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出版者:Springer Verlag

作者:Moonen, C. T. W. (EDT)/ Bandettini, P. A. (EDT)

出品人:

页数:587

译者:

出版时间:

价格:$ 133.34

装帧:Pap

isbn号码:9783540672159

丛书系列:

图书标签:

• fMRI
• 神经影像
• 功能性磁共振成像
• 认知神经科学
• 神经科学
• 医学影像
• 脑科学
• 心理学
• 生物物理学
• 数据分析

《神经回路学：从分子到行为的整合视角》 内容简介 《神经回路学：从分子到行为的整合视角》旨在为读者提供一个全面而深入的神经科学前沿视角，重点聚焦于解析大脑中复杂神经回路的结构、功能、动态变化及其与高级行为和认知过程的关联。本书突破了传统上孤立研究特定神经元或分子机制的局限，强调从分子层面精密的信号转导机制，到细胞群体的同步活动，再到宏观行为输出的完整、多尺度集成体系。 全书共分为五大部分，共二十章，力求构建一个连贯的知识框架，引导读者理解“信息如何在生物系统中被编码、传输和转换”这一核心科学问题。 --- 第一部分：神经回路的基石与构建模块（Foundations and Building Blocks） 本部分为理解复杂回路奠定基础，详细阐述了构成神经回路的基本单元及其相互作用的物理和化学基础。 第一章：神经元的类型多样性与功能特化 本章深入探讨了中枢和周围神经系统中神经元的形态学分类、电生理特性（如兴奋性、抑制性、调节性神经元）的细微差别。重点介绍了现代神经解剖学技术，如单细胞RNA测序（scRNA-seq）和高级免疫组织化学技术，如何揭示神经元群体的异质性，并讨论了基因表达谱如何指导特定功能回路的形成。 第二章：突触的结构、传递与可塑性 突触是信息传递的核心界面。本章详尽描述了化学突触和电突触的超微结构，以及神经递质（包括经典的谷氨酸、GABA，以及神经肽、气体递质等）的释放、受体结合和信号放大机制。至关重要的是，本章花费大量篇幅讨论了突触可塑性——长时程增强（LTP）、长时程抑制（LTD）以及突触权重调控的分子机制，强调这些过程是学习和记忆的物理基础。 第三章：胶质细胞：回路的积极调控者 传统上被视为支持细胞的胶质细胞（星形胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞）现已证明是回路功能不可或缺的组成部分。本章探讨了星形胶质细胞如何通过“三联体”模型调控突触传递的效率，少突胶质细胞如何通过髓鞘化速度影响轴突的传导速度，以及小胶质细胞在回路的修剪和稳态维护中的免疫与炎症反应。 第四章：分子标记与示踪技术 本章聚焦于解析回路连接图谱（Connectomics）所依赖的关键技术。详细介绍病毒示踪（如狂犬病毒、腺相关病毒）、Cre-LoxP系统在特定细胞群标记中的应用，以及荧光蛋白的最新发展（如钙指示剂、电压敏感染料），这些工具是绘制和激活特定回路的先决条件。 --- 第二部分：回路的组织与拓扑结构（Organization and Topology） 本部分从解剖学和系统层面考察神经回路的宏观布局及其信息处理的组织原则。 第五章：皮层柱与微环路：信息处理的基本单元 重点分析了哺乳动物大脑皮层中垂直排列的微电路结构——皮层柱（Cortical Columns）。讨论了兴奋性与抑制性神经元的精确分层排列，以及它们如何协同工作以实现初步的特征提取和感觉信息整合。 第六章：大脑区域间的宏观连接组学 本章转向更广阔的尺度，讨论了白质束在不同脑区之间的信息高速公路作用。引入扩散张量成像（DTI）和示踪技术的结果，描绘了关键的白质连接通路（如弓形束、内囊），并探讨了这些宏观连接的拓扑特征（如小世界网络属性）。 第七章：皮质下环路：运动、情绪与奖赏 详细剖析了与基底核、丘脑、杏仁核和海马体相关的核心皮质下环路。重点解析了基底核内部的直接通路和间接通路在运动选择和启动中的对立平衡机制，以及杏仁核回路在恐惧学习和情绪调节中的作用。 第八章：神经振荡与群体编码 本章探讨了神经元群体同步活动产生的节律性振荡（如Alpha、Beta、Gamma波）。