第五章学习和记忆神经生物学

第五章学习和记忆神经生物学第一节学习与记忆分类第二节学习与记忆的神经基础第三节学习和记忆与突触可塑性第四节学习与记忆的分子机制第五节学习与记忆过程的调控第六节记忆障碍记忆机制简介记忆机制研究的意义：不仅可以揭示人脑的工作原理，防治记忆疾病，提高人类的记忆能力，而且对于发展新型的信息处理机器也有很大的作用。记忆的脑功能定位20世纪30年代，拉塞利提出了记忆分布于全脑的学说，到了40年代，潘菲尔德（Penfield）又提出了脑功能的局部定位说。记忆的物质基础已有资料表明，在细胞水平上，细胞间的突触联系的改变是形成记忆的基础；在分子层次的记忆研究表明，对于不同种属动物的脑，记忆的分子机制是相当一致的，这些研究揭示了生物基本原理的统一性。记忆研究的理论探讨黑伯（Hebb）在20世纪40年代提出了突触联系的改变为记忆的基础，即著名的突触变化的黑伯定律。认知心理学从信息处理观点出发，也提出了一些记忆的模型。学习与记忆学习：指人和动物获得外界信息的神经过程记忆：将获得的信息贮存和读出的神经过程学习广义的行为定义：动物个体在与环境中发生的新事物接触的经验中改变自己的适应行为，也就是新的适应行为（或新行为模式）的获得过程学习与记忆功能的生物学特性不变量形成信息平行处理结构复杂，高效低耗能第一节学习与记忆的分类记忆的广义定义：指机体所保存的关于生存的环境信息和它自身的信息

个体记忆：个体生命中所积累的实践经验分类

种族记忆：来自进化过程中祖先积累保存下来的信息非联合型学习和联合学习非联合型学习：在刺激和反应之间不形成明确联系的学习形式表现：在单一刺激长期重复作用下个体对该刺激的行为发生改变典型方式习惯化：指一个不具有伤害性效应刺激重复作用时，机体对该刺激的反射性行为反应逐渐减弱的过程敏感化：表现为当一个强刺激存在时，大脑对一个弱刺激的反应会得到加强联合型学习：指刺激和反应之间建立联系的学习。它的实质是由两种或两种以上刺激所引起的脑内两个以上的中枢之间的活动形成联结而实现的过程种类：经典性条件反射和操作性条件反射陈述性记忆和非陈述性记忆陈述性记忆：指对事实或事件及其相互关系的记忆，又称外显记忆非陈述性记忆：是具有自主或反射性质的记忆，又称内隐记忆短时记忆和长时记忆工作记忆与参考记忆工作记忆：指对某次训练时出现的特殊刺激或线索的记忆，也就是动物或人在进行某种复杂的认知任务操作过程中脑内“在线”或短暂贮存某些必要信息的神经过程参考记忆：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与记忆的神经基础参与学习与记忆的脑结构颞叶海马和杏仁核间脑新皮质脑内记忆系统陈述性记忆的神经回路非陈述性记忆的神经回路工作记忆系统运动性学习记忆神经回路记忆的生理单元颞叶的记忆作用1.颞叶下回在视觉辨别学习记忆中具有重要作用2.颞叶新皮质具有贮存记忆印记的能力：Penfield关于癫痫病人的研究3.颞叶损伤容易产生长时记忆障碍：Scoville和Milner对H.M的研究4.颞叶皮质的偏侧化倾向Milner采用各种不同的记忆测验，验证了两侧颞叶新皮质受损的不同效应，进一步证实了颞叶皮质的偏侧化倾向。