实用神经科学基础研究新技术 神经科学研究基本操作技术 神经科学研究相关新技术 常见神经系统疾病 医学基础神经科学等专业参

内容组织强调新颖性和实用性：新颖性方面，本书专门辟出章节跟踪新文献，总结了神经细胞示踪、电生理检查、光学成像光遗传学、神经连接图谱绘制、生物信息学、人工智能等技术的研究进展；实用性方面，本书简要说明了技术的原理，提及较为详细的操作方法，并介绍了相关经验和技巧，便于读者“按图索骥”。

本书是关于神经科学基础研究新技术和新方法的专著。共分三篇：神经科学研究基本操作技术、神经科学研究相关新技术和常见神经系统疾病。内容注重新颖性和实用性。在新颖性方面，本书专门辟出章节跟踪最新文献，总结了神经细胞示踪、电生理检查、光学成像光遗传学、神经连接图谱绘制、生物信息学、人工智能等技术的研究进展；在实用性方面，本书简要说明了技术的原理，提及较为详细的操作方法，并介绍了相关经验和技巧，便于读者“按图索骥”。
本书编者活跃在科研一线，有深厚的理论基础，也具备丰富的实验经验和技巧。本书内容丰富，论述精要，资料新颖，适合从事生命科学、医学基础、神经科学等领域研究者参考，也是一本研究生教学和科研的参考书和工具书。

金旭，首都医科大学附属北京天坛医院麻醉科主任医师，教授，博士研究生导师。主要研究领域为慢性疼痛及中枢神经系统疾患的机理研究及纳米载药体系在疼痛治疗中的应用；临床研究领域为小儿神经外科麻醉、功能神经外科及脑保护等研究。发表SCI及核心期刊论文30余篇。兼任北京医师协会麻醉专科医师分会常务理事。

第一篇神经科学研究基本操作技术
第一章体外神经细胞组织的取材和培养2
第一节神经细胞学2
一、神经元的分离、培养2
二、神经胶质细胞的分离、培养5
三、神经干细胞的概念及培养8
四、嵌合体细胞及其培育10
五、神经组织细胞的筛选13
六、常见体外神经组织细胞的病理模型19
七、神经细胞的测定指标与方法22
第二节神经组织学33
一、脑组织切片的制备33
二、脑组织标本的取材与检测36
第三节人脑类器官培养方法48
一、体外BBB模型49
二、3D拟胚体法培养脑类器官54
三、区域特异性脑类器官55
参考文献59

第二章神经营养因子研究方法62
第一节重组人脑源性神经营养因子的纯化和鉴定62
第二节睫状神经营养因子的cDNA克隆、表达、纯化及其生物活性鉴定63
第三节纹状体源性神经营养因子的纯化64
第四节神经营养因子Neurturin在毕赤酵母中的高效表达、纯化及活性鉴定66
第五节胶质细胞源神经营养因子基因克隆及产物纯化68
参考文献70

第三章神经递质、调质和神经肽检测方法71
第一节单胺类神经递质检测71
第二节褪黑素检测73
第三节组胺检测74
第四节脑内啡肽检测75
第五节脑内氨基酸检测76
参考文献77

第四章受体研究方法78
第一节原位杂交78
一、基本定义78
二、研究应用78
三、原位杂交技术步骤78
四、荧光原位杂交实验的步骤82
第二节其他受体研究方法——免疫组织化学染色技术82
一、取材83
二、固定83
三、脱水、透明、浸蜡、包埋83
四、切片84
五、染色84
六、拍照85
七、注意事项85
参考文献86

第五章基因研究方法87
第一节单细胞/单核RNA测序87
一、基因差异表达分析87
二、反向遗传90
第二节转录组学90
参考文献91


第二篇神经科学研究相关新技术
第六章神经信号分子定量检测技术94
第一节微透析技术94
一、脑微透析基本原理94
二、微透析系统及其特点95
三、微透析技术的应用95
第二节高效液相色谱96
一、HPLC操作流程96
二、等度和梯度洗脱96
三、应用97
第三节质谱97
一、质谱在神经肽类中的应用97
二、质谱在蛋白质组学中的应用98
三、质谱在单个神经元RNA修饰中的作用98
四、质谱在单神经细胞中的应用98
五、质谱成像98
第四节同位素示踪技术99
一、放射性同位素示踪99
二、稳定性同位素示踪101
三、在脑代谢中的应用101
第五节电化学及荧光成像技术103
一、电化学103
二、荧光成像法103
参考文献109

