生理心理学学习和记忆

1、第一部分：学习的性质第一部分：学习的性质 l1.知觉学习：识别曾知觉过和刺激的能力，主 要通过知觉联合皮层完成 l2.刺激反应学习：对特有的刺激进行特定的 反应的能力。 经典条件反射：Hebb法则（ 使用频繁的突触联系 会变得更紧密，可理解为突触的特点是用进废退。 1949 ）。 操作（工具性）条件反射 l3.运动性学习：学习一种新的行为反应 l4.关系性学习：学习刺激之间相互关系 空间学习（位置）空间学习（位置） 情景学习（次序） 观察学习（别人的活动与自身活动的关系） 第二部分第二部分 学习与突触可塑性学习与突触可塑性 l1966年罗莫首先报道:高频短阵刺激突触前神 经元后，在突触后神经元

2、上纪录到的电位会增 大，而且会维持相当长的时间。长时程增 强 l全细胞记录 EPSP/EPSC主要来自AMPA受体介导的电流； IPSC主要来自GABAA受体介导的电流。 电压钳模式记录电流 电流钳模式记录电压 EPSP是由对Na+和K+都通透的谷氨酸门控离子通道开放所形成 Return IPSP是由对Cl-通透的GABA和Glycine门控离子通道开放所形成 Fig.7 穿质纤维通路 苔藓纤维通路 Schaffer侧支纤维通路 罗莫的实验罗莫的实验 l电刺内嗅区皮层向海马结构发出的穿通回路时，在海 马齿状回可记录出细胞外的诱发反应。 l如果电刺激由约100个电脉冲组成，在110秒内给 出，则

3、齿状回诱发性细胞外电活动在525分钟之后 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。 l后来他们又报道，海马齿状回神经元突触电活动的 LTP现象可持续数月的时间。 l海马切片上的LTP符合Hebb原则 l他们认为，由短暂电刺激穿通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。 长时程增强或抑制长时程增强或抑制 Long-term potentiation Long-term depression 突触可塑性突触可塑性 l突触效能的长时增强或降低，即LTP/LTD统称 为synaptic plasticity。

4、 1.通路专一性 2.持续性 3.协同性 4.经验或活动历史依赖性 NMDA受体受体 谷氨酸是最主要的兴奋性神经递 质 l谷氨酸受体： 1.离子型受体-NMDA, AMPA和Kainate 2.代谢型受体-mGluR1-mGluR5 lNMDA受体（神经递质和电 压依赖性）： 1.去极化导致镁离子从通道中移去 2.谷氨酸位点结合谷氨酸 3.以上两上条件同时满足时离子通道才会 打开 NMDA受体的组成受体的组成 l由四个亚单位组成。 lNR1是公用亚单位，通常和NR2A和NR2B组成 NMDA受体。 l常见的受体类型： 1.NR1, NR1, NR2A, NR2A 2.NR1, NR1, NR2

5、B, NR2B 3.NR1, NR1, NR2A, NR2B NMDA受体拮抗剂受体拮抗剂 l专一性拮抗剂AP-5 (APV) l通道阻断剂MK801 l部分拮抗剂Ketamine (氯氨酮） l含NR2A亚单位的NMDA受体的拮抗剂NVP- AAM077 l含NR2B亚单位的NMDA受体的拮抗剂Ko256981 LTP/LTD与学习记忆与学习记忆 lAP-5损伤海马依赖的学习记忆；损伤海马 LTP/LTD lNVP-AAM077损伤LTP lKo256981损伤LTD 神经信息的检测神经信息的检测 突触可塑性产生的机制： lNMDA受体负责检测神经信息的频率，模式和时序： 当一个强激活的突触

6、足以引起神经元的动作电位，此 时弱突触活动的突触后树突棘的膜上NMDA受体上镁 已被驱离，则弱的突触活动即可引起NMDA通道打开 l导致相应的AMPA受体的上膜或内吞 或新的棘突触的产生 或突触前成份的改变（NO、释放神经递质的增加） l这种突触效能的可塑性正是神经信息加工处理的基本 规律， l需新蛋白质的合成。 LTP/LTD的表达的表达 l突触上更多的AMPA受体插入表达为LTP l突触上AMPA受体内吞进膜内表达为LTD 高低频、高低频、theta波活动和时序窗口波活动和时序窗口 l100-200Hz导致LTP; 1-5Hz导致LTD ltheta波于自发theta波的波峰导致LTP;于

7、自发 theta波的波谷导致LTD l突触前在40ms内先于突触后兴奋（顺向）导 致LTP；突触前在40ms内后于突触后兴奋（ 逆向）导致LTD l若突触被激活的时候突触后膜正处于超极化或 微小去极化的状态，则LTD 第三部分第三部分 知觉学习知觉学习 l学习如何识别完全陌生的刺激 l如何识别熟悉刺激的改变 l视觉联合皮层(what腹侧通路、where背侧通路) l对某一视觉刺激的识别是通过改变颞下皮层的突 触连接，以建立新的神经元环路来实现的， 第四部分：经典条件反射第四部分：经典条件反射 Neuron-circuit of Eyeblink conditioned reflex 三叉神经节

