學(xué)習(xí)和記憶——腦科學(xué)簡介

1、腦科學(xué)簡介腦科學(xué)簡介http:/ 附于知覺，語言或運(yùn)動(dòng)，不能研究，不附于知覺，語言或運(yùn)動(dòng)，不能研究，不 定位于腦內(nèi)。定位于腦內(nèi)。一、學(xué)習(xí)記憶與腦的定位一、學(xué)習(xí)記憶與腦的定位u韋爾德韋爾德.潘菲爾德潘菲爾德(Wilder Penfield) 刺激顳葉，首次發(fā)現(xiàn)記憶可定位于腦內(nèi)刺激顳葉，首次發(fā)現(xiàn)記憶可定位于腦內(nèi)的特定區(qū)域。的特定區(qū)域。u切除雙側(cè)海馬和顳葉聯(lián)合皮層的證實(shí)切除雙側(cè)海馬和顳葉聯(lián)合皮層的證實(shí) 提出：提出：顳葉可能是記憶的關(guān)鍵。顳葉可能是記憶的關(guān)鍵。韋爾德韋爾德.潘菲爾德潘菲爾德(Wilder Penfield) 患者：患者：Henry.M. 年齡：年齡：27歲歲病因：病因：9歲，腦外傷，昏

2、迷歲，腦外傷，昏迷5分鐘分鐘癥狀：抽搐，驚厥，咬舌，意識(shí)喪失癥狀：抽搐，驚厥，咬舌，意識(shí)喪失診斷：雙側(cè)顳葉癲癇診斷：雙側(cè)顳葉癲癇治療：手術(shù)切除雙側(cè)中層顳葉（海馬的治療：手術(shù)切除雙側(cè)中層顳葉（海馬的2/3）Brenda Milner布倫達(dá)布倫達(dá)米爾納米爾納 （Brenda Milner） 米爾納的研究提出三個(gè)有米爾納的研究提出三個(gè)有關(guān)記憶的生物本質(zhì)的重要關(guān)記憶的生物本質(zhì)的重要觀念：觀念：1、顳葉內(nèi)測受損，會(huì)將暫、顳葉內(nèi)測受損，會(huì)將暫時(shí)記憶及長期記憶分離；時(shí)記憶及長期記憶分離； 2、顳葉內(nèi)側(cè)受損，對知覺、顳葉內(nèi)側(cè)受損，對知覺及智力沒有影響，惟對形及智力沒有影響，惟對形成新記憶有重大影響；成新記憶有

3、重大影響； 3、記憶系統(tǒng)不只有一種。、記憶系統(tǒng)不只有一種。 海馬杏仁核顳葉聯(lián)合區(qū)術(shù)后：癲癇痊愈，術(shù)后：癲癇痊愈， 語言和智商無明顯改變語言和智商無明顯改變;記憶障礙記憶障礙: 短時(shí)記憶向長時(shí)記憶轉(zhuǎn)化障礙短時(shí)記憶向長時(shí)記憶轉(zhuǎn)化障礙 空間記憶障礙（迷路）空間記憶障礙（迷路） 三、顳葉中回與記憶三、顳葉中回與記憶信息輸入信息輸入皮層相關(guān)區(qū)皮層相關(guān)區(qū)海馬旁區(qū)海馬旁區(qū)和嗅皮層和嗅皮層海馬海馬丘腦和下丘腦丘腦和下丘腦fornix穹窿穹窿 http:/ (1852-1934)1894提出假設(shè)：學(xué)習(xí)過程可能產(chǎn)提出假設(shè)：學(xué)習(xí)過程可能產(chǎn)生持續(xù)性的神經(jīng)細(xì)胞間連接的形生持續(xù)性的神經(jīng)細(xì)胞間連接的形態(tài)學(xué)變化，這種持續(xù)性的

4、變化可態(tài)學(xué)變化，這種持續(xù)性的變化可能是記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)。能是記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)。stimulationstimulationJ. Konorski (科諾爾斯基科諾爾斯基19031973 ，波蘭心，波蘭心理學(xué)家理學(xué)家)提出：一定條件下感覺刺激的結(jié)合可在提出：一定條件下感覺刺激的結(jié)合可在神經(jīng)細(xì)胞及其連接處產(chǎn)生兩種變化：神經(jīng)細(xì)胞及其連接處產(chǎn)生兩種變化： （1）神經(jīng)細(xì)胞：恒定的、暫時(shí)性的興奮形變化。）神經(jīng)細(xì)胞：恒定的、暫時(shí)性的興奮形變化。 （2）連接處：易變的、持續(xù)性的變化。）連接處：易變的、持續(xù)性的變化。即使不再使用，在學(xué)習(xí)過程中建立起來的細(xì)胞接觸還是會(huì)保留即使不再使用，在學(xué)習(xí)過程中建立起來的細(xì)胞接觸還

