细胞神经科学

细胞神经科学是神经科学的一个分支，与细胞水平的神经元研究有关。 这包括单个神经元的形态和生理特性。 细胞内记录，膜片钳和电压钳技术，药理学，共聚焦成像，分子生物学，两次光子激光扫描显微镜和Ca2 +成像等几种技术已用于研究细胞水平的活性。 细胞神经科学检查各种类型的神经元，不同神经元的功能，神经元彼此之间的影响以及神经元如何协同工作。

内容
1 神经元和神经胶质细胞
2 神经元功能
3 动作电位
4 突触的结构和形成
5 神经递质转运蛋白，受体和信号传导机制
6 突触可塑性
7 参考

神经元和神经胶质细胞

主要文章：神经元和胶质细胞
神经元是专门用于接收，传播和传输电化学脉冲的细胞。仅在人脑中，就有超过八百亿个神经元。神经元的形态和功能各不相同。因此，不是所有的神经元都对应于具有动作电位的树突和髓鞘状轴突的定型运动神经元。例如，某些神经元（例如感光细胞）没有传导动作电位的髓磷脂状轴突。在无脊椎动物中发现的其他单极神经元甚至没有区别的过程，例如树突。此外，基于神经元与其他细胞（例如心脏和肌肉细胞）之间的功能进行区分是没有帮助的。因此，神经元细胞与非神经元细胞之间的根本区别在于程度。

在神经系统中发现的另一类主要细胞是神经胶质细胞。这些细胞直到最近才开始受到神经生物学家的关注，因为它们不仅参与神经元的营养和支持，还参与调节突触。例如，雪旺细胞是周围神经系统中发现的一种神经胶质细胞，它调节运动神经元终板的突触前末端与神经肌肉接头处的肌肉纤维之间的突触连接。

神经元功能

许多神经元的一个突出特征是兴奋性。神经元产生电脉冲或电压变化，有两种类型：梯度电位和动作电位。当膜电位相对于施加到神经元的刺激量以分级方式去极化和超极化时，就会发生分级电位。另一方面，动作电位是全有或无电脉冲。尽管动作电位比渐变电位慢，但它的优点是可以在轴突中行进很长的距离而几乎不会减少。当前有关动作电位的许多知识来自艾伦·劳埃德·霍奇金爵士和安德鲁·赫x黎爵士的鱿鱼轴突实验。

动作电位


“电流钳”是电生理学中的常用技术。这是一个神经元的全细胞电流钳记录，该神经元由于被电流注入去极化而发射了一连串的动作电位
鱿鱼巨型轴突中动作电位的霍奇金-赫克斯利模型已成为当前对动作电位离子基础的许多认识的基础。简而言之，该模型指出动作电位的产生取决于两个离子：Na +和K +。动作电位可以分为几个连续的阶段：阈值，上升阶段，下降阶段，下冲阶段和恢复。膜电位经过几次局部分级去极化后，达到了激发阈值，电压门控钠通道被激活，从而导致Na +离子流入。当Na +离子进入细胞时，膜电位进一步去极化，并且更多的电压门控钠通道被激活。这样的过程也称为正反馈回路。当上升阶段达到其峰值时，电压门控的Na +通道被激活，而电压门控的K +通道被激活，导致K +离子净向外移动，从而使膜电位朝着静止的膜电位重新极化。膜电势继续复极化，导致下冲阶段或绝对不应期。发生下冲阶段是因为与电压门控的钠离子通道不同，电压门控的钾离子通道灭活的速度要慢得多。但是，随着更多的电压门控K +通道失活，膜电位恢复到其正常的静止状态。

突触的结构和形成


典型突触中主要元素的插图。突触是神经细胞之间的间隙。这些细胞将其电脉冲转化为神经化学中继器的爆发，称为神经递质，它们通过突触传播到相邻细胞树突上的受体，从而触发进一步的电脉冲向下传播。
神经元通过突触相互交流。突触是两个彼此紧密并置的细胞之间的专门连接。在突触中，发送信号的神经元是突触前神经元，而目标细胞接收到的信号是突触后神经元或细胞。突触可以是电的或化学的。电突触的特征是形成间隙连接，使离子和其他有机化合物瞬间从一个细胞传递到另一个细胞。[1]化学突触的特征是神经递质的突触前释放，该神经递质在整个突触裂隙中扩散并与突触后受体结合。神经递质是一种化学信使，其在神经元自身内部合成并由这些相同的神经元释放，以与其突触后靶细胞通讯。受体是神经递质或药物结合的跨膜蛋白分子。化学突触比电突触慢。

