在医学本科生课外科研活动中开展神经科学基础教学的体会

董玉琳 李 辉 李云庆

（空军军医大学基础医学院人体解剖学组织学与胚胎学教研究，西安 710032）

神经解剖学是人体解剖学的重要组成部分，是神经科学的基础。自20世纪70年代开始，神经解剖学进入了辉煌发展的历史时期，并在其基础上，催生了一门新兴学科—神经科学或神经生物学。神经科学基础是空军军医大学医学专业开设的一门必修专业基础课程，该课程除了介绍周围和中枢神经系统的结构与组成等神经解剖学知识，还涉及神经生理、神经化学、神经药理学等多方面内容，并紧跟全球神经科学研究的发展趋势和研究方向，是内容系统、组织有序、高阶性和前沿性较强的一门本科课程。众所周知，中枢神经系统的脑和脊髓是人体司令部，位于颅腔和椎管内，内部构造复杂且抽象，是基础医学中最难的学科之一，学生容易有畏难情绪，因此如何激发学生的内在动力并调动学生的主动学习精神，是本课程面临的主要问题之一。

培养学生的科学研究能力与学术品格是大学教育的目标之一。大学生课外科研活动是一种基于专业知识的探究性学习活动，是学习探索过程，也是帮助学生实现由完成式学习向创新性学习转变的重要实践性教学环节[1-2]。本校在国内较早开展了本科生导师制，而本教研室也结合神经科学基础这门课程的自身特点，指导学有余力的本科生带着课题，走进实验室，提高其科研创新能力，同时教研结合，在参与课外科研的过程中，对神经系统的基本结构、常用研究方法及神经科学的最新进展等课程重点内容有进一步更直观的印象，加深学习效果。现将主要介绍作者科研团队如何在医学本科生课外科研中开展神经科学基础教学，与业界同仁交流经验。

1 教研相长，在授课过程中尽早培养学生的科研意识

课外科研的开展需要参与的学员具有一定的知识储备和有效时间，因此学员层次的选择一般以八年制和五年制为主，年级以大二、大三为宜。在学员正式接触课外科研之前，其科研意识的培养至关重要。作为最早开始系统教学的基础医学学科之一，本教研室教员在大一第一学期即开始对其进行系统解剖学授课。在此过程中，结合教研室主要研究方向，在“神经系统”内容讲授过程中有意识地对学员进行科学研究意识的培养。以脊髓内上行传导路—脊髓丘脑束的学习为例，教科书上介绍位于脊髓背角浅层的伤害性投射神经元将躯干四肢的伤害性信息传递至对侧丘脑腹后外侧核（VPL）。但在授课过程中，结合神经科学的前沿动态，介绍Todd 2010年发表在Nat Rev Neurosci上的文章，该文章利用束路追踪结合免疫组织化学方法，对脊髓背角浅层参与伤害性信息传递的神经元的投射区域进行追踪，观察到更多的伤害性神经元投射到脑干臂旁核，而非传统认为的VPL[3]。该进展的引入帮助学员对比记忆，对课本上介绍的脊髓丘脑束留下深刻印象；丰富课堂教学，吸引学员注意力，极大地提高了教学质量。在此过程中，为了紧跟学科前沿，也对教员提出了更高的要求，需要不断学习充电，提高教学能力。此举可谓“一举多得”。

2 泛读精读结合，在参考书籍和文献阅读中加深对书本知识的掌握与理解

本校神经科学基础课程开设在二年级秋季学期，而每年度本科生课外科研导师和学员的双向选择活动开始于每年10月份。此时通过1年人体解剖学学习，师生之间已经充分了解。学员通过课堂互动和实验课动手能力展示等过程中给老师留下了一定的印象；而教员则通过课堂教学和实验带教获得学员的认可，积累了一定的人气，也在此期间向学员介绍了自己的科研方向和招生需求。学员根据个人兴趣和导师的研究方向，有选择性地与相关教员提前接触，提前进入课题“预热”状态。在此阶段，主要是熟悉导师课题方向，并有针对性的进行参考书籍和文献的查询和阅读，这也是后续能否成功开展研究工作的关键。

