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分子和細胞神經(jīng)科學

分子神經(jīng)科學包括神經(jīng)元表達和響應(yīng)分子信號的機制以及如何表達和響應(yīng)軸索形成復(fù)雜的連接模式。在這個級別上，來自分子生物學和遺傳學用來理解神經(jīng)元是如何發(fā)育的，以及遺傳變化是如何影響生物功能的。形態(tài)學、分子同一性和神經(jīng)元的生理特征，以及它們?nèi)绾闻c不同類型的行為相關(guān)聯(lián)，也是相當令人感興趣的。

細胞神經(jīng)科學包括神經(jīng)元如何處理的機制信號生理上和電化學上。這些問題包括神經(jīng)突起和體細胞如何處理信號以及如何處理信號神經(jīng)遞質(zhì)電信號被用來處理神經(jīng)元中的信息。神經(jīng)突起是神經(jīng)元的細小延伸池體，包括樹突(專門接收來自其他神經(jīng)元的突觸輸入)軸索(專門傳導(dǎo)神經(jīng)沖動的稱為動作電位).胞體是神經(jīng)元的細胞體，包含細胞核。

細胞神經(jīng)科學的另一個主要領(lǐng)域是研究神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)展。問題包括模式化和區(qū)域化神經(jīng)系統(tǒng)，神經(jīng)干細胞,區(qū)別神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)(神經(jīng)形成和膠質(zhì)生成),神經(jīng)元遷移軸突和樹突發(fā)育，營養(yǎng)相互作用，和突觸形成。

計算神經(jīng)遺傳建模致力于開發(fā)動態(tài)神經(jīng)元模型，用于針對基因和基因之間的動態(tài)相互作用對大腦功能進行建模。

認知和行為神經(jīng)科學

認知神經(jīng)科學解決如何心理功能是由神經(jīng)回路。強大的新測量技術(shù)的出現(xiàn)，例如神經(jīng)影像(例如，功能磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging),單光子發(fā)射斷層掃描),腦電圖,梅格,電生理學,光遺傳學和人類基因分析結(jié)合復(fù)雜的實驗技術(shù)從認知心理學允許神經(jīng)科學家和心理學家解決抽象問題，如認知和情緒如何映射到特定的神經(jīng)基質(zhì)。盡管許多研究仍然持簡化主義立場，尋找認知現(xiàn)象的神經(jīng)生物學基礎(chǔ)，但最近的研究表明，神經(jīng)科學的發(fā)現(xiàn)和概念研究之間存在有趣的相互作用，征求和整合了兩種觀點。例如，關(guān)于移情的神經(jīng)科學研究引發(fā)了一場有趣的跨學科辯論，涉及哲學、心理學和精神病理學。此外，神經(jīng)科學對與不同大腦區(qū)域相關(guān)的多個記憶系統(tǒng)的識別挑戰(zhàn)了記憶是過去的字面再現(xiàn)的觀點，支持了記憶是生成性、建設(shè)性和動態(tài)過程的觀點。

計算神經(jīng)科學

計算神經(jīng)科學中的問題可以跨越傳統(tǒng)分析的廣泛層面，例如發(fā)展,結(jié)構(gòu)，和認知功能大腦。這一領(lǐng)域的研究利用數(shù)學模型理論分析計算機模似來描述和驗證生物學上合理的神經(jīng)元和神經(jīng)系統(tǒng)。比如，生物神經(jīng)元模型是尖峰神經(jīng)元的數(shù)學描述，可用于描述單個神經(jīng)元的行為以及神經(jīng)元的動力學神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。計算神經(jīng)科學通常被稱為理論神經(jīng)科學。

納米粒子在醫(yī)學上，在治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面用途廣泛，在介導(dǎo)藥物跨血腦屏障。在抗癲癇藥物中使用納米顆?？梢酝ㄟ^提高血液中的生物利用度以及控制釋放時間濃度來提高其醫(yī)療功效。雖然納米顆?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)物理性質(zhì)來輔助治療藥物，以達到理想的效果，但在初步藥物試驗中，毒性往往會無意中增加。此外，用于藥物試驗的納米藥物的生產(chǎn)是經(jīng)濟的消耗，阻礙了其實施的進展。納米神經(jīng)科學中的計算模型為研究基于納米技術(shù)的藥物在神經(jīng)疾病中的療效提供了替代方案，同時減輕了潛在的副作用和開發(fā)成本。

納米材料通常在經(jīng)典長度和量子政權(quán)。由于納米材料操作長度尺度的相關(guān)不確定性，在體內(nèi)研究之前很難預(yù)測它們的行為。經(jīng)典地，貫穿神經(jīng)元的物理過程類似于電路。設(shè)計師專注于這種類比，并將大腦活動建模為神經(jīng)回路。神經(jīng)元計算建模的成功導(dǎo)致了立體化學模型的發(fā)展，該模型可以精確預(yù)測以微秒時間尺度運行的乙酰膽堿受體為基礎(chǔ)的突觸。

用于細胞操作的超細納米針比最小的單壁更薄碳納米管。計算量子化學用于設(shè)計具有高度對稱結(jié)構(gòu)的超細納米材料，以優(yōu)化幾何形狀、反應(yīng)性和穩(wěn)定性。

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