5、是會(huì)保留D Hebb 提出了關(guān)于突觸傳遞改提出了關(guān)于突觸傳遞改變的理論，設(shè)想在學(xué)習(xí)記憶過程變的理論，設(shè)想在學(xué)習(xí)記憶過程中有關(guān)的突觸發(fā)生了某些變化，中有關(guān)的突觸發(fā)生了某些變化，導(dǎo)致突觸連接的增強(qiáng)和傳遞效能導(dǎo)致突觸連接的增強(qiáng)和傳遞效能的提高。的提高。持續(xù)刺激持續(xù)刺激 神經(jīng)連接的長時(shí)程變化神經(jīng)連接的長時(shí)程變化 固化固化 學(xué)習(xí)學(xué)習(xí) 記憶記憶http:/ or sea slug研究學(xué)習(xí)記憶的動(dòng)物模型研究學(xué)習(xí)記憶的動(dòng)物模型1.神經(jīng)系統(tǒng)組成簡單神經(jīng)系統(tǒng)組成簡單 105個(gè)個(gè)2.神經(jīng)環(huán)路簡單神經(jīng)環(huán)路簡單 腹神經(jīng)節(jié)腹神經(jīng)節(jié)2000個(gè)個(gè)Aplysia or sea slug坎德爾坎德爾生于生于1929年年在美國紐約

6、哥倫比在美國紐約哥倫比亞大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)亞大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)和行為學(xué)中心和行為學(xué)中心http:/ Nobel Prize in Physiology or Medicine 2000大腦的分工概概 念念v學(xué)習(xí)：學(xué)習(xí)：獲得新知識(shí)或新技能的過程獲得新知識(shí)或新技能的過程經(jīng)歷經(jīng)歷使大腦產(chǎn)生了變化使大腦產(chǎn)生了變化v記憶：記憶：將這種知識(shí)或技能編碼，儲(chǔ)存以及隨將這種知識(shí)或技能編碼，儲(chǔ)存以及隨后讀出的過程后讀出的過程大腦在一段時(shí)間內(nèi)保持了大腦在一段時(shí)間內(nèi)保持了這種變化這種變化習(xí)慣化習(xí)慣化敏感化敏感化經(jīng)典條件反射經(jīng)典條件反射操縱式條件反射操縱式條件反射n非聯(lián)合型學(xué)習(xí)非聯(lián)合型學(xué)習(xí)（nonassociative）： 是

7、人和動(dòng)物受到一次或多次單一刺激后是人和動(dòng)物受到一次或多次單一刺激后形成的，并不需要將兩個(gè)刺激聯(lián)系起來。形成的，并不需要將兩個(gè)刺激聯(lián)系起來。 習(xí)慣化（習(xí)慣化（habituation） 敏感化（敏感化（sensitization）習(xí)慣化習(xí)慣化：是指人和動(dòng)物：是指人和動(dòng)物逐漸降低對某一反復(fù)出逐漸降低對某一反復(fù)出現(xiàn)的溫和刺激的反應(yīng)?，F(xiàn)的溫和刺激的反應(yīng)。示例：對某些氣味，噪音等習(xí)慣化示例：對某些氣味，噪音等習(xí)慣化形成條件：非傷害性（溫和）刺激，形成條件：非傷害性（溫和）刺激，既無益也無害，多次連續(xù)出現(xiàn)。既無益也無害，多次連續(xù)出現(xiàn)。存儲(chǔ)部位存儲(chǔ)部位:三個(gè)突觸部位三個(gè)突觸部位意義：學(xué)會(huì)辨認(rèn)生活中對機(jī)體沒有生

