MIT 9.01 神经科学导论（Introduction to Neuroscience）

MIT 9.01 · Fall 2007 · 主讲 Sebastian Seung · 脑与认知科学系

MIT 9.01《神经科学导论》（Introduction to Neuroscience）是麻省理工学院脑与认知科学系的经典学科基石课程，由计算神经科学先驱、连接组学权威塞巴斯蒂安·承（H. Sebastian Seung）教授主讲。本课程以现代神经生物学与计算神经科学双重视角，系统解构哺乳动物中枢神经系统的基本架构与信息处理法则。课程涵盖从外周感觉换能（视网膜光转导、耳蜗微电生理、嗅觉受体组合编码）、躯体运动层级控制（脊髓牵张反射、M1 群体矢量、基底核直接/间接通路与小脑内部模型），到高等认知神经机制（内侧颞叶海马 LTP 突触可塑性、前额叶持续放电工作记忆、杏仁核情绪回路与阿尔茨海默病分子病理学）的完整科学证据链。

TL;DR

• 感觉系统计算拓扑：视网膜通过侧向抑制提取局部对比，耳蜗沿基底膜建立频率拓扑，化学感官则采用高维受体阵列的组合编码。
• 运动层级分工与协同：脊髓回路执行反射与定型节奏，初级运动皮层加权群体矢量规划轨迹，基底核与小脑分别实现动作门控与预测校正。
• 学习与记忆的物理基质：内侧颞叶海马系统通过 NMDA 受体介导的 LTP 巩固陈述性记忆，前额叶网络以持续吸引子放电维持在线工作记忆。
• 神经退行性病变分子级联：阿尔茨海默病剖析了 Aβ 寡聚体斑块与过度磷酸化 tau 神经原纤维缠结对突触完整性与记忆回路的毁灭性侵袭。

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讲次	文档链接	核心主题	关键神经生物学机制与计算模型
Lec 9	视觉 I：眼睛与视网膜	光转导与视网膜计算	光感受器见光超极化、ON/OFF 双极细胞分流、水平细胞侧向抑制与中心-周边拮抗感受野
Lec 10	视觉 II：色觉与 V1 通路	色觉拮抗与初级视觉皮层	视锥三色编码、LGN 颜色拮抗、视交叉对侧视野投影、V1 简单细胞/复杂细胞方向选择性
Lec 11	视觉 III：V1 之后	纹外皮层与双流假说	背侧“空间/运动”（MT）与腹侧“物体识别”（IT）双流系统、失认症与位置容忍性
Lec 12	听觉：从声波到空间定位	耳蜗力学与双耳声源定位	基底膜频率拓扑、毛细胞静纤毛微秒级机械电转导、MSO 双耳时间差延迟线模型与 LSO 强度差
Lec 13	味觉与嗅觉	化学感官与分子受体编码	GPCR 味觉受体、嗅感觉神经元单受体表达、嗅球嗅小球汇聚拓扑与非丘脑梨状皮层投射
Lec 14	运动 I：肌肉、运动单位与反射	运动单位与脊髓节律控制	亨尼曼大小原则、NMJ 终板电位与兴奋-收缩偶联、肌梭 Ia 牵张反射与腱器官 Ib 抑制
Lec 15	运动 II：皮层、基底神经节与小脑	高级运动控制与运动学习	M1 群体矢量方向调谐、基底核直接/间接通路平衡、帕金森病震颤与小脑攀援纤维前馈预测
Lec 17	阿尔茨海默病：淀粉样蛋白与 tau	神经退行性分子病理	APP 剪切与 Aβ42 寡聚体斑块、tau 蛋白过度磷酸化缠结、内嗅皮层/海马回路突触丢失
Lec 19	陈述性记忆与突触可塑性	内侧颞叶与 LTP 分子机制	H.M. 顺行性遗忘、海马位置细胞认知地图、NMDA 受体巧合检测与 CaMKII/AMPA 突触增强
Lec 21	工作记忆与非陈述性学习	前额叶控制与多系统记忆	dlPFC 延迟期持续放电、WCST 规则灵活性、纹状体程序性习惯形成与小脑眨眼反射
Lec 22	情绪：恐惧、依恋与社会决策	杏仁核情绪回路与应激调节	恐惧条件反射外侧核/中央核通路、HPA 轴下丘脑神经内分泌应激调控、催产素社会依恋

学习建议

• 追踪信息流的物理载体：从外周感受器的跨膜离子流、动作电位在轴突的绝缘传导，到突触间隙神经递质的囊泡胞吐与受体构象改变，神经科学的每一个抽象概念都根植于确凿的物理化学机制。
• 结合计算建模与解剖学：理解神经回路时，切忌孤立记忆神经解剖名称；请重点把握感受野滤波、重合检测器、侧向反馈与网络吸引子等核心计算原理，建立“结构即计算”的系统直觉。