第七章神经电生理检测112
第一节膜片钳技术概述112
一、膜片钳技术基本介绍112
二、膜片钳中的电极112
第二节膜片钳技术的应用115
一、膜片钳实验基本流程115
二、溶液配制116
三、离体脑片制备及培养117
四、离体脑片膜片钳记录117
五、在体动物准备117
六、应用118
七、膜片钳技术的新发展118
参考文献120

第八章神经细胞标记及示踪的新方法121
第一节转基因动物成像法121
一、转基因技术示踪121
二、成像试剂123
三、在体动物成像技术应用进展124
四、发展前景125
第二节活体导入标记方法（电穿孔质粒导入）125
一、电穿孔基因转染的特点126
二、操作条件及注意事项126
三、电穿孔基因转染技术的应用127
四、电穿孔的研究进展129
五、在体电穿孔技术的问题129
第三节病毒示踪技术130
一、病毒工具的使用原则131
二、用于神经环路示踪的工具病毒133
三、用于细胞标记和基因传递的病毒载体133
四、神经环路示踪136
参考文献140

第九章电极记录新技术143
第一节多通道微电极143
一、多通道微丝电极144
二、薄膜电极145
第二节电极阵列146
一、微电极阵列146
二、超薄丝绸电极阵列150
三、犹他电极阵列151
参考文献155

第十章光学测量新技术157
第一节荧光成像157
一、常用试剂配制157
二、常规试验操作157
第二节新型荧光探针158
一、锌离子荧光探针158
二、分子信标159
三、荧光探针的一般设计原理160
第三节钙成像技术161
一、钙指示剂162
二、钙指示剂入胞途径164
参考文献166

第十一章显微成像新技术167
第一节电子显微镜技术167
一、透射电子显微镜167
二、扫描电子显微镜167
三、电子显微镜的应用进展167
第二节超分辨率光学显微技术170
一、受激辐射损耗超分辨显微技术171
二、光激活定位显微技术171
三、随机光学重构显微技术173
四、DNAPAINT技术174
五、结构光照明显微技术174
第三节宽场照明成像技术176
一、宽场显微镜分类177
二、观察方式177
参考文献180

第十二章生物成像技术182
第一节激光扫描共聚显微镜182
一、生物样品制备注意事项182
二、一般流程183
三、优缺点184
四、应用185
第二节磁共振成像188
一、磁共振成像188
二、梯度回波同、反相位成像189
三、磁共振水成像技术190
四、磁共振弥散成像技术191
五、磁共振血管成像技术192
六、磁敏感加权成像技术193
七、磁共振灌注加权成像技术194
八、氢质子磁共振波谱成像技术195
九、氧化铁基颗粒追踪特定细胞并跟踪其体内分布197
十、功能磁共振成像199
第三节X射线、CT、ECT、SPECT204
一、X射线成像204
二、计算机体层成像206
三、发射型计算机断层扫描208
第四节脑磁图成像215
一、脑功能区定位216
二、脑功能区疾病监测217
三、脑功能区病变217
第五节多光子成像219
一、活体小鼠薄颅颅窗成像技术219
二、星形胶质细胞成像220
三、脊髓背根神经节成像221
四、三光子显微镜222
参考文献223

第十三章光遗传学技术225
第一节光遗传学技术概述225
一、光遗传学技术简介及由来225
二、实验工具箱226
第二节互补性技术229
一、电生理学229
二、活动成像229
第三节应用及展望231
一、应用231
二、前沿及展望231
参考文献233

第十四章神经环路图谱绘制234
第一节单细胞分析235
第二节多模态分析238
一、跨物种分析238
二、空间组织图239
三、电生理学和形态学表型242
第三节连接图谱242
参考文献246


第三篇常见神经系统疾病
第十五章脑血管病248
第一节发病机制、临床诊断及治疗措施248
一、发病机制248
二、临床诊断248
三、治疗措施249
第二节脑血管病相关动物模型250
一、脑缺血模型250
二、脑出血模型251
参考文献253

