2025年大學(xué)《神經(jīng)科學(xué)》專業(yè)題庫——生物鐘在大腦功能中的作用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋1.生物鐘(CircadianClock)2.視交叉上核(SuprachiasmaticNucleus,SCN)3.褪黑素(Melatonin)4.分子反饋回路(MolecularFeedbackLoop)5.時(shí)差反應(yīng)(JetLag)二、填空題1.生物鐘的分子機(jī)制核心是________基因和________基因的轉(zhuǎn)錄翻譯反饋循環(huán)。2.光線信號(hào)主要通過視網(wǎng)膜上的________和________兩種感光細(xì)胞傳遞給SCN。3.SCN通過調(diào)控下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA)釋放_(tái)_______，參與應(yīng)激反應(yīng)的節(jié)律調(diào)節(jié)。4.生物鐘主要分泌的激素是________，其分泌高峰通常出現(xiàn)在________。5.長期輪班工作或時(shí)差反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致生物鐘與________之間的失同步。三、簡答題1.簡述光如何影響生物鐘的分子機(jī)制。2.簡述SCN如何調(diào)控睡眠-覺醒周期。3.簡述生物鐘對情緒功能可能產(chǎn)生的影響及其機(jī)制。4.簡述皮質(zhì)醇節(jié)律的日變化及其生理意義。5.簡述時(shí)差反應(yīng)產(chǎn)生的主要生理學(xué)原因。四、論述題1.論述生物鐘網(wǎng)絡(luò)中，SCN與其他腦區(qū)（如下丘腦其他核團(tuán)、杏仁核、海馬體等）是如何協(xié)同調(diào)控機(jī)體生理和行為節(jié)律的。2.結(jié)合生物鐘的分子機(jī)制，分析遺傳性鐘基因突變（如Per2突變）可能導(dǎo)致失眠等癥狀的潛在原因。試卷答案一、名詞解釋1.生物鐘(CircadianClock):指細(xì)胞、組織或個(gè)體level上自主運(yùn)行的，周期約為24小時(shí)的生理節(jié)律調(diào)控系統(tǒng)，其核心是基于轉(zhuǎn)錄-翻譯負(fù)反饋機(jī)制的分子鐘。**解析思路:*定義需要包含周期性（24小時(shí)）、自主性（intrinsic）、調(diào)控生理節(jié)律這三個(gè)核心要素，并點(diǎn)出其分子基礎(chǔ)（轉(zhuǎn)錄-翻譯負(fù)反饋）。2.視交叉上核(SuprachiasmaticNucleus,SCN):位于下丘腦前部，由密集的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞組成，是哺乳動(dòng)物主生物鐘所在的大腦區(qū)域，接收光信號(hào)，協(xié)調(diào)全身其他生物鐘并調(diào)控多種生理行為節(jié)律。**解析思路:*定義需包含位置（下丘腦前部）、結(jié)構(gòu)（神經(jīng)節(jié)細(xì)胞）、功能核心（主生物鐘、接收光信號(hào)、協(xié)調(diào)其他生物鐘、調(diào)控行為節(jié)律）。3.褪黑素(Melatonin):由松果體分泌的一種激素，其分泌受到生物鐘的調(diào)控，分泌高峰通常在夜間，主要功能是傳遞黑暗信號(hào)，參與調(diào)節(jié)睡眠-覺醒周期和季節(jié)性節(jié)律。**解析思路:*定義需包含來源（松果體）、生物鐘調(diào)控（日節(jié)律分泌，夜間高峰）、主要功能（傳遞黑暗信號(hào)、調(diào)節(jié)睡眠-覺醒、季節(jié)性節(jié)律）。4.分子反饋回路(MolecularFeedbackLoop):指生物鐘核心基因及其表達(dá)產(chǎn)物相互作用，形成一個(gè)閉環(huán)調(diào)控系統(tǒng)，通常是轉(zhuǎn)錄激活因子（如Clock/Bmal1）促進(jìn)核心時(shí)鐘基因（如Per/Cry）表達(dá)，而Per/Cry蛋白進(jìn)而抑制Clock/Bmal1的表達(dá)，維持約24小時(shí)的節(jié)律。**解析思路:*定義需包含核心概念（閉環(huán)調(diào)控）、關(guān)鍵參與者（Clock/Bmal1,Per/Cry）及其相互作用方式（激活與抑制）、結(jié)果（維持24小時(shí)節(jié)律）。5.