2025年大學(xué)《神經(jīng)科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——光照對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響機(jī)制考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題（每空2分，共20分）1.感知光線的視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞主要含有視色素，而調(diào)節(jié)生物鐘的非視覺(jué)感光細(xì)胞主要含有______和______。2.光照抑制褪黑素分泌的主要神經(jīng)通路是視網(wǎng)膜下丘腦束（RHT），其主要的終末核團(tuán)是______。3.構(gòu)成生物鐘分子核心的“鐘基因家族”主要包含______和______兩大類。4.褪黑素作為一種重要的神經(jīng)內(nèi)分泌信號(hào)，其主要生理作用是______。5.光照不僅影響睡眠-覺(jué)醒周期，也參與調(diào)節(jié)情緒、體溫和______等生理功能。二、選擇題（每題2分，共30分。每小題只有一個(gè)最佳答案）1.下列哪種感光細(xì)胞主要介導(dǎo)晝夜節(jié)律的調(diào)節(jié)，而非視覺(jué)感知？A.視錐細(xì)胞B.視桿細(xì)胞C.隱花色素陽(yáng)性神經(jīng)節(jié)細(xì)胞D.雙極細(xì)胞2.隱花色素吸收光能后，其發(fā)色團(tuán)（chromophore）發(fā)生的變化是：A.藍(lán)移B.紅移C.異構(gòu)化D.磷酸化3.將視覺(jué)信號(hào)傳遞至下丘腦視交叉上核（SCN）的主要神經(jīng)通路是：A.外側(cè)膝狀體通路B.紋狀體-丘腦通路C.視網(wǎng)膜下丘腦束（RHT）D.縱行視通路4.生物鐘的核心反饋環(huán)路中，Per和Cry蛋白通常：A.被共同轉(zhuǎn)錄B.被獨(dú)立轉(zhuǎn)錄C.在黑暗中結(jié)合并抑制Bmal1/Clock轉(zhuǎn)錄復(fù)合物D.在光照下結(jié)合并激活Bmal1/Clock轉(zhuǎn)錄復(fù)合物5.以下哪種激素的分泌主要受到光照的直接抑制？A.皮質(zhì)醇B.腎上腺素C.褪黑素D.甲狀腺素6.以下哪項(xiàng)是光遺傳學(xué)技術(shù)在研究光照影響機(jī)制中的主要應(yīng)用？A.精確激活或抑制特定感光細(xì)胞的信號(hào)通路B.測(cè)量視網(wǎng)膜電圖（ERG）C.克隆隱花色素基因D.分析褪黑素代謝產(chǎn)物7.長(zhǎng)期暴露于夜間光照可能導(dǎo)致：A.褪黑素分泌增多B.生物鐘延遲C.皮質(zhì)醇分泌提前D.以上所有8.視網(wǎng)膜內(nèi)感受光照的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞可分為兩類，一類表達(dá)隱花色素，主要參與晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)，另一類不表達(dá)隱花色素，主要參與：A.彩色視覺(jué)B.對(duì)暗光的敏感C.視野信息傳遞D.精細(xì)運(yùn)動(dòng)控制9.下列哪種行為主要受生物鐘調(diào)控，并受到光照周期的影響？A.進(jìn)食行為B.呼吸頻率C.血壓瞬時(shí)變化D.體溫調(diào)節(jié)速率10.在分子層面，光照如何影響生物鐘？A.直接改變核心鐘基因的表達(dá)量B.阻止Cry蛋白與Per蛋白的結(jié)合C.抑制Bmal1蛋白的轉(zhuǎn)錄活性D.通過(guò)光敏通路間接影響核心鐘基因的表達(dá)程序11.光照通過(guò)調(diào)節(jié)下丘腦-垂體-腎上腺（HPA）軸來(lái)影響應(yīng)激反應(yīng)，主要體現(xiàn)在：A.白天光照增強(qiáng)皮質(zhì)醇分泌B.黑夜黑暗促進(jìn)皮質(zhì)醇分泌C.白天光照抑制促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）釋放D.黑夜黑暗增強(qiáng)ACTH釋放12.研究表明，藍(lán)光（特別是藍(lán)光波段）對(duì)于調(diào)節(jié)生物鐘具有重要作用，其部分原因在于：A.藍(lán)光更容易被視錐細(xì)胞吸收B.藍(lán)光更容易被視桿細(xì)胞吸收C.藍(lán)光能更有效地穿透顱骨D.藍(lán)光被隱花色素吸收后能引發(fā)更強(qiáng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)13.“時(shí)差反應(yīng)”的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)是：A.生物鐘無(wú)法適應(yīng)新的光照周期B.光照信號(hào)無(wú)法有效傳遞至下丘腦SCNC.生物鐘核心節(jié)律的延遲或提前需要時(shí)間來(lái)協(xié)調(diào)D.褪黑素分泌模式無(wú)法被重新設(shè)置14.下列哪種方法可以用來(lái)特異性地激活或抑制表達(dá)特定光敏蛋白的神經(jīng)元？