学习和记忆神经生物学

合集下载

神经生物学中的学习和记忆机制

神经生物学中的学习和记忆机制神经生物学是研究神经系统结构和功能的学科，它对人类的认知能力起着至关重要的作用，其中学习和记忆机制是重点研究的领域。

学习和记忆是大脑最复杂的功能之一，它们是相互关联的，但具有不同的特征。

学习是对新事物的感知和理解，是获取新知识的过程；而记忆则是保存和存储获得的信息以便日后使用的过程。

神经生物学研究表明，学习和记忆是由与神经突触（神经元之间的连接点）有关的分子、细胞和电信号所支配的。

当人们接收到新的信息时，这些信息会产生神经元之间的突触活动，以及与突触有关的分子和电信号的变化。

这些变化导致神经元的突触产生长期的改变，从而加强或削弱两个神经元之间的联系，最终形成记忆。

在学习的过程中，长期记忆的形成可以通过两种方法获得：一种是称为条件反射的基础性学习，当一个有意义的刺激与另一个刺激相结合时，人们就会形成一个条件反射，这种方法被广泛用于训练学习与行为的研究；另一个是通过语言和经验类似的学习方式进行的高级认识性学习，这种学习方式涉及到许多大脑区域的神经元之间的复杂连接和互动。

长期记忆的形成需要触发另一种具有高度可塑性的神经物质：脑神经营养因子（BDNF）。

BDNF是一种蛋白质，它促进了神经突触的形成和发展，并加强了神经元之间的联系。

研究表明，在适当的情况下，BDNF可以促进学习和记忆的形成。

因此，神经营养因子可以作为神经系统健康和心理健康的一种重要保障。

此外，神经生物学家们也研究了另一个与学习和记忆有关的蛋白：卡曼体素（CAMK）。

CAMK是一种酶，它通过将磷酸基团添加到突触内的分子上，来增强突触的活性。

在实验中，科学家发现，如果在学习之前或学习期间增加CAMK活性，就可以促进记忆的形成。

这一发现为对神经元的准确控制提供了希望。

总之，学习和记忆是大脑最为复杂的过程之一，有许多分子和电信号与之关联。

在神经生物学的研究中，脑营养因子和卡曼体素等基础蛋白质的作用，为进一步探索学习和记忆形成的运作机制和应用奠定了基础，从而为日后的医疗保健和神经疾病治疗提供帮助。

学习和记忆的神经生物学

第二节
学习与记忆的神经基础
一、参与学习和记忆的脑结构（一）颞叶的记忆作用 1、颞叶与视觉辨别学习动物实验：切除或损毁猴子子的颞叶，实验动物不再能够辨认熟悉的物体； Eg：丧失对蛇的恐惧感。人类实验：
人类的颞叶受到微弱刺激能够唤起过去的经验；切除颞叶则产生了顺行性遗忘。潘菲尔德刺激病人的颞叶，唤起了童年经验和遗忘很久的歌谣。 Herry.M 癫痫病人：切除双侧中层颞叶（海马切除 1/3 和 2/3 杏仁核），术后癫痫痊愈，但产生顺行性遗忘症（短时记忆完好，但短时记忆向长时记忆转化障碍；空间记忆障碍）。