時(shí)差反應(yīng)(JetLag):指個(gè)體因快速跨越多個(gè)時(shí)區(qū)旅行，導(dǎo)致其內(nèi)源性生物鐘節(jié)律與外環(huán)境（如地方時(shí)間）發(fā)生急性失同步，從而出現(xiàn)睡眠紊亂、情緒改變、認(rèn)知功能下降等一系列非適應(yīng)癥狀的現(xiàn)象。**解析思路:*定義需包含誘因（快速跨時(shí)區(qū)旅行）、核心問題（內(nèi)源性生物鐘與外環(huán)境失同步）、表現(xiàn)（睡眠、情緒、認(rèn)知癥狀）。二、填空題1.Clock,Bmal1**解析思路:*這是構(gòu)成核心分子鐘轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合體的兩個(gè)關(guān)鍵基因。2.黑視蛋白(IntrinsicallyphotosensitiveRetinalGanglionCells,ipRGCs),外側(cè)膝狀體(LateralGeniculateBody)**解析思路:*ipRGCs是直接感受光并投射至SCN的感光細(xì)胞。雖然經(jīng)典路徑通過視網(wǎng)膜下丘腦束投射至SCN，但題目問的是感光細(xì)胞，ipRGCs是關(guān)鍵。LGB是視網(wǎng)膜到SCN的經(jīng)典神經(jīng)通路中的一部分。*（注：根據(jù)經(jīng)典路徑，視網(wǎng)膜下丘腦束更準(zhǔn)確，但ipRGC是光感受的關(guān)鍵，LGB是通路中的一部分，此處根據(jù)常見考點(diǎn)填寫可能涉及的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)）**修正解析思路:*更準(zhǔn)確的填空應(yīng)指向經(jīng)典的視網(wǎng)膜下丘腦束(RetinohypothalamicTract,RHT)，但題目要求填寫感光細(xì)胞類型。ipRGCs是直接感受光并傳遞信號(hào)至SCN的感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。LGB屬于視覺通路，但有時(shí)在討論光信號(hào)傳遞時(shí)會(huì)提及。更優(yōu)答案應(yīng)為：IntrinsicallyphotosensitiveRetinalGanglionCells(ipRGCs)。如果允許填寫多個(gè)或考慮不同教材側(cè)重，可包含關(guān)鍵結(jié)構(gòu)如RHT。為符合常見考點(diǎn)，此處保留ipRGC。*再修正解析思路:*考慮到ipRGC是近年研究熱點(diǎn)且是光信號(hào)傳遞的關(guān)鍵，優(yōu)先填寫ipRGC。LGB是視覺通路中與SCN連接的結(jié)構(gòu)，但非直接光感受器。最終決定填寫ipRGC。最終答案：ipRGC。*（根據(jù)最新思考，ipRGC是更核心的答案）***最終答案：ipRGC*3.皮質(zhì)醇(Cortisol)**解析思路:*HPA軸在生物鐘調(diào)控下，其分泌的應(yīng)激激素主要是皮質(zhì)醇，其分泌呈現(xiàn)明顯的日節(jié)律，受生物鐘（通過SCN間接調(diào)控）和應(yīng)激狀態(tài)的共同影響。4.褪黑素(Melatonin),夜間(Nighttime)**解析思路:*褪黑素是生物鐘調(diào)控的代表性激素，其分泌高峰在夜間，低谷在白天，直接參與睡眠調(diào)節(jié)。5.外部時(shí)間/地方時(shí)間(ExternalTime/LocalTime)**解析思路:*時(shí)差反應(yīng)的本質(zhì)是內(nèi)生物鐘節(jié)律與外環(huán)境時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)（如鐘表顯示的時(shí)間）的不匹配或失同步。三、簡答題1.簡述光如何影響生物鐘的分子機(jī)制。**解析思路:*光信號(hào)首先被視網(wǎng)膜的感光細(xì)胞（特別是ipRGCs）捕捉，通過視網(wǎng)膜下丘腦束（RHT）直接投射到SCN。SCN內(nèi)的光感受神經(jīng)元被激活，釋放神經(jīng)遞質(zhì)（如GABA、谷氨酸）。這些信號(hào)改變SCN內(nèi)神經(jīng)元的活動(dòng)狀態(tài)，并最終通過調(diào)控下游基因表達(dá)來重設(shè)或校準(zhǔn)SCN的分子鐘周期。光照主要抑制SCN中Cry蛋白的表達(dá)，解除對Clock/Bmal1轉(zhuǎn)錄的抑制，使分子鐘的轉(zhuǎn)錄活性恢復(fù)，從而將內(nèi)clocks的相位向前移動(dòng)（相對于暗期）。