114 年 國立政治大學神經科學研究所（原：生命科學研究所）《神經生物學》

此題考查神經元的結構組成。題目描述了一個分隔細胞內空間與細胞外空間的分子層，這正是細胞膜的定義。
A) Organelle (胞器) 是細胞內具有特定功能的結構，例如粒線體、內質網等，不符合題意。

此題考查神經傳導物質受體的功用。神經傳導物質受體位於突觸後神經元（通常在樹突）的細胞膜上，其主要功能是辨識並結合從突觸前神經元釋放出來的神經傳導物質，進而引發細胞反應。
A) Release synaptic vesicles (釋放突觸小泡) 是突觸前神經元的功用，透過胞吐作用釋放神經傳導物質。

此題考查神經元電傳導的主要電荷載子。神經元中的電訊號（如動作電位）是透過離子的移動來傳導的。這些離子帶有電荷，可以是正電 (陽離子) 或負電 (陰離子)。
A) Anions (陰離子) 是帶負電的離子，例如 $Cl^-$。

此題考查神經元細胞膜脂質對膜電位的貢獻。神經元細胞膜主要由磷脂質雙層構成。磷脂質具有親水頭部和疏水尾部，這種結構使其在水溶液中自組形成雙層結構。
A) Encourages chemical interactions with water (促進與水的化學交互作用) 磷脂質的親水頭部會與水分子交互作用，但其主要貢獻不是促進，而是形成結構。
B) Catalyzes chemical reactions (催化化學反應) 這是酵素的功能，細胞膜的脂質本身不具催化活性。

此題考查動作電位的持續時間。動作電位是一個快速且短暫的電位變化，從去極化（rising phase）到再極化（falling phase）的整個過程，通常持續數毫秒。
A) 2 nanoseconds (2奈秒) 遠短於動作電位的實際持續時間。

此題考查髓鞘 (myelin sheath) 如何增加神經傳導速度。髓鞘是神經元軸突外層的絕緣層，由神經膠質細胞（寡樹突膠質細胞和許旺細胞）形成。
A) It provides electrical insulation (它提供電絕緣)。髓鞘的絕緣作用阻止了離子通過軸突膜滲漏到細胞外，使得動作電位能夠在節間 (nodes of Ranvier) 之間「跳躍式」傳播（跳躍傳導, saltatory conduction），從而大大加快了傳導速度。

此題考查突觸末梢神經傳導物質釋放的機制。當動作電位傳遞到突觸末梢時，會引發細胞膜去極化。這種去極化會打開位於突觸末梢膜上的電壓閘控鈣離子通道。鈣離子 ($Ca^{2+}$) 內流，其濃度的升高是觸發突觸小泡（含有神經傳導物質）與突觸前膜融合並釋放神經傳導物質到突觸間隙的關鍵信號。
A) Sodium channels (鈉離子通道) 主要參與動作電位的產生和傳播，而不是神經傳導物質釋放的直接觸發。

核心觀念

神經傳遞物質由突觸前膜以胞吐作用釋放至突觸間隙後，必須迅速移除，才能終止突觸後神經元的刺激。清除機制主要包括：

• 酵素分解：例如乙醯膽鹼被乙醯膽鹼酯酶分解。
• 擴散：神經傳遞物質離開突觸間隙，進入周圍細胞外液。
• 再攝取：由突觸前神經元或周邊膠細胞利用特定轉運蛋白回收，例如多巴胺、血清素與麩胺酸。

本題選項中，只有「酵素破壞與擴散」屬於清除突觸間隙中神經傳遞物質的方式。

解題方法

判斷各選項是否能降低突觸間隙中游離神經傳遞物質的濃度：

1. 若能分解神經傳遞物質，或使其離開突觸間隙，屬於清除機制。
2. 若只是負責釋放神經傳遞物質，或回收突觸小泡與細胞膜，則不屬於神經傳遞物質的清除。

依此判斷，酵素分解與擴散符合清除的定義。

選項分析

A) Enzymatic destruction and diffusion

此題考查構成兒茶酚胺類神經傳導物質的神經元（catecholaminergic neurons）的化學結構。兒茶酚胺類神經傳導物質都含有一個兒茶酚環（catechol ring），這是一個苯環上帶有兩個相鄰的羥基（-OH）基團。
A) Adrenaline (腎上腺素) 是一種兒茶酚胺類神經傳導物質，但它本身不是那個「統一」的結構。

