Neuroscience: Exploring the Brain（神經科學：探索大腦）

引用

Bear, M. F., Connors, B. W., & Paradiso, M. A. (2025). Neuroscience: Exploring the Brain (5th ed.). Jones & Bartlett Learning.

章節概要

第五版（版權年份為2026年，2025年出版）共四個部分、二十五章，另有人體神經解剖圖解附錄、名詞解釋、參考文獻和索引，正文合計約975頁。出版社表示，本書以相當於大學入門普通生物學教科書的程度，概述人類神經系統的組織與功能，對象包括理科和非理科學生。出版社的版本轉換指南說明，各章順序及其整體主題與第四版相同。新版更新了內容（基因編輯、腦刺激、顯微技術、功能性造影、連結體學、幹細胞和計算建模），為每章增加了學習目標，並新設了「神經科學與醫學」專欄。

第一部分 基礎——第1章：神經科學：過去、現在與未來

開篇一章追溯人們對大腦的認識，從古希臘、羅馬帝國經文藝復興直到19世紀；那時人們開始把神經視為導線，並把各種功能定位到大腦的不同區域。本章介紹了神經系統的演化以及作為基本單位的神經元，接著描述當今的神經科學：從分子到認知的各個分析層次、科學研究的過程、研究中的動物使用，以及神經系統疾病造成的代價。

第一部分 基礎——第2–7章：神經元與神經膠細胞；靜止狀態的神經元膜；動作電位；突觸傳遞；神經傳導物質系統；神經系統的結構

第2章從神經元學說、高爾基染色法和卡哈爾談起，介紹典型神經元的各個部分、神經元的分類方式（依結構、生理特性和基因表現）以及各類神經膠細胞。第3章解釋形成靜止膜電位的化學物質和蛋白質。第4–6章討論動作電位（包括不反應期以及局部麻醉劑和神經毒素的作用）、突觸傳遞與短期可塑性，以及各神經傳導物質系統。第7章描述神經系統的整體組織，出版社列出的更新主題包括類淋巴系統、慢性創傷性腦病變和連結體學。其後的附錄是人體神經解剖圖解指南。

第二部分 感覺系統與運動系統——第8–14章：化學感覺：味覺與嗅覺；眼睛；中樞視覺系統；聽覺與前庭系統：聽覺與平衡；體感覺系統：觸覺、痛覺與癢覺；肌肉與脊髓對運動的控制；大腦對運動的控制

第二部分逐一討論各個感覺系統，然後討論運動系統。出版社列出的主題包括：味覺的分子轉導機制以及標記線編碼與族群編碼（第8章）；色覺異常與感受野（第9章）；視丘核團以及初級視覺皮質中的平行處理路徑（第10章）；毛細胞的轉導、耳蝸放大器、人工電子耳和聲源定位（第11章）；機械敏感通道以及負責痛覺、溫度覺和癢覺的通道（第12章）；脊髓反射迴路、本體感覺以及肌萎縮性脊髓側索硬化症等疾病（第13章）；運動皮質以及巴金森氏症和亨丁頓舞蹈症（第14章）。

第三部分 大腦與行為——第15–22章：大腦與行為的化學調控；動機；性與大腦；情緒的腦機制；睡眠、晝夜節律鐘與腦節律；語言；靜息態大腦、注意力與意識；精神疾病

第三部分探討行為的神經生物學。它討論對大腦的瀰散性化學調控、包括食慾和社會動機在內的動機，以及大腦中的生理性別差異與社會性別。接著討論情緒與內感受，以及睡眠和晝夜節律，並介紹人類神經活動的記錄方法。其餘各章討論語言與失語症、預設模式網絡、注意力與意識理論，以及精神疾病及其治療。

第四部分 變化中的大腦——第23–25章：大腦的線路連接；記憶系統；學習與記憶的分子機制

最後一部分探討經驗如何改變大腦。第23章討論神經連結的發育，包括軸突導引和可塑性。第24章討論工作記憶、空間記憶與海馬系統，以及睡眠在記憶鞏固中的作用。第25章從分子層次討論突觸可塑性，包括恆定性可塑性以及突觸標記與捕捉。

核心概念

第一部分：基礎（第1–7章）

• 神經元學說：神經系統由一個個獨立的細胞即神經元構成，這個觀點經由高爾基和卡哈爾的研究而確立。
• 靜止膜電位與動作電位：神經元靜止時的電狀態，以及沿軸突傳遞訊號的全有或全無衝動。
• 突觸傳遞：神經元之間的化學溝通，可在短時間尺度上發生改變。
• 分析層次：分子、細胞、系統、行為和認知神經科學。