**答案要點(diǎn):*光照→ipRGC→RHT→SCN→激活光感受神經(jīng)元→釋放遞質(zhì)→調(diào)控SCN內(nèi)神經(jīng)元活動(dòng)及下游基因表達(dá)→重設(shè)/校準(zhǔn)分子鐘周期。主要機(jī)制是光照通過抑制Cry蛋白表達(dá)，解除對Clock/Bmal1的抑制，影響轉(zhuǎn)錄活性。2.簡述SCN如何調(diào)控睡眠-覺醒周期。**解析思路:*SCN通過兩條主要途徑調(diào)控睡眠-覺醒：一是“自上而下”的調(diào)控，SCN直接投射到下丘腦的其他區(qū)域（如下丘腦背內(nèi)側(cè)核DMN、視前區(qū)POA）以及腦干（如藍(lán)斑核、縫核），這些腦區(qū)再進(jìn)而調(diào)控睡眠相關(guān)行為（如促進(jìn)睡眠或維持覺醒）；二是“自下而上”的調(diào)控，SCN接收來自外周器官（如松果體）的信號(hào)（如褪黑素），并將自身的節(jié)律信息傳遞給下丘腦其他核團(tuán)，進(jìn)而間接影響覺醒驅(qū)動(dòng)力（如通過調(diào)節(jié)下丘腦-垂體-腎上腺軸）。**答案要點(diǎn):*(1)自上而下：SCN→下丘腦DMN/POA/腦干→調(diào)控睡眠/覺醒行為；(2)自下而上：SCN接收褪黑素信號(hào)→調(diào)節(jié)下丘腦其他核團(tuán)→影響覺醒驅(qū)動(dòng)力。3.簡述生物鐘對情緒功能可能產(chǎn)生的影響及其機(jī)制。**解析思路:*生物鐘通過多種途徑影響情緒：(1)調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)水平：生物鐘節(jié)律影響5-羥色胺（5-HT）、多巴胺、去甲腎上腺素等與情緒相關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)的合成、釋放和代謝；(2)調(diào)控HPA軸活動(dòng)：生物鐘通過SCN→下丘腦→垂體→腎上腺軸，調(diào)控皮質(zhì)醇的日節(jié)律分泌，皮質(zhì)醇水平異常與焦慮、抑郁等情緒障礙相關(guān)；(3)影響睡眠質(zhì)量：生物鐘紊亂導(dǎo)致睡眠障礙，而睡眠質(zhì)量是情緒調(diào)節(jié)的重要基礎(chǔ)；(4)調(diào)節(jié)杏仁核活動(dòng)：生物鐘可能通過影響杏仁核（情緒處理中心）的活動(dòng)模式來影響情緒反應(yīng)。**答案要點(diǎn):*(1)調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)（5-HT,DA,NE）；(2)調(diào)節(jié)HPA軸（皮質(zhì)醇節(jié)律）；(3)影響睡眠質(zhì)量；(4)調(diào)節(jié)杏仁核活動(dòng)。4.簡述皮質(zhì)醇節(jié)律的日變化及其生理意義。**解析思路:*皮質(zhì)醇節(jié)律呈現(xiàn)明顯的晝夜節(jié)律，通常在清晨（如早上的7-9點(diǎn)）達(dá)到峰值，夜間（如凌晨3-4點(diǎn)）降至最低。這種節(jié)律受生物鐘通過SCN→下丘腦（CRH細(xì)胞）→垂體（ACTH細(xì)胞）→腎上腺軸的調(diào)控。其生理意義包括：動(dòng)員能量儲(chǔ)備（早晨高峰支持上午的生理活動(dòng)需求）；參與應(yīng)激反應(yīng)（隨時(shí)應(yīng)對突發(fā)事件）；調(diào)節(jié)免疫功能；影響情緒和行為。**答案要點(diǎn):*日變化：清晨（~7-9點(diǎn)）峰值，夜間（~3-4點(diǎn)）低谷。調(diào)控：生物鐘（SCN）→下丘腦(CRH)→垂體(ACTH)→腎上腺。生理意義：動(dòng)員能量；參與應(yīng)激；調(diào)節(jié)免疫；影響情緒行為。5.簡述時(shí)差反應(yīng)產(chǎn)生的主要生理學(xué)原因。**解析思路:*時(shí)差反應(yīng)產(chǎn)生的主要原因是快速跨時(shí)區(qū)旅行導(dǎo)致個(gè)體的內(nèi)源性生物鐘節(jié)律與外環(huán)境的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)（如地方時(shí)間、社會(huì)作息）發(fā)生急性失同步。由于生物鐘（特別是SCN）的運(yùn)行需要一定時(shí)間（通常幾天到一周）才能緩慢調(diào)整其相位，當(dāng)外環(huán)境時(shí)間與內(nèi)生物鐘時(shí)間不一致時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致一系列生理功能紊亂，最明顯的是睡眠-覺醒周期的紊亂，以及情緒、認(rèn)知、激素分泌（如皮質(zhì)醇、褪黑素）等方面的失調(diào)。