8、意義：學(xué)會(huì)辨認(rèn)生活中對機(jī)體沒有生物學(xué)意義刺激，忽略該刺激的存在而保物學(xué)意義刺激，忽略該刺激的存在而保留有明確意義的信息。留有明確意義的信息。敏感化：敏感化：指人和動(dòng)物受到某種強(qiáng)烈的或傷指人和動(dòng)物受到某種強(qiáng)烈的或傷害性刺激后對其他刺激的反應(yīng)性增強(qiáng)。害性刺激后對其他刺激的反應(yīng)性增強(qiáng)。示例：示例：輕觸燙傷周圍區(qū)輕觸燙傷周圍區(qū)形成條件：與聯(lián)合性的條件反射不同，形成條件：與聯(lián)合性的條件反射不同，它不依賴于強(qiáng)弱刺激間的配對，也不需它不依賴于強(qiáng)弱刺激間的配對，也不需要建立強(qiáng)弱刺激間的聯(lián)系，因而也稱假要建立強(qiáng)弱刺激間的聯(lián)系，因而也稱假性條件化。性條件化。意義：要求動(dòng)物學(xué)會(huì)注意某一刺激，意義：要求動(dòng)物學(xué)會(huì)注意某

9、一刺激，因?yàn)樗殡S有可能的疼痛或危險(xiǎn)的后果。因?yàn)樗殡S有可能的疼痛或危險(xiǎn)的后果。n聯(lián)合型學(xué)習(xí)聯(lián)合型學(xué)習(xí)（associative）： 兩個(gè)刺激或刺激與行為之間發(fā)生聯(lián)系兩個(gè)刺激或刺激與行為之間發(fā)生聯(lián)系 經(jīng)典條件反射（經(jīng)典條件反射（classical conditioning） 操作式條件反射（操作式條件反射（operant conditioning）經(jīng)典條件反射經(jīng)典條件反射條件刺激（條件刺激（CS）：鈴聲）：鈴聲（conditioned stimulus）非條件刺激（非條件刺激（US）：食物）：食物（unconditioned stimulus）經(jīng)典條件反射經(jīng)典條件反射CS（鈴聲）（鈴聲）不引起唾

10、液分泌不引起唾液分泌US（食物）（食物）引起唾液分泌引起唾液分泌CS+US經(jīng)過一定時(shí)間的訓(xùn)練（學(xué)習(xí)）后，經(jīng)過一定時(shí)間的訓(xùn)練（學(xué)習(xí)）后，CS便引發(fā)出一種新的反應(yīng)叫條件反應(yīng)。這便引發(fā)出一種新的反應(yīng)叫條件反應(yīng)。這時(shí)時(shí)CS預(yù)示著預(yù)示著US即將到來。即將到來?！巴分箍释分箍省保?不是先天就有的，是出生后在特定的不是先天就有的，是出生后在特定的環(huán)境和情況下形成的。環(huán)境和情況下形成的。經(jīng)典條件反射經(jīng)典條件反射消退消退 (extinction)(extinction)： 建立了條件反射后，如果非條件刺激反建立了條件反射后，如果非條件刺激反復(fù)不與條件刺激同時(shí)出現(xiàn)，所建立的條復(fù)不與條件刺激同時(shí)出現(xiàn)，所建立的條

11、件反射會(huì)逐漸減弱直至消失。件反射會(huì)逐漸減弱直至消失。 消退并不是遺忘。消退是一個(gè)新的學(xué)習(xí)消退并不是遺忘。消退是一個(gè)新的學(xué)習(xí)過程。過程。 消退所學(xué)習(xí)的是條件刺激預(yù)示著非條件消退所學(xué)習(xí)的是條件刺激預(yù)示著非條件刺激不再到來。刺激不再到來。 經(jīng)典條件反射經(jīng)典條件反射操作式條件反射操作式條件反射操作：壓杠桿操作：壓杠桿強(qiáng)化刺激：食物強(qiáng)化刺激：食物聯(lián)系聯(lián)系壓杠桿的頻率：饑餓程度壓杠桿的頻率：饑餓程度獎(jiǎng)勵(lì)馴獸表演，馴獸員能讓馴獸表演，馴獸員能讓動(dòng)物作出規(guī)定的動(dòng)作。動(dòng)物作出規(guī)定的動(dòng)作。操作條件反射操作條件反射也可以用傷害性刺激（電擊）建立操作也可以用傷害性刺激（電擊）建立操作性條件反射：性條件反射：壓杠桿時(shí)斷