A.組織學(xué)染色B.電生理記錄C.光遺傳學(xué)技術(shù)D.行為學(xué)實(shí)驗(yàn)15.光照對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響機(jī)制研究有助于理解：A.視覺(jué)系統(tǒng)的信息處理B.睡眠障礙和時(shí)差反應(yīng)的病理生理C.情緒相關(guān)疾病的神經(jīng)基礎(chǔ)D.以上所有三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.隱花色素（Cryptochrome）2.視交叉上核（SuprachiasmaticNucleus,SCN）3.生物鐘（BiologicalClock）4.褪黑素（Melatonin）5.光遺傳學(xué)（Optogenetics）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述隱花色素如何將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號(hào)。2.簡(jiǎn)述光照如何通過(guò)下丘腦調(diào)節(jié)睡眠-覺(jué)醒周期。3.簡(jiǎn)述核心生物鐘基因表達(dá)的關(guān)鍵調(diào)控環(huán)路。4.簡(jiǎn)述光遺傳學(xué)技術(shù)的基本原理及其在研究光照影響機(jī)制中的優(yōu)勢(shì)。五、論述題（10分）結(jié)合具體的分子機(jī)制和神經(jīng)環(huán)路，論述光照如何通過(guò)生物鐘系統(tǒng)影響動(dòng)物的睡眠-覺(jué)醒行為。試卷答案一、填空題（每空2分，共20分）1.隱花色素；Cry/Cry2.視交叉上核（SCN）3.Bmal1/Clock；Per/Cry4.調(diào)節(jié)睡眠-覺(jué)醒周期5.代謝二、選擇題（每題2分，共30分。每小題只有一個(gè)最佳答案）1.C2.C3.C4.C5.C6.A7.D8.C9.A10.D11.A12.D13.C14.C15.D三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.隱花色素（Cryptochrome）：是一種在植物、真菌和動(dòng)物中存在的光敏蛋白，尤其在調(diào)節(jié)生物鐘的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中表達(dá)。它含有光敏的4-環(huán)丙烯基發(fā)色團(tuán)，吸收光能后發(fā)生異構(gòu)化，進(jìn)而觸發(fā)下游信號(hào)通路，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號(hào)。2.視交叉上核（SuprachiasmaticNucleus,SCN）：位于下丘腦，是腦內(nèi)最主要的生物鐘核心。它接收來(lái)自視網(wǎng)膜經(jīng)視交叉下丘腦束傳遞的光照信息，整合這些信息，并發(fā)出信號(hào)調(diào)控身體的多種生理節(jié)律，如睡眠-覺(jué)醒周期、激素分泌等。3.生物鐘（BiologicalClock）：是指生物體內(nèi)存在的、能夠自我維持且與外界環(huán)境周期（主要是晝夜節(jié)律）同步的計(jì)時(shí)系統(tǒng)。它通過(guò)基因表達(dá)程序的周期性變化來(lái)驅(qū)動(dòng)各種生理和行為節(jié)律。4.褪黑素（Melatonin）：由松果體分泌的一種吲哚類神經(jīng)內(nèi)分泌激素，其主要作用是傳遞黑暗信息，參與調(diào)節(jié)睡眠-覺(jué)醒周期和生物鐘的同步。其分泌在白天受到光照的抑制，在黑夜則增多。5.光遺傳學(xué)（Optogenetics）：是一種結(jié)合了基因工程和光遺傳學(xué)工具的技術(shù)，通過(guò)將光敏蛋白（如隱花色素或Channelrhodopsin）基因轉(zhuǎn)入特定神經(jīng)元，利用特定波長(zhǎng)的光來(lái)精確控制這些神經(jīng)元的興奮或抑制狀態(tài)，從而研究神經(jīng)環(huán)路的功能。四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述隱花色素如何將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號(hào)。隱花色素是一種光敏蛋白，含有光敏的4-環(huán)丙烯基發(fā)色團(tuán)。吸收光能后，發(fā)色團(tuán)異構(gòu)化，導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)象變化。這種構(gòu)象變化可以影響隱花色素的激酶活性（如自主激酶PHAR1），使其磷酸化下游的蛋白質(zhì)。這些磷酸化的蛋白質(zhì)可以進(jìn)一步參與調(diào)控細(xì)胞周期、基因表達(dá)或信號(hào)傳導(dǎo)，最終將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為影響神經(jīng)元活性的神經(jīng)信號(hào)，并傳遞至下游通路，如影響生物鐘基因的表達(dá)。