**答案要點(diǎn):*內(nèi)源性生物鐘節(jié)律與外環(huán)境時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)失同步。生物鐘（SCN）調(diào)整緩慢，導(dǎo)致內(nèi)外時(shí)間不一致，引發(fā)生理功能紊亂（睡眠、情緒、認(rèn)知、激素分泌）。四、論述題1.論述生物鐘網(wǎng)絡(luò)中，SCN如何與其他腦區(qū)（如下丘腦其他核團(tuán)、杏仁核、海馬體等）協(xié)同調(diào)控機(jī)體生理和行為節(jié)律。**解析思路:*論述需覆蓋SCN與多個(gè)關(guān)鍵腦區(qū)的連接，以及這些連接如何協(xié)同實(shí)現(xiàn)不同方面的節(jié)律調(diào)控?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面展開：*SCN與下丘腦其他核團(tuán)（如DMN,POA,AR）：SCN通過直接投射調(diào)控這些核團(tuán)的活動(dòng)。DMN和POA參與調(diào)節(jié)體溫、攝食、水合、性行為等生理節(jié)律；POA還參與調(diào)控睡眠-覺醒行為；SCN通過調(diào)控POA進(jìn)而影響自主神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)。*SCN與杏仁核：杏仁核是情緒處理中心。SCN通過下丘腦（如VMH）或直接投射（可能間接）影響杏仁核的活動(dòng)，調(diào)節(jié)情緒反應(yīng)的節(jié)律性，例如影響夜間焦慮。反之，情緒狀態(tài)也可能反饋影響SCN。*SCN與海馬體：海馬體與學(xué)習(xí)、記憶有關(guān)。SCN通過下丘腦（如VMH）或直接投射影響海馬體，調(diào)節(jié)記憶鞏固的效率可能存在晝夜節(jié)律。同時(shí)，海馬體也存在自主生物鐘，可與SCN信號(hào)整合。*SCN與下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA)：SCN是HPA軸日節(jié)律的主要驅(qū)動(dòng)者，通過直接或間接（經(jīng)下丘腦室旁核PVN）投射至PVN（含CRH神經(jīng)元），調(diào)控皮質(zhì)醇的晝夜分泌節(jié)律，這對應(yīng)激反應(yīng)、免疫調(diào)節(jié)等至關(guān)重要。*整合與輸出：SCN整合光信號(hào)和內(nèi)部信號(hào)，產(chǎn)生統(tǒng)一的生物鐘節(jié)律，并通過復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將這些節(jié)律信息精確地傳遞給上述腦區(qū)及其他靶區(qū)（如松果體、腦干），從而協(xié)調(diào)全身的生理和行為活動(dòng)。**答案要點(diǎn):*(1)SCN→下丘腦其他核團(tuán)(DMN/POA/AR)：調(diào)控體溫、攝食、水合、性行為、睡眠覺醒；(2)SCN→杏仁核：調(diào)節(jié)情緒反應(yīng)節(jié)律；(3)SCN→海馬體：影響記憶鞏固節(jié)律；(4)SCN→下丘腦(PVN)→HPA軸：調(diào)控皮質(zhì)醇日節(jié)律；(5)整合與輸出：SCN整合信號(hào)，通過復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)向多腦區(qū)傳遞節(jié)律信息，協(xié)調(diào)全身生理行為。2.結(jié)合生物鐘的分子機(jī)制，分析遺傳性鐘基因突變（如Per2突變）可能導(dǎo)致失眠等癥狀的潛在原因。**解析思路:*論述需首先簡述Per2基因在分子鐘中的作用，然后解釋其突變?nèi)绾斡绊懛肿隅姷姆€(wěn)定性和輸出，最終導(dǎo)致失眠等癥狀?？梢詮模?Per2基因功能:Per2是PER蛋白的編碼基因，PER蛋白是分子反饋回路中的關(guān)鍵抑制因子。在經(jīng)典的負(fù)反饋回路中，PER/CRY蛋白復(fù)合物積累并進(jìn)入細(xì)胞核，抑制Clock/Bmal1的轉(zhuǎn)錄活性，從而結(jié)束一個(gè)轉(zhuǎn)錄周期，維持約24小時(shí)的節(jié)律。*突變影響:Per2突變（尤其是導(dǎo)致PER蛋白功能異?；蚍€(wěn)定性改變的突變）可能破壞這個(gè)負(fù)反饋回路的精確調(diào)控。例如，突變可能導(dǎo)致PER蛋白不能正常積