生理理学第12章 学习和记忆

1、第第12章章 学习和记忆学习和记忆人随经历而改变，不同的遭遇和生长环境通过改变神经系统左右着我们的行为。你认为是这样吗？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

2、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returnipsp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

3、应。l如果电刺激由约100个电脉冲组成，在110秒内给出，则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 potentiationlong-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syna

4、ptic plasticity。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kainate2.代谢型受体-mglur1-mglur5lnmda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, nr2a2.nr1, nr1, nr2b, nr2b

5、3.nr1, nr1, nr2a, nr2bnmda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mk801l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ko256981ltp/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/ltdlnvp-aam077损伤ltplko256981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足以引起神经元的动作电位，此时弱突触活动的突触

6、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ltpl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ltdltheta波于自发theta波的波峰导致ltp;于自发theta波的波谷导致ltdl突触前在40ms内先于突触后兴奋（顺

7、向）导致ltp；突触前在40ms内后于突触后兴奋（逆向）导致ltdl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us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cs脑桥ltd产生部位dcn

8、(小脑深部核团)非条件反射环路条件反射环路neural pathways underlying fear conditioningelizabeth 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

9、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），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

10、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。

11、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、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双侧海马受损会导致空间记忆严重破坏，