此題考查麩胺酸受體 (glutamate receptor) 的分類。麩胺酸是中樞神經系統中最主要的興奮性神經傳導物質。其受體主要分為兩大類：離子型受體 (ionotropic receptors) 和代謝型受體 (metabotropic receptors)。
離子型受體是離子通道複合體，當神經傳導物質結合時，會直接引起離子通道的開啟或關閉，從而改變膜電位。麩胺酸的離子型受體主要包括：

此題考查腦部周圍的覆蓋膜（腦膜，meninges）的層次結構。腦膜共有三層，從外層到內層（由遠至近大腦）的順序是：

1. 硬腦膜 (Dura mater): 最外層，堅韌的結締組織，緊貼顱骨。
2. 蜘蛛膜 (Arachnoid mater): 中間層，薄而網狀，位於硬腦膜下方。蜘蛛膜下腔 (subarachnoid space) 位於蜘蛛膜下方，充滿腦脊髓液。

此題考查腦脊髓液 (Cerebrospinal Fluid, CSF) 的生成地點。腦脊髓液主要是在腦室系統內的脈絡叢 (choroid plexus) 中產生。脈絡叢是附著於腦室壁的血管結構，其中的上皮細胞負責分泌腦脊髓液。

核心觀念

本題考查味覺訊息如何被神經系統編碼，重點是區分兩種概念：

1. 標記線編碼（labeled-line coding）：某一條神經通路主要代表某一種感覺品質，例如甜、鹹、酸、苦或鮮味。
2. 群體編碼（population coding）：大腦根據許多神經元的整體活動模式，判斷刺激的種類。

味覺並非由單一神經元或單一條絕對專一的路徑決定。不同味質會活化一群反應特性不同、但彼此有部分重疊的味覺神經元。因此，味覺辨識主要依賴：

• 粗略標記線（roughly labeled lines）：不同味質具有相對偏好的神經通路。
• 群體編碼（population coding）：根據多個神經元共同形成的活動模式進一步辨識味質。

解題方法

判斷本題可從「味覺神經元是否絕對專一」切入。

若味覺採用精確標記線，代表：

• 某一組神經元只對甜味反應；
• 另一組神經元只對苦味反應；
• 每種味質都有完全分離、互不重疊的專屬通路。

實際上，味覺神經元通常具有**廣泛調諧（broadly tuned）**特性。一個神經元可能對數種味質都有反應，只是對其中某一種反應最強。因此，大腦必須整合大量神經元的放電分布與相對強度，形成整體的群體活動圖樣。

所以，味覺辨識不是單純的精確標記線，也不是只看單一神經元的放電頻率，而是「粗略標記線＋群體編碼」的結合。

選項分析

A) Precisely labeled lines

錯誤。

精確標記線主張每一種味質都有完全獨立且高度專一的神經通路，單獨活化該通路即可產生對應味覺。

味覺系統並不符合如此嚴格的分離模式。味覺受器細胞與中樞味覺神經元常對多種味質產生反應，神經元之間存在反應重疊，因此不能稱為「精確」標記線。

B) Population coding

部分正確，但不是本題最佳答案。

此題考查視網膜神經節的結構與訊號傳遞路徑。視網膜的訊號傳遞路徑大致為：光訊號 → 光感受器 (Photoreceptors, 如視錐細胞和視桿細胞) → 雙極細胞 (Bipolar cells) → 視網膜神經節細胞 (Retinal ganglion cells)。視網膜神經節細胞的軸突匯聚，形成視神經 (optic nerve)，然後離開視網膜，將視覺訊號傳遞到大腦。
A) Photoreceptors (光感受器) 接收光訊號，並將其轉換為電化學訊號，傳遞給雙極細胞。它們的軸突不離開視網膜。
B) Bipolar cells (雙極細胞) 接收來自光感受器的訊號，並將其傳遞給視網膜神經節細胞。它們的軸突不離開視網膜。
C) Ganglion cells (神經節細胞) 接收來自雙極細胞的訊號，其軸突形成視神經，離開視網膜。