（结果）5.Hebb的理论Hebb认为，如果某种记忆印记仅由一种感觉模式所形成，那么该印记位于与这种感觉有关的大脑皮质区域海马在记眨忆中冶的作欺用海马位是实梅现记品忆的册第一耳步来自愤电生谎理方挂面的寒证据唤：Th结om卧ps酬on等人望的瞬槐膜反车射实除验脑损井伤方涌面的妙证据惯：Mi践sh携ki就n等人贝的延自迟性寨非配痒对样贱品（DN虽MS）的记诊忆实没验海马治是长辞时记默忆的传过滤楚器，疑信息扣传递戏给海疼马，山并暂个时储恢存，爱只有河经过宝海马裕加工艺的信芬息才斑能进栏入长毕时记殊忆进窄行储遵存修补千大脑逃芯片低的诞谦生1.由美佩国南意加利浮福尼父亚大求学西退奥多·伯格赶等人历研制壮，以足在实俱验鼠富脑组介织切烧片上漆试验锡成功割，随飘后将厌进行购活体许实验沾。该墓芯片锣主要刚是发构挥大财脑“石海马坟”部眼位的详功能绝。2.研制五该芯励片克升服了耗三大浓困难1）建磁立“粮海马矿”在考各种协不同夸条件杆下工司作的兴数学封模型2）将逼这一课模型瘦编程写到芯委片中3）使皮芯片纹能够庸与大腊脑其魂他部盘位协汉调工霸作“四肢匪发达饲，头炉脑简似单”改真的宰有道军理适量暖运动懂会使滨人更聪凤明运动丙过度良脑子尝会变嘴笨杏仁圾核在记拍忆中造的作桐用将感觉海体验超转换南为记泡忆，绞在记平忆汇短合过退程中喷的作航用十螺分突律出。Mi罚sh词ki孩n等人迫证明成，杏庆仁核作复合丸体与劣皮质巾的所重有感啦觉系词统有匙着直衔接联跨系（图吸）杏仁柏核在拉联系落不同损的感娱觉所息形成雾的记萝忆中爪发挥敬着重惯要作豆用：井延迟娃性非乱配对胡样品见实验间脑景与记夜忆加木工间脑尼中的锅丘脑桨前核浇、丘敏脑背隐内侧耀核和后下丘朱脑乳姓头体忙参与梳加工狱认识朋记忆（图袋）间脑幅与科已尔萨粒可夫（Ko匙rs鹅ak纠of饼f）综合尽症新皮质框与记翼忆新皮质挡是人评类长女期进牲化过粗程中肤形成病的大蜂脑皮炊质，思它与列一些雕高级负的精普细、收复杂寸的加常工有亚关。前额卫叶与甲记忆床的关壶系前额凉叶与芒记忆落的关造系前额戏叶与章空间垄工作姜记忆吩有关魔系前额喘叶与戴物体受工作跨记忆幻玉有关扇系前额奇叶与堪先后非次序件的记游忆关掌系密屋切前额竖叶与存空间拥工作渔记忆毕的关陡系延缓征反应愚任务惧实验（de氏la泥ye捎d-页re释sp扯on凶se走,D滴R任务外）Ja舒co贿bs洁en等人织通过DR实验映证明垃，前矩额皮音层主狗沟区奥（46区）往是空们间工咐作记便忆的督关键本脑区前额论叶皮覆层与菠物体仪工作行记忆议的关烈系前额紫叶皮会层的局下凸续部（12区和45区）轰具有物体怎工作呆记忆择的功岭能证据咳来自玩于延唇缓样绿本匹配乌任务美（de悠la这ye皇dma顿tc膨hi卸ng图-t匀o-察sa古mp协le辛,DM哈S任务淹）额叶习与先绢后次词序的诱记忆系关系于密切Co滩rs灭i等通池过对仓额叶汤损伤赖的病妈人进队行研姥究，瘦证实攻了这购种关颜系。密采用慨词语调测验房诚的方爱式让疮额叶刮和颞樱叶分彩别受未损伤狭的病阻人进净行回朴忆，圣结果唤证实毅额叶踏与先随后次喘序的汉记忆肺存在智密切军关系这。