2012神经生物学试题及答案.docx

神经生物学思考题
1.叙述浅感觉传导通路。
⑴ 躯干四肢的浅感觉传导通路：第1级神经元：脊神经节细胞→第2级神经元：脊髓后角（第Ⅰ、Ⅳ到Ⅶ层）→脊髓丘脑束→第3级神经元：背侧丘脑的腹后外侧核→内囊→中央后回中、上部和中央旁小叶后部
⑵ 头面部的浅感觉传导通路：第1级神经元：三叉神经节→
三叉神经脊束→第2级神经元：三叉神经脊束核（痛温觉）
第2级神经元：三叉神经脑桥核（触压觉）
→三叉丘系→第3级神经元：背侧丘脑的腹后内侧核→内囊→中央后回下部
2.叙述周围神经损伤后再生的基本过程。
轴突再生通道和再生微环境的建立→轴突枝芽长出与延伸→靶细胞的神经重支配→再生轴突的髓鞘化和成熟
轴突再生通道和再生微环境的建立：损伤远侧段全程以及近侧端局部轴突和髓鞘发生变形、崩解并被吞噬细胞清除，同时施万细胞增殖并沿保留的基底膜管规则排列形成Bungner带，这就构成了轴突再生的通道。同时，施万细胞分泌神经营养因子、黏附分子、细胞外基质分子等，为轴突再生营造适宜的微环境。
轴突枝芽长出与延伸：再生通道和再生微环境建立的同时或紧随其后，在损伤神经近侧轴突末梢的回缩球表面形成胚芽，长出许多新生轴突枝芽或称为丝足。新生的轴突枝芽会反复分支，在适宜的条件下，轴突枝芽逾越断端之间的施万细胞桥长入远侧端的Bungner带内，而后循着Bungner带一每天1mm到数毫米的速度向靶细胞延伸。
靶细胞的神经重支配：轴突枝芽不断向靶细胞生长延伸，最终达到目的地并与靶细胞形成突触联系。
再生轴突的髓鞘化和成熟：在众多的轴突枝芽中，往往只有一条并且通常是最粗的一条能到达目的地，与靶细胞形成突触联系，其他的轴突枝芽逐渐溃变消失，而且也只有到达目的地的那条轴突才重新形成髓鞘，新形成的髓鞘起初比较细，也比较薄，但随着时间的推移，轴突逐渐增粗，髓鞘也逐渐增厚，从而使有髓神经纤维不断趋于成熟。
3.Concept and stage of memory，Types, and features of each type of memory
从心理学来讲，记忆是存储，维持，读取信息和经验的能力。
②记忆的基本过程：编码，储存，提取
③记忆类型：感觉记忆 短时记忆 长时记忆
④感觉记忆特点：包括图像记忆 声像记忆 触觉记忆 味觉记忆 嗅觉记忆
信息保持的时间极短并且每次收录的信息有限，若不及时处理传送至短时记忆，很快就会消失。信息的传输与衰变取决于注意的程度。
短时记忆特点：又称工作记忆。是有意识记忆，信息保持的时间很短，易受干扰而遗忘，经复述可以转入长时记忆
长时记忆特点：包括程序性记忆和陈述性记忆。程序性记忆是指如何做事情的记忆，包括对知觉技能，认知技能，运动技能的记忆，其定位是小脑深部核团和纹状体 。 陈述性记忆是指人对事实性资料的记忆，其定位是海马和大脑皮层。 长时记忆的信息内容不仅限于外界收录的讯息，更包括创造性意念，知识。记忆容量非常大，且可在长时间内保有信息。
4.Changes of electrophysiology and structure when long term memory is formed
电生理的改变：包括LTP（长时程增强效应）：给突触前纤维一个短暂的高频刺激后，突触传递效率和强度增加几倍且能持续数小时至几天保持这种增强的现象。 LTD （长时程抑制效应） LTP和LTD相互影响，控制着长时程记忆的形成。LTP强化长时记忆 ，LTD则在长时记忆形成过程中起到调节作用 。
突触前的变化包括神经递质的合成、储存、释放等环节；突触后变化包括受体密度、受体活性、离子通道蛋白和细胞内信使的变化
形态结构变化包括突触的增多或增大，突触前后膜增厚。
5.The location, subfields, layers of the hippocampus.
