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人类大脑的认识

本期封面是一张人类大脑神经信号传输过程中电子脉冲形成的想象图。神经生物学是建立在神经元及其间的相互作用的研究基础上的。如同生物的其他领域研究，神经生物学也依赖于数据收集，对人脑中所有不同类型的神经元和神经胶质细胞的蛋白质组、代谢组、基因组及甲基化标记的研究分析。此外，“神经连接组学”计划提供了大脑完整的连接网络，“突触组学”旨在揭示了突触中所有分子及其之间的相互作用。与其同器官系统相比，我们对神经系统的结构和功能之间的联系的了解很少。我们在探究人类大脑如何建立起结构和功能的联系中仍存在着困难，神经生物学家需要更为强大的技术。幸运的是，分子标签和数字化处理促进了传统光学显微技术的发展，从而为科学家提供了一扇观察活细胞内部的窗口。利用这前所未有的技术，我们可以看到分子的定位和运输，并发现突触动态组装的异常复杂的控制系统。突触内的生化环境很少处于平衡状态，内容物也未很好的混合，因此要求助于停流生物化学和生理学新计算工具，如MonteCarlo模型。

突触可塑性是神经元间连接依赖经验的变化，被认为是学习和记忆的基础。人们已揭示了神经元细胞对外界刺激做出响应的细胞和分子程序的变化，以及这些改变如何引起突触连接的增加或减少。突触元件在基因表达水平上的修改和变化是多种类型可塑性的必要条件。……