Neuroscience（神经科学）

引用

Augustine, G. J., Groh, J. M., Huettel, S. A., LaMantia, A.-S., & White, L. E. (2023). Neuroscience (7th ed.). Sinauer Associates; Oxford University Press.

章节概要

第七版共 33 章，约 1,000 页。出版社称其在动物研究、人体研究和临床研究之间保持平衡，内容从细胞信号传递一直到认知功能，并新增了学习目标，各节也更为简洁。章节清单自然分成若干组，本导读按这些组来介绍。

第1–4章：Studying the Nervous System（研究神经系统）；Electrical Signals of Nerve Cells（神经细胞的电信号）；Voltage-Dependent Membrane Permeability（电压依赖的膜通透性）；Ion Channels and Transporters（离子通道与转运体）

全书从如何研究神经系统开篇，配套动画涉及 MRI 和 PET；随后建立单个神经元的生理学：静息膜电位与电化学平衡、动作电位、电压钳方法、轴突中的冲动传导，以及膜片钳方法和钠钾泵。

第5–8章：Synaptic Transmission（突触传递）；Neurotransmitters and Their Receptors（神经递质及其受体）；Molecular Signaling within Neurons（神经元内的分子信号传递）；Synaptic Plasticity（突触可塑性）

这几章从单个神经元转到神经元之间的通信：突触传递与突触后电位的总和，离子型与代谢型受体，主要的递质系统（配套动画依次展示乙酰胆碱、谷氨酸、多巴胺、去甲肾上腺素和血清素通路），包括钙在内的第二信使信号传递，以及突触可塑性，配套动画涉及海兔（Aplysia）的敏化以及 AMPA 和 NMDA 受体。

第9–15章：Vision（视觉）；Hearing（听觉）；The Vestibular System（前庭系统）；Touch and Proprioception（触觉与本体感觉）；Pain and Temperature（痛觉与温度觉）；Olfaction（嗅觉）；Taste（味觉）

每种感觉各占一章。配套动画涉及眼的解剖、光转导、视网膜处理与视觉通路、耳、前庭系统和嗅觉系统。

第16–21章：Lower Motor Neuron Circuits and Motor Control（下运动神经元环路与运动控制）；Upper Motor Neuron Control of the Brainstem and Spinal Cord（上运动神经元对脑干和脊髓的控制）；Modulation of Movement by the Basal Ganglia（基底神经节对运动的调节）；Modulation of Movement by the Cerebellum（小脑对运动的调节）；Eye Movements and Sensorimotor Integration（眼动与感觉运动整合）；The Visceral Motor System（内脏运动系统）

运动部分从脊髓环路开始（配套动画涉及牵张反射和屈肌反射），经脑干和皮层控制、基底神经节和小脑，进而讨论眼动和自主神经系统。

第22–26章：Early Brain Development（早期脑发育）；Construction of Neural Circuits（神经环路的构建）；Experience-Dependent Plasticity in the Developing Brain（发育中大脑的经验依赖可塑性）；Sex Differences and Neural Circuit Development（性别差异与神经环路发育）；Repair and Regeneration in the Nervous System（神经系统的修复与再生）

发育部分有五章：从早期脑发育以及生长锥和轴突寻路，到经验依赖的可塑性，再到性别差异（配套动画涉及芳香化假说）和修复。

第27–33章：Cognitive Functions and the Organization of the Cerebral Cortex（认知功能与大脑皮层的组织）；Cortical States（皮层状态）；Attention（注意）；Memory（记忆）；Speech and Language（言语与语言）；Emotion（情绪）；Thinking, Planning, and Deciding（思考、计划与决策）

最后几章讨论高级功能。先讲皮层的组织，然后依次是皮层状态（配套材料包括一段分子钟动画）、注意、记忆、言语与语言、情绪，以及思考、计划与决策。

核心概念

第1–8章：细胞信号传递

• 静息膜电位与电化学平衡：神经元膜两侧的电压及其背后的离子平衡。
• 电压钳与膜片钳：膜通透性和离子通道各章所依托的记录方法。
• 离子型与代谢型受体：本身就是离子通道的递质受体，以及通过细胞内信号传递起作用的受体。
• 突触可塑性：突触强度的持久变化，本书将其与 AMPA 和 NMDA 受体联系起来。

