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1、第六章 学习与记忆,第一节 概述第二节 学习和记忆的神经基础第三节 学习和记忆的突触机制第四节 学习和记忆过程的调制第五节 记忆障碍,教学内容,教学要求,1、掌握学习和记忆的类型及海马的学习记忆功能2、掌握学习和记忆的神经机制。记忆的脑内记忆系统3、了解参与学习记忆的脑区、神经元可塑性,教学重点,海马对学习记忆的作用学习和记忆的神经机制,一、学习和记忆的概念 学习（learning）：人和动物不断地接受环境变化而获得新的行为习惯（或经验）的过程。 （获得外界信息的神经过程） 记忆(memory)：将获得的行为习惯或经验贮存一定时期的能力，也可以说是经验的保存与再现。 （信息的贮存和读出的神经过
2、程）,第一节 概 述,两者的区别与联系,学习是积累经验与知识的过程，也是对外部事物前后关联的把握和理解的过程； 记忆是知识或经验的输入、保持和提取的过程。,知识、经验、外部事件动态变化规律不同，学习或掌握规律的方式就不同，参与这些过程的脑结构也就不完全相同,学习和记忆是脑的最基本功能之一，是大脑神经回路对环境变化的终生适应，目的是获得生存技巧，利用以更好地适应环境和改造环境,学习是记忆的前提，而新的学习又常常在已获得经验的基础上进行的,二、学习记忆的生物学特性,1、“不变量形成” 以事物主要特征的学习记忆,2、信息平行处理 大脑各中枢区域对信息进行整合和分析产生综合记忆 3、结构复杂，生物能耗
3、高 人脑含有人体全部N细胞的90%，约140亿。 呈复杂的网状结构,每Cm3脑组织内含有约四千万个突触 脑重量约占体重的2，但其耗氧量与耗能量，却占全身的1/5，且99利用葡萄糖为能源代谢底物,三、学习和记忆的分类,1、种族记忆（memory of species）： 长期进化过程中积累的信息构成出生时脑所具有的基本构筑和连接，以及先天具有的感觉和运动功能2、个体记忆（individual memory）： 在个体的生命过程中积累的信息的保存和读出功能,2、个体学习和记忆（individual memory and learning ）,（一）学习的类型,1、非联想式学习 在刺激和反应之间不形
4、成某种明确的联系形式习惯化与敏感化是两种典型的学习模式,习惯化（habituation）： 一个不具有伤害性的刺激重复作用时，神经系统对该刺激的反应逐渐减弱的现象敏感化（sensitization）： 一个强刺激存在时，神经系统对一个弱刺激的反应可能变大的现象,二者区别在于： 习惯化是由生物学意义不明确的无关刺激重复作用而引起 敏感化则有显著生物学意义的刺激。如痛觉刺激重复作用所引起,2、联想式学习： 个体能够在事件与事件之间建立起某种形式的联系 由两种或两种以上刺激所引起脑内两个以上中枢兴奋形成的联结而实现的学习过程，是刺激和反应之间建立联系的学习 如经典条件反射和操作性条件反射,（二）记忆
5、的历程与类型,1、记忆过程记忆的获得：学习阶段记忆的巩固记忆的再现,2、记忆的类型,根据意识参与否分类：内隐记忆：在无意识时，个体的知识与经验自动地对当前任务项目产生影响外显记忆：个体有意识地或主动地收集某些知识经验来完成当前任务项目时的记忆,根据记忆内容分类：形象记忆：曾感知事物的形象为内容的记忆情景记忆：亲身经历发生在一定时间和地点的事件或情景语义记忆：各种有组织的知识情绪记忆：曾经体验的情绪或情感 运动记忆：曾经历的身体运动或动作形象,2、记忆的类型,记忆 短期记忆 长期记忆 陈述性记忆 非陈述性记忆 联合型学习 联合型学习 非联合性学习,短时记忆： 短暂的、容量有限的、其内容需要在脑内
6、不断反复加强长时记忆： 记忆时间较持久，容量大，其内容不需要在脑内经常重复,陈述性记忆(Declarative memory),定义：对事实性信息的记忆具有明显的可以用语言传授的特征，在需要时可将记得的事实陈述出来 对自身经历和学习的事件进行编码、贮存并回忆、再现的过程，包括对发生在过去的特殊场景和重要事件的回忆和再现，用语言表达出来的情景式记忆和对文字、语言和法律等回忆的语义式记忆特征：意识参与，语言表达例子：北京是中国的首都；猫捉老鼠； 昨天我听了一个令人振奋的讲座等等,非陈述性记忆（ Non-declarative memory ）,定义：对具有先后顺序活动的记忆是经过个体由观察学习与实
