学习与记忆(神经生物学)

脑内记忆系统
短时转化长时 长时事件记忆 长时语义记忆 非陈述记忆 颞叶 额前皮质 广泛地储存于新皮质 小脑和杏仁核 知觉、运动、情感回路
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神经机制
短时记忆和长时记忆是记忆过程中的两个不同阶 段，无法将它们严格的加以界限
短时记忆：神经活动可塑性
习惯化机制

来自喷水管的感觉 信息经感觉神经元 传自腹神经节，与 L7运动神经元形成 突触，L7支配腮肌 ，控制缩腮运动。 在这个简单的单突 触反射中，习惯化 发生在哪个环节？
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习惯化可能机制
习惯化发生在感觉神经元与运动 神经元的突触连接处？
中间型
长时记忆
真正的长时记忆
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记忆的储存有阶段性
输入
短暂记忆的储存 长期记忆的储存
查询和读出 输出
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记忆的储存有阶段性
记忆储存的阶段性是从短时记忆向 长时记忆的转化过程 刚学到的新知识先在短时工作记忆 中加工，然后经过一步或若干步转 化为永久性的长时记忆。 当回忆时，一个搜寻和提取系统从 储存的记忆中找到所要的信息

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陈述性记忆
分
类
历的记忆。例如“昨 天上午我上学了”
事件记忆——有关事件和个人经
陈述忆记忆
语义记忆——有关事实的记忆。如 “水往低处流”
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非陈述性记忆
概
念


是有关如何操作某件事情的能力，它 不需要清醒地回忆。 具有自主性或反射性。这种记忆的形 成和回忆都不依赖意识或认知过程， 因此非陈述记忆是意识下的。 这种记忆是通过反复重复而逐渐形成 的，主要表现为行为的改变。 通常非陈述记忆不能用语言表达。


PKA使K通道磷酸化，改变通道的构型而降低K电流，延长 动作电位的时程，使Ca内流增加（N型Ca通道），促使递 质释放增加。 PKA通过使突触小泡从递质库移向活化区的可释放库，增 加递质的释放。 PKA磷酸化并开放L型Ca通道，进一步增加Ca内流。

第2、3种功能依赖于PKA和PKC的协同作用。
操作条件反射：强化刺激必须 紧跟操作才能有效地建立。
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记忆分类
长时记忆
记忆保持的时间 短时记忆 陈述性记忆 信息储存和回忆的方式 非陈述性记忆
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长时记忆
分
类
持续数小时至永久
联合性学习
经典条件反射
⑴经典条件反射: 实验二 : 通常情况下当狗看到灯光时，其 后腿并不收缩。当狗后腿受到强烈的电 刺激时，其后腿立刻收缩。如果在狗后 腿受到强烈电刺激前，先让狗看到灯光 ，并如此反复重复多次，以后当狗再次 看到灯光时，其后腿便立刻收缩了。
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学习记忆的细胞和分子机制
蛋白质的合成
果蝇会变得异常 聪明。它们经过 只能形成短时记 忆的训练就能获 得长时记忆 果蝇体内CREB-２基 因过量表达
果蝇体内 CREB-1 基 因过量表达
果蝇便丧失了形 成长时记忆的能 力
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联合性学习（associative learning）

两个或两个以上事件在时 间上很接近地重复发生， 最后在脑内逐渐形成联系 。如经典条件反射和操作 式条件反射。
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联合性学习
经典条件反射
消退 (extinction)： 建立了条件反射后，如果非条件刺激反 复不与条件刺激同时出现，所建立的条 件反射会逐渐减弱直至消失。 消退并不是遗忘。消退是一个新的学习 过程。 消退所学习的是条件刺激预示着非条件 刺激不再到来。
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联合性学习
操纵式条件反射
饥饿的大鼠放 入实验箱内, 实验箱内有一 个杠杆。大鼠 偶然压了一下 杠杆而随后立 刻出现食物， 大鼠会
?
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联合性学习
操纵式条件反射
操纵式条件反射:
如果大鼠偶然压了一下杠杆而 随后立刻出现食物，大鼠会随 后多次压杠杆以获得食物。
学习与记忆
Learning and Memory: Basic Mechanisms
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概

念
学习： 获得新知识或新技能的过程—
—经历使大脑产生了变化

记忆： 将这种知识或技能编码，储存
以及随后读出的过程——大脑 在一段时间内保持了这种变化
动作电位 时间延长 神经递质的释放 Ca2+离子内流
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学习记忆的细胞和分子机制
蛋白质的合成
蛋白质和 mRNA 合成抑制剂能特异性地阻 滞长时记忆，包括缩鳃反射长时敏感化 ，而短时记忆不受影响。
表明基因的转录、翻译和蛋白质的合成参与 了长时记忆的形成，而与短时记忆无关。
重复刺激感觉神经元后，在L7运动 神经元上引起的EPSP会逐渐减小
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非联合性学习
习惯化

突触后电位减弱的原因是因为感觉神 经元所释放的神经递质谷氨酸显著减 少，而突触后谷氨酸受体的敏感性没 有变化。
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海兔缩腮反射