①海马：位于侧脑室下角底及内侧壁，形状如海马，全长约5cm，呈一条镰状隆嵴。
②海马属古皮质,由三层细胞组成：分子层、锥体细胞层和多形层。
③依据细胞形态,不同皮质区发育的差异以及各种纤维通路的不同，把海马又分成CA1、CA2、CA3、CA4四个扇形区。CA4位于齿状回门内,CA3区和CA1区相比前者的锥体细胞较大，后者的锥体细胞较小，CA2区是移行区，由大和小锥体细胞组成。（可作图标注各区）
6.Fiber connections and functions of hippocampal Formation.
(1)传入
①丰富的传入来自内嗅区。
②扣带回发纤维经扣带束经海马旁回终止于海马和或经内嗅区中继后发纤维至海马和下托
③从隔核发纤维(胆碱能纤维)经穹窿、海马伞,终止于海马和齿状回。
④一侧海马发纤维经同侧海马伞、穹窿脚,通过海马连合至对侧穹窿脚与海马伞,终止于对侧海马和齿状回。
⑤蓝斑发出去甲肾上腺素纤维经隔区尾侧及穹窿到达海马,或经胼胝体上方到达海马。
(2)传出
穹窿是海马的主要传出纤维。连合后穹窿终止于乳头体特别是内侧核、 丘脑前核与板内核吻部。连合前穹窿,不成密集的束,分布至隔核、外侧视前区、下丘脑前份与斜角带核。
功能：
海马与空间记忆，近期记忆有关。比较大范围的双侧海马损伤则近期事实记忆的能力丧失,远期记忆不受影响,还表现行为的改变如嗜睡、安静、淡漠、无表情以及自发运动消失。
7.试述神经细胞内钙超载导致细胞死亡的机制
Ca2+超载导致细胞死亡机制：
① Ca2+超载时，大量Ca2+沉积于线粒体，干扰氧化磷酸化，使能量产生障碍；
②激活细胞内Ca2+依赖性酶类，其中Ca2+依赖的中性蛋白水解酶过度激活可是神经细胞骨架破坏；
③激活磷脂酶A和磷脂酶C，使膜磷脂降解；产生大量游离脂肪酸，还可激活血小板，促进微血栓形成，从而在缺血区增加梗死范围，加重脑损害；
④脑缺血时，脑血管平滑肌、内皮细胞均有明显Ca2+超载，前者可致血管收缩、痉挛，血管阻力增加，延迟再灌流，使缺血半暗带内侧支循环不能形成，从而脑梗死灶扩大；后者可致内皮细胞收缩，内皮间隙扩大，血脑屏障通透性增高，产生血管源性脑水肿。
8.简述脑组织中蛋白质异常聚集的机制
基因异常：如PD患者中有a-synuclein,parkin和park3基因突变，在AD患者，APP,PS基因突变ApoE基因多态性可导致APP异常降解，产生大量β淀粉样多肽（Aβ），过量长生的Aβ不断在神经细胞集聚形成老年斑。
蛋白质合成后的异常修饰：蛋白质的异常修饰导致其结构异常，功能降低或丧失。
脑组织慢性病毒感染：如朊蛋白所致的CJD。
9.试述突触的分类和结构。
分类：（1）按神经元接触部位的不同：分为轴突-树突型，轴突-胞体型，轴突-轴突型，胞体-胞体型，树突-树突型；
(2)按结构和机制的不同：化学性突触和电突触；
(3)按传递性质的不同：兴奋性突触和抑制性突触.