7、际操作练习而习得的记忆。 不依赖于意识或认知过程，但需要经过多次重复测试才能逐步形成，是对一系列规律性操作程序的下意识的感知和反射活动，因而又称为反射性记忆。特征：无意识，不需语言表达举例：弹钢琴、做体操、驾驶、系鞋带,工作记忆（working memory）,近年来，研究工作者提出工作记忆的概念，指临时性的“在线”信息感知、调运、整合、储存的一个常用术语 如骑在自行车上，要回家（现在身处何处？走哪条路线？需要多长时间？） 特点：可以是新获取的，也可以是原来储存在大脑中的长期记忆信息,参考记忆（reference memory）,对整个训练过程中一直不变的一般线索或规则的记忆,第二节 学习记忆
8、的神经基础,学习和记忆并非是由脑的特定部位独立完成的活动，而是整个神经系统的功能。但是，神经系统的不同部位特别是脑的不同区域，在学习记忆中起着不同程度的作用。尤其是大脑皮层直接控制着学习记忆活动。,一、学习和记忆的脑结构,1、颞叶颞下回在视觉辨别上有重要作用 动物实验： -切除双侧颞叶的猴子，不能正确地辨别事物；失去正常的恐惧感 -颞下回损伤的经训练的恒河猴视觉功能正常，失去了辨别熟悉物体的能力,此事实验证了Hebb理论： 如果某种记忆印迹仅由一种感觉模式的信息所形成，那么该印迹应该位于与这种感觉有关的大脑皮质区域。（由视觉产生的记忆应当贮存在视皮质中）,事实说明： 颞下回既是视觉区又是贮存记
9、忆的地方,在贮存陈述性记忆中具有重要作用,如何解释颞下回产生记忆功能的机制？,实验进一步发现： 视觉系统各个神经站所接受的各种视觉信息（大小、颜色、形状等）经枕叶纹状皮质的一条通路逐级汇合，最终在颞叶下部视觉的最后一个神经站综合该物体的全部特征，颞叶损伤将产生视觉（记忆）辨别障碍。,颞下回是视觉记忆的唯一结构吗,实验发现： -具有颞叶病灶的60岁的癫痫老人，受到弱电刺激时，竟然唱起童歌，说起童年往事。刺激结束后遗忘刚才发生的事情。 -在切除颞叶脑区的病人，电刺激其他脑区能诱发上述体验，说明记忆并没有被切除实验说明： 颞叶新皮质并不是唯一具有贮存记忆印迹的结构,2、海马对学习记忆的作用,海马是大
10、脑内的一个特殊古皮层结构，位于侧脑室下角的底壁，颞叶内侧，其主要传出结构穹窿从后上折向前，绕着丘脑。因其外形酷似动物海马而得名。,海马,杏仁核,乳头体,下丘脑,丘脑,扣带回,嗅球,-切除海马的患者（H.M），能够记得早年发生的事情，能够穿衣说话等等，说明没有影响长时记忆。也能和人交流说话，说明也没有影响短时记忆，但就是把刚刚几分钟的事情忘记。 海马切除影响记忆信息的巩固,海马损伤的病人发生顺行性遗忘症,事实说明：海马在把短时记忆转化为长时记忆起着重要作用，在实现记忆的第一步中起作用,海马对学习记忆的功能,延迟性非配对样品任务实验： -让猴子选择不熟悉的物体（新的非匹配样品）而得到食物奖励，寻找
11、对奖赏的视觉刺激发生反应的脑结构，测验认识记忆，即判断猴子是否能辨别熟悉物体，是否已经形成“奖品总是与不熟悉的样品相联系”的长时记忆,延迟性非配对样品任务实验,结果表明：正常猴子总是得到理想的成绩；当切除海马和杏仁核后，随着视觉延迟的时间越长，其成功的几率越低。即视觉延迟时间越长，造成刺激物与奖赏体验分开，导致不能正确地认识熟悉物体。,实验说明：1、海马和杏仁核是感觉体验转化为记忆的关键部位。2、记忆损害的严重性可能随着杏仁核和海马同时受损的总量不同而成比例的变化 (健忘症研究),海马在学习空间记忆的作用,八臂迷宫实验模型： -这是一种食物性的行为模型，要求严格控制动物食量，动物在训练时间内记