笔者及所在教研室的主要研究方向为“伤害性信息传递环路及调控机制”，在此研究方向上，神经科学基础授课中的很多重点内容，如脊髓、脑干中的脑神经核和非脑神经核、丘脑、皮层和皮层下结构以及上下行传导通路，都可以涉及其中。学生可以首先在指导教师的帮助下，试着泛读老师发表的中文和英文论文，结合利用关键词（nociceptive information和pain等）查询到的中英文文献，在期间初步了解：①脊髓背角的概念及作用；②脊髓在伤害性信息传递过程中的作用；③伤害性信息传递通路的构成。进而由教师从中筛选几篇重要文献或综述，进行精读，进一步掌握：①脊髓的Rexed分层及脊髓背角各层神经元结构和功能特点；②什么是广动力阈（WDR）神经元，在伤害性信息传递过程中发挥何种作用；③皮层及皮层下哪些结构也参与了痛信息的传递？哪些结构与慢性痛诱发的情感障碍有关[3-6]？④用何种神经生物学技术可以对传导路进行追踪，并理解何为逆行追踪，何为顺行追踪，对课本上“神经形态学研究方法的建立、发展和变迁”进行更深入地学习。

通过以上泛读精读相结合，既加深了学员对书本晦涩难懂的知识的理解，也进一步增加其对课外科研的浓厚兴趣。此外，在老师的辅导下，学员也可以开始综述的撰写，养成发现问题、提出问题，并想办法解决问题的能力。

3 设计开展实验，在实验操作和对结果的观察和分析中形成神经系统重点结构的直观印象

经历前期的磨合后，师生可以进行双向选择，有意向的相互之间签订“本科生早期接触科研培养计划书”，根据指导老师的课题方向，结合前期文献阅读或综述撰写中发现的科学问题，由师生共同讨论并制定具体的工作计划和详细的实验方案。在实验开始的初期阶段，指导老师需要把握“度”的问题，即设计思路不宜过繁，课题内容不宜过多，研究方法不宜过专，可以围绕一个结构或知识点缓缓展开。如神经传导通路是神经科学基础中非常重要的内容，通过上、下行传导路可以将整个中枢神经系统的结构贯穿在一起，传导路损伤后引起的功能障碍也是考试的重点内容和神经内外科常见的临床问题。但传导路是一个抽象的概念，学员对其中各级核团所在的位置、在脑内左右交叉等知识点很难理解。根据这些研究特点，在实验初期，可以让学员尝试进行神经束路追踪。以脊髓为例，脊髓作为中枢内感觉信息传递的第一站，可以向脊髓背角浅层注入顺行示踪剂biotinylated dextran amine （BDA），定位注射成功后，鼓励学生做全脑切片，染色后可以对脊髓的上行终末的分布区域进行普查，尤其可以观察脊髓投射神经元在VPL的终末表达；进一步向VPL内注射逆行示踪剂荧光金（FG），并在脊髓背角浅层寻找逆标神经元的存在。借此有3方面收获：① 可以让学员在显微镜下对脊髓、丘脑、脊髓背角浅层、VPL等重要结构进行直接观察，留下深刻印象；② 帮助其理解何为传导路，使得抽象的概念变得直观且立体；③ 借此熟练掌握神经形态学研究中常用的方法，增强理解和记忆。

在学员熟练掌握各种技术方法后，指导老师可以适当增加难度，借助各种动物模型，如慢性痛、帕金森病、脊髓损伤以及焦虑或抑郁症模型等，研究上述疾病的发病机制，并拓展神经解剖学、神经生理学、临床神经病学等相关知识。

论文的撰写和最终发表是检验学员课外科研成绩的一个非常重要环节。科研论文的撰写与实验报告不同，需要科学的实验设计、严谨的数据支撑，清晰的图表展示和流畅的语言表达，是对学员的科学素养的又一次非常好的培养[7-8]。在书写前言和讨论部分时，需要再一次对文献进行检索和精读，这也是一个对基础知识再次回顾的过程。

经过将近10年的课外科研带教，通过对比表明参加课外科研的学员在对专业知识的理解程度及创新思维等方面均强于未参加课外科研的学员，在本科室参加课外科研的学员神经科学基础的考试的平均成绩达到优秀（85分）以上。笔者指导的本科生以第1作者身份发表中文文章15篇，英文文章8篇；获得全国大学生挑战杯二等奖，三等奖；全国大学生基础医学创新论坛一等奖，二等奖等多个奖项。

经过实践证明，通过课外科研的平台，可以促使指导教师优化课程体系，追踪科研发展动态，及时更新教学内容，提高自身科研能力，吸引学员的参与，为学科的发展储备了坚实的后盾；对学员而言，通过参加课外科研，开拓了视野和思路，使得原来书本上静止的晦涩的知识点变得生动、立体和鲜活，提高了学员学习的主观能动性，激发学习热情，加深对专业基础知识的理解，并全面增强科研素养。