总结颞叶洲：在填视觉浊辨别鹊学习跑中有樱着重陷要作毅用，辫与长麻时记辰忆的日贮存稳关系期密切邀，并惜且颞泄叶皮浊质的穗记忆颤功能础具有翼偏侧繁化倾折向海马规：与腊短时穿记忆建有关菜系，肠是记闹忆的混第一业步，河也是箭短时壮记忆属转为止长时寒记忆浆的过惊滤器杏仁敌核：纳负责汇将感旬觉体邀验转领化为距记忆览，在则记忆带汇合拣过程嫩中的肤作用锄十分怠突出间脑补：记熄忆环省路的节一个础重要族环节额叶般：与姐工作洗记忆滴、先脾后次胡序的奔记忆窄关系炒密切罩，同也时具竭有偏睬侧化叫倾向脑内臣记忆搭系统陈述纯性记引忆的哨神经柜回路非陈胖述性宜记忆酒的神猎经回穗路工作艳记忆概系统运动朝性学兼习记锦忆神哪经回泪路陈述惭性记咏忆的沃神经雹回路以视觉章学习队记忆锈为例：大脑怜皮层V1符V难2,注V3冬,V猎4边缘杂系统内侧已颞叶俯，内宁侧丘队脑，采腹内碍侧额育叶基底丝式前脑摄胆碱述能系破统非陈述漂性记辽忆的季神经喜回路Mi列sh侵ki列n等人姨提出猜，除顾了陈兼述性钉记忆障这个境学习芬系统壳之外络，还存存在蹄着用与于学捏习的育第二异个系膀统，谊它是您独立脆与边饺缘环护路之霜外的丝式，对悼重复傅刺激蛇做出袋反应压是该盛系统昼的关瞧键成起分。加第二枝系统鞭的学保习被背成为价“习旦惯”灾。梅镇夫彤等起人提鸽出的习得萄性行性为神禾经调饮控的仇框图工作喊记忆育系统Go主ld挖ma生n-Ra擦ki害c提出浪的前拌额叶慨皮层相工作财记忆泽模块采假说兵：前病额叶胁皮层增具有炼多个冻工作宁记忆损模块阻；不茎同模程块位选于不雹同的计亚区浮，主储管不羡同性放质的冲工作卫记忆壤；具短体的局说，挎前额工叶皮窄层主食沟区晕管理揉空间贼工作胳记忆极；前粥额叶努皮层盛下凸障部管翅理物倡体或纲相貌跃工作架记忆势。运动滋性学恰习记左忆神告经回饭路NM西/E孟BC讽C：是经王典瞬勺膜/眨眼听条件岂反射耀，其输训练社过程缴是：瓶以声解音或懂灯光占等作授为条你件刺拥激（CS），以向芝角膜什吹风肠或眶纹周电洽击作闲为非耐条件翼刺激资（US），训练啄被试任建立离瞬膜/眨眼诸条件控反射猎（CR）。这种劲学习呆记忆悲活动叛属于黄感觉沟－运涨动记柄忆。NM惊/E稻BC起C的重熄要环休路结果研究惧者对漂这个披环路生进行匀了“淡可逆刃失活旨”研闯究，纳发现围运动闷核和充红核权失是多传出蒙通路显的一唐部分雷，并怒不是稀记忆柄产生次的部割分。本中位捉核和水小脑圆皮层缓是运塔动学役习记使忆产软生的肯重要河部分招，特荣别是管后背偏侧中常位核哲及其坑覆盖列的小皂脑HV园I皮层闷。这御一部锣分被温冷冻罩或失州活之踢后，槽学习绕将完并全消赠失。记忆党的生检理单躺元短时挖记忆混的神培经过崖程长时粘记忆缸的神迫经过吗程短时瓣记忆催向长辫时记厘忆转因化的勇机制短时躲记忆帆的神芳经过辨程He殊bb认为胡短时碎记忆愉的活扭动过右程只雅持续佳短暂稼的一笛段时鞠间、写而长着时记绪忆则咬涉及跟神经皇系统珍结构逼上的饶改变页、所焰以较咳为持室久。喇它们疲有不摇同的运神经摘生理慰机制脊。他勇认为境脑部躺的神际经元类彼此卷连接抓。互柴通信免息。言一旦嫁神经旋元a被激萍活，茫就依深次传霸递到b，c，d，…，最后团又返向回神钞经元M，如此灵循环疲。这啄些连译接的劝神经云元形卸成所奖谓的揉神经毛环，或称绕为神馋经回挎路．势往返疏于皮姜质的董不同塑区域更，也隔可以糠通往催皮质勉下的棚结构(如丘港脑、搜海马)。由于匆神经船允许迷输入缝和输禁出的榨信息超量很纯大，贵所以少脑部拉的神逃经回并路密厕布，紫而回棒路的赛神经锤突触松互相还联系赶。任售何心替理过鄙程都那可以停看作乏某特衣定神庭经肿回路特的活杜动。蠢短时栏记忆并可以踢看作牢神经欺回路健短暂汉的反巾响。林这个贴反响货回路狭是皮连质神扭经元荷所组趁成一刘个无体终端安的闭翁合线致路，兽一旦货受刺蝴激，消则产笨生环尘绕此督封闭配线路雁的回白响，屈回响丛可以胆持续20至30秒。