此題考查眼睛的屈光力。眼睛的屈光系統負責將光線聚焦在視網膜上。屈光力主要由角膜 (Cornea) 和水晶體 (Lens) 提供。
角膜是眼睛最外層的透明結構，其曲率較大，負責了眼睛大部分的屈光力（約 2/3）。
水晶體位於角膜後方，其形狀可以通過睫狀肌的調節而改變，從而微調焦點，使其能夠看清不同距離的物體。

此題考查感覺系統的基本概念。
A) Receptive field (感受野) 是指一個神經元能夠響應的感覺器官（如皮膚、視網膜）的區域。當該區域受到刺激時，會引起該神經元的活動（包括膜電位的變化）。這是神經元接收和處理感覺資訊的基本單位。
B) Retinotopy (視網膜拓撲) 描述的是視網膜上的空間組織與大腦視覺皮層或 LGN (外側膝狀核) 的神經元排列之間的對應關係。

此題考查外側膝狀核 (Lateral Geniculate Nucleus, LGN) 的主要突觸輸入來源。LGN 是視丘 (thalamus) 的一部分，是視覺訊號傳遞到大腦皮層的中繼站。
LGN 接收來自視網膜神經節細胞的軸突的直接輸入，這是視覺訊號進入 LGN 的主要途徑。這些軸突構成視神經，並在抵達 LGN 後形成突觸。
此外，LGN 也接收來自視覺皮層（包括紋狀皮層 Striate cortex 和紋外皮層 Extrastriate cortex）的廣泛回饋輸入，以及來自腦幹的調節性輸入。

此題考查神經系統疾病的症狀。題目描述的是一種無法透過觸覺辨識物體的障礙，但視覺和聽覺辨識能力正常。
A) Astereognosis (空間感覺缺失症/觸覺失認症) 是指無法透過觸覺辨識物體的障礙，即使物體本身沒有問題，患者也無法透過觸摸來識別其形狀、大小、質地等。這與題目描述完全相符。

此題考查初級感覺傳入神經纖維 (primary sensory afferent axons) 的直徑、傳導速度與感受器類型的關係。一般而言，神經纖維的直徑越大，其髓鞘化程度越高，則傳導速度越快。
根據 Melzack 和 Wall 的神經纖維分類（或類似的分類系統），不同類型的感覺纖維有不同的直徑和傳導速度：

• Aα 纖維：直徑最大，傳導速度最快（約 70-120 m/s），傳遞本體感覺 (proprioception) 和運動指令。
• Aβ 纖維：直徑次之，傳導速度較快（約 30-70 m/s），傳遞觸覺和壓力。
• Aδ 纖維：直徑較小，傳導速度較慢（約 5-30 m/s），傳遞快痛 (fast pain) 和溫度覺。

此題考查肘關節的屈肌。肘關節的屈曲（彎曲）是由前臂的肌肉群完成的，這些肌肉主要由臂神經叢支配。
A) Brachialis (肱肌) 位於肱二頭肌下方，是肘關節最強的屈肌。
B) Biceps brachii (肱二頭肌) 位於肱骨前側，是肘關節的主要屈肌之一，同時也參與前臂的旋後。
C) Coracobrachialis (喙肱肌) 位於上臂，其主要功能是屈曲和內收肩關節，對肘關節的屈曲作用較小，但也有一定輔助作用。

此題考查負責軀幹運動的肌肉。題目只有一個選項 A。
A) Distal muscles (遠端肌肉) 指的是四肢末端的肌肉，例如手部和腳部的肌肉，它們主要負責精細的運動和抓握等。
B) Proximal muscles (近端肌肉) 指的是靠近軀幹的肌肉，例如肩部和臀部的肌肉，它們通常負責較大的、粗的動作，包括軀幹的運動。
C) Smooth muscles (平滑肌) 存在於內臟器官和血管壁，負責非自主運動，不參與軀幹的自主運動。
D) Axial muscles (軸肌) 指的是構成軀幹和頭部的肌肉，包括背部、腹部和頸部的肌肉，它們是軀幹運動的主要執行者。

