本书共13章，阐释了神经科学的重要概念，以及它们被逐步揭示的科学研究过程。书中通过一系列经典实验展示了神经科学的发展历程，每章均从电生理学、分子遗传学与系统水平等多种角度进行展示。
神经科学正处于一个史无前例、激动人心的时代。大脑是人体里最复杂的器官，它使得我们能够感知、思考、记忆和行动。近些年技术和概念的双重进步大大加快了神经科学的发展，几乎每个月都有令人兴奋的新发现。传统上的分子、细胞、系统、行为生物学的界限已被打破；神经系统的发育和。功能相结合的研究日益增强；自然科学家和工程师们对基础神经科学的贡献也越来越多。尽管如此，我们离真正理解脑功能和有效地治疗脑疾病还有很大的距离。我希望这本书让学生感染到神经科学的魅力，对它的基础有所理解，并激励他们在今后做出激动人心的新发现。
本书也是我在斯坦福大学18年教学的结晶。它的目标读者主要是那些想要深入了解神经科学的高年级本科生和低年级研究生。他们中大部分有生物学背景知识，小部分则来自于其他自然科学和工科背景。我发现不管他们的背景如何，教他们知识是如何获得的，总比教知识本身来得更有趣、更有成效。因此，我的这本书和讲课都是以科学的发现为出发点，每一章都是由一个或者几个相连的科学故事衍变过程组成。我把这些故事以问题的形式提出大标题，随之以一系列的小标题、解释、图标加以具体阐述。文中的关键词用黑体字标明，并在最后的词汇表里加以解释。文字叙述部分则围绕这几个经典或现代的原始实验，阐述人们如何通过那些实验达到了现在的理解。插图和图标大多数源于原始文献，以利于帮助学生接触第一手资料。本书没有以涵盖浩如烟海的知识点为目标，而是精心挑选一些最为重要的话题加以深度探讨，揭示科学研究的过程和由此认识到的规律。我挑选的话题涵盖了分子、细胞、系统和行为生物学的宽广范畴。这本书并不厚，学生在一个学期中是完全可以全部或者至少大部分读完它，从而对神经科学有一个总体的把握。
本书有意打破了传统中将神经科学分割为分子、细胞、系统和发育生物学的做法，而是把上述的领域进行充分融合。比如，讲述视觉的那一章从心理角度开始讲述视杆细胞可以感受单光子，第二步从生理实验的角度介绍单光子激发视杆细胞的电反应，随后还有视杆细胞内的分子途径、视网膜的细胞和环路、大脑视皮质，以及系统生物学的方法来理解整个视觉现象和机制。同样，介绍“记忆、学习与突触可塑性”的一章也是综合了分子、细胞、环路、系统、行为和理论生物学的方面来探究记忆是什么，以及它和突触可塑性的内在关联。关于神经发育的两章与感觉／运动的三章互相穿插，以利于学生理解神经发育和功能之间不可分割的联系。本书所有的章节都根据大量的互引而紧密连结，旨在强调神经系统是一个高度交叉连结的网络，而不是一个线性系统。最后的第13章“研究方法”也很重要，它专门讲述研究神经科学的常用方法。第13章的内容在之前的各章有大量的引用。我建议学生在前12章的学习过程中经常去第13章找到相应的实验方法加以关注和理解。
本书从起始的概念到最后的完成，都承蒙我亦师亦友的同事Lubert
Stryer给予大力支持，提供宝贵的意见。他仔细地多次阅读每一个章节，对大的思维框架以至于遣词造句都给予悉心关注，提出热情的鼓励和中肯的批评。他的经典《生物化学》教科书是我本科学习的亮点，也不断激励着我完成本书的编写。可以说没有他，我的这本书是很难完成的。
我还要感谢与我一起在斯坦福教学的Howard Schuman、Kang Shen、Tom Clandinin。从他们那里，我学到了关于科学和教育的很多理念。我课上的学生们也给了大量的反馈，使得我不断改进教学，而且他们的很多想法也被本书采纳。感谢我实验室过去和现在的所有成员，他们教给我的远比我教给他们的要多得多，他们的科学发现是我最大的快乐和激励。我还要感谢美国国立卫生研究院和霍华德·休斯医学院给我实验室的大力资助支持。