12、住走过的特定位置，而不重复道路得到食物。 -通过每天更换路线图，信息量不一样，增加难度 -检验动物的海马在记忆空间关系的作用,八臂迷宫实验模型,实验结果：损毁海马的大鼠记不住曾经走过的无效通道。,实验结论：1、海马参与了空间记忆2、经细胞内电记录发现，海马存在位置细胞，对建立环境的空间位置记忆有特殊作用,3、杏仁核,杏仁核是由几个神经核组成的复合体 Mishkin等从解剖学发现： -杏仁核与皮层的所有感觉系统有着直接联系，同时又与丘脑联络。 -猜想：杏仁核将感觉输入信号会聚起来，通过纤维投射到与情绪活动有关的丘脑下部 这种发现解释：一种刺激引起多种记忆,-实验假设： 让猴子先熟悉实验样品的视觉
13、和触觉特征后，进行试验。先在黑暗中触摸一个样品，然后让猴子在明亮处对同样样品和新的物品进行选择。 要正确选择：猴子必须把触摸过样品的视觉和触觉信息会聚联系起来,-实验结果：切除了双侧海马和杏仁核的猴子学习能力完全丧失。切除杏仁核的猴子几乎是凭运气了，但切除海马的猴子正确挑选率约90%。,-此实验说明：杏仁核在通过不同的感觉形成记忆的过程中起着联络作用。杏仁核在记忆汇合中的作用十分突出,4、间脑和陈述性记忆,间脑中与记忆有关的结构： 丘脑前核、 丘脑背内侧核、 乳头体,海马,杏仁核,乳头体,下丘脑,丘脑,扣带回,嗅球,人类间脑损伤病例研究：,1）基本情况：N.A. 男性， 21岁，被花剑刺伤右侧
14、鼻孔，并深入左脑，CT扫描发现左侧丘脑背内侧核被损坏。2）康复后，N.A.的认知能力正常，短时记忆正常，但长期记忆力遭到破坏（严重的顺行性遗忘和部分的逆行性遗忘）。3）结论：间脑损伤与颞叶切除出现的遗忘症状类似，提示间脑与颞叶的陈述性记忆中枢有密切的关系，是形成陈述性记忆的重要结构。,Korsakoff综合症,Korsakoff综合症：又称器质性遗忘综合征，是由于慢性酒精中毒造成的硫胺素缺乏，常见丘脑背内侧核和乳头体受损其特点之一是严重的记忆障碍（顺行性遗忘和 部分逆行性遗忘）。此外，还伴有异常的眼动，协调性丧失及震颤。,间脑和其他脑结构之间的关系,Papez环路：间脑不仅与颞叶之间有大量点纤
15、维联系，而且海马的传出纤维（穹窿）到达乳头体，而乳头体的传出纤维又投射到丘脑前核（由此再到扣带回）,帕帕兹环路,30年代就认识到的边缘系统的主要回路，称为帕帕兹环：海马穹窿乳头体乳头丘脑束丘脑前核扣带回海马在这条环路中，海马结构是中心环节。,间脑损伤造成的遗忘症比海马遗忘症要复杂得多两者最大差别是对远事记忆的影响。间脑损伤的病人远事记忆也遭到破坏，而海马损伤的病人，远事记忆却保持良好,5、新纹状体对于习惯学习起着关键作用,习惯学习概念： 不同于习惯化，是一种不依据知识、甚至不依靠记忆（独立于意识之外），而依靠刺激和反应的无意识联系的学习类型。 -走同样的路上班，帮忙之后说谢谢,丘 脑,杏仁核,
16、八臂迷宫模型,结果：习惯学习中，新纹状体具有重要作用，海马损伤没有影响。,二、脑内记忆系统,1937年提出边缘系统存在着与记亿和情绪有关的环路1987年肯定了脑内存在着记忆环路（记忆系统）。至少包括边缘结构、间脑内侧部分和额叶前部腹侧正中皮质。,20世纪40年代，Hebb为了搞清楚记忆痕迹即外部事件如何在脑部记忆和再现的过程而提出Hebb理论,Hebb的细胞集合学说,有机体对刺激的反应是由被这一刺激激活的所有细胞来实现的；同时被激活的神经元称为细胞集合；细胞集合内的神经元彼此交互联系；刺激出现时，细胞集合内的神经元被激活并通过联系相互应答；这一刺激就以短时记忆被储存下来；如果细胞集合内的神经元
17、活动持续时间足够长，就会使神经元之间的联系增强，对刺激的记忆就得以巩固，记忆痕迹就会长期地被保存下来。以后，只要该细胞集合中的部分神经元被激活，由于神经元间的强有力的相互联系将使整个细胞集合全部被激活，对刺激的回忆就被实现。,Hebb的细胞集合学说,Hebb的细胞集合学说,1.记忆印迹广泛分布于细胞集合的神经突触联系中。2.细胞集合可由那些参与感觉和感知的同一群神经元组成。3.细胞集合中的部分神经元被损坏并不能消除记忆。,脑内记忆系统,不同类型的记忆有不同的脑结构参与，这些脑区组成神经回路完成学习记忆活动。在高等哺乳动物脑内至少存在两个与记忆有关的系统。一是以边缘系统为主要环节，主要与认知记忆