此題考查頂蓋脊髓束 (tectospinal tract) 的功能。頂蓋脊髓束起源於中腦頂蓋 (tectum)，特別是上丘 (superior colliculus)，並向下投射到脊髓的運動神經元。它的主要功能是協調頭部和頸部的運動，以響應視覺和聽覺等感官刺激，將頭部和眼睛導向刺激源。
A) Liberates antigravity muscles (解放抗重力肌肉) 這與墜床脊髓束 (reticulospinal tract) 或前庭脊髓束 (vestibulospinal tract) 的功能有關。

此題考查皮質輸入到基底核 (basal ganglia) 的主要靶點。基底核是一組皮下神經核團，參與運動控制、學習和情緒等功能。皮質的輸入是基底核迴路的重要組成部分。
皮質的興奮性輸出（主要通過谷氨酸能神經元）主要投射到基底核的紋狀體 (Striatum)，紋狀體包括尾狀核 (caudate nucleus) 和殼核 (putamen)。紋狀體是基底核接收皮質輸入的主要「入口」。

此題考查自主神經系統（autonomic nervous system）的交感神經節後纖維 (postganglionic fibers) 所使用的神經傳導物質。
自主神經系統分為交感神經系統和副交感神經系統。

• 交感神經系統： 節前纖維釋放乙醯膽鹼 (acetylcholine, ACh)。大多數交感神經節後纖維釋放去甲腎上腺素 (norepinephrine, NE)，這些是腎上腺素能 (adrenergic) 纖維。但少數交感神經節後纖維（例如支配汗腺的纖維）釋放 ACh，這些是膽鹼能 (cholinergic) 纖維。
• 副交感神經系統： 所有副交感神經節前和節後纖維都釋放 ACh。

此題考查腦幹縫核 (raphe nuclei) 的主要神經傳導物質。縫核是位於腦幹中線的一組神經核團，其中含有大量的血清素能 (serotonergic) 神經元。這些神經元投射到大腦的許多區域，參與調節睡眠、情緒、食慾、疼痛感知等功能。
A) Serotonin (血清素) 是由縫核神經元合成和釋放的主要神經傳導物質。

此題考查厭食症 (Anorexia) 與大腦特定區域損傷的關係。厭食症，特別是神經性厭食症 (anorexia nervosa)，與食慾和體重調節有關。
在神經科學研究中，下視丘 (hypothalamus) 被認為是調節食慾和能量平衡的關鍵區域。其中，下視丘的特定區域與食慾的啟動和抑制密切相關。

• 腹內側下視丘 (Ventromedial hypothalamus, VMH)： 傳統上認為 VMH 是飽食中樞。對 VMH 的損傷可能導致過度進食和肥胖 (hyperphagia and obesity)。
• 外側下視丘 (Lateral hypothalamus, LH)： 傳統上認為 LH 是飢餓中樞。對 LH 的損傷可能導致厭食 (anorexia) 和體重減輕。

此題考查代謝過程的術語。
A) Catabolism (分解代謝) 是指將複雜的分子分解成較小的分子，並在這個過程中釋放能量的代謝途徑。例如，將碳水化合物分解為葡萄糖，或將蛋白質分解為胺基酸。
B) Anabolism (合成代謝) 是指將較小的分子組合成複雜的分子，並在這個過程中消耗能量的代謝途徑。例如，將胺基酸組合成蛋白質。

此題考查基因工程在改變哺乳動物性別中的應用。哺乳動物的性別決定主要由性染色體決定，XY 為雄性，XX 為雌性。然而，Y 染色體上的 SRY 基因 (Sex-determining Region Y gene) 是啟動雄性發育的關鍵基因。
A) Incorporating an SRY gene (引入 SRY 基因) 如果將 SRY 基因導入一個染色體組成是 XX 的個體（通常發育為雌性），則該個體可能會發育出雄性性徵。反之，如果從 XY 個體中移除 SRY 基因，則可能發育為雌性。這種操縱 SRY 基因來改變性別的技術在實驗室中已被用於研究性別決定機制。
B) Incorporating an X chromosome (引入 X 染色體) 引入 X 染色體本身並不會改變性別，因為雌性本身就有兩個 X 染色體。如果是在一個 XY 個體中額外添加 X 染色體，則會形成 XXY (Klinefelter syndrome)，這通常會導致男性特徵，但伴隨生殖功能異常。