12、電目前操作性條件反射已被廣泛應(yīng)用于對目前操作性條件反射已被廣泛應(yīng)用于對動(dòng)機(jī)行為的研究動(dòng)機(jī)行為的研究經(jīng)典條件反射和操作條件反射的經(jīng)典條件反射和操作條件反射的建立遵循相似的原則建立遵循相似的原則刺激的同步性：刺激的同步性： 經(jīng)典：經(jīng)典：US必須緊跟必須緊跟CS 操作：強(qiáng)化刺激必須緊跟操作操作：強(qiáng)化刺激必須緊跟操作記憶系統(tǒng)的分類記憶系統(tǒng)的分類v陳述記憶是有關(guān)時(shí)間、地點(diǎn)和人物的知識(shí)，陳述記憶是有關(guān)時(shí)間、地點(diǎn)和人物的知識(shí)，這種記憶需要一個(gè)清醒地回憶過程。這種記憶需要一個(gè)清醒地回憶過程。v它的形成依賴于評價(jià)，比較和推理等認(rèn)知它的形成依賴于評價(jià)，比較和推理等認(rèn)知過程。過程。v陳述記憶儲(chǔ)存的是有關(guān)事件或事實(shí)的

13、知識(shí)，陳述記憶儲(chǔ)存的是有關(guān)事件或事實(shí)的知識(shí)，它有時(shí)經(jīng)過一次測試或一次經(jīng)歷即可形成。它有時(shí)經(jīng)過一次測試或一次經(jīng)歷即可形成。我們通常所說的記憶就是指的陳述記憶。我們通常所說的記憶就是指的陳述記憶。 陳述性記憶概念陳述性記憶概念declarative memory or explicit memory特點(diǎn)：特點(diǎn)：1.依賴于評價(jià)、比較和依賴于評價(jià)、比較和 推理等認(rèn)知過程推理等認(rèn)知過程2.能夠用語言表達(dá)出來能夠用語言表達(dá)出來3.其編碼和回憶需要工其編碼和回憶需要工 作記憶作記憶4.海馬參與陳述性記憶海馬參與陳述性記憶分類分類事件記憶（事件記憶（episodic memory）: 有關(guān)事件和個(gè)人經(jīng)歷的記憶

14、有關(guān)事件和個(gè)人經(jīng)歷的記憶語義記憶（語義記憶（semantic memory）：）： 有關(guān)事實(shí)的記憶有關(guān)事實(shí)的記憶空間定位與陳述性記憶空間定位與陳述性記憶v陳述記憶大多需要用語言表達(dá)，動(dòng)物模陳述記憶大多需要用語言表達(dá)，動(dòng)物模型較難建立。型較難建立。v對空間定位的記憶也具有陳述記憶的特對空間定位的記憶也具有陳述記憶的特性。性。 非陳述記憶概念非陳述記憶概念nondeclarative memory or implicit memoryv是有關(guān)如何操作某件事情的能力，它不是有關(guān)如何操作某件事情的能力，它不需要清醒地回憶。需要清醒地回憶。v這種記憶是通過反復(fù)重復(fù)而逐漸形成的，這種記憶是通過反復(fù)重復(fù)而逐

15、漸形成的，主要表現(xiàn)為行為的改變。主要表現(xiàn)為行為的改變。非陳述性記憶（非陳述性記憶（nondeclarative memory or implicit memory）特點(diǎn)：特點(diǎn)：1.自主性和反射性自主性和反射性2.不依賴于意識(shí)和不依賴于意識(shí)和 認(rèn)知認(rèn)知3.不能用語言表達(dá)不能用語言表達(dá)非陳述非陳述記憶記憶1.程序記憶（程序記憶（procedural memory）：）： 紋狀體、運(yùn)動(dòng)皮層、小腦紋狀體、運(yùn)動(dòng)皮層、小腦2.初始效應(yīng)（初始效應(yīng)（priming） 新皮層新皮層3.非聯(lián)合型學(xué)習(xí)記憶非聯(lián)合型學(xué)習(xí)記憶 （nonassociative memory） 反射通路反射通路4.聯(lián)合型學(xué)習(xí)記憶聯(lián)合型學(xué)習(xí)記