18、有关，是陈述性记忆的神经回路另一个是以基底神经节为主要环节，主要与习惯的获得和适应性反应有关，是非陈述性记忆的神经回路 通常这两个系统都是由感觉刺激激活大脑皮层感觉区后，触发记忆功能。,1、陈述性记忆的神经回路,视觉信息到达视皮层后，首先经过多级加工处理，即视觉信号从V1传入V2、V3、V4等高一级的视皮层进行整合加工，再到颞叶实现复杂的视觉认知功能。接着经颞下回与边缘系统（主要包括嗅皮层、杏仁复合体、海马等结构）连接。视觉信息从内侧颞叶边缘结构直接投射到丘脑内侧核团、额叶皮层的腹内侧部。,最后内侧颞叶、内侧丘脑和内侧额叶把视觉信息输送到前脑基底部胆碱能系统。前脑基底部胆碱能系统与边缘系统存在
19、着双向的神经纤维联系，能够返回性地投射到大脑皮层的广泛区域，从而把视觉记忆信息贮存在视皮层，形成了陈述性记忆的神经回路。,1、陈述性记忆的神经回路,大脑皮层V1 V2、V3、V4,边缘系统,内侧颞叶、内侧丘脑、腹内侧额叶,基底前脑胆碱能系统,颞下回,说 明,边缘系统中内侧颞叶、内侧丘脑、内侧额叶这三部分结构既是陈述性记忆神经回路中的三个关键环节，又是通向前脑基底部胆碱能系统的闸门。前脑基底部是认知记忆中具有十分重要的另一个脑结构。临床研究发现，海马损伤，仅导致被试者出现顺行性遗忘，非陈述性运动技巧正常，由此证明边缘系统中的海马是陈述性记忆神经回路中的重要结构之一。,2、非陈述性记忆的神经回路,
20、八臂迷宫实验证明海马在陈述性记忆中具有不同的作用，新纹状体在习惯形成中具有不同的作用形成习惯的神经基础是纹状体。 Mishkin等把参与习惯学习的脑结构称为第二个系统。它是独立于边缘环路之外对重复刺激做出反应的关键成分,基底神经节是通过什么途径与皮层感觉信息加工系统相互作用并参与运动学习记忆？,信号刺激引起皮层感觉-颞叶系统的兴奋，进而激活尾核新纹状体系统，使新纹状体-颞叶前区回路协助锥体运动系统而引发已学会的运动反应。这一环路的突触连接较为稳定，这也说明了一些技巧性运动学会之后人就不容易遗忘。,第三节 学习和记忆的突触机制,早在19世纪末，神经生物学家Cajal曾提出，学习可能与神经元之间新
21、突触的形成有关。加拿大著名心理学家Hebb提出了学习记忆的突触学说（见P107）,学习记忆的Hebb突触学说,当神经细胞A的轴突足够靠近细胞B并能使之兴奋时，如果A重复或持续地激发B，那么这两个细胞或者其中之一细胞上必然有某种生长过程或者代谢过程的变化。这种变化使得A 激活B 的效率有所增加,可塑性是神经系统的重要特性之一,一、学习记忆与突触结构的可塑性,可塑性指各种因素和各种条件经过一定时间的作用后引起的神经系统的生物学变化，包括脑功能的变化（如学习记忆功能)，行为表现及精神活动改变；新突触的形成、神经递质、神经调质、受体、电生理活动等方面的改变。可塑性已成为行为适应性的生理基础。,低等动物
22、学习训练过程中突触的解剖学变化,低等动物雪白海参实验：每次闪光会使他所在的小室在转盘上旋转，促使他足部肌肉收紧，经过多次重复训练之后，一见光变立即收紧足部肌肉。经光感受细胞染色后显微镜下观察，这种细胞与其他许多细胞发生联系,哺乳动物学习过程中树突触数目的变化,Rosenzweig等（l966，l97l），对哺乳动物进行了不同环境的养育实验，验证了学习经验或许能改变脑的解剖学结构的假说。21天的大鼠分成三组，饲养在不同的生活环境中丰富环境枯燥环境(即隔离环境)标准饲养条件,丰富环境,枯燥环境,结果：丰富环境下：脑皮层较重较厚，特别在枕区；脑内神经元大,树突分枝多（皮质锥体细胞的树突占整个细胞体积
23、的95%，）；脑内乙酰胆碱脂酶和胆碱脂酶的活动水平较高标准环境下的大白鼠其特征介于另外两组之间。在丰富条件下饲养的大鼠在解决问题方面的能力，较其它两组动物为强。,无论低等动物（如海参）还是哺乳动物（如鼠）学习过程与新突触形成和树突数目增加有关。当动物经过一段学习训练之后，突触数量有增加的趋势；相反，生活在简单环境中的动物，相应脑区的突触数量明显减少研究表明，这种现象在年幼和成年动物都有发生，提示对人类具有重要的借鉴意义。,二、学习记忆与突触传递效能的可塑性,突触修饰理论的提出 1949年，Hebb 指出，心理功能，如记忆、情绪和思维等，都是由于以特定方式联结在一起的细胞装置的活动所致。当细胞活
