学习记忆的机制拟33精品资料

1、摘要：学习与记忆是脑的重要生理功能,是现代生命科学研究的前沿、热点，本文就学习记忆有关的脑区、 神经元机理学机制、神经生物化学机制、 神经解剖学机制、 神经干细胞假说几个方面的研究进展作一综述。关键词：学习与记忆脑功能定位神经元机理学机制、神经生物化学机制、神经解剖学机制、神经干细胞假说学习是获取新信息的神经活动过程， 而记忆则是对所获取的信息进行保存和读出的神经活动过程。学习记忆是大脑的高级功能之一。长期以来,已从众多角度对其机制进行了探讨,提出的可能机制包括:1)神经生理学机制 ,神经元活动的后作用、神经元之间的环路联系与短时记忆密切相关 ,而突触的可塑性尤其是长时程增强(long-ter

2、m potentiation,LTP) 被认为是长时记忆的分子学基础;2）神经生物化学机制 ,长时记忆与脑内物质代谢尤其是与脑内蛋白质的合成有关 ;另外 ,中枢神经递质也参与了学习记忆的活动;3）神经解剖学机制，永久记忆的形成与新的突触联系的建立有;4）神经干细胞假说1.学习和记忆的脑功能定位学习和记忆是一个非常复杂的神经活动过程， 学习记忆涉及整个脑的广泛区域 ,但某些特殊的区域和环路与学习记忆的关系更为密切。1.1大脑皮质联合区大脑皮质联合区可以对已获得的信息进行集中加工处理,成为记忆痕迹的储存区域·选择性的破坏某一联合区,可以分别引起失语症、失认症、失行症等疾病.1.2海马有关

3、海马与学习记忆关系的实验证据较多 ,比较一致的看法是 :刺激信息在海马处被记录下来 ,表现为学习早期海马 Q 节律的出现 ,而后经过海马的活动 ,进入长期记忆 .1.3与记忆有关的神经回路与记忆有关的神经回路不是一成不变的,在金丝雀的习鸣过程中发现有新的神经元不断替换陈旧的神经元,说明学习在某种程度上可以引起神经通路的改变。由海马、边缘系统等结构参与的近期记忆,构成了两个回路5: (1) 内侧边缘环路(Papez环路 ):扣带回感觉皮质周边区及额叶、顶叶、颞叶的联合皮质海马回海马穹隆下丘脑乳头体乳头丘脑束丘脑前核扣带回·该回路与空间记忆有关。(2)以杏仁核为主体的基底外侧边缘环路:

4、颞叶眶部皮质前额皮质杏仁核丘脑背内侧核额叶眶部皮质·该回路与感情记忆有关.1.4前扣带脑皮层美国儿童医院和洛杉矶加利福尼亚大学的科学家们首次确定了人脑中负责存取长期记忆的区域是前扣带脑皮层·开始时,日常生活事件的记忆依赖于海马区域中的神经元网,随着时间的流逝 ,记忆依赖人脑中前扣带脑皮层区域中的神经元网.2.学习记忆的神经生理学机制。神经元活动的后作用、神经元之间的环路联系与短时记忆密切相关,而突触的可塑性尤其是长时程增强 (long-term potentiation,LTP) 被认为是长时记忆的分子学基础。集合场方式和细胞联系方式是最初研究学习和记忆的两条理论路线2 。

5、随着在细胞水平或分子水平上研究中枢神经系统,细胞联系学说得到了较多的实验证据。现在许多实验表明:在记忆过程中,发生了细胞水平上的突触形态、离子的变化 ,分子水平上的大分子结构变化,即神经元的可塑性。目前,对于短期记忆的神经机制的假说较多1,2,3,主要有返回回路学说、强直后加强学说、直流电位学说等。返回回路学说指到达大脑皮层的感觉信号在皮层本身局部区域内的具有复杂联系的神经元环路中产生返回震荡。 强直后加强学说指受到几秒钟强直刺激的神经元在随后的几秒钟到几小时内其兴奋性加强。 直流电位学说指经过一段时间兴奋后的神经元 ,其膜电位持续降低几秒钟到几分钟 ,这种降低可以改变神经元的兴奋性 ,即神经

6、元活动的后作用。突触可塑性也可以定义为突触改变其功能的功能。突触可被更换以及突触数量的增加或减少。一般认为突触的修饰在很大程度上反映了整个神经系统回路的可塑性,因此也反映了行为的可塑性。 其可能机制如下：运动神经元的突触后电位随习惯化而减小是由于每一个动作电位所能引起的递质释放量的减少。目前认为递质释放减少部分是由于突触前膜上N 型Ca2+通道的失活，造成钙内流减少，使递质释放减少。另一方面，习惯化也可能降低突触小泡移向活动带的能力，使可能释放递质的小泡数减少所致，这可能是更重要的原因；(2) 敏感化的机制是突触传递效能的增强。传递敏感化作用的中间神经元终止于支配喷水管周围皮肤的感觉神经元的末