16、憶 （associative memory） 小腦、海馬、杏仁核小腦、海馬、杏仁核 “熟能生巧熟能生巧” 學(xué)習(xí)開車學(xué)習(xí)開車聽講解、理解要領(lǐng)聽講解、理解要領(lǐng)熟練開車熟練開車陳述性記憶非陳述性記憶三、短時(shí)記憶和長時(shí)記憶三、短時(shí)記憶和長時(shí)記憶根據(jù)記憶的保存時(shí)間分類根據(jù)記憶的保存時(shí)間分類影像記憶影像記憶:即刻記憶即刻記憶:初級記憶初級記憶:工作記憶工作記憶:短時(shí)記憶短時(shí)記憶長時(shí)記憶長時(shí)記憶兩種記憶系統(tǒng)：兩種記憶系統(tǒng)：感覺影像出現(xiàn)后的感覺影像出現(xiàn)后的1秒內(nèi)秒內(nèi)幾秒鐘幾秒鐘一時(shí)即過而仍保留在意識(shí)一時(shí)即過而仍保留在意識(shí)中的記憶和對事件的選擇中的記憶和對事件的選擇注意注意從認(rèn)知心理提出的概念，指從認(rèn)知心理提出

17、的概念，指在執(zhí)行某些認(rèn)知行為中的一在執(zhí)行某些認(rèn)知行為中的一種暫時(shí)的信息儲(chǔ)存。種暫時(shí)的信息儲(chǔ)存。兩者的區(qū)別兩者的區(qū)別 1.保持時(shí)間保持時(shí)間: 短時(shí)記憶：短（數(shù)秒）短時(shí)記憶：短（數(shù)秒） 長時(shí)記憶：長（數(shù)小時(shí)長時(shí)記憶：長（數(shù)小時(shí) 永久）永久） 2.記憶容量記憶容量: 短時(shí)記憶：有限短時(shí)記憶：有限 長時(shí)記憶：無限長時(shí)記憶：無限記憶存儲(chǔ)的階段性記憶存儲(chǔ)的階段性 ？外界干擾因素對學(xué)習(xí)記憶的影響：外界干擾因素對學(xué)習(xí)記憶的影響：馬錢子堿或毒扁馬錢子堿或毒扁豆堿豆堿 提高記憶提高記憶蛋白質(zhì)合成抑蛋白質(zhì)合成抑制劑制劑 特異性特異性干擾長時(shí)記憶干擾長時(shí)記憶神經(jīng)機(jī)制神經(jīng)機(jī)制短時(shí)記憶：神經(jīng)活動(dòng)可塑性解釋正進(jìn)行著活動(dòng)的神

18、經(jīng)元將信息儲(chǔ)存下來 長時(shí)記憶：腦內(nèi)長期的功能結(jié)構(gòu)變化新的蛋白質(zhì)合成選擇性知覺選擇性知覺 進(jìn)入感覺記憶的信息，只有一部分信息受到注意，進(jìn)入感覺記憶的信息，只有一部分信息受到注意，大部分信息因未受到注意而迅速消失。這少部分受大部分信息因未受到注意而迅速消失。這少部分受到注意的信息便成為選擇性知覺的對象，得到進(jìn)一到注意的信息便成為選擇性知覺的對象，得到進(jìn)一步的知覺加工，使信息獲得意義并進(jìn)入工作記憶。步的知覺加工，使信息獲得意義并進(jìn)入工作記憶。選擇性知覺是使受到注意的部分信息獲得意義的過選擇性知覺是使受到注意的部分信息獲得意義的過程。選擇性知覺是信息能否從感覺記憶進(jìn)入到工作程。選擇性知覺是信息能否從感

19、覺記憶進(jìn)入到工作記憶的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)者的注意狀態(tài)、動(dòng)機(jī)狀態(tài)、記憶的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)者的注意狀態(tài)、動(dòng)機(jī)狀態(tài)、先前經(jīng)驗(yàn)和期望都會(huì)影響對信息的選擇性知覺。先前經(jīng)驗(yàn)和期望都會(huì)影響對信息的選擇性知覺。學(xué)習(xí)記憶的細(xì)胞分子機(jī)制學(xué)習(xí)記憶的細(xì)胞分子機(jī)制習(xí)慣化敏感化早、晚期LTP動(dòng)物模型：海兔動(dòng)物模型：海兔1.神經(jīng)系統(tǒng)組成簡單神經(jīng)系統(tǒng)組成簡單2.神經(jīng)元大神經(jīng)元大3.神經(jīng)元分類清楚神經(jīng)元分類清楚4.神經(jīng)環(huán)路簡單神經(jīng)環(huán)路簡單一一 縮鰓反射縮鰓反射習(xí)慣化習(xí)慣化的細(xì)胞機(jī)制的細(xì)胞機(jī)制海兔縮鰓反射的神經(jīng)環(huán)路海兔縮鰓反射的神經(jīng)環(huán)路1. 海兔縮鰓反射習(xí)慣化現(xiàn)象海兔縮鰓反射習(xí)慣化現(xiàn)象:n刺激噴水管皮膚，感覺神經(jīng)元興奮，使運(yùn)刺激噴水管