正常大鼠经过训练可以在八臂迷宫（又叫放射性迷宫）内不走重复通路而得到食物。海马被损毁的大鼠记不住曾经在迷宫中走过的无效通路。 20 世纪 70 年代，英国伦敦大学的学者通过细胞内电记录发现，当大鼠处于不同的位置时，海马内不同神经元会选择性的产生反应（放电）。大鼠海马位置细胞的放电反应是动物“认为”的位置。
结构可变性突触的数目和形态脑皮层的重量和厚度，树突数目乙酰胆碱的效能和活性效能可变性
一、学习记忆与突触结构的可塑性（一）低等动物学习训练过程中突触的解剖学变化（形态变化）实验证据：海参的趋光性：可旋转的小室有训练过的——神经末梢轴突呈河流三角洲散开状；训练过的——神经末梢发散程度变小。（二）哺乳动物学习过程中树突突触数目变化（丰富化养育环境实验）（脑皮层重量增加）
颞叶切除，对陈述性记忆影响很大，而几乎不影响程序性记忆：镜式画测验 2、颞叶参与视觉辨别学习的机制: 每侧颞叶下部神经元接受从相当大的视觉系统传来的信息，这些信息常常是构成有关视觉刺激的整体特征。也就是说，视觉系统各个神经站把视觉对象的物理性质（如大小、形状、颜色、以至于结构等）逐级汇合，最终在颞叶下部视觉的最后一个神经站综合该物体的全部特征。因此，颞叶损伤或切除，必然要产生视觉（记忆）辨别障碍。 (二)海马和杏仁核在记忆中的作用海马和杏仁核都是属于内侧颞叶的结构。 1.海马海马参与陈述性记忆海马内存在位置细胞，在空间位置记忆中有重要作用海马对运动的速度、方向记忆的影响，参与相关记忆海马在学习记忆中的神经元放电是原发性的第一，海马参与陈述性记忆海马切除影响了记忆信息的巩固。即海马在短时记忆转化为长时记忆中具有重要作用。实验证据： DNMS——延迟性与非配对样品任务 Mishkin 切除海马和杏仁核，视觉系统正常，则表现记忆缺失。记忆缺陷不局限于视觉记忆。通过恒河猴子进行实验证明，海马是对感觉体验进行加工并转化为记忆贮存（记忆巩固）的关键部位之一。第二，海马参与空间位置记忆海马中有位置细胞 place cell（位置记忆）实验证据：