结构：化学性突触和电突触的结构包括突触前膜、突触后膜和他们之间的突触间隙（电突触为缝隙连接）。
10.鉴定神经递质的主要条件是什么？
一个化学物质被却认为神经递质，应具有如下的基本特征：
突出前神经元内含有合成该递质的原料和酶系
递质合成后必须储存于突触囊泡以避免被胞浆内其他酶系破坏
突触前刺激能导致该递质的释放
该递质可作用于突触后膜上相应的受体，发挥兴奋或抑制效应；直接外加该递质于神经元或效应细胞旁可产生相同的突触后效应
突触部位存在该类递质的快速失活机制
可采用递质似拟剂或受体阻断剂加强或阻断该递质的突触传递效应
11.何为神经调质？其功能是什么？
神经调质：由神经细胞、胶质细胞或其他分泌细胞所分泌的一类能调节信息传递效率的化学物质，能增强或削弱递质的效应。
功能：调节信息传递效率，增强或削弱递质的效应。①对神经递质起调制作用，本身不直接负责跨突触信号或不直接引起效应细胞功能的改变；②间接调质神经递质在突触前神经末梢的释放及其基础活动水平。
12.对一个细胞进行全细胞箝记录时，电极内液主要成分为（mM）120 KCl, 10 NaCl; 细胞外液主要成分为 (mM) 120 NaCl, 5 KCl. 计算室温25度下，Ek, ENa, Ecl，细胞的静息膜电位以及AP最高峰时的膜电位。（静息时：PK：PNa：Pcl=1:0.04:0.45； AP最高峰时： PK:：PNa：Pcl =1:20: 0.45 )。
答案：
公式一：
（注：此处对数取自然对数）
At25C:
(注：此处对数取常用对数)
[K＋]0=5 [K+]i=120
[Na+]0=120 [Na+]i=10
[Cl－]0=125 [Cl－]i=130
(考试时数值可能会变动)
Ek = 58mV/1lg[5]/[120]=
Ena = 58mV/1lg[120]/[10]=
Ecl = 58mV/(－1)lg[125]/[130]=
公式二：
……
静息时：PK：PNa：Pcl=1:0.04:0.45
PNa=0.04 PK……………………………………………………
Pcl=0.45 PK………………………………………………………
代入中算得Vm=大家都算算，然后统一数值
(气体常数R=8.31 热力学温度T=273+t0C 法拉第常量F=9.65x104)
AP最高峰时：PK：PNa：Pcl =1:20: 0.45
PNa=20 PK………………………………………………………
Pcl=0.45 PK………………………………………………………
代入中算得Vm=大家都算算，然后统一数值
13.画出动作电位图形，描述产生动作电位各阶段的离子机制。
图为神经生物学第二版P74图4-9
当细胞膜收到电刺激时，细胞膜电位发生变化，静息电位朝负电位降低的方向发展，即发生膜的去极化，对应图中的上升支；其中膜内电位由零值上升到最大值的部分称为超射，当膜内电位达到最大值又迅速下降，并逐渐达到静息时的负电位水平，这样就构成了动作电位曲线的下降支。膜电位下降并达到静息电位水平需要经历一段微小而缓慢的波动，称为后电位。
机制：（机制可根据自己的情况简化一下）
①去极化过程 当细胞受刺激而兴奋时，膜对Na+通透性增大，对K+通透性减小，于是细胞外的Na+便会顺其波度梯度和电梯度向胞内扩散，导致膜内负电位减小，直至膜内电位比膜外高，形成内正外负的反极化状态。当促使Na+内流的浓度梯度和阻止Na+内流的电梯度，这两种拮抗力量相等时，Na+的净内流停止。
②复极化过程 当细胞膜除极到峰值时，细胞膜的Na+通道迅速关闭，而对K+的通透性增大，于是细胞内的K+便顺其浓度梯度向细胞外扩散，导致膜内负电位增大，直至恢复到静息时的数值。