尽管我是这本书的单独作者，但它其实是我和Galand Science出版社团队共同努力的作品。Denis Schank优秀的领导力保证了整个过程的顺利进行；Janet Foltin和Monica Toledo大量的支持体现在起始阶段对初稿组织有效的审阅和后续阶段组织教学资源；Kathleen Vickers是编辑的高手，她对于细节的关注和清晰思维，讲解的孜孜以求大大地改进了我的初稿；Nigel Orme的绘画天分和科学理解给文字部分添加了鲜活的插图；版面编辑Georgina Lucas 把文字和插图有机完美地结合起来；Michael Morales加入了生动的影像资料；Adam Sendroff和他的团队对读者做了大量的关注和帮助，等等。我和Garland Science出版社的合作非常愉快，而这最开始是来自于Bruce Alberts 的牵线搭桥。在这里一并诚恳致谢。
最后，我要感谢我的妻子廖晓伶、女儿康妮和洁希的支持和爱心。近几年来，这本书的写作不仅占用了我自己的大量时间，而且是我们家庭生活的一个重要部分，甚至是我们餐桌上常有的话题。我很高兴洁希经常是我很多新想法和思路的小参谋，在她中学繁重的课业和课外活动之外，还饶有兴趣地加了神经科学的分量。
我诚恳地希望学生和读者给予批评和建议。
LIQUN LUO（骆利群），美国科学院院士和美国艺术与科学院院士，Howard Hughes医学研究所研究员，斯坦福大学文理学院讲席教授、生物学教授、神经生物学名誉教授。中国科学技术大学学士毕业，在美国布兰代斯大学获得博士学位。自1 997年起开始在斯坦福大学为本科生和研究生讲授神经生物学课程，并组建实验室研究神经通路的发育和功能。
李沉简，国家“千人计划”特聘专家，北京大学教授，北京大学一清华大学生命科学联合中心高级研究员。曾就读于北京协和医学院八年制医学专业，在美国普渡大学获得分子神经生物学博士学位。先后在康奈尔大学医学院、纽约大学西奈山医学院担任助理教授、副教授、讲席教授。主要从事神经生物学和神经性疾病领域研究工作。
1 来自神经生物学的邀请
先天与后天对脑功能及行为的影响
1.1 人类双胞胎研究可以揭示先天与后天的影响
1.2 先天的例子：动物的本能行为
1.3 后天的例子：谷仓猫头鹰为应对视觉映像变化而对听觉映像进行调整
神经系统是如何组建的
1.4 神经系统含有神经元与神经胶质细胞
1.5 19世纪晚期通过高尔基染色，人们**次看到了单个神经元
1.6 21世纪的新技术验证了神经元学说
1.7 脊椎动物神经元中，信息通常从树突流经胞体再传递到轴突
1.8 神经元通过膜电位的变化与神经递质的释放传递信息
1.9 神经元在特异神经回路背景下的功能
1.10 特定的脑区执行特定的功能
1.11 脑通过映像对信息进行组织
1.12 脑是一个大规模并行处理器神经科学一般研究方法
1.13 观察与测量是发现的基
1.14 扰动实验揭示因果关系与机制
总结
深入阅读
2 神经元内的信号通路
神经元的细胞生物学和电学特性
2.1 神经元遵从分子生物学的中心法则和细胞内囊泡转运的规则
2.2 大部分蛋白质被主动地从胞体运输到树突和轴突，少数蛋白质在树突和轴突中合成
2.3 细胞骨架是神经极性的基础并指导细胞内信号通路
2.4 离子通道和转运蛋白介导细胞溶质的主动或被动跨膜移动
2.5 由于离子在细胞膜两侧的浓度不同和渗透性不同，神经元在静息状态时处于电位极化的状态
2.6 神经元细胞膜可以通过电路来描述
2.7 电路模型可以用来分析离子流过胶质细胞和神经元细胞膜的过程
2.8 神经元被动的电学特性：电信号随着时间改变并随着距离衰减
2.9 神经元的主动电学特性：在阈值之上的去极化产生动作电位
电信号是如何从神经元胞体传播到它的轴突末端的?
2.10 动作电位是由去极化引起的Na+内流导致的
2.1 l连续的、依赖于电压的Na+和K+电导变化可以解释动作电位
2.12 动作电位是“全或无”的，可以再生，并且在轴突内单向传播
2.13 动作电位在直径*大的轴突和有髓鞘包裹的轴突中传播*快
2.14 膜片钳记录技术可以研究流过单个离子通道的电流
2.15 克隆编码离子通道的基因让我们可以研究结构一功能的关系
2.16 晶体结构解释了离子通道特性的原子基
总结
深入阅读
3 神经突触的信号传递
突触前末梢处的神经递质释放是如何调控的?
3.1 到达突触前末梢的动作电位会诱发神经递质的释放
3.2 神经递质以囊泡为*小单位释放
3.3 突触囊泡与突触前膜融合释放神经递质
……
书单推荐
