
课程简介
大脑是人体最奇妙的器官,通过接收外界的刺激进行学习,调控人的情绪,神经元之间产生的电信号好像夜空中的繁星。如此看来,大脑就如同宇宙一般存在种种未知,令人感到神秘莫测,而随着现代技术的发展和解剖研究的深入,人类对于大脑功能的认知也逐渐清晰。「BioX2023 认知神经科学」将以「问题」为中心,通过课堂、论文研读、研讨会等多样的形式带领探索者尝试了解此类问题,同时结合当前热门的脑机接口、计算神经科学、机器学习等,进行建模仿真,借助现有技术拓展大家对认知神经科学的学习,构建脑科学及相关领域的知识架构。我们也将在论文研读中讨论当下热门神经科学研究以及神经科学的社会应用价值,例如神经肿瘤治疗、精神疾病的神经生理基础、药物成瘾性研究等。
课程预计成果
课程大纲
第一天: 认知神经科学入门
- 认知神经科学的历史和基本要则:神经科学的简要历史、认知科学和其他胡教授想分享和讨论的知识
- 认知神经科学的方法论:先天性的——阐明认知功能的大脑扰动,外在的——测量认知过程中的神经活动;研究技术和方法(如贴片钳、光遗传学、成像、模型生物(果蝇、小鼠、大鼠、NHP)和行为测试等)
- 天生与后天(Nature vs. Nurture; 神经发育,发展心理学)
- 神经元和胶质细胞的形态学
- 介绍神经元、神经回路和行为
第二天: 细胞神经生物学和突触传导
- 离子通道:被动传输与主动传输,电化学梯度
- 静止膜电位:非门控和门控离子通道
- 动作电位:离子流经电压门控通道
- 突触传导:化学和电突触
- 中枢神经系统的突触整合
- 第二信使调节:cAMP 途径和 GPCR 的启动;离子型与代谢型受体的关系
- 神经递质的判定标准及工作原理
- 神经递质的释放
第三天: 感知系统与知觉:视觉
- 视网膜上的低层视觉处理
- 中层视觉处理:深度知觉、局部运动、颜色知觉和感受区
- 高层视觉处理:物体识别和物体感知
- 简要介绍前盲症、突触症和逆向问题
第四天: 感知系统与知觉:感官的化学反应
- 听觉系统:内耳的信号传输功能;听觉中枢神经系统;听觉对发声习得和能力的作用
- 化学感觉: 嗅觉与味觉的受体与信息加工路径
- 触觉:四种机械感受器;中枢触觉系统的触觉信息;认知性触觉和二级体感皮层
- 痛觉:痛觉感受器的激活;从脊髓到丘脑的痛觉信息传递;痛觉的皮质加工机制;鸦片肽和内源性疼痛控制
- 感觉回路的可塑性与相关实例
- 躯体错觉,幻肢
第五天: 运动系统和相关疾病
- 运动单位:结构与特性;脊髓反射;初级运动皮层中的运动神经元群编码;快速眼动运动控制的神经环路机制
- 基底核在运动系统中的作用:皮质-基底核-丘脑皮质运动回路
- 神经退行性疾病:帕金森病,肌萎缩侧索硬化症、亨廷顿舞蹈症等疾病的:临床特征,病理学,遗传和分子机制及治疗手段;研究神经退行性疾病的动物模型
第六天:学习和记忆
- 学习与记忆:记忆的分类;不同记忆的存储与提取过程;显性记忆的情境和语义形式;隐性记忆支持感知的启动效应
- 隐形记忆存储:果蝇的经典恐惧条件反射和cAMP-PKA-CREB通路;哺乳动物中的恐惧学习通路;习惯学习和基底节记忆
- 显性记忆存储:工作记忆和前额叶皮层;海马体长时程增强(LTP)机制;突触传递的长时程抑制(LTD);染色质结构的表观遗传在长期突触可塑性变化
- 学习和记忆的相关疾病:阿尔茨海默病、自闭症谱系障碍、唐氏综合征等疾病的临床特征,病理学,遗传和分子机制与治疗
第七天: 情绪、动机和先天行为
- 情绪和感受:情绪的神经心理学理论;杏仁核在情绪加工中的作用;血清素和攻击性
- 动机:下丘脑、内稳态和动机行为介绍;进食行为的长短期调节;多巴胺能系统;生物体强化学习的抽象模型
- 情绪和焦虑障碍:表征,病理学,遗传和分子机制以及治疗
第八天:语言与精神疾病
- 语言:功能层次;语言习得中的普遍模式;大脑皮层区域和神经回路;失语症中的脑损伤
- 精神疾病:精神分裂症、妥瑞氏综合征等疾病的表型、病理学、遗传和分子机制、治疗
前置要求
高中生物,高中化学,建议有一定分子生物学及神经科学背景
导师简介
复旦大学类脑智能科学与技术研究院研究员,博士生导师。复旦大学认知神经科学中心执行主任。研究方向为情绪和学习记忆的神经机制研究和临床应用。研究专长为使用神经生物学、认知心理学、计算神经科学等多学科研究手段,对情感障碍和认知缺陷的脑网络和分子机制进行深入探究,建立了从脑内微环路可塑性调控到认知行为检测范式等新型实验方法,以第一作者或通讯作者(含共同)在神经科学国际权威期刊上共发表论文 16 篇。主持及参与国家自然科学基金、上海市科委启明星人才计划、科技部科技创新2030 重大项目(脑科学计划)、科技部重大研发计划等项目。获批发明专利 4 项,实用新型专利 2 项。著有科普类中文专著 1 部,翻译英文译著 2 本,并获豆瓣网年度 Top10 榜单推荐。
学术助教

罗得之
2022、2023
届
密歇根大学安娜堡分校
研究方向:认知科学、生物心理学和语言学

徐淽昕
2023
届
圣路易斯华盛顿大学
认知神经科学专业,辅修设计和统计;参与组织圣路易斯地区 Brain Bee 脑科学竞赛的出卷判卷

关心怡
2023
届
美国埃默里大学
心理学与经济学荣誉毕业生;曾担任Bauer Memory Lab研究助理、经济学系助教、Tansfer Orientation Leader