20、皮膚，感覺神經(jīng)元興奮，使運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和中間神經(jīng)元產(chǎn)生興奮性突觸后動(dòng)神經(jīng)元和中間神經(jīng)元產(chǎn)生興奮性突觸后電位，經(jīng)時(shí)間和空間總合使運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元放電位，經(jīng)時(shí)間和空間總合使運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元放電而縮鰓。電而縮鰓。n多次重復(fù)刺激，則感覺、運(yùn)動(dòng)和中間神經(jīng)多次重復(fù)刺激，則感覺、運(yùn)動(dòng)和中間神經(jīng)元的突觸后電位逐漸減小，縮鰓動(dòng)作減弱元的突觸后電位逐漸減小，縮鰓動(dòng)作減弱以至不再有行為反應(yīng)，并保持一段時(shí)間。以至不再有行為反應(yīng)，并保持一段時(shí)間。020406080100control1d1w3wpercentage of effective synapse2. 短時(shí)短時(shí)縮鰓反射習(xí)慣化記憶的存儲(chǔ)部位縮鰓反射習(xí)慣化記憶的存儲(chǔ)部位分散儲(chǔ)存于

21、整個(gè)反射回路的許多部位：感分散儲(chǔ)存于整個(gè)反射回路的許多部位：感覺與運(yùn)動(dòng)，感覺與中間，中間與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)覺與運(yùn)動(dòng)，感覺與中間，中間與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元部位。元部位。3. 短時(shí)短時(shí)縮鰓反射習(xí)慣化的細(xì)胞分子機(jī)制縮鰓反射習(xí)慣化的細(xì)胞分子機(jī)制機(jī)制：機(jī)制：1.突觸前膜上突觸前膜上N型鈣通型鈣通道失活，鈣內(nèi)流減少，道失活，鈣內(nèi)流減少，使遞質(zhì)釋放減少，使遞質(zhì)釋放減少，2.習(xí)慣化使可動(dòng)員的突習(xí)慣化使可動(dòng)員的突觸小泡減少，導(dǎo)致遞質(zhì)觸小泡減少，導(dǎo)致遞質(zhì)釋放減少，釋放減少，Glu EPSP4. 長時(shí)長時(shí)縮鰓反射習(xí)慣化的細(xì)胞分子機(jī)制縮鰓反射習(xí)慣化的細(xì)胞分子機(jī)制020406080100control1d1w3wpercentage

22、of effective synapse二二 縮鰓反射縮鰓反射敏感化敏感化的細(xì)胞機(jī)制的細(xì)胞機(jī)制 海兔縮鰓敏感化現(xiàn)象海兔縮鰓敏感化現(xiàn)象: 當(dāng)海兔尾部受到一個(gè)傷害性電刺激后，當(dāng)海兔尾部受到一個(gè)傷害性電刺激后，對噴水管一個(gè)溫和的觸覺刺激會(huì)引起鰓對噴水管一個(gè)溫和的觸覺刺激會(huì)引起鰓和噴水管過于強(qiáng)烈的收縮，即產(chǎn)生敏感和噴水管過于強(qiáng)烈的收縮，即產(chǎn)生敏感化，并能維持一定的時(shí)間（數(shù)分鐘化，并能維持一定的時(shí)間（數(shù)分鐘 數(shù)數(shù)周）周）2. 縮鰓反射敏感化的細(xì)胞分子機(jī)制縮鰓反射敏感化的細(xì)胞分子機(jī)制習(xí)慣化涉及一習(xí)慣化涉及一個(gè)反射回路；個(gè)反射回路；敏感化則是一敏感化則是一個(gè)反射回路的個(gè)反射回路的興奮對另外一興奮對另外一個(gè)回