第十六章脑损伤254
第一节发病机制、临床诊断及治疗措施254
一、发病机制254
二、临床诊断254
三、治疗措施255
第二节脑损伤模型及评价255
一、脑损伤动物模型的建立255
二、模型评价256
参考文献256

第十七章脑胶质瘤258
第一节分类标准258
第二节影像学诊断与指导258
第三节治疗措施259
一、手术治疗259
二、药物治疗260
第四节脑胶质瘤动物模型建立及评价262
一、动物模型建立262
二、动物模型评价263
参考文献264

第十八章阿尔茨海默病265
第一节发病机制、临床诊断及治疗措施265
一、发病机制265
二、临床诊断265
三、治疗措施266
第二节AD相关动物模型266
一、转基因小鼠模型266
二、慢病毒和基因敲除的动物模型267
参考文献267

第十九章帕金森病269
第一节发病机制、临床诊断及治疗措施269
一、发病机制269
二、临床诊断270
三、治疗措施270
第二节PD常见动物模型271
一、神经毒性模型271
二、杀虫剂/除草剂模型273
三、遗传模型274
参考文献274

第二十章精神类疾病276
第一节发病机制、临床诊断及治疗措施276
一、发病机制276
二、临床诊断276
三、治疗措施276
第二节常见精神类疾病动物模型276
一、抑郁症动物模型276
二、焦虑动物模型278
参考文献278

第二十一章神经性疼痛280
第一节周围神经损伤模型280
一、轴切模型（完全横断坐骨神经）280
二、慢性压迫性损伤281
三、部分坐骨神经结扎（PSL/Seltzer模型）281
四、脊神经结扎281
五、选择性神经损伤模型282
六、胫腓神经横断模型282
七、腓总神经结扎术283
八、坐骨神经冷冻性松解术283
九、尾干切除术283
十、坐骨神经炎283
十一、坐骨神经疼痛的套扎284
十二、光化学性坐骨神经损伤284
十三、激光诱导的坐骨神经损伤285
第二节中枢疼痛模型285
一、体重下降或挫伤性脊髓损伤（艾伦模型）285
二、兴奋毒性脊髓损伤285
三、光化学SCI285
四、脊柱半横断286
第三节药物性神经病理性疼痛模型286
第四节其他疾病引起的神经疼痛模型288
一、糖尿病引起的神经病变288
二、癌症疼痛模型289
三、带状疱疹后的神经痛模型290
第五节杂项模型291
一、慢性乙醇消费/戒断引起的神经病变模型291
二、吡哆醇引起的神经病变模型291
三、三叉神经痛模型292
四、口腔疼痛模型293
五、丙烯酰胺诱导的神经病变模型293
参考文献293

第二十二章神经心脏学295
第一节概述295
第二节神经心脏学的解剖和生理295
第三节神经重症患者的特殊心脏病299
一、心功能障碍和蛛网膜下腔出血302
二、应激性心肌病（takotsubo心肌病）303
参考文献303

第二十三章神经胃肠病学306
第一节神经胃肠病学研究进展306
一、神经胃肠病学概述306
二、功能性胃肠病和罗马Ⅳ体系308
第二节神经胃肠病学研究方法310
一、测压技术310
二、放射性核素检查技术312
三、胃电图检测技术314
四、正电子发射断层显像技术316
五、功能磁共振显像技术316
参考文献317

第二十四章神经肾脏病学318
第一节概述318
第二节肾去交感神经化治疗的临床应用319
一、肾去交感神经化治疗在肾功能正常患者中的临床应用319
二、肾去交感神经化治疗在CKD患者中的临床应用319
三、肾去交感神经化治疗在ESRD患者中的临床应用319
参考文献320