赚反响颂回路选不仅古可以用说明渣短时繁记亿屿为什府么在眉短暂筑时间层内消西失，卖也可恰以说部明在固此极票短的晴时间管内，狡新弟旧材扒料所遇产生堆的干沿扰作律用。长时凉记忆拖的神熊经过夺程长时虚记忆止是神词经突谨触所匀产生斧的持少久性筛改变套．这戚种突看触结槐构的成改变根需要脉一段交时间品才能悟巩固控。通筝过固以化，代脑细芦胞发拦生生躬理变龟化，会产生燃新的牢树突左或轴挨突。港这种毕变化柿一旦施发生凳，记酸忆痕戴迹就夏深刻漆脑海璃，信拍息得厨以长称期储贴存。也不过屯，脑毁细胞左这种把结构湿上的草变化智也只苍是持据续相积当长赔的时颠间．间并不敬是永坝久不文变。差因为音生理老上的浪代谢斜或衰验退的巧过程艳，可何以使段突触扔的联梁系松谨弛，着以致张长时称记忆惰也有贼衰退坚的现这象。短时朋记忆吹向长恳时记壳忆转另化的垒机制突触尚假说神经雕胶质霞假设生物缩慧化学单假设突触群假说Be掉nn崖ul沉t(1臣97沿7)认为乎．生输活在已刺激旺丰富扇的环援境中置的白较鼠之棍所以堤比生布活在元刺激踏贫乏芝环境才中白啄鼠大倒脑皮枯层厚迁而且徐重、浑是由缓于轴尖突末优梢增陕长、辩树突镇增多社、突雄触间津隙变触窄，谎使相脉邻的护神经燥元更程易于梢相互瘦作用摧。在晨学习助的时握候，脑抵制招相邻罗神经典元之危间冲弃动传徐送的肆突触歪阻力训下降砍，因迁此学筋习所助创造象的稳摊定神僚经线掏路是筐记忆桃的生赌理“串支柱跨”。神经些胶质鸽假设罗森它茨威逮格及坡其合袖作者(1很96鸭4—难19趋67睬)的实糕验揭掏示，徒在刺乞激丰馆富环恼境中妥生长散的白璃鼠与驶在刺阴激缺餐乏环腊境中洽生长失的白恒鼠相舰比较残，大胆脑出属现了乒量的去变化枪，大丧脑重怎量的删增加训。特共别是令枕叶鱼的胶含质细捕胞增间加，涝而神功经元耻则保耕持不恒变。耽研究务者假辰设：番数量替的变构化，娘特别廉是神颗经胶斤质细腾胞的共数量驴变化裹可能艺与记吉亿过粉程有境关。生物检化学扒假设神经傲元的缘瑞电活完动造管成细涉胞内萄部某宪些分嗓子结浪构，务特别亿是核迟糖核汗酸或承特殊跑蛋白妻质的稼化学娘变化档。所你以，头结构标变化延是信况息记暗亿的颤生物扛“编姨码”差。第三芒节送学习戒和记锅忆与黑突触跌可塑讯性学习漠记忆叛与突宁触结均构的滥可塑棵性学习泉记忆竿与突债触传翻递效却能的菌可塑环性学习宜记忆威过程宁中突吨触结侍构可俭塑性韵与突核触功摘能可肠塑性配的关刻系突触间隙树突突触小泡神经递质分子受体学习来记忆妈与突测触结考构的拼可塑蜜性突触霸的生舟理变本化：絮在学盾习过糕程中叔，有结许多稠生理罩变化毁可以课改变菌已有辈突触沟后对萄突触架前的益兴奋逼的反弟应。葵这种慌变化庙可能粥是突携触前渣的，轨也可端能是辩突触爷后的居，还故可能懒两者贺都有连。结构地的改借变：桑突触勺可以拢在训那练过柏程中纸长大苦，长池时间归不用近就会盯萎缩应；另迎外，动训练长也可偏以使傅突触弯数目扭增加分。突触殿的生遵理变归化和济结构揭变化析图学习饶记忆包与突勒触长百的效终能的培可塑挤性学习嫂记忆涝与突告触传石递的敬长时顾程增戒强海马摸结构哑的三突距触回懂路长时勿程增那强（lo混ng委-t炭er闹mpo满te祝nt裳ia伤ti内on,L原TP）:最初兵由Lo旨mo首先色发现域这种婚现象缠，即梳电刺挤激内叹嗅区缘瑞皮层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