第9–21章：感觉系统与运动系统

• 光转导：视网膜中把光转换为电信号的过程。
• 反射环路：作为运动各章基础的牵张反射和屈肌反射。
• 基底神经节与小脑：调节运动的两个结构，各占一章。

第22–33章：发育与高级功能

• 轴突寻路：生长锥找到其靶标的方式。
• 经验依赖的可塑性：早期经验如何塑造发育中的环路。
• 注意、记忆、语言、情绪、决策：最后七章的认知主题。

评析

优点

• 均衡的证据基础。 出版社说，全书在动物研究、人体研究和临床研究之间保持平衡，并把它定位为本科阶段与医学院阶段学习神经系统之间的桥梁。
• 一本书覆盖完整。 33 章涵盖细胞信号传递、各主要感觉系统（各占一章）、占六章的运动系统、占五章的发育，以及收尾的认知部分，因此一本书就能支撑完整的神经科学课程系列。
• 丰富的配套资源。 学生资源包括动画、记忆卡片、交互式图、网络专题和学习题，以及 Sylvius 4 Online，一个用于探索人类中枢神经系统结构的网络环境。第七版通过 Oxford Insight 平台提供。
• 面向可读性的版本改动。 出版社介绍，本版新增了学习目标，各节也更简洁。

局限

• 篇幅。 全书约 1,000 页，超出单门课程能够覆盖的范围，因此教师和学生需要选择章节。
• 认知部分在最后。 七个认知功能章节排在约二十六章细胞、感觉、运动和发育内容之后，想早些学习认知神经科学的课程需要调整阅读顺序。
• 计算与方法没有单独成章。 章节清单中没有专门讲定量建模的章节，技术在出现时再介绍，开篇是关于研究神经系统的第1章。
• 在线资源在另一个平台上。 出版社说明，第七版的教师和学生资源包含在 Oxford Insight 课件平台中，而不是随纸质书一起提供。

在课程中的定位

在本站的神经科学书籍中，Augustine 等人的书是覆盖面最广的单本参考书。若一门两学期的课程希望由同一作者团队一次讲清细胞神经科学、所有感觉和运动系统、发育与认知，它是自然的选择。相比 Casey Henley 免费的 Foundations of Neuroscience 以及 Bear、Connors 和 Paradiso 的 Neuroscience: Exploring the Brain 这两本入门读物，它的处理更全面，可以在读完其中一本之后作为主教材。

与以关键实验为主线、没有注意、语言或决策各章的 Luo 的 Principles of Neurobiology 相比，这本书更宽，也更偏临床。Martin 等人的 From Neuron to Brain 通过关键实验讲授细胞与系统神经科学，Dayan 与 Abbott 的 Theoretical Neuroscience 则是讲授定量模型的研究生教材。对于临床神经解剖，Snell's Clinical Neuroanatomy 和 Hal Blumenfeld 的 Neuroanatomy through Clinical Cases 等书更为合适。

如何使用本书

本书假定读者学过一门生物学课程，并对细胞生物学和基础化学有所了解。它适合神经科学、生物学和心理学专业的二、三年级学生以及医学院低年级学生。

一个学期课程的实用计划：

• 核心： 第1–8章学习细胞与突触生理学，接着以第9章的视觉作为感觉系统的范例，再读第16–17章的运动控制。
• 按兴趣选择： 其余感觉（第10–15章）、基底神经节和小脑（第18–19章）、发育（第22–26章）以及认知各章（第27–33章）。两学期的课程可以按顺序通读。
• 利用学习目标和动画： 读生理学各章时配合配套动画，解剖结构难以想象时使用网络版 Sylvius 4 工具。

建议先读细胞各章再读认知各章，因为后面的章节依赖膜生理学和突触机制；可以用学生资源中的学习题检验理解。