学习与记忆的神经生物学机制

学习与记忆的神经生物学机制学习与记忆是人类思维活动中的重要组成部分，涉及到神经系统的复杂机制。

本文将探讨学习与记忆的神经生物学机制，通过对大脑结构和神经元功能的分析，以及相关实验证据的介绍，全面解析了学习与记忆的神经基础。

一、大脑结构与学习记忆大脑是人类学习与记忆的基础，其中海马体、脑内嗅球、小脑皮质等结构与学习、记忆密切相关。

海马体位于颞叶内侧，被认为是短期记忆向长期记忆的转换关键区域，其功能障碍可导致长期记忆受损。

脑内嗅球则参与情感记忆的形成，其受损可导致情感记忆的缺失。

小脑皮质则参与到运动、技能类的学习，损伤可导致运动技能学习困难。

二、神经元与学习记忆神经元是神经系统的基本功能单元，其通过神经细胞之间的连接与突触传递信息。

学习与记忆是通过神经元之间的突触可塑性实现的，其中包括突触前后神经元连接强度的改变，即突触增益或突触减弱。

这种突触可塑性机制被称为突触可塑性。

长期增强突触连接能够加强信息传递效率，促进记忆的形成。

三、突触可塑性的机制突触可塑性机制包括短时程可塑性和长时程可塑性。

短时程可塑性通常涉及到神经传导物质的释放改变，突触前或突触后神经元的电活动改变等。

而长时程可塑性则主要包括长时程突触增强和长时程突触抑制两种形式。

长时程突触增强依赖于输入源的高频刺激，可引起神经元之间的突触传递增强，从而加强记忆的形成。

相反，长时程突触抑制则依赖于输入源的低频刺激，可引起神经元之间的突触传递减弱，从而影响记忆的形成。

四、实验证据与学习记忆许多实验证据支持学习与记忆的神经生物学机制。

例如，当动物在学习任务中表现出记忆能力增强时，其大脑相关区域的神经元活动也会相应改变。

神经成像研究表明，人类学习某项任务时，其脑活动也会发生变化。

此外，激活某些特定的神经元可以增强动物的记忆能力，而抑制这些神经元则会导致记忆能力下降。

总结：学习与记忆的神经生物学机制是一项复杂而庞大的研究领域。

通过对大脑结构和神经元功能的研究，我们可以更深入地了解学习与记忆的本质。

第五章学习与记忆的神经生物学ppt课件

标准环境下的大白鼠其特征介于另外两组之间。
在丰富条件下饲养的大鼠在解决问题方面的能力，较其它两组动物为强。
丰富环境
枯燥环境
二、学习记忆与突触传递效能的可塑性
（一）突触传递的长时程增强（LTP）
帕帕兹环路 : 三突触回路 : 长时程增强（LTP）:
（二）突触传递的长时程压抑（LTD）
长时程压抑（LTD）： LTD在学习记忆中的作用（功能）
帕帕兹环路
1937年，神经生理学家J.W.papez提出即海马→穹窿→乳头体→乳头丘脑束→丘脑前
核→扣带回→海马
三突触回路
三突触回路：
穿通纤维
内嗅区皮层
海马齿状回
苔状纤维
CA1区
CA3区
长时程增强
Lomo（1966）
在内嗅区皮层给出一串连续性或电紧张性刺激，则可在齿状回记录到场电位或细胞外电活动，刺激停止后5－25分钟，再次记录齿状回的电反应，不但未衰减，反而增强 2 倍以上,象这种长时程的突触传递效能改变（易化）的现象称之为“长时程增强LTP）。
“丰富化、贫乏化环境”养育实验
21天的大鼠分成三组，饲养在不同的生活环境
丰富环境
枯燥环境(即隔离环境)
标准饲养条件
结果：
丰富环境下：脑皮层较重较厚，特别在枕区，而且皮层比脑其它区域增加的重量，按比例计算较重，脑内神经元大,树突分枝多，脑内乙酰胆碱脂酶和胆碱脂酶的活动水平较高， RNA/DNA 的比值增高。
RNA假设
RNA的重要功能是合成蛋白质，RNA与长时记忆痕迹的关系问题，自然包括含着蛋白质合成与记忆关系问题。即长时记忆痕迹的形成，合成新的蛋白质是必需的。
（三）记忆痕迹的脑形态学基础

记忆和神经学

学习和记忆的神经生物学基础摘要：学习和记忆是脑的最基本的功能之一，学习是指获取新信息和新知识的神经过程，而记忆则是对所获取信息的编码，巩固，保存和读出的神经过程.学习被区分为两种基本类型：非结合性学习，结合性学习。

记忆可分成下列几种类型：陈述性记忆，非陈述性记忆，短时记忆，长时记忆。

学习和记忆本身是一个非常复杂的过程，海马是学习和记忆的关键部位，LTP（突出后长时程增强）海马记忆形成过程中的可能机制，是神经细胞突出可塑性的两种主要特征：受体和通道是产生LTP生物学基础；神经递质即早基因的转录因子CREB ( cAMP反应成分结合蛋白)参与学习和记忆过程。

NMDA受体，钙离子，蛋白激酶C，该调速，cAMP，蛋白激酶A，以及CREB在产生短时记忆和长时记忆过程中起了关键的作用。

特别是钙离子和CREB，钙离子是而价带电粒子，同时有是强效第二信使物质，它具有将点活动与长时程结构变化直接偶连起来的特殊能力；而CREB的激活则是短时记忆向长时记忆转化的最初几步生物化学反应中最关键一步。

掌握较好的学习方法提高我们的记忆力，提高学习效率。

关键字：学习记忆神经海马学习和记忆是脑的重要机能之一。

人类和动物所以能适应环境而生存，完全依靠其具有学习与记忆的能力。

人类的语言文字，科学文化和劳动技巧，由于学习才能获得。

学习能力关系到整个国民的文化素质和科学水平的提高。

研究学习与记忆的机制影响因素，可以提高学习效率，增进智力发展，对于推动教育事业的进步，防治老年性痴呆和智力发育不全，以及促进人工智能的研究等。

（一）学习和记忆的定义学习是经验或训练引起行为适应性变化的过程，它是神经系统的可塑性表现。

机体周围环境在不断的变化，机体为适应环境而获得新的行为或习惯的过程，就是学习。

记忆是保持和回忆过去经验的能力，是学习后行为变化的保持和贮存。

（二）学习的类型学习被区分为两种基本类型：非结合性学习，结合性学习。

1.非结合性学习(nonassociative learning)是一种简单的学习类型，包括习惯化（habituation）和敏感化(sensitization)两种. 从低等动物到高等动物都具有习惯化和敏感化的学习行为。

