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《脑科学进展的跨世纪回顾与展望_陈惟昌》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、专论:脑科学与意识研究脑科学进展的跨世纪回顾与展望***陈惟昌邱红霞王自强(中日友好临床医学研究所生物物理研究室,北京100029)摘要:20世纪脑科学取得十分辉煌的成就。当此世纪之交,回顾20世纪百年来脑科学的重大进展以及展望21世纪脑科学的发展趋势,有重要意义。20世纪脑科学的进展可概括为三大里程碑:(1)神经元学说;(2)离子通道理论;(3)脑功能成像。21世纪脑科学将取得更大的飞跃。预期在21世纪除继续发展20世纪已有的成就之外,将可望在以下5个方面取得突破性进展:(1)神经元功能成像;
2、(2)神经系统多基因病定位及老年性痴呆发病机理的阐明;(3)神经系统信息编码的研究;(4)后基因组时代分子神经生物学;(5)意识、思维与情绪本质的进一步探讨。本文首次提出启动人类神经组计划(HumanNeuromeProject,HuNP)研究和建立神经数据库(NeuroBank)的建议,并提出其系统构建和具体实施的方案。人类神经组计划将是继人类基因组计划之后的又一伟大的生物学系统工程,它的开展对破译人脑思维起源之谜,有重大意义。关键词:脑科学神经元功能成像分子神经生物学神经信息编码显微CT人类
3、神经组计划(HuNP)20世纪是物理学取得辉煌成就的世纪。元是神经系统的结构单元、功能单元、发育单相对论,量子力学,基本粒子,和平利用原子元、营养单元和病变单元。20世纪神经科学的能,激光,宇航登月等都使我们对客观物质世发展,充分证实神经元学说的正确性。神经元界结构之谜的认识进一步深入。在20世纪,学说奠定了本世纪神经科学发展的结构基础。作为神经科学与信息科学相结合的脑科学在112神经元兴奋过程的离子通道理论:探索意识之谜方面同样也取得辉煌的成就。1952年,Hodgkin和Huxley在枪乌贼
4、的巨轴索当此世纪之交,回顾20世纪百年来脑科学的上用电压箝位技术,首次提出神经兴奋与传导重大进展以及展望21世纪脑科学的发展趋势过程的离子通道理论。1984年,Noda克隆出并有重要意义。测定电鳐的钠离子通道的分子结构,其后Ne-her和Sakmann用膜片钳技术测量到单离子通一、20世纪脑科学的进展道的电流,都证实离子通道理论的正确性。20世纪脑科学的进展内容十分丰富,概括Hodgkin和Huxley的离子通道理论奠定了神经科学发展的生起来可分为3大里程碑和10大方面的进展。现分述如下:理学基
5、础。1脑科学研究进展的3大里程碑113脑功能成像技术:1973年,Hounsfield用电子计算机111神经元学说(Neurondoctrine):19世纪末和20世纪断层成像技术首次在活体条件下观察到人脑的内部结构。其后MRI,fMRI,PET,SPECT等脑的结构及功能成像技术得到初,Cajal创造性地提出神经元学说。神经元学说认为:神经*国家自然科学基金资助项目。**陈惟昌(CHENWeichang,1932.5~),男,广东吴川市人。现任中日友好临床医学研究所生物物理研究室研究员,中国科
6、学院生物物理研究所视觉信息加工重点实验室学术委员会副主任,国家自然科学基金委员会第八届生物物理与生物医学工程学科评审组组长。从事生物神经网络原理,生物信息论与控制论,电生理信号处理等科研工作。1958年在国内首先介绍新兴学科/生物学控制论0并率先开展针刺电兴奋特性,脑电频谱分析,肌电幅谱定量分析,以及心电图的电子计算机自动识别与诊断等研究工作,参加筹划与开发我国第一台正电子断层图仪(PET)获1995年亚洲CT先进科技奖,提出神经信息的二重编码理论及大脑神经网络信息高维空间编码理论。发现遗传密码
7、简并的高维空间连通性法则以及提出DNA序列的高维空间数字编码法则。发表论文80余篇,取得一项国家专利)三维高频心电频谱仪。24世界科技研究与发展专论:脑科学与意识研究迅速的发展。Phelps建立的PET成像技术能在正常条件下显某些基因组起决定作用,决定脑不同部位的形态形成与发示出人脑在不同功能活动状态时脑内各种活性物质(氧、葡育。神经系统发育基因的发现使神经系统发育生物学的研萄糖等)的代谢变化过程,是脑功能定位成像的重大突破。究从细胞学水平提高到分子生物学水平。预期下一世纪这它为研究人的心理及智
8、能活动奠定基础。方面将有更大的发展。220世纪脑科学研究的十大进展216神经系统疾病基因的定位:由于人类基因组计划211电生理学:由于电子放大技术的发展以及微电极的进展,许多神经系统疾病基因的定位,也取得很大进展。技术的应用,使得20世纪神经科学取得长足的进步。可以其中舞蹈病(HuntingtonDisease,HD)基因定位研究,具有代表说,20世纪许多神经科学的成就,都是通过电生理学记录技性。1993年,Duyao将HD的基因定位于4号染色体短臂上,术而发现的。如Eccles的兴奋性和抑制性