可兴奋细胞每发生一次动作电位，总会有一部分Na+在去极化中扩散到细胞内，并有一部分K+在复极过程中扩散到细胞外。这样就激活了Na+－K+依赖式 ATP酶即Na+－K+泵，于是钠泵加速运转，将胞内多余的Na+泵出胞外，同时把胞外增多的K+泵进胞内，以恢复静息状态的离子分布，保持细胞的正常兴奋性。如果说静息电位是兴奋性的基础，那么，动作电位是可兴奋细胞兴奋的标志。
14.举例说明神经元迁移主要形式。
神经元迁移的主要形式有辐射状迁移和切线迁移。
辐射状迁移：中枢神经系统神经元迁移的主要方式，指与脑表面相垂直的方向进行迁移的神经，这类神经元主要附着在胶质细胞上进行迁移。如大脑皮层的神经元借着特殊的放射胶质细胞的长突起引导后分化的神经元从皮层内侧迁移到皮层外侧，形成大脑皮层最内层总是最早分化，而最外层则是最后分化的特殊分层结构。
切线迁移：主要用来描述与辐射迁移的神经元相垂直的方向进行迁移的神经元。如GABA 能中间神经元起源于前脑基底侧的LGE和CGE，切线方向迁移至皮质区。
切向迁移和辐射迁移并不是相互排斥的，一些神经元可能在迁移过程中采用两种迁移方式到达特定的位置。
15.说明神经元标记的不同方法及各种方法之间的区别。
Birthdate：主要利用胸腺嘧啶核苷类似物代替胸腺嘧啶（T）渗入正在复制的DNA分子，通过与荧光染料的特异性反应标记进行DNA合成的神经元。
Lineage tracing：谱系追踪是一种通过永久标记一个细胞来跟踪这个细胞和它的子细胞技术。如ROSA reporter system，利用带有不同基因启动子的Cre对ROSA品系的老鼠终止子进行敲除，表达出ROSA带有的特异性荧光来标记该基因表达部位的细胞。
Molecular mapping：将特定标记的已知探针与特定的神经元或胶质细胞进行杂交，从而对特定的细胞进行标记的过程。例如免疫组化反应，即利用抗原与抗体特异性结合的原理，通过化学反应使标记抗体的显色剂显色来确定组织细胞内抗原，对其进行定位、定性及定量的研究。
区别：Birthdate主要标记的是标记物注射期间新产生的细胞，Lineage tracing标记的细胞具有永久性，即使该细胞已经不表达Cre，但仍可被标记上，而Molecular mapping具有即时性，只会标记上正在表达特定蛋白的细胞。
16.简述BrdU和EdU标记的原理及区别。
BrdU与EdU都是胸腺嘧啶核苷类似物，能够在细胞增殖时期（S期）代替胸腺嘧啶（T）渗入正在复制的DNA分子，通过与荧光染料的特异性反应检测DNA复制活性，通过检测标记物便能准确地反映细胞在注射BrdU或EdU期间进入S期细胞的总和。但BrdU需要与抗体结合才能进行标记，DNA变性后才能与抗体结合，这就破坏了DNA双链结构，影响了其他抗体的结合染色，且对其形态学结构的分析也产生影响。EdU可不与抗体结合而直接用检测染料标记，无需DNA变性即可有效检测，可有效避免样品损伤，在细胞和组织水平能更准确地反映细胞增殖等现象。
17.基因敲除小鼠构建的主要过程。
①将目的基因进行克隆
②利用同源重组构建一个基因敲除的打靶载体，敲除包括条件式敲除、永久敲除和KOF系统的敲除。
③利用电转法将打靶载体注入培养的胚胎干细胞中
④通过正负筛选法筛选出染色体上带有靶序列插入的细胞。正负筛选的同源重组区域往往带有抗药性基因，而在重组区域外带有能表达毒素的基因，如果不能正确与同源重组区进行交换，抗药性基因不表达，在具抗生素的培养基上筛选细胞时，细胞就不能存活，如果靶序列是随机插入的，那重组区域外的毒素基因就可进行表达，使细胞致死。
⑤将打靶ES细胞导入囊胚后植入假孕母鼠子宫
⑥产生嵌合体小鼠
⑦将嵌合体小鼠与正常小鼠进行交配
⑧后代杂合子小鼠互交，选出纯合的基因敲除小鼠
18.为什么转基因小鼠至少要建立研究两个不同品系？