24、动时，它的突触联结就会变得更加有效。这种效应可以表现为短时程的兴奋性增强（如在短期记忆时）；或者可以涉及到某些长持续的突触结构的改变（如在长期记忆时）。这一突触修饰理论很快被人们所接受并成为研究学习记忆神经机制的重要理论依据,海兔等低等动物模型在学习记忆研究中的贡献 20世纪60年代，Kandel等人利用海兔这一软体动物的缩腮反射，对习惯化和敏感化这一简单的学习形式进行了详细深入的研究，揭示了这种简单的学习模式完成的分子机制，首次使学习和记忆的神经机理在分子水平上得到了阐明。在海兔标本上发现的学习过程的基本规律和特征，指导了哺乳动物学习记忆机制的研究。,1、习惯化和敏感化 的机制,海兔（Apl
25、ysia）有一种非常清楚的反射行为：如果用一般水流喷射或用毛笔触碰它的喷水管，喷水管和呼吸腮就会收缩，这一反射称为缩腮反射；重复刺激喷水管后，缩腮反射幅度会逐渐变小，这就是缩腮反射的习惯化。 来自喷水管的感觉信息经感觉神经元传自腹神经节，与L7运动神经元形成突触， L7支配腮肌，控制缩腮运动。在这个简单的单突触反射弧中，习惯化发生在那个环节？,缩腮反射习惯化的可能原因：（1）喷水管皮肤的感觉神经末梢对刺激的敏感性降低。但通过微电极记录感觉神经元的电活动排除了这种可能性。（2）缩腮肌肉对来自L7运动神经元信号的反应能力降低。但当习惯化形成后，电刺激L7总能引起与习惯化形成前同等强度的缩腮反应，因
26、而也排除了第2中可能性。（3）只剩下一种可能性，即习惯化发生在感觉神经元与运动神经元的突触连接处。重复刺激感觉神经元后，在L7运动神经元上引起的EPSP会逐渐减小。,突触修饰是习惯化的神经机制 经坎德尔（诺贝尔奖获得者，2000）等人研究发现，感觉神经元的每个动作电位在突触末梢引起的神经递质释放减少，而L7对神经递质的敏感性并未改变，说明缩腮反射的习惯化与突触前修饰有关。,A、习惯化,重复性的无伤害刺激 感觉神经元每次都产生动作电位 感觉神经元与运动神经元连接的终末处钙内流减少 感觉神经元与运动神经元连接的终末递质释放减少 运动神经元反应敏感性降低 缩鳃反射出现习惯化,习惯化（多次给予重复刺激
27、时）是由于突触前末梢所激活的钙离子减少，导致释放的神经递质量减少，从而使突触后电位逐渐减少，降低了突触连接的有效性突触后电位幅度随习惯化的降低是和化学递质量子释放数量的降低相平行的,B、敏感化：一个强的或伤害性刺激可以提高动物或人的原来已有的反应,非伤害性刺激 伤害刺激 鳃区感觉神经元 尾部感觉神经元 中间神经元 感觉神经元释放的递质增多 运动神经元反应敏感性升高 缩鳃反射出现敏感化,中间神经元释放5-HT 感觉神经元终末质膜上的5-HT受体 终末内的cAMP升高 激活PKA 钾离子通道蛋白被磷酸化 钾离子通道关闭 AP的时程延长感觉神经末梢释放的递质增多 钙内流增加,机制：释放的神经递质（5
28、-HT）作用于突触前成分，导致突触传递效能的增强,小结：海兔学习和记忆的突触机制：,学习和记忆是突触修饰的结果突触活动的修饰可由神经活动转化为细胞内第二信使而触发,2、学习与记忆的电生理研究发展强直后增强现象的发现：强直后增强（Post-tetanic potentiation，PTP）是指突触前末梢在接受一短串强直刺激（高频刺激）后其突触后电位发生明显增强的现象。1949年，Lloyd在脊髓阶段所做的单突触传递特征的研究为突触修饰理论提供了电生理的证据。他的研究发现，给肌肉纤维施加强直刺激后，脊髓内的单突触传递出现了传递效应的增强。这一现象被称为强直后增强。强直后增强现象的发现表明突触传递效
