Neuroscience（神經科學）

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.

章節概要

第七版共 33 章，約 1,000 頁。出版社稱其在動物研究、人體研究和臨床研究之間保持平衡，內容從細胞訊號傳遞一直到認知功能，並新增了學習目標，各節也更為簡潔。章節清單自然分成若干組，本導讀按這些組來介紹。

第1–4章：Studying the Nervous System（研究神經系統）；Electrical Signals of Nerve Cells（神經細胞的電訊號）；Voltage-Dependent Membrane Permeability（電壓依賴的膜通透性）；Ion Channels and Transporters（離子通道與轉運體）

全書從如何研究神經系統開篇，配套動畫涉及 MRI 和 PET；隨後建立單個神經元的生理學：靜止膜電位與電化學平衡、動作電位、電壓鉗方法、軸突中的衝動傳導，以及膜片鉗方法和鈉鉀泵。

第5–8章：Synaptic Transmission（突觸傳遞）；Neurotransmitters and Their Receptors（神經遞質及其受體）；Molecular Signaling within Neurons（神經元內的分子訊號傳遞）；Synaptic Plasticity（突觸可塑性）

這幾章從單個神經元轉到神經元之間的通訊：突觸傳遞與突觸後電位的總和，離子型與代謝型受體，主要的遞質系統（配套動畫依次展示乙醯膽鹼、穀氨酸、多巴胺、正腎上腺素和血清素通路），包括鈣在內的第二信使訊號傳遞，以及突觸可塑性，配套動畫涉及海兔（Aplysia）的敏化以及 AMPA 和 NMDA 受體。

第9–15章：Vision（視覺）；Hearing（聽覺）；The Vestibular System（前庭系統）；Touch and Proprioception（觸覺與本體感覺）；Pain and Temperature（痛覺與溫度覺）；Olfaction（嗅覺）；Taste（味覺）

每種感覺各佔一章。配套動畫涉及眼的解剖、光轉導、視網膜處理與視覺通路、耳、前庭系統和嗅覺系統。

第16–21章：Lower Motor Neuron Circuits and Motor Control（下運動神經元環路與運動控制）；Upper Motor Neuron Control of the Brainstem and Spinal Cord（上運動神經元對腦幹和脊髓的控制）；Modulation of Movement by the Basal Ganglia（基底神經節對運動的調節）；Modulation of Movement by the Cerebellum（小腦對運動的調節）；Eye Movements and Sensorimotor Integration（眼動與感覺運動整合）；The Visceral Motor System（內臟運動系統）

運動部分從脊髓環路開始（配套動畫涉及牽張反射和屈肌反射），經腦幹和皮層控制、基底神經節和小腦，進而討論眼動和自主神經系統。

第22–26章：Early Brain Development（早期腦發育）；Construction of Neural Circuits（神經環路的構建）；Experience-Dependent Plasticity in the Developing Brain（發育中大腦的經驗依賴可塑性）；Sex Differences and Neural Circuit Development（性別差異與神經環路發育）；Repair and Regeneration in the Nervous System（神經系統的修復與再生）

發育部分有五章：從早期腦發育以及生長錐和軸突尋路，到經驗依賴的可塑性，再到性別差異（配套動畫涉及芳香化假說）和修復。

第27–33章：Cognitive Functions and the Organization of the Cerebral Cortex（認知功能與大腦皮層的組織）；Cortical States（皮層狀態）；Attention（注意）；Memory（記憶）；Speech and Language（言語與語言）；Emotion（情緒）；Thinking, Planning, and Deciding（思考、計劃與決策）

最後幾章討論高階功能。先講皮層的組織，然後依次是皮層狀態（配套材料包括一段分子鐘動畫）、注意、記憶、言語與語言、情緒，以及思考、計劃與決策。

核心概念

第1–8章：細胞訊號傳遞

• 靜止膜電位與電化學平衡：神經元膜兩側的電壓及其背後的離子平衡。
• 電壓鉗與膜片鉗：膜通透性和離子通道各章所依託的記錄方法。
• 離子型與代謝型受體：本身就是離子通道的遞質受體，以及透過細胞內訊號傳遞起作用的受體。
• 突觸可塑性：突觸強度的持久變化，本書將其與 AMPA 和 NMDA 受體聯繫起來。