第二部分：感覺系統與運動系統（第8–14章）

• 感覺轉導：把化學、光、聲和機械刺激轉換為神經訊號。
• 感受野與平行處理：視覺神經元如何對視野中的局部作出反應，各處理路徑又如何分離與整合。
• 脊髓反射與運動皮質：組織運動的脊髓迴路和大腦結構。

第三部分：大腦與行為（第15–22章）

• 瀰散性調節系統：對腦狀態和行為的化學調控。
• 晝夜節律與睡眠：生理時鐘以及調節睡眠的腦迴路。
• 預設模式網絡與注意力網絡：在靜息和專注時活躍的大尺度腦網絡。

第四部分：變化中的大腦（第23–25章）

• 活動依賴的線路連接：神經連結在發育過程中如何得到精細調整。
• 記憶系統：工作記憶、空間記憶和長期記憶及其腦結構。
• 突觸可塑性：作為學習基礎的突觸強度持久變化。

評析

優點

• 適合初學者。 出版社說明，本書內容以大學入門生物學教科書的程度呈現，既為理科學生也為非理科學生而寫，因此對先備知識的要求不高。
• 合乎邏輯的四部分結構。 全書從神經元出發，經感覺與運動系統和行為，到變化中的大腦。各部分既可依序講授，也可為較短的課程挑選使用。
• 對行為的廣泛論述。 第三部分為動機、性與大腦、情緒、睡眠、語言、意識和精神疾病各設完整一章。這些主題對心理學學生很重要，而在以細胞為中心的教科書中往往一筆帶過。
• 教學輔助。 「發現之路」專欄由包括諾貝爾獎得主在內的頂尖研究者撰寫，其他專欄討論醫學關聯和更深入的內容。書中有學習目標、複習題和名詞解釋，第一部分還附有神經解剖圖解附錄。
• 新近修訂。 2025年的修訂加入了基因編輯、連結體學、腦刺激等新方法，以及長新冠與大腦等主題。

局限

• 作為第一門課程的教科書篇幅很長。 近千頁的篇幅超出一學期課程的容量，大多數課程需要選章講授。
• 結構沿襲第四版。 由於各章順序未變，計算建模和連結體學等新領域只是加入現有章節中，而沒有單獨成章。
• 定量處理較少。 從出版社對其程度的說明來看，生物物理和建模內容應以描述性方式呈現。將來從事計算或理論研究的學生需要數學性更強的教科書。

在課程中的定位

在本書單的神經科學書目中，本書是一部完整的入門教科書，適合生物學和心理學學生的第一門課程。Casey Henley 的 Foundations of Neuroscience 是一部免費、開放授權的入門教科書，以較短的小節講述類似的基礎內容，可作為較輕量的替代讀物，或供希望看到另一種講解的學生當作輔助讀物。Purves 的 Neuroscience 和駱利群（Liqun Luo）的 Principles of Neurobiology 以更深的層次涵蓋同樣的範圍：Purves 內容全面，並納入臨床證據；Luo 則圍繞每條原理背後的實驗來組織。兩者都是自然的進階選擇。From Neuron to Brain 以關鍵實驗為基礎建構對細胞和系統神經科學的論述。Dayan 與 Abbott 的 Theoretical Neuroscience 是一部關於數學建模的研究所教科書。

在解剖和臨床背景方面，書單上的神經解剖學書籍（Crossman 的 Neuroanatomy: Illustrated Colour Text、Barker 等人的 Neuroanatomy and Neuroscience at a Glance、Blumenfeld 的 Neuroanatomy through Clinical Cases 以及 Snell's Clinical Neuroanatomy）可補充 Bear 的第7章及其圖解附錄。Nestler 的 Molecular Neuropharmacology 以及 Cooper、Bloom 與 Roth 的 The Biochemical Basis of Neuropharmacology 則延伸了第6、15和22章的內容。

如何使用本書

不需要任何神經科學基礎。具備高中生物和化學知識即可開始，理解膜電位所需的化學知識在第3章中有補充。

• 任何課程的核心： 第1–7章和神經解剖附錄。第3–5章應慢慢研讀，因為膜電位、動作電位和突觸傳遞是其餘一切內容的基礎。
• 感覺與運動系統： 偏生物學的課程應通讀第8–14章；較短的課程可選一個感覺系統（篇幅最大的是視覺的第9–10章），再加上討論運動的第13–14章。
• 行為： 心理學和認知科學的學生在學完基礎部分後，可以從第15–22章中自由選擇。
• 學習與記憶： 第23–25章構成一個連貫的最終單元，並以第5章為基礎。
• 學習方法： 把每章開頭的學習目標當作檢核清單，回答章末的複習題；專欄可作為選讀的延伸材料。

兩學期的課程可以講完全書。若只有一學期，最好修習第一和第二部分，或者修習第一部分再加上從第三、四部分中挑選的章節。