神经递质转运蛋白，受体和信号传导机制

合成神经递质后，将它们包装并储存在囊泡中。这些囊泡聚集在突触前神经元的末端纽扣中。当末端纽扣的电压发生变化时，嵌入这些纽扣的膜中的电压门控钙通道就会被激活。这些使Ca 2+离子扩散通过这些通道并与末端纽扣内的突触小泡结合。一旦与Ca2 +结合，囊泡就会停靠并与突触前膜融合，并通过称为胞吐作用的过程将神经递质释放到突触间隙中。然后，神经递质在整个突触间隙中扩散并与嵌入另一神经元的突触后膜上的突触后受体结合。有两个受体家族：离子型和代谢型受体。离子型受体是受体和离子通道的组合。当离子型受体被激活时，某些离子物种（例如Na +）进入突触后神经元，从而使突触后膜去极化。如果更多的相同类型的突触后受体被激活，那么更多的Na +将进入突触后膜并使细胞去极化。另一方面，促代谢受体激活第二信使级联系统，从而打开位于同一突触后膜其他位置的离子通道。代谢型受体虽然比起开关功能的离子型受体慢，但它具有改变细胞对离子和其他代谢产物的响应性的优势，例如γ氨基丁酸（抑制性递质），谷氨酸（兴奋性递质），多巴胺，去甲肾上腺素，肾上腺素，黑色素，5-羟色胺，褪黑激素，内啡肽，强啡肽，伤害感受素和P物质。

突触后去极化可以传递兴奋性或抑制性神经递质。释放兴奋性囊泡的那些被称为兴奋性突触后电位（EPSP）。或者，抑制性小泡刺激突触后受体，以使Cl离子进入细胞或K +离子离开细胞，从而产生抑制性突触后电位（IPSP）。如果EPSP是主要的，则可以达到突触后神经元的激发阈值，从而导致神经元中一个动作电位的产生，而神经元又在其突触后突触，从而传播信号。

突触可塑性
突触可塑性是改变突触连接强度的过程。 例如，突触连接的长期变化可能导致更多的突触后受体嵌入突触后膜中，从而导致突触的增强。 还发现突触可塑性是基础的学习和记忆的神经机制。[2] 细胞神经科学家研究的其他几个领域是膜电流的基本特性，活性和调节，突触传递和突触可塑性，神经传递，神经调节，突触形成和离子通道。[3] [4] 精神发育迟滞研究中心MRRC细胞神经科学核心对组织，细胞和亚细胞的解剖结构进行了研究，以洞悉智力低下。[5] 出版了有关细胞神经科学主题的期刊，例如《细胞神经科学前沿》和《分子与细胞神经科学》。

另见
Action potential
Calcium concentration microdomains
Cell biology
Cell signaling
Chemical synapse
Dendrite
含气小房
IKK2
Neuroendocrinology
Neuropharmacology
锥体细胞s
Soliton model
Synaptotropic hypothesis
参考
Martin, A. R., Wallace, B. G., Fuchs, P. A. & Nicholls, J. G. (2001). From Neuron to Brain: A Cellular and Molecular Approach to the Function of the Nervous System. 4th Ed. Sinauer Associates. ISBN 0-87893-439-1[page needed]
Bear, Mark F.; Connors, Barry W.; Paradiso, Michael A. (2006). Neuroscience: Exploring the Brain. Lippincott Williams & Wilkins. p. 13. ISBN 9780781760034.
"Cellular Neuroscience". Institute of Neuroscience. University of Oregon. Archived from the original on 2008-05-13. Retrieved 2008-12-26.
"Cellular Neuroscience" (pdf). Cellular neuroscience research at the University of Victoria. University of Victoria. Retrieved 2008-12-26.
"MRRC Cellular Neuroscience". Mental Retardation Research Center. 2000. Archived from the original on 2008-10-07. Retrieved 2008-12-26.