海兔（Aplysia） 有一种非常清楚 的反射行为：如 果用一般水流喷 射或用毛笔触碰 它的喷水管，喷 水管和呼吸腮就 会收缩，这一反 射称为缩腮反射
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习惯化： 喷水管温和的触觉刺激会引起鳃和喷 水管收缩。如果反复给以刺激这些反射就会 逐渐减弱甚至消失，而表现为习惯化。
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脑内记忆系统

对双侧颞叶损害病人的研究表明，海马并不 参与短时记忆，它也不是长时记忆最终的储 存部位。
海马并不直接参与记忆的储存，但海马对大 脑其他区域的记忆储存有着不可缺少的辅助 作用。

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一、学习分类
非联合性学习 学习 联合性学习 经典条件反射 操纵式条件反射 习惯化 敏感化
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非联合性学习
非联合性学习： 人或动物受到
一次或多次单一刺激后形成的 。非联合性学习并不需要将两 个刺激联系起来。日常生活中 最长见的两种非联合性学习是 习惯化和敏感化。
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非陈述性记忆
概
念
非陈述记忆包括感 知和运动技巧的学 习，以及对程序和 规则（如语法规则 ）的学习。骑车， 游泳等都是非陈述 记忆的例子。
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脑内记忆系统

那么海马的功能到底是什么呢？海马在 陈述记忆由短时记忆向长时记忆转化的 过程中起着重要的作用。因此海马损伤 后不能形成新的长时记忆，但已经形成 的长时记忆不会受到影响。海马很可能 是短时记忆转化为长时记忆的中转站。
非联合性学习
敏感化(sensitization)
当人和动物受到某种强烈的或 伤害性刺激后对其他刺激的反 应增强。 例如当动物受到强烈的痛觉刺 激后，它对温和的触觉刺激也 会产生强烈的反应。

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非联合性学习
敏感化(sensitization)
与联合性学习的条件反射不同， 敏感化的形成不依赖于强弱刺激间的 配对，也不需要建立强弱刺激间的联 系，因而敏感化也称为假性条件化。
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非联合性学习
敏感化
当海兔的尾部受
到一个电刺激后 ，对喷水管一个 温和的触觉刺激 会引起鳃和喷水 管过于强来自百度文库的收 缩。
解释——正进行着活动的神 经元将信息储存下来
长时记忆：脑内长期
的功能结构变化—— 新的蛋白质合成
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学习记忆的细胞和分子机制
cAMP-PKA途径
PKA
磷酸化
L型Ca2+离子通道
磷酸化
K+离子通道 关闭 N型Ca2+ 离子通道
PKC
PKC
Ca2+离子内流

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陈述性记忆
概
念
陈述记忆是有关时间、地点和人物的知识 ，这种记忆需要一个清醒地回忆的过程。 它的形成依赖于评价，比较和推理等认知 过程。 陈述记忆储存的是有关事件或事实的知识 ，它有时经过一次测试或一次经历即可形 成。我们通常所说的记忆就是指的陈述记 忆。
习惯化的机制

递质释放量减少：

突触前膜上N型Ca通道的失活，造成 钙内流减少，使递质释放减少； 习惯化也可能使可动员的突触小泡数 减少，从而导致递质释放的减少。

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非联合性学习
习惯化

由于在缩鳃反射的习惯化中感觉神经元 与中间神经元和运动神经元以及中间神 经元与运动神经元之间的突触联系均有 所减弱
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非联合性学习
习惯化(habituation)


人和动物会对一个新的刺激作 出反应 如果该刺激对动物既无益也无 害，经过多次刺激后，动物就 失去了对这一刺激的反应性。 通过习惯化，动物学会了辨别 某种刺激对它没有生物学意义 , 并在以后的生活中忽略这一刺 激的存在。
经典条件反射
⑴经典条件反射: 实验一： 通常情况下当狗听到铃声时，其 唾液并不分泌。当狗进食时，其唾液开始 分泌。如果在狗喂食前先让狗听到铃声， 并如此反复重复多次，以后当狗再次听到 铃声时，其唾液便开始分泌了。可见狗学 会了将铃声与进食联系起来
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非联合性学习
习惯化(habituation)
提示： 我们所生活的这个世
界极其复杂，而我们的神经系 统处理各种信息的能力是很有 限的，因此我们必须通过习惯 化将那些对我们的生存没有明 确意义的信息过滤掉
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压杠杆
操作+食物
强化刺激
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联合性学习
操纵式条件反射
经典条件反射：一种刺激预示另
一种刺激的到来
操纵条件反射：一种行为预示着
强化刺激
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联合性学习
刺激的同步性
经典条件反射：非条件刺激必 须紧跟条件刺激才能有效地 建立
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非联合性学习
敏感化
敏感化是当
动物受到一 个伤害性刺 激后增强对 其他非伤害 性刺激的反 应性。
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敏感化的机制


易化中间神经元释放的神经递质5-HT与感觉神经元 上的5-HT4受体结合，再通过Gs蛋白的作用使AC的 活力增强，从而使感觉神经元末梢内的cAMP增加， cAMP激活PKA。 激活的PKA至少有3个功能：
联合性学习
经典条件反射
不刺激唾液分泌 产生强烈的反应 铃声 喂食
条件刺激 非条件刺激
非条件反应：先天性的，不需要学习 条件反应： 当 CS 伴随 US 出现时， CS 便引发 出一种新的反应叫条件反应。经典条件反 射建立，需要学习
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联合性学习