29、应可以通过使用而得到加强，这不仅为Hebb的突触修饰理论增添了证据，而且为学习与记忆神经机制的探讨找到了一个可能的电生理指标。,强直后增强现象是一种活动引起的突触传递功能的增强，这一客观指标的出现曾经一度引发学习记忆神经机制的电生理研究热潮。但是把这一现象作为研究学习与记忆神经机制的指标，却有着明显的缺陷，即它的持续时间太短。因为持续时间的长短，是作为记忆的神经基础一个重要指标。强直后增强是由于强直刺激使突触前神经元胞内Ca2+增多，促使突触末梢释放神经递质最多，导致EPSP增大。PTP可持续数分钟-1小时。PTP普遍存在于中枢神经系统，特别是与学习记忆有关的部位，因而认为与学习记忆有关。,长
30、时程增强现象的发现：（long-term potentiation，LTP）是指突触前神经元受到短时间的快速重复刺激后，在突触后神经元快速形成的持续时间较长的EPSP增强。1973年，Bliss等人在哺乳动物的海马部位发现了长时程增强现象。与强直后增强现象不同的是，在传入纤维上施加短暂的强直刺激，所引起的突触效应增强可以持续相当长的时间。在慢性动物实验中，这一现象可以持续几周时间。由于长时程增强现象首先发现于哺乳动物的海马部位，而临床资料早已证明这一部位与某些记忆形式有着极为密切的关系，因而长时程增强现象从一开始就受到神经科学家的高度重视，已被广泛作为信息贮存过程中突触效应增强的客观电生理指标
31、。,Long-term potentiation (LTP) is the persistent increase in synaptic strength following high-frequency stimulation of a chemical synapse. Studies of LTP are often carried out in slices of the hippocampus, an important organ for learning and memory. In such studies, eletrical recordings are made fro
32、m cells and plotted in a graph such as this one. This graph compares the response to stimuli in synapses that have undergone LTP versus synapses that have not undergone LTP. Synapses that have undergone LTP tend to have stronger electrical responses to stimuli than other synapses. The term long-term
33、 potentiation comes from the fact that this increase in synaptic strength, or potentiation, lasts a very long time compared to other processes that affect synaptic strength.,联合型学习：是一种较为复杂的学习模式，需要形成两个不同刺激间的联合，并且对两种刺激（条件刺激和非条件刺激）出现的时间和顺序有严格的要求。,研究已经表明内侧颞叶与海马在条件反射这类学习之中的作用之后，神经科学进一步探索海马神经元之间的突触是否具有信息贮存
34、能力发现在海马和内侧颞回之间存在的三突触回路：是海马齿状回、内嗅区与海马之间的联系，具有特殊的机能特性，成为支持长时记忆机制的证据,内嗅区皮层 齿状回颗粒细胞 海马CA3区锥体细胞 海马CA1区锥体细胞,三突触回路,长时程增强（long-term potentiation, LTP）,（1966年，Lomo见p112 ）电刺激内嗅区皮层向海马结构发出的穿通纤维时，在海马齿状回记录出细胞外诱发电位。若在110s内给予约100个电脉冲组成的电刺激，525min之后，齿状回诱发性细胞外电位增强了2.5倍。说明电刺激穿通回路引起齿状回神经元突触后兴奋电位的LTP，因而这些神经元单位发放的频率增加；突触