第9–21章：感覺系統與運動系統

• 光轉導：視網膜中把光轉換為電訊號的過程。
• 反射環路：作為運動各章基礎的牽張反射和屈肌反射。
• 基底神經節與小腦：調節運動的兩個結構，各佔一章。

第22–33章：發育與高階功能

• 軸突尋路：生長錐找到其靶標的方式。
• 經驗依賴的可塑性：早期經驗如何塑造發育中的環路。
• 注意、記憶、語言、情緒、決策：最後七章的認知主題。

評析

優點

• 均衡的證據基礎。 出版社說，全書在動物研究、人體研究和臨床研究之間保持平衡，並把它定位為本科階段與醫學院階段學習神經系統之間的橋樑。
• 一本書覆蓋完整。 33 章涵蓋細胞訊號傳遞、各主要感覺系統（各佔一章）、佔六章的運動系統、佔五章的發育，以及收尾的認知部分，因此一本書就能支撐完整的神經科學課程系列。
• 豐富的配套資源。 學生資源包括動畫、字卡、互動式圖、網路專題和學習題，以及 Sylvius 4 Online，一個用於探索人類中樞神經系統結構的網路環境。第七版透過 Oxford Insight 平臺提供。
• 面向可讀性的版本改動。 出版社介紹，本版新增了學習目標，各節也更簡潔。

侷限

• 篇幅。 全書約 1,000 頁，超出單門課程能夠覆蓋的範圍，因此教師和學生需要選擇章節。
• 認知部分在最後。 七個認知功能章節排在約二十六章細胞、感覺、運動和發育內容之後，想早些學習認知神經科學的課程需要調整閱讀順序。
• 計算與方法沒有單獨成章。 章節清單中沒有專門講定量建模的章節，技術在出現時再介紹，開篇是關於研究神經系統的第1章。
• 線上資源在另一個平臺上。 出版社說明，第七版的教師和學生資源包含在 Oxford Insight 課件平臺中，而不是隨紙質書一起提供。

在課程中的定位

在本站的神經科學書籍中，Augustine 等人的書是覆蓋面最廣的單本參考書。若一門兩學期的課程希望由同一作者團隊一次講清細胞神經科學、所有感覺和運動系統、發育與認知，它是自然的選擇。相比 Casey Henley 免費的 Foundations of Neuroscience 以及 Bear、Connors 和 Paradiso 的 Neuroscience: Exploring the Brain 這兩本入門讀物，它的處理更全面，可以在讀完其中一本之後作為主教材。

與以關鍵實驗為主線、沒有注意、語言或決策各章的 Luo 的 Principles of Neurobiology 相比，這本書更寬，也更偏臨床。Martin 等人的 From Neuron to Brain 透過關鍵實驗講授細胞與系統神經科學，Dayan 與 Abbott 的 Theoretical Neuroscience 則是講授定量模型的研究生教材。對於臨床神經解剖，Snell's Clinical Neuroanatomy 和 Hal Blumenfeld 的 Neuroanatomy through Clinical Cases 等書更為合適。

如何使用本書

本書假定讀者學過一門生物學課程，並對細胞生物學和基礎化學有所瞭解。它適合神經科學、生物學和心理學專業的二、三年級學生以及醫學院低年級學生。

一個學期課程的實用計劃：

• 核心： 第1–8章學習細胞與突觸生理學，接著以第9章的視覺作為感覺系統的範例，再讀第16–17章的運動控制。
• 按興趣選擇： 其餘感覺（第10–15章）、基底神經節和小腦（第18–19章）、發育（第22–26章）以及認知各章（第27–33章）。兩學期的課程可以按順序通讀。
• 利用學習目標和動畫： 讀生理學各章時配合配套動畫，解剖結構難以想象時使用網路版 Sylvius 4 工具。

建議先讀細胞各章再讀認知各章，因為後面的章節依賴膜生理學和突觸機制；可以用學生資源中的學習題檢驗理解。