此題考查雄性生殖系統發育中的雄激素作用。雄激素 (androgens) 是一類主要的男性性激素，其中最主要的是睪固酮 (testosterone)。在胚胎發育過程中，睪固酮在男性生殖腺（睾丸）的誘導和發育中起關鍵作用，並促進外生殖器的男性化。
A) Estradiol (雌二醇) 是一種主要的雌激素，負責女性性徵的發育。

此題考查 5-HT1B 受體在腦內的表達分佈。5-HT1B 受體是血清素 (serotonin, 5-HT) 的一種亞型受體，屬於 G 蛋白偶聯受體。它在多個腦區表達，並參與調節情緒、行為、疼痛感知等。
研究表明，5-HT1B 受體在中樞神經系統的幾個關鍵區域高表達：

• 縫核 (Raphe nuclei): 這是血清素能神經元的主要來源，5-HT1B 受體在此處可能作為自身受體 (autoreceptor)，調節血清素的釋放。

此題考查苯二氮䓬類藥物 (benzodiazepines) 和巴比妥類藥物 (barbiturates) 的抗癲癇機制。這兩類藥物都是中樞神經系統抑制劑，常被用於治療癲癇發作。它們的作用機制都與增強 γ-氨基丁酸 (GABA) 的抑制性神經傳導有關。GABA 是主要的抑制性神經傳導物質。

• 苯二氮䓬類藥物： 這些藥物結合到 GABA_A 受體的一個獨立的變構位點，增加 GABA 與其結合時氯離子通道打開的頻率，從而增強 GABA 的抑制性作用。
• 巴比妥類藥物： 這些藥物也結合到 GABA_A 受體，但結合在不同的變構位點，增加氯離子通道打開的時間長度，進而增強 GABA 的抑制性作用。

兩者最終的結果都是增強 GABA 的抑制性效果，減少神經元的過度興奮，從而抑制癲癇發作。
A) Block GABA receptors (阻斷 GABA 受體) 這是錯誤的，它們是增強 GABA 的作用，不是阻斷。

此題考查失神癲癇 (absence seizures) 時腦電圖 (EEG) 的異常表現。失神癲癇是一種常見於兒童的癲癇發作類型，特點是短暫的意識喪失或注意力中斷，通常持續數秒鐘。
在 EEG 上，失神癲癇發作時的典型表現是：

• 大 (Large) 的電位幅度： 相對於正常情況，EEG 訊號的電壓幅度會顯著增加。
• 規則 (Regular) 的節律： 異常的放電模式具有高度的規則性和重複性。
• 節律性 (Rhythmic) 的放電： 出現特定的節律性放電模式，通常是 3 Hz 的棘慢波複合 (spike-and-slow-wave complexes)。

此題考查語言障礙的術語。題目描述的是「inability to find words」（無法找到詞彙）。
A) Agrammatism (語法失語/無語法症) 指的是說話時省略連接詞、介詞、冠詞和動詞的變形，句子結構簡單，通常與布洛卡氏失語症 (Broca's aphasia) 相關。
B) Anomia (命名失語/詞語失用症) 指的是無法想起或說出正確詞語的能力喪失，儘管患者理解語言和說話的語法結構可能相對正常。這是「inability to find words」最直接的描述。

此題考查下視丘-腦下垂體-腎上腺軸 (Hypothalamic-Pituitary-Adrenal axis, HPA axis) 的調節機制。
當身體面臨壓力時，下視丘的細胞核（特別是視上核和視旁核中的細胞核，即 parvocellular neurosecretory neurons）會釋放促腎上腺皮質素釋放激素 (Corticotropin-releasing hormone, CRH)。
CRH 隨後通過門脈系統到達腦下垂體前葉 (anterior pituitary gland)，刺激腦下垂體前葉釋放促腎上腺皮質素 (Adrenocorticotropic hormone, ACTH)。