7、梢，能使感觉神经元的每个动作电位所释放的递质量增加。介导敏感化作用的中间神经元所释放的递质是 5 一轻色胺 (5 一 HT) 。5 一 HT 通过一系列的步骤，包括 G 一蛋白、cAMP 和蛋白激酶等作用， 使 Ca2+的内流增加而导致感觉神经元递质释放的增加，最终造成行为上的敏感化。3 神经生物化学机制生化机制方面的研究主要集中在三个方面: mRNA和蛋白质的生物合成与学习记忆的关系 ;神经递质与学习记忆的关系;脑肽与学习记忆的关系。记忆的生化学说认为，刺激可使神经元内部的mRNA的量增多，个体发育过程中通过学习而获得的，经验与行为与神经元内部的mRNA有关，是由于神经元内部的mRNA通过对

8、酶的控制作用决定着突触部位神经递质的释放和控制合成相应的蛋白质，从而影响着记忆过程。科学家发现， 神经元在兴奋时所释放的递质并不只是一种，而是由将近50 种不同的递质所构成。据此，有人认为人的聪明与愚笨、反应灵敏与迟钝，可能与不同递质的释放有关。(1) 儿茶酚胺 (CA), 包括去甲肾上腺素、肾上腺素、多巴胺等 ,这类物质对学习和记忆有促进作用 ,可促使脑的兴奋水平增强 ,躯体运动能力增强 .这主要是通过儿茶酚胺能神经元的活动参与对学习和记忆活动的调控 .(2) 脑内乙酰胆碱 (Ach) 能神经活动加强时 ,可使学习和记忆能力加强 .其原因可能是一方面通过隔区海马边缘皮层的Ach 系统 ,调制

9、与学习记忆有关的突触传递,使相关区域的长时程突触后电位 LTP 增强 ,突触后膜致密物质量的改变 .(3) 谷氨酸是一种兴奋型神经递质,其特点是它的受体N 甲基 D 天门冬氨酸受体 NMDA只在学习和记忆过程中才开放,是学习和记忆的关键物质之一,它的开放与学习过程相关,保持与记忆过程相关 .但目前其作用机理还不清楚 .加压素 (VP), 由垂体叶分泌的九肽,主要有精氨酸加压素.在动物实验中 ,人为给予加压素 ,可以促进动物的学习与记忆; 在临床上 ,给老人、记忆力不好的儿童及脑损伤病人服用加压素,可以有效缓解记忆能障碍.加压素 (VP) 对学习记忆功能的促进作用机制,一般认为加压素是通过儿茶酚

10、胺能神经系统和氨基丁酸能神经系统而起作用.因为 ,在动物实验中加压素可以促进儿茶酚氨更新率的提高,充分说明了儿茶酚氨能神经系统活动得以加强,促进了学习与记忆功能的改善 ;另一方面 ,在动物体内注射氨基丁酸的受体抑制剂印防己毒素,可以抑制加压素的功能 .反之 ,如果注射氨基丁酸激活剂蝇覃醇,则可以有效增强加压素的促进效应.加压素可以促进中枢神经系统的蛋白质合成,改善学习和记忆机能。 促肾上腺皮质激素 (ACT H) 、P 物质、生长抑素、甲状旁腺素、胆囊收缩素CCK8 具有增强学习与记忆的机能,催产素、 B 内腓肽、脑腓肽、降钙素、胆囊收缩素CCK4, 对学习和记忆有阻碍作用,但其机理都不清楚

11、.4 神经解剖学机制从神经解剖角度看学习和记忆的机制，持久性记忆可能与新的突触联系的建立有关。动物实验中观察到， 生活在复杂环境中的大鼠，其大脑皮层的厚度大，而生活在简单环境中的大鼠，其大脑皮层的厚度小；说明学习记忆活动多的大鼠，其大脑皮层发达，突触的联系多。人类的第三级记忆的机制可能属于这一类。5.神经干细胞假说综合近年来的相关研究进展，科研工作者提出学习记忆的一种可能的新机制神经干细胞假说： 哺乳动物大脑内的NSC, 在一定条件下定向分化增殖,生成具有学习记忆功能的细胞群,并参与学习记忆的形成、发展和修复。 其可能的机理有一下四方面：1)大脑内 NSC 的来源 2）神经干细胞增殖分化的启动3）神经干细胞循环的调控4）神经干细胞循环贮存信息的可能方式。6 结语目前对学习和记忆研究无论是从整体水平、细胞水平和分子生物学水平都开展了大量工作但是 ,要完全阐明学习与记忆的机理,还需走很长的路。大脑作为一个收集、处理、贮存、再现信息的完整系统，人们对它的认识毕竟有限，可以说还是零碎的、局部的。随着人们对脑科学的重视和现代生物技术的发展,相信人类总有一天能彻底揭开学习记忆的奥秘。到那时还有谁会去为自己的记忆力不好或子女学习成绩不佳而担忧呢?参考文献 :,1 寿天德主编 .神经生物学 .北京 :高等教育出版社2余小平 ,王开发.学习与记忆的神经基础.生物学杂志 ,3吕和平 ,任爱红,武