel, Allison J. Doupe
声音里含有多类信息
声音的神经表现起于蜗神经核
哺乳动物的上橄榄复合体包含分别测 量两耳声强和时间差别的不同环路
从上橄榄复合体传出的信号发出反馈 回到耳蜗
下丘把听觉信息传到大脑皮质
听觉对人和鸣禽的语音学习和形成都 很关键
本章小结
选读文献
参考文献
32 嗅觉和味觉:化学感觉
Linda B. Buck, Cornelia I. Bargmann
大量嗅感受器蛋白启动嗅觉
嗅觉信号沿着到脑的通路传递
气味引出特殊的先天行为
味觉系统掌控着味觉
本章小结
选读文献
参考文献
下册——
第六部分 运动
33 运动的组织和计划
Daniel M. Wolpert, Keir G. Pearson, Claude P.J. Ghez
运动指令通过感觉运动转换而起始
运动信号经过正馈和反馈处理
运动系统必须要适应于发育和经验
本章小结
选读文献
参考文献
34 运动单位与肌肉活动
Roger M. Enoka, Keir G. Pearson
运动单位是控制运动的基本单位
肌力取决于肌肉结构
不同运动需要不同的活动战略
本章小结
选读文献
参考文献
35 脊髓反射
Keir G. Pearson, James E. Gordon
反射可随特定运动任务而改变
脊髓反射使肌肉收缩形成协调模式
局部脊髓环路负责反射的协调
中枢运动指令和认知过程可以改变 脊髓反射通路的突触传递
固有反射对随意运动和自主性运动 都起重要调节作用
中枢神经系统损伤导致反射和肌紧 张的特殊变化
本章小结
选读文献
参考文献
36 位移运动
Keir G. Pearson, James E. Gordon
步行要求复杂顺序的肌肉收缩
步行的运动模式在脊髓水平组合
从运动肢体来的感觉传入调节步行
对步行的起始和适应性调控需要下 行通路参与
人类行走可能需要脊髓模式发生器
本章小结
选读文献
参考文献
37 随意运动:初级运动皮质
John F. Kalaska, Giacomo Rizzolatti
运动功能位于大脑皮质内
许多皮质区域参与控制随意运动
初级运动皮质在产生运动指令中起 重要作用
本章小结
选读文献
参考文献
38 随意运动:顶叶和运动前皮质
Giacomo Rizzolatti, John F. Kalaska
随意运动表达出运动意愿
随意运动需要有关外界和自身的感 觉信息
伸手去够一个事物需要有对该事物 空间位置的感觉信息
抓握一个事物需要有该事物物理性 状的感觉信息
补充运动复合体在选择和执行合适 的随意动作方面起关键作用
皮质运动系统参与动作的计划
皮质运动区负责理解所见到的别人 的动作
运动动作、意愿感以及自由意志之 间的关系还不能确定
本章小结
选读文献
参考文献
39 对注视的控制
Michael E. Goldberg, Mark F. Walker
六种神经元控制系统保证眼睛注视 目标
眼球的运动靠六块眼外肌
眼球扫视的运动环路位于脑干
扫视由大脑皮质通过上丘控制
平稳跟踪运动涉及大脑皮质、小脑 和脑桥
某些注视转移需要头和眼球运动的 配合
本章小结
选读文献
参考文献
40 前庭系统
Michael E. Goldberg, Mark F. Walker, A.J. Hudspeth
内耳前庭装置含有五个感受器
前庭眼动反射在头部活动时保持眼 球和身体的稳定
前庭装置的中枢纤维联系将前庭觉、 视觉和运动信号进行整合
临床症状可以解释正常的前庭功能
本章小结
选读文献
参考文献
41 姿势
Jane M. Macpherson, Fay B. Horak
姿势的平衡和定向是不同的感觉运 动过程
控制姿势平衡需要身体大量中枢的 参与
姿势定向对优化执行任务、诠释感 受和预感平衡失调很重要
来自各方面的感觉信息必须要整合 起来以维持平衡和定向
神经系统广泛部位参与姿势控制
本章小结
选读文献
参考文献
42 小脑
Stephen G. Lisberger, W. Thomas Thach
小脑疾患有特殊症状和体征
小脑分一系列功能独特的区域
小脑的微环路有一种特定、有规律 的组织形式
前庭小脑调控平衡和眼球的运动
脊髓小脑调控躯干和肢体的运动
大脑小脑涉及运动的计划
小脑参与运动学习
本章小结
选读文献
参考文献
43 基底神经节
Thomas Wichmann, Mahlon R. DeLong
基底神经节由若干互相联系的核团 组成
一大组皮质-基底神经节-丘脑皮 质环路分别促进骨骼肌运动、眼 球运动、联络及边缘功能
皮质-基底神经节-丘脑皮质运动 环路起始并终止于与运动有关的 皮质区域
其他基底神经节环路涉及对眼球运 动、心境、奖赏和执行的功能
基底神经节发生病变会导致运动、执 行功能、行为和心境方面的障碍
本章小结
选读文献
参考文献
44 神经系统变性疾病的遗传机制
Huda Y. Zoghbi
扩延的三核苷酸重复序列是许多神 经变性病的特征
帕金森病是老年人常见的变性疾患
选择性损伤出现在泛素表达基因损 伤之后
动物模型是研究神经变性疾病的有 力工具
与神经变性疾病发病机理相关的若干 通路
对神经变性病分子基础的认识开辟了 治疗干预的可能途径
本章小结
选读文献
参考文献
第七部分 神经信息的非意识和意识性加工
45 脑干的感觉、运动和反射功能
Clifford B. Saper, Andrew G.S. Lumsden, George B. Richerson
脑神经与脊神经同源
脑干内的脑神经核的组合与脊髓的感 觉、运动区域基本排列一样
脑干网状结构的神经元集群协调维持 生命稳态及存活所需的反射和简单 行为
本章小结
选读文献
参考文献
46 脑干的调节功能
George B. Richerson, Gary Aston-Jones, Clifford B. Saper
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