系统与回路神经科学
系统与回路神经科学研究神经元群体如何组织成功能系统和回路，以感知世界、产生运动并塑造情绪和觉醒。它是介于细胞和分子神经科学（更低层次）与认知和行为（更高层次）之间的分析层面，旨在探究解剖通路和神经活动模式如何产生感知、行动和内部状态。
Definition
系统与回路神经科学是研究特定神经回路和大规模系统的结构与动力学，将解剖连接和生理活动与感觉、运动、情感和状态调节功能联系起来。
Scope
本领域旨在向读者介绍神经系统的主要功能系统：视觉系统、运动系统、躯体感觉系统、边缘系统以及注意或觉醒系统。它是一个参考教育性概述，为下面的详细主题条目提供框架；它不是临床指导，也不涉及诊断或治疗。
Sub-topics
Core questions
- 感觉输入如何沿着有组织的通路转化为知觉表征？
- 运动回路如何计划、选择和执行运动？
- 情绪、动机和觉醒如何通过分布式回路和神经调节系统进行调节？
- 层级和并行回路架构如何支持这些功能？
Key concepts
- 拓扑图和躯体定位图
- 感受野和特征选择性
- 层级和并行处理
- 平行皮层-基底神经节-丘脑皮层环路
- 神经调节和觉醒系统
- 大规模脑网络和连接
Mechanisms
功能系统由回路构成，其中有序的解剖连接对神经活动施加计算。感觉系统以拓扑方式将感受器表面映射到皮层，并沿层级通路逐步提取更复杂的特征，如Hubel和Wiesel对视觉皮层以及Mountcastle对躯体感觉皮层的研究所显示。运动和边缘功能部分依赖于通过基底神经节和丘脑的平行、部分分离的环路，如Alexander及其同事所描述。在最大尺度上，这些回路形成结构和功能网络，其组织可以用图论方法进行分析，如Bullmore和Sporns所总结。
Clinical relevance
此处描述的系统是临床神经病学和精神病学的基础：视觉、运动、感觉、情绪和觉醒障碍都与特定回路的功能障碍相关。本条目解释了这些系统的正常组织，作为理解疾病的背景；它是教育性参考材料，不能作为个体诊断或治疗的依据。
Evidence & guidelines
系统神经科学的知识基础建立在来自单细胞电生理学、解剖示踪、损伤研究和人类神经影像学的汇聚证据之上，而非临床试验。基础性原始研究（例如Mountcastle以及Hubel和Wiesel）确立了皮层的柱状和拓扑组织，现代网络分析将其整合到系统层面的解释中；标准参考资料可在综合神经科学教科书中找到。
History
系统神经科学起源于19世纪和20世纪对大脑功能定位以及感觉和运动通路映射的努力。20世纪中期Mountcastle在躯体感觉皮层和Hubel与Wiesel在视觉皮层的单细胞记录揭示了感觉皮层的柱状和层级组织，而后来对基底神经节环路以及最近对大规模连接组学的研究，将该领域从个体回路扩展到全脑网络。
Key figures
- Vernon Mountcastle
- David Hubel
- Torsten Wiesel
- Garrett Alexander
- Olaf Sporns
Related topics
Seminal works
- mountcastle-1957
- hubel-wiesel-1968
- alexander-1990
Frequently asked questions
- 系统神经科学与细胞或分子神经科学有何不同？
- 细胞和分子神经科学研究单个神经元、突触以及其中的基因和分子，而系统与回路神经科学研究神经元群体如何连接成回路和系统，以执行诸如视觉、运动或情绪调节等功能。
- 神经系统中的“系统”指什么？
- 神经系统是一组相互连接的结构，它们共同服务于一个连贯的功能，例如视觉系统、运动系统或边缘系统；每个系统都被研究为一个有组织的通路，具有特征性的输入、转换和输出。