35、电活动的LTP现象可持续数月,猜测：由短暂电刺激穿通纤维回路所引起的三突触神经回路持续性变化，可能是记忆的重要基础。不同部位所诱导的LTP可能有不同的神经机制,在海马的脑片上给Schaffer侧支单个的脉冲刺激，在CA1神经元上可记录到兴奋性突触后电位；然后给Schaffer侧支强直刺激（50-100个100HZ的电脉冲），再用单个脉冲刺激时，引起的兴奋性突触后电位比强直刺激前大的多。这种增强现象可持续数小时或几天。这种增强的现象-长时程增强（long-term potentiation, LTP）.,LTP形成的机制,Schaffer侧支的末梢释放谷氨酸，CA1细胞的突触后膜上具有AMPA和
36、NMDA受体 (NMDA受体被认为是LTP诱导环节上最为关键的环节)。单个脉冲刺激释放的递质只能激活AMPA受体，产生较小的EPSP；强直刺激时， Schaffer侧支末梢释放较多的递质，即可激活AMPA，又可激活NMDA受体；NMDA受体激活后钙离子大量流入CA1 内，钙离子激活PKC和钙-钙调素依赖性的蛋白激酶II；通过磷酸化使AMPA受体的效能增高；,AMPA受体磷酸化和谷氨酸释放量的增加诱导产生LTP，但时间维持机制要复杂的多,LTP的特点,协同性：必须有多个功能相同的神经纤维同时受到强直刺激的激活联合性：强直刺激同时作用于强弱不同的两条通路时，在强弱通路上均可产生LTP效应特异性：所
37、诱导的LTP对被激活的通路是特异的,LTP与学习记忆的关系,1.英国爱丁堡大学心理学家Morris的水迷宫实验（将NMDA受体拮抗剂注入海马，在海马处记录不到LTP，同时小鼠记不住水迷宫中隐藏的平台位置）。,2.利用基因工程技术，将NMDA受体的一个亚基的基因剔除，这种被剔除基因的小鼠海马区引导不出LTP，同时小鼠记不住水迷宫中隐藏的平台位置；通过转基因技术，使小鼠的海马过量表达NMDA受体时，则海马处更容易诱导LTP，小鼠的记忆力变的更好，并且可以遗传。,LTP 与记忆的关系,E-LTP(Early LTP ): 如果强直刺激只有1-2串，诱导出的LTP只能维持1-2小时之内，这种LTP称为
38、早期LTP 。这种E-LTP只能诱导PKC活化，使AMPA受体磷酸化，通过突触前修饰释放更多的递质来实现。与短时记忆的形成有关。L-LTP（Late-LTP）:如果给予4串或更多的强直刺激，诱导出的LTP能够维持在24小时甚至更长，这种LTP称为晚期LTP（L-LTP）。 L-LTP的诱导需要启动细胞核内的基因转录，从而启动新的突触蛋白（调节因子、受体、离子通道等）的合成。与长期记忆的形成有关。,小结,记忆可分为陈述性和非陈述性两种，陈述性记忆是有意识的回忆，而非陈述性记忆则是无意识的操作。陈述性和非陈述性记忆是有不同的脑结构支持。无论是陈述性记忆还是非陈述性记忆，记忆的痕迹都储存与神经通路的
39、可塑性变化之中。无论是低等动物还是高等动物，不同类型的记忆有着类似的突触和分子机制,学习和记忆均发生在突触。事件的第一步表现为电活动，然后表征为细胞内的第二信使分子，继而表现为突触蛋白质的修饰。若是轻微的刺激，仅能诱发现有的突触蛋白的修饰，形成短时记忆。若是强大的刺激，可诱发基因启动，合成新的突触蛋白，形成长期记忆。,第四节 学习和记忆过程的调制,是指某些因素能够增强或易化学习记忆过程，还有些因素能够阻断或压抑学习记忆过程。一般神经递质和神经调制具有这样的功能。,乙酰胆碱：在学习之后不同的时间施用抗胆碱脂酶药物(二异丙基氟磷酸 (DFP)或毒扁豆碱)，14天无影响，7天损害记忆, 21天则易化
40、记忆。抗胆碱脂酶药物提高胆碱能突触效应。（胆碱能效应达最佳时具有易化记忆，提高或超过则损害记忆）酒精中毒导致记忆减退，其原因是损害了与胆碱传导阻滞有关； 阿托品（乙酰胆碱拮抗剂）中毒能引起意识消失和幻视等,学习后逐渐发生的胆碱能突触变化的时间与记忆有关。,氨基酸类：氨基丁酸(GABA) 外源性给药,注射GABA拮抗剂对记忆保持有增强作用；注射GABA激动剂使记忆保持受到损坏；也有认为在人焦虑时，产生内源性激动剂影响GABA系统对记忆的调制功能5-轻色胺在敏感化过程中具有重要作用单胺类（去甲肾上腺素和多巴胺）：肾上腺素能增强记忆 ，在不利的条件下能调节记忆的贮存。,蛋白质和核糖核酸的变化将直接影