此題考查焦慮症 (Anxiety disorders) 與大腦特定區域的關係。焦慮症與情緒調節失調有關，而杏仁核 (amygdala) 在處理恐懼、焦慮和威脅相關的資訊中扮演著核心角色。
研究表明，焦慮症患者的杏仁核通常表現出異常的活躍度，特別是在面對威脅刺激時。這種過度的活躍可能導致過度的恐懼和焦慮反應。
A) Hyperactivity of the amygdala (杏仁核過度活躍) 是焦慮症的常見神經生物學特徵之一。

此題考查神經系統發育過程中，如何平衡突觸前和突觸後神經元的數量。神經系統的發育是一個複雜的過程，涉及神經元的生成、遷移、分化和死亡。
A) Cell proliferation (細胞增殖) 是指細胞分裂產生新的細胞，這是增加神經元數量的過程。
B) Cell migration (細胞遷移) 是指神經元從其起源地移動到最終位置的過程。
C) Cell death (apoptosis) (細胞死亡/細胞凋亡) 在神經系統發育過程中，會產生比最終所需數量更多的神經元。為了精確連接和形成功能性的神經迴路，多餘的、未形成有效突觸連接的神經元會通過細胞凋亡被清除。

此題考查程式性細胞死亡 (programmed cell death) 或細胞凋亡 (apoptosis) 的核心機制。如前一題所述，神經系統發育中的細胞凋亡是精確連接的關鍵。
A) Chemoattractants and chemorepellants (趨化因子和趨化斥因子) 主要在細胞遷移過程中起作用，引導細胞朝特定方向移動。
B) Competition for trophic factors (對營養因子的競爭) 這是神經發育中細胞凋亡的關鍵機制之一。神經元在發育過程中會產生比預期更多的軸突，並尋找目標細胞。目標細胞會釋放神經營養因子 (neurotrophic factors)，這些因子支持神經元的存活。只有成功與目標細胞建立連接並獲得足夠營養因子的神經元才能存活下來；

此題考查記憶的類型及其可被有意識回憶的特性。記憶主要分為兩大類：陳述性記憶 (declarative memory) 和非陳述性記憶 (nondeclarative memory)。
A) Nondeclarative memory (非陳述性記憶) 包括技能學習（如騎自行車）、習慣、制約反應等，這些記憶通常是無意識的，難以用語言描述。
B) Procedural memory (程序性記憶) 是非陳述性記憶的一種，指關於如何做某事的記憶，例如運動技能。

此題考查長期記憶形成 (long-term memory formation) 的分子機制。短期記憶向長期記憶的轉化（記憶鞏固，memory consolidation）涉及複雜的細胞和分子過程，其中蛋白質合成是關鍵步驟。
A) Calcium influx (鈣離子內流) 是短期記憶和早期長期記憶形成（如長時程增強 LTP 的早期階段）的關鍵事件，它激活了多種下游信號通路，包括蛋白質激酶。

核心觀念

本題考查人腦中神經膠細胞（glial cells）與神經元（neurons）的數量比例。

神經膠細胞包括星狀膠細胞、少突膠細胞、許旺細胞、小膠細胞等，主要負責：

• 支持與維持神經元的生存環境
• 形成髓鞘
• 調節離子與神經傳導物質
• 參與免疫防禦與組織修復

過去教材常流傳「膠細胞約為神經元的 10 倍」的說法，但現代以細胞計數與立體學方法重新估算後，整個人腦的膠細胞與神經元數量大致相當，約各有 $8 \times 10^{10}$ 個。

需注意的是，不同腦區的比例並不完全相同；本題問的是整體人腦的概略比例。

解題方法

判斷這類數量比例題時，應採用現代神經科學的整體估計：

因此，膠細胞數量約等於神經元數量，選擇「about the same as the number of neurons」。

選項分析

• A) about 1/10 the number of neurons