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神经系统的信息是以神经冲动表现出来的,神经冲动是沿着神经,高速传导到它们末梢的电位改变,在末梢处引起其他神经的冲动或肌肉、腺体或身体其他器官的活动。上世纪20年代,德国生理学家洛伊(OLoewi,1873~1961)和英国生理学家戴尔(HH Dale,1875~1968)证明神经冲动的传递是在神经末梢处的冲动引起生物活性物质的释放,这些物质再引起下一个神经或神经所支配的结构的电活动,神经末梢及其支配的结构之间的功能间断就这样被弥合起来。自此,神经生理学又与生物化学相结合,在神经元之间和神经与肌肉连接处展开化学递质的研究。 目前已有30多种分子被确定为递质,从大小来分大致有2类:一类是神经肽,相对分子质量数百至数千。另一类小分子递质,或称经典递质,相对分子质量100或数百,如和氨基酸类(谷氨酸、门冬氨酸、r氨基丁酸、甘氨酸)、乙酰胆碱和单胺类递质。每一类神经递质中又包括了许多种递质,并且每一种递质还分为多个亚型[4]。 从对神经元的作用上看,神经递质大体上可以分为兴奋性和抑制性2类,各种神经递质可以通过与受体结合,或在神经突触中发挥作用,从而影响神经元的兴奋性,起到抑制或促进的作用。大量实验表明,乙酰胆碱是神经末稍释放到内脏、肌肉以及神经元之间传递刺激的化学物质,在运动神经和肌肉终板之间的信使物质乙酰胆碱是以小的分子形式从神经末梢释放。美国生理学家坎农(WBCannon,1877~1945)等一批科学家的研究表明,交感神经纤维末梢与心脏、平滑肌和腺体之间的化学递质是去甲肾上腺素。神经中的去甲肾上腺素是在直径大约为万分之一毫米的颗粒中合成和贮存的。神经递质是以囊泡的形式储存于神经末梢的,递质物质的释放是过量的,一旦需要的量已经达到它的目的并引起效应时,余下的则大多数被重新摄取到神经末梢的贮存点,这是限制神经冲动作用间的迅速、有效和经济的途径。这一过程可如图1所示:
和所有的基础发现一样,神经递质的发现已经促进了实践的发展,并且广泛地应用于医学领域:服用毒品所产生的快感完全是毒物在大脑中扰乱了神经冲动的化学传递的后果;我们的精神和心理过程也可以通过化学手段加以干预;对神经和精神疾病,已经能够用药物进行治疗。正是由于有了对儿茶酚胺类神经递质的代谢过程的了解,才研制出治疗高血压和帕金森病的新药物。 神经递质传递过程的性质的重要研究,不仅丰富了医学理论知识,而且对于了解和治疗外周和中枢起源的神经疾病也极为重要。随着研究的深入,将会开辟治疗的新途径。 3神经化学的研究方法 近20年许多无创性新技术被引入神经化学的研究中。脑内微透析(MD)是一种测定活体脑细胞间液中内源性物质变化的新技术。MD作为一种新兴的神经化学监测方法,现在常用来测定可能导致脑损伤和脑缺血的神经递质的变化。 在神经影像学技术方面,出现了电子计算机扫描(CT),CT血管造影(CTA),磁共振成像(MRI),磁共振血管造影(MRA)和数字减影血管造影(DSA)等新技术[5]。这些新技术可以为研究者提供详细的有关脑及其功能的图像,被广泛用于大脑病变区域和肿瘤的定位。神经化学脑影像研究方法主要用于阐明精神分裂症的神经生化基础。神经化学脑影像研究包括直接测量神经生化指标如受体密度、递质浓度等,或利用相对特异的神经生化探针测定局部脑神经活动[6]。 一些用于脑科学研究的脑成像技术也被引入神经化学研究领域。如:正电子发射断层扫描(PET),主要用于检测受体结合力和神经递质代谢;功能磁共振成像(fMRI)不仅能清楚显示脑结构,还能描述神经活动,它不需要向身体注射放射性物质,比起PET更少损伤;脑电图通过测量神经元活动所导致的电活动模式(我们常说的脑电波)来捕捉神经元的瞬间变化[7]。 4神经化学的发展前景 4.1病理、神经递质领域 进入20世纪80年代后,神经化学的研究主要集中到对疾病的病理、神经递质和神经功能活动的研究领域。运用神经化学机制来研究疾病的病理,有助于从本质上掌握疾病的产生机制,从而研发出新的治疗药物和治疗方法。未来的神经化学可能在神经细胞间的通讯,如神经递质、调质和受体以及多种神经肽的作用机制方面取得突破性的进展。4.2神经生化标志物研究领域 神经化学的另一主要研究领域是运用神经化学方法对神经生化标志物进行精确测定。某些疾病可以通过检测相应的神经生化标志物来确诊,如Dopamine递质(DAT)和αsynuclein蛋白是确认帕金森疾病的2种主要的神经生化标志物[8]。这一领域中神经化学技术与其他测量神经生物学状态——神经行为试验和电生理——的方法相结合是其发展方向。 4.3人类认知机理研究领域 在人类的认知学习的机理研究领域中,神经化学也将扮演重要的角色。神经化学的检测方法可以帮助研究者集中检验脑发育与特殊的认知能力或过程发展间的实质性联系;神经化学的诊断技术可以帮助研究者直观的了解记忆和学习的神经机制,如认知任务与脑电技术的结合能够更精确地探索记忆发展的神经基础。 神经化学将更多的与神经生物学、神经解剖学、神经科学、脑科学、认知神经科学等神经类科学结合,在揭示神经和大脑的结构、病变、功能的同时,也为人类学习的研究提供技术和研究方法的支持。 参考文献 [1]韩济生.生理科学进展,2001,(2):189 [2]祁爱群,陈宜张.中国神经科学杂志,2000,(4):390 [3]关新民.医学神经生物学.北京:人民卫生出版社,2002:93 [4]钱若兵.立体定向和功能性神经外科杂志,2004,(4):250 [5]王拥军.广西医学,2005,(5):617 [6]王筱兰,张志珺.国外医学精神病学分册,2002,(4):235 [7]沃尔夫(WolfeP)著.脑的功能:将研究结果应用于课堂实践.北京师范大学“认知神经科学与学习”国家重点实验室,脑科学与教育应用研究中心译.北京:中国轻工业出版社,2005:4 [8]Varun RACHAKONDA,Tian Hong PAN,Wei Dong LECell Research,2004,(14):353 “中学课堂网 http://www.zxkt.com/” |
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