41、响到突触效应，或调节控制突触的可塑性变化。采用药物途径，观察和测定学习后脑内化学物质分量的变化，研究记忆的脑化学基础。,第五节 记忆障碍,1、记忆增强主耍表现为对早巳过去的事情记忆的异常增强，患者表现出对很久以前发生的、似乎已经遗忘的事件和产生过的情绪 体验，甚至是些琐碎毫无意义的事情或微细的情节都能详细地回忆起来。一般是由狂躁症、妄想或服用过量的兴奋剂(咖啡因、烟酸等)引起,2、记忆减退与遗忘症,记忆减退的轻重程度在不同的人身上存在着个体差异。从对个别的无关紧要事件的记忆衰减一直到对刚刚经历过的事物所产生的新印象的瞬时遗忘都可以称为记忆减退。如果记忆中相当可观的材料回忆不起来时，那么这种现象
42、可称为遗忘症。,遗忘症（amnesia）,定义： 由于某些疾病和脑组织损伤可以造成记忆的严重丧失分类： 逆行性遗忘症 顺行性遗忘症 界限性遗忘 心因性遗忘,遗 忘,顺行性遗忘 (Anterograde amnesia简称AA): 不能回忆疾病发生以后一段时间内所经历的事情。（老年痴呆、CO中毒、双侧海马梗死）逆行性遗忘 (Reterograde amnesia简称RA): 不能回忆受伤前一段时间内发生的事情，但能对较早发生的事进行回忆。（脑震荡、癫痫发作、脑动脉硬化）,伤病,时间,顺行性遗忘,逆行性遗忘,重点,界定性遗忘：对某一段时间内所经历的事物或产生过的情感体验遗忘（脑外伤）心因性遗忘症：
43、不能回忆与情绪体验有关的事件。比如重大精神创伤，心理暗示作用和赔偿心态等多种心理因素造成的遗忘症。,作业,简答 1.非联想式学习，两种模式及区别？ 2.简述学习记忆的脑结构及其作用？,（六）研究学习和记忆的动物模型 1. 经典条件反射和操作式条件反射模型 2. 迷宫学习模型 3. 研究记忆过程的行为模型 4. 常用的猴行为模型,迷宫学习模型：是一类与空间学习与记忆有关的行为 模型： Y型迷宫：是一种含有分辨性质的主动回避学习，常 用于药物筛选。 八臂迷宫：是一种食物性行为模型，可设计不同的训 练程序，如固定取食程序和插板延时程序等。 水迷宫：是一种空间记忆模型，与海马的功能有关。 训练开始时把
44、大鼠放在盛水的圆桶内，为逃避水淹动 物就要寻找平台，平台略低于水面。为使动物看不见 平台需把水染成深色。计算动物找到平台的时间、游 动轨迹、通过平台轨迹所在象限的次数等。,几种研究记忆过程的行为模型：（1）一次性被动回避（step-through）：用于大鼠，主要适合记忆巩固（memory consolidation)和记忆保持（memory retention)。测定动物经过一次电击后能维持多长时间不进入给电击的小室。不进入小室的时间愈长，说明记忆保持愈好。（2）跳台：也是一种被动回避。将动物先放在平台上，这一平台面积较小，动物必须不十分“舒服”地坚持在平台上，跳下平台即要遭到电击，坚持在平
45、台上的时间愈长则记忆愈巩固。,（3）小鸡一次性厌恶回避反应：把一日龄小鸡放在一个小筐内，并控制光照，适应一定时间后先进行啄珠的预训练，10分钟后开始厌恶回避行为的训练，即给小鸡呈现蘸过水的橘黄色小珠（对照组）或蘸过有苦味的的橘黄色小珠（实验组），记录其啄珠或回避的反应。然后可以间隔不同时间测试小鸡啄珠或回避反应。小鸡能回避具有苦味小珠的行为是一个学习和记忆过程。这种行为对动物适应生后的环境具有十分重要的意义。,33、长时记忆的神经生物学基础是（ ）A 生物化学 B长时程增强效应 C三秃触回路 D脑细胞与突触的变化37、海马在学习中的作用有 （ ） A学习过程中的抑制性调节 B学习过程中的兴奋性调节 C情绪性学习的调节 D空间辨别学习 50、三突触回路是海马齿状回内嗅区与海马之间的联系，它具有_的机能特性。,