23、路的影響。個(gè)回路的影響。本質(zhì)：本質(zhì)：中間神經(jīng)元中間神經(jīng)元釋放釋放5-HT，經(jīng)一系列步經(jīng)一系列步驟使突觸傳驟使突觸傳遞效能增加。遞效能增加。 習(xí)慣化習(xí)慣化 敏感化敏感化刺激強(qiáng)度：刺激強(qiáng)度： 非傷害性非傷害性 傷害性傷害性 反應(yīng)強(qiáng)度：反應(yīng)強(qiáng)度： 逐漸減弱逐漸減弱 增強(qiáng)增強(qiáng)突觸遞質(zhì)：突觸遞質(zhì)： Glu 5-HT 神經(jīng)環(huán)路神經(jīng)環(huán)路: 一個(gè)環(huán)路一個(gè)環(huán)路 兩個(gè)環(huán)路兩個(gè)環(huán)路意意 義：義： 過濾無關(guān)刺激過濾無關(guān)刺激 注意某一刺激注意某一刺激三三 經(jīng)典條件反射的分子機(jī)制經(jīng)典條件反射的分子機(jī)制爐架爐架 縮鰓縮鰓噴水管噴水管 縮鰓縮鰓兩個(gè)不同的神經(jīng)兩個(gè)不同的神經(jīng)回路和非條件刺回路和非條件刺激結(jié)合均能引起激結(jié)合均能引

24、起條件反射。條件反射。電刺激尾部（電刺激尾部（US）刺激噴水管（刺激噴水管（CS）但是但是US必須緊跟必須緊跟CS（0.5s）才能建）才能建立經(jīng)典的條件反射。立經(jīng)典的條件反射。細(xì)胞機(jī)制細(xì)胞機(jī)制 分子機(jī)制分子機(jī)制在在CS下下Ca2+由動(dòng)作電由動(dòng)作電位進(jìn)入感覺神經(jīng)元，位進(jìn)入感覺神經(jīng)元，與與CaM結(jié)合活化結(jié)合活化AC。當(dāng)當(dāng)CS結(jié)合結(jié)合US后可進(jìn)后可進(jìn)一步增強(qiáng)一步增強(qiáng)AC的活化，的活化，產(chǎn)生更多的產(chǎn)生更多的cAMP。cAMP-PKA途徑在途徑在經(jīng)典條件反射中起經(jīng)典條件反射中起著重要的作用著重要的作用四四 長時(shí)非陳述記憶的分子機(jī)制長時(shí)非陳述記憶的分子機(jī)制1.cAMP-PKA參與短時(shí)和長時(shí)敏感化過程參與短

25、時(shí)和長時(shí)敏感化過程 短時(shí)和長時(shí)敏感化時(shí)中間神經(jīng)元釋放短時(shí)和長時(shí)敏感化時(shí)中間神經(jīng)元釋放5- HT，通過，通過5-TH受體激活受體激活A(yù)C，產(chǎn)生，產(chǎn)生cAMP從而激活從而激活PKA表現(xiàn)出敏感化過程。表現(xiàn)出敏感化過程。2.蛋白質(zhì)的合成參與長時(shí)記憶的形成蛋白質(zhì)的合成參與長時(shí)記憶的形成 基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯和蛋白質(zhì)的合成參與了基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯和蛋白質(zhì)的合成參與了長時(shí)記憶的形成而與短時(shí)記憶無關(guān)。長時(shí)記憶的形成而與短時(shí)記憶無關(guān)。證據(jù)：蛋白質(zhì)和證據(jù)：蛋白質(zhì)和mRNA合成抑制劑能特異地合成抑制劑能特異地阻止長時(shí)記憶，而不影響短時(shí)記憶。阻止長時(shí)記憶，而不影響短時(shí)記憶。3.長時(shí)敏感化與突觸持續(xù)增強(qiáng)的分子機(jī)制長時(shí)敏感化與

26、突觸持續(xù)增強(qiáng)的分子機(jī)制短時(shí)敏感化：中間神經(jīng)元釋放短時(shí)敏感化：中間神經(jīng)元釋放5-HT，通過，通過cAMP-PKA途徑，使感覺神經(jīng)元遞質(zhì)釋放途徑，使感覺神經(jīng)元遞質(zhì)釋放增加而致敏感化。增加而致敏感化。長時(shí)敏感化：中間神經(jīng)元反復(fù)釋放長時(shí)敏感化：中間神經(jīng)元反復(fù)釋放5-HT，PKA持續(xù)激活，入核后活化多種轉(zhuǎn)錄因子，持續(xù)激活，入核后活化多種轉(zhuǎn)錄因子，啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄，合成新蛋白形成長時(shí)敏感啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄，合成新蛋白形成長時(shí)敏感化?；Ｔ缙诨虮磉_(dá)：早期基因表達(dá)： 泛素羧端水解酶：降解泛素羧端水解酶：降解PKA調(diào)節(jié)亞單位調(diào)節(jié)亞單位 釋放活性亞單位釋放活性亞單位 C/EBP：結(jié)合：結(jié)合CAAT啟動(dòng)子，啟動(dòng)晚期啟動(dòng)子，