8、 U S 眨眼 红核 小脑皮层 颗粒细胞 MN(运 动 神经元） IO（下 橄榄核） 蒲肯野 细胞 C S 脑桥 LTD产生部位 DCN(小脑深部核团) 非条件反射环路 条件反射环路 Neural Pathways underlying Fear Conditioning Elizabeth A. Phelps1,* Joseph E. LeDoux,2005 与LA中的 LTP有关 第五部分第五部分 工具性（操作）条件反工具性（操作）条件反 射射 基底神经节 l随着习得的行为逐步自动化，它们 或传递到基底神经节 l破坏尾状核和壳核的猴子，在视觉 指导下做出操作性反应的学习能力 却受到了破坏

9、l这种学习也与突触可塑性有关：在 基底神经节中注入AP5,可以干扰在 简单视觉线索引导下的学习。 l帕金森氏症 感觉联合皮层 运动联合皮层 基底神经 节和丘脑 与强化有关的神经环路与强化有关的神经环路 l中脑边缘系统（发自中脑腹侧被盖区，到达杏 仁核、海马及伏隔核）的多巴胺神经元在强化 中起重要作用 l中脑皮质系统（发自中脑腹侧被盖区，到达前 额叶、海马及边缘系统）的多巴胺神经元在强 化中起重要作用 l内侧前脑束 被盖 l止于伏隔核的中脑边缘通路对电刺激的强化效应至少起了 部分作用、在成瘾药物的强化中也起着重要角色 l腹侧被盖、内侧前脑束、伏隔核的自我刺激实验（电兴奋 或注入多巴胺或安非他明）

10、，而这一作用被多巴胺受体阻 断剂所阻断。 l微透析发现：强化电刺激、注射安非他明时，伏隔核中多 巴胺会释放，天然强化物（水、食物、性伴侣）时，该区 也会释放多巴胺 l给人类被试呈现强化刺激时（如可能获得金钱），其伏隔 核兴奋 l给年轻异性恋男性呈现美丽女性照片时，他们会按压杠杆 ，而当他们看到这些图片时，伏隔核活动增加。 l来自三个部位的纤维可能在强化中起到作用： 杏仁核、外侧下丘脑、及前额叶皮层，它们可 能与觉察强化性刺激和激活多巴胺神经元有关 。 第六部分第六部分 关系性学习关系性学习 l柯萨可夫记忆障碍柯萨可夫记忆障碍： l1887年俄国精神病学家柯萨可夫，将长期酗 酒而造成的记忆障碍特

11、点归结为：遗忘加虚构 。 l人们对自己记忆力的自知之明，称为元记忆。 柯萨可夫记忆障碍患者除了一般记忆外，元记 忆也发生了障碍。 脑震荡与逆行性遗忘症脑震荡与逆行性遗忘症 l脑震荡后，首先出现短时的逆行性遗忘，无法 回忆受伤的原因和经过，几天后会缓解。一般 不会出现远事记忆障碍。 l有时还会出现顺行性遗忘，持续一断时间后， 会自然好转。不会象海马损伤那么严重，仍可 形成某些孤立的新的长时记忆，尤其是对重要 的事情仍可形成记忆。 海马损伤导致的顺行性遗忘症海马损伤导致的顺行性遗忘症 l病人H.M患有顽固癫痫，因此切除了大脑两侧 的内侧颞叶和海马。 l术后，病人智能正常、近事和远事记忆正常， 发音

12、、理解能力正常，可以完成知觉学习、条 件反射学习、运动性学习（非陈述性记忆） l但他不能形成新的陈述性长时记忆，对一些重 大事情经过多次重复后，方可形成一些似是而 非的记忆。也失去方向感。 海马和内侧颞叶损伤形成的顺 行性遗忘症 lH.M在描述自己的处境时，曾经这样说：“每 天我的内心是寂寞的，有过什么欢乐？有过什 么悲伤？此刻我在自问，我曾做过什么错事或 者说过什么错话吗？你们看，此刻一切事情在 我看来都是明明白白的，但刚才发生了什么？ 这就是我所忧虑的。就象从梦中醒来一样，我 就是记不得。” l这种损伤时，受损的是掌握各种知觉记忆间关 系的能力。 海马与空间记忆海马与空间记忆 l双侧海马受

13、损会导致空间记忆严重破坏，（一例 右侧旁海马皮层受损患者无法找到自己的房间， 除非通过数经过的门口数可绑在他床头柜上的一 个红毛巾） lMorris 水迷宫 l人记忆或寻找路径进海马激活，其海马激活程度 与被试成绩准确度相关。 l伦敦的士司机后部海马比对照组大，其体积与从 事时间长短正相关。 l大鼠海马中发现位置细胞，位置细胞放电反应的 是动物“认为”的位置（P304）。 l这一学习与NMDA受体及LTP有关 穿质纤维通路 苔藓纤维通路 Schaffer侧支纤维通路 LTP/LTD与学习记忆与学习记忆 lAP-5损伤海马依赖的学习记忆；损伤海马 LTP/LTD lNVP-AAM077损伤LTP lKo256981损伤LTD 高低频、高低频、theta波活动和时序窗口波活动和时序窗口 l100-200Hz导致LTP; 1-5Hz导致LTD ltheta波于自发theta波的波峰导致LTP;于自发 theta波的波谷导致LTD l突触前在40ms内先于突触后兴奋（顺向）导 致LTP；突触前在40ms内后于突触后兴奋（ 逆向）导致LTD l若突触被激活的时候突触后膜正处于超极化或 微小去极化的状态，则LTD Neural Pathway