分析了不同频率振荡与信息处理阶段（如注意力集中、感知整合）的对应关系，并讨论了群体编码理论，即信息如何存储在大量神经元放电模式的集合中，而非单个神经元。 --- 第三部分：回路的动态功能与调控（Dynamics and Modulation） 本部分关注回路如何根据内部状态和外部环境进行实时调整，实现灵活的行为控制。 第九章：神经递质调控的“模式转换” 本章集中讨论了单胺类（多巴胺、去甲肾上腺素、血清素）和乙酰胆碱等全局性调节系统如何“标记”或“设置”整个回路的状态。例如，多巴胺能系统如何通过信号到噪声比的调整，实现对奖赏预测误差的编码，从而影响决策回路的权重分配。 第十章：内稳态与回路的自适应调节 讨论回路如何通过内在机制维持其功能稳定性。深入探讨了背景活动（Tonic Activity）和神经元兴奋性的自适应调节机制（如内在兴奋性、钾离子通道的调节），确保回路在长期激活下不会饱和或崩溃。 第十一章：时间编码与序列处理回路 针对时间依赖性任务，如复杂的运动序列或语言处理，本章分析了那些专门用于处理时间信息的回路。探讨了振荡相位锁定、时序吸引子网络（TSANs）等机制，它们如何使神经元群体按预定顺序激活，以产生连贯的行为输出。 第十二章：前额叶皮层：工作记忆与认知控制回路 聚焦于高级认知功能的中枢。详细解析了前额叶皮层（PFC）中维持信息的工作记忆回路——特别是循环网络（Reverberating Circuits）的结构和功能，以及PFC如何通过抑制下游干扰信号来执行认知控制。 --- 第四部分：发育、学习与回路的可塑性（Development, Learning, and Plasticity） 本部分考察神经回路是如何被构建、训练，并适应新的经验的。 第十三章：发育中的神经元迁移与连接形成 从胚胎发育的角度，追溯神经元如何精确迁移到指定位置，以及轴突和树突如何通过生长锥向导，精确寻找目标神经元并形成突触。讨论了分子信号（如趋化因子）在指导这些复杂过程中的关键作用。 第十四章：关键期与敏感期的回路修剪 神经系统的发育存在关键期。本章阐述了在视觉系统、听觉系统和运动系统中，经验依赖的突触修剪和强化是如何发生在特定时间窗口内，以优化回路效率，并解释了为什么错失关键期会对终身功能造成不可逆的影响。 第十五章：经验驱动的结构可塑性 超越突触强度的变化，本章探讨了神经元形态层面的长期变化，包括树突棘的生长、消失和形态重塑，以及轴突侧枝的形成。这些结构性变化是长期记忆和技能习得的物理载体。 第十六章：回路损伤后的代偿与重塑 分析中风、创伤或其他损伤发生后，神经系统如何尝试恢复功能。探讨了病理性可塑性（如幻肢痛的回路基础）和代偿性重塑（如运动皮层对瘫痪肢体的重新表征）的分子和细胞机制。 --- 第五部分：疾病与未来研究范式（Pathology and Future Paradigms） 本部分将回路知识应用于理解精神和神经系统疾病，并展望未来的研究方向。 第十七章：回路失调与精神障碍 将精神分裂症、抑郁症和焦虑症等疾病，置于回路失调的框架下进行解析。例如，讨论多巴胺回路的过度敏感或血清素调控的缺陷如何具体影响决策和情绪反应的回路平衡。 第十八章：神经退行性疾病的回路病理学 探讨阿尔茨海默病和帕金森病中，病理蛋白（如Tau、$alpha$-突触核蛋白）如何通过神经元间的“朊蛋白样传播”扩散，并导致特定功能回路的系统性崩溃和功能丧失。 第十九章：光遗传学与化学遗传学在回路解析中的革命 全面回顾和评估了当前最前沿的干预和记录技术。深入讲解了光遗传学（Optogenetics）如何实现对特定细胞群的精确激活或抑制，以及化学遗传学（Chemogenetics，如DREADDs）在非侵入性调控复杂行为回路中的应用。 第二十章：构建理论模型与回路模拟 展望未来，本章讨论了理论神经科学的重要性。如何利用计算模型，如人工神经网络（ANNs）或微分方程模型，来检验关于复杂回路工作原理的假设，并预测新的实验可验证的现象，推动从数据驱动到原理驱动的科学范式转变。 《神经回路学：从分子到行为的整合视角》是一本面向研究生、高级本科生以及跨学科研究人员的参考书，它要求读者具备扎实的神经生物学基础，并渴望理解大脑如何作为一个极其复杂的、多层级的动态系统进行运作。

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