序一
当前，脑科学研究热潮正在全球兴起。科学家在理解脑、模拟脑和保护脑三大任务上努力攻关。中国脑计划是继欧盟的人类脑计划、美国的大脑计划以及日本的脑/思维计划之后的又一重要脑计划项目。中国脑计划有着独特的定位和亮点，其布局可用“一体两翼”来概括，即以研究脑认知的神经原理为“主体”，其中又以绘制脑功能联结图谱为重点，以研发脑重大疾病诊治新手段和脑机智能新技术为“两翼”。我国脑计划的重点在于高起点的保护脑的工作，借助中国丰富的脑疾病资源，以病理条件下脑功能改变为主要切入点，基础研究与临床结合，共同研究人的高级认知功能，如共情、意识和语言，以及脑疾病的病理机制和干预手段，在较短时间内形成优势，可望为脑科学研究做出独特的贡献。
实验技术是科学研究的重要支撑。中国医学科学院肿瘤医院/首都医科大学附属北京天坛医院金旭教授联合复旦大学附属医院、上海交通大学医学院附属医院、军事医学研究院等单位的中青年专家倾力撰写的《实用神经科学基础研究新技术》一书，是一部神经科学基础研究实用技术类专著。本书介绍了神经科学研究所需材料及常用的分析方法，包括电生理检测、细胞内信号转导等新技术，同时又紧跟脑科学研究前沿，介绍了各种新技术，包括光遗传学技术、人工智能和神经环路图谱绘制等。本书参考了国内外出版的最新资料，对有关神经科学研究领域的发展、技术进步，以及最新研究成果的相关流程和步骤都辅以图片说明。
本书特别适合神经科学研究领域的青年研究人员学习参考，读者通过阅读本书，可以更好地了解神经科学研究领域相关的实验技术和科研成果，为自己的科学研究之路指引方向；在实验设计、课题申请及研究实施阶段查阅本书可开拓思路，因此本书对于从事神经科学研究人员是一部有益的参考书。衷心期望能有更多的神经科学领域的专家和研究生发挥自己的创造力，在神经科学研究领域留下浓墨重彩的一笔。

赵继宗
中国科学院院士
国家神经系统疾病临床医学研究中心主任
首都医科大学神经外科学院院长
首都医科大学附属北京天坛医院神经外科主任医师、教授、博士生导师
2024年4月



序二
神经科学研究有许多谜题，包括神经系统运行的解剖、生理和病理生理的机制，人脑的高级功能如思维和意识、学习和记忆以及精神疾病和行为学等，都亟待解开，而神经科学基础研究是解决这些谜题的必由之路。国内的神经科学基础实验研究进步很快，借助中国的脑计划，已经形成了一批有国际影响力的研究团队，并获得了一批国际认可的学术成果。但是，总体上，我们的研究基础还相对薄弱，与先进国家还存在一定差距，只有发挥多学科交叉协作研究的优势，吸引更多相关领域的优秀研究者加入神经科学研究中来，另辟蹊径，才有希望快速实现我国神经科学研究的跨越式发展。
我惊喜地发现，有一类特殊的科研群体——麻醉学研究者，打破传统学科界限，积极参与到神经科学的研究行列中来。他们不拘泥于学科限制，充分兼顾了基础和临床研究方向，他们的研究工作在全身麻醉机制研究、麻醉与脑健康、意识与脑网络研究等方面展现出勃勃生机。他们以解析麻醉过程中机体所必须经历的生理功能变化为切入点，结合神经生物学领域环路研究技术，解析麻醉药物导致意识状态转变的神经机制，及其与睡眠觉醒意识切换的机制差异，并依托脑电等无创动态监测手段，进行深入的神经科学和麻醉学的研究。由年轻的麻醉学研究者金旭教授联合上海、宁波和北京等地的青年学者共同撰写的《实用神经科学基础研究新技术》一书的问世，就是这一参与的具体体现，是他们科学研究成果的结晶。
该书分为三篇二十四章，分别从神经科学研究的基本操作技术、研究相关的新技术以及常见神经系统疾病等方面精练地介绍了神经科学基础研究的经典方法和近年来的研究进展，涵盖了神经科学研究领域从分子到行为、从动物脑到人脑所涉及的主要实验技术和方法，也特别介绍了各种最新发展的技术，包括电生理学、光学、显微成像、生物成像等各个方面，内容言简意赅，实用性强。对于广大神经科学研究者来说，是非常及时和必要的。我郑重推荐这本书，相信本书对于从事神经生物学、神经医学科学、认知科学以及相关研究领域的科学家、医疗人员、研究生等都具有很高的参考价值。

王天龙
中华医学会麻醉学分会候任主任委员
首都医科大学宣武医院
2024年4月