27、啟動(dòng)晚期 基因表達(dá)基因表達(dá)晚期基因表達(dá)：晚期基因表達(dá)：依賴于依賴于C/EBP的表達(dá)，與新的表達(dá)，與新 突觸的生長有關(guān)。突觸的生長有關(guān)。 五、陳述記憶的分子機(jī)制五、陳述記憶的分子機(jī)制海馬早期海馬早期LTPLTP：1973年年Bliss等首次發(fā)現(xiàn)。等首次發(fā)現(xiàn)。 串長串長10-15s，頻率，頻率10-20Hz 串長串長3-4s，頻率，頻率100Hz作為條件刺激時(shí)，繼后的單個(gè)刺激引起的作為條件刺激時(shí)，繼后的單個(gè)刺激引起的EPSP振幅增大，潛伏期縮短。這種易化現(xiàn)象可持續(xù)的振幅增大，潛伏期縮短。這種易化現(xiàn)象可持續(xù)的時(shí)間長達(dá)幾小時(shí)時(shí)間長達(dá)幾小時(shí)-幾周。這種單突觸誘發(fā)反應(yīng)的長幾周。這種單突觸誘發(fā)反應(yīng)的長時(shí)程易

28、化稱為時(shí)程易化稱為長時(shí)程增強(qiáng)長時(shí)程增強(qiáng)（long term potentiation, LTP）。）。LTP的形成必的形成必須依賴于高頻須依賴于高頻刺激。刺激。或者說或者說LTP的的形成需要形成需要CA3和和CA1同步活同步活動(dòng)。動(dòng)。Perforant path：從前穿質(zhì)到齒狀回（：從前穿質(zhì)到齒狀回（DG）Mossy fiber path：從：從DG到到CA3Shaffer collateral：從：從CA3到到CA1Hippocampus海馬海馬CA3和和CA1錐體細(xì)胞間的聯(lián)系是以錐體細(xì)胞間的聯(lián)系是以Glu為神經(jīng)遞質(zhì)的。為神經(jīng)遞質(zhì)的。突觸后膜上有突觸后膜上有NMDA和非和非NMDA受體共受體

29、共存。存。正常突觸傳遞時(shí)正常突觸傳遞時(shí)Glu與非與非NMDA受體結(jié)受體結(jié)合。合。NMDAR是配體門控的是配體門控的Na+/K+和和Ca2+ 通道通道NMDA可激活通道開放；可激活通道開放；Na+、 Ca2+ 內(nèi)流，內(nèi)流， K+外流；外流；雙重調(diào)節(jié)；雙重調(diào)節(jié)；NMDAR上有很多調(diào)制位點(diǎn)；上有很多調(diào)制位點(diǎn)；參與興奮性突觸傳遞的參與興奮性突觸傳遞的LTP；3個(gè)個(gè)TMD/unit雙重門控雙重門控電壓：去極化（電壓：去極化（-20mV）配體：配體：Glu / NMDA4個(gè)個(gè)unitsNR1/NR2A-D配體門控配體門控Na+/K+通道通道CA3和和CA1同同步放電時(shí)步放電時(shí)Glu與與NMDA受體結(jié)合受體結(jié)合Ca2+進(jìn)入胞內(nèi)。進(jìn)入胞內(nèi)。Ca2+/CaM磷酸磷酸化非化非NMDA受體，受體，增加其對增加其對Glu的的敏感性敏感性釋放逆行信使釋放逆行信使NO，使，使Glu釋放釋放增加。增加。NMDA受體和受體和Ca2+/CaM依賴性激酶是誘依賴性激酶是誘導(dǎo)導(dǎo)LTP的關(guān)鍵。的關(guān)鍵?；蚯贸蚯贸鼵A1區(qū)的區(qū)的NMDA受體不能誘導(dǎo)受體不能誘導(dǎo)LTP，小鼠學(xué)習(xí)記憶受損。，小鼠學(xué)習(xí)記憶受損。通過轉(zhuǎn)