2.簡(jiǎn)述光照如何通過(guò)下丘腦調(diào)節(jié)睡眠-覺(jué)醒周期。光照信號(hào)通過(guò)視網(wǎng)膜下丘腦束（RHT）投射至下丘腦視交叉上核（SCN）。SCN是生物鐘的核心，接收光信號(hào)后，其內(nèi)部的分子鐘節(jié)律被同步或重置。同步后的SCN通過(guò)神經(jīng)投射和體液信號(hào)（如釋放激素或神經(jīng)遞質(zhì)）調(diào)控其他腦區(qū)和內(nèi)分泌腺體。例如，SCN通過(guò)神經(jīng)通路抑制松果體分泌褪黑素，并可能直接或間接調(diào)節(jié)睡眠相關(guān)腦區(qū)的活動(dòng)，從而主導(dǎo)睡眠-覺(jué)醒周期的節(jié)律。3.簡(jiǎn)述核心生物鐘基因表達(dá)的關(guān)鍵調(diào)控環(huán)路。核心生物鐘基因表達(dá)調(diào)控主要基于負(fù)反饋環(huán)路?；具^(guò)程是：Bmal1和Clock（或ARNTL）作為轉(zhuǎn)錄因子，結(jié)合并激活Per和Cry基因的轉(zhuǎn)錄。新合成的Per和Cry蛋白逐漸積累，并最終在細(xì)胞核內(nèi)結(jié)合，抑制Bmal1/Clock轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的活性，從而減少自身的表達(dá)。當(dāng)Per/Cry蛋白水平下降后，Bmal1/Clock活性恢復(fù)，再次啟動(dòng)Per和Cry的表達(dá)，形成一個(gè)約24小時(shí)的周期性循環(huán)。此外，還存在復(fù)雜的正反饋和旁路調(diào)控，共同維持生物鐘的穩(wěn)定運(yùn)行。4.簡(jiǎn)述光遺傳學(xué)技術(shù)的基本原理及其在研究光照影響機(jī)制中的優(yōu)勢(shì)。光遺傳學(xué)技術(shù)的基本原理是：首先通過(guò)基因工程技術(shù)，將編碼光敏蛋白（如視光敏蛋白Channelrhodopsin，簡(jiǎn)稱ChR2，在光照下被激活產(chǎn)生動(dòng)作電位；或ArchT，在光照下被抑制）的基因，與特異性表達(dá)調(diào)控元件（如Cre-LoxP系統(tǒng)）結(jié)合，轉(zhuǎn)入目標(biāo)神經(jīng)元的基因組中。然后，在動(dòng)物活動(dòng)期間，使用特定波長(zhǎng)和強(qiáng)度的光（通常通過(guò)光纖引導(dǎo)）照射表達(dá)光敏蛋白的腦區(qū)。光敏蛋白在光照下發(fā)生構(gòu)象變化，激活或抑制下游信號(hào)通路，從而以光控的方式精確激活或抑制特定神經(jīng)元的活性，進(jìn)而研究該神經(jīng)元或神經(jīng)環(huán)路在特定行為或生理過(guò)程中的作用。其優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)間和空間上高度精確的神經(jīng)元操控，從而更清晰地揭示特定神經(jīng)元或神經(jīng)環(huán)路在光照感知和信號(hào)傳遞中的精確功能。五、論述題（10分）結(jié)合具體的分子機(jī)制和神經(jīng)環(huán)路，論述光照如何通過(guò)生物鐘系統(tǒng)影響動(dòng)物的睡眠-覺(jué)醒行為。光照對(duì)睡眠-覺(jué)醒行為的影響主要通過(guò)生物鐘系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。其核心機(jī)制始于視網(wǎng)膜的光感受。視網(wǎng)膜中的特定神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（隱花色素陽(yáng)性細(xì)胞）能夠直接感受光照，特別是藍(lán)光波段。光能被隱花色素吸收，引發(fā)其發(fā)色團(tuán)異構(gòu)化，進(jìn)而觸發(fā)下游信號(hào)級(jí)聯(lián)，如影響蛋白激酶活性，最終導(dǎo)致這些神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的活動(dòng)模式發(fā)生改變。這些活動(dòng)模式的改變通過(guò)視網(wǎng)膜下丘腦束（RHT）傳遞至下丘腦視交叉上核（SCN），即生物鐘的核心。SCN接收來(lái)自雙眼的光信息，其內(nèi)部的分子鐘（由Bmal1/Clock和Per/Cry等核心基因構(gòu)成的負(fù)反饋回路）因此被同步或重置，確保生物鐘與外界光照周期保持一致。光照，特別是日間的光照，會(huì)強(qiáng)烈抑制SCN中Per/Cry蛋白的表達(dá)，使SCN神經(jīng)元活動(dòng)模式與光照同步，并促進(jìn)褪黑素的抑制。SCN作為“生物鐘司令部”，通過(guò)廣泛的神經(jīng)投射網(wǎng)絡(luò)調(diào)控身體其他部位的生理節(jié)律。在日間，SCN的活躍狀態(tài)通過(guò)神經(jīng)信號(hào)興奮促進(jìn)覺(jué)醒相關(guān)的腦區(qū)（如下丘腦背內(nèi)側(cè)核、外側(cè)下丘腦），并可能通過(guò)抑制促睡眠區(qū)域（如外側(cè)下丘腦