学习与记忆的神经机制研究简介

学习与记忆的神经机制研究概况（讲座）韩太真（西安交通大学医学院生理教研室，陕西西安 710061）国际上曾把20世纪90年代的十年称为“脑的十年”，现在又把21世纪开始的时代称为脑科学时代。

脑作为一个特别复杂的超巨系统，正在吸引整个自然科学界越来越大的关注。

伴随着脑科学以空前的广度和深度发展的趋势，新思想、新概念、新技术不断引入本学科的研究中，使神经科学成为生命科学中的一个发展高峰。

学习与记忆(learning and memory)功能与语言、思维一样，同属于脑的高级功能，主要由脑的不同部位分别或联合完成。

在神经科学领域中，学习与记忆的研究历来受到高度重视。

因为学习与记忆能力不仅是人们获取知识与经验、改造世界的需要，而且也是保证人类生存质量的基本因素之一。

生理性增龄所带来的记忆能力的降低，伴随多种神经、精神疾病所出现的记忆障碍，都向神经科学家提出了一个必须解决的课题——学习与记忆的神经机制。

因为只有在阐明各种类型的学习记忆神经机制的基础上，才可能寻找到延缓及阻止增龄性记忆衰退的途径，也才有可能治疗和改善不同神经、精神疾患所带来的学习不能和记忆障碍。

从分子水平到整体水平（行为）各层次阐明学习和记忆及其他认知脑功能的机制，必将使脑研究取得重大突破。

一、关于学习与记忆机制的早期研究人类对脑功能的认识可以追溯到三千多年前。

据历史文献记载，那时已有关于脑损伤和脑部疾病症状的描述。

公元前600～400年，希腊的哲学家也已有关于灵魂、思想均依赖于脑的观点。

并在此后出现了关于心理、精神过程定位于脑室的“脑室定位学说”。

这一学说保持其统治地位长达一千多年。

19世纪是人类对脑和行为的认识发展最快的一个时期。

解剖学与心理学的最初结合是始于19世纪初期颅相学的出现，以维也那内科医生、神经解剖学家Gall为杰出代表，他们将不同的脑功能，包括心理、意识、思想、情感等均定位在脑的不同部位，并在颅骨外标记出来，形成颅骨图。

他们还进一步提出，每一功能的发展均可使其功能区域扩大，犹如锻炼可以使肌肉强健一般，从而形成了脑功能局部定位学说。

学习与记忆(神经生物学)

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
记忆的储存有阶段性
普遍接受的一种记忆分类就是将记忆分成
短时记忆：数秒到数分钟长时记忆：相对长期稳定，但随时间的推移会逐渐减弱
记忆的储存有阶段性
记忆储存的阶段性

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
Ca2+ 积累→突触前末梢持续释放神经递质→突触后电位增强
Copyright 2001 by Allyn & Bacon
非联合性学习
敏感化
习惯化仅仅涉及一个反射敏感化是一个反射回路的兴回路中的各个神经元奋对另一个反射回路的影响
联合性学习（associative learning）：

概念：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。
PKA/PKC磷酸化并开放L型Ca通道，进一步增加Ca内流。
3.
第2、3种功能依赖于PKA和PKC的协同作用。
补充概念：
强直后增强 (posttetanic potentiation)：定义：突触前末梢受到一短串强直性
刺激后在突触后神经元上产生的突触后电位增强，可持续60s。
机制：强直性刺激→突触前神经元内
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。

神经生物学中的神经可塑性：探索神经可塑性的分子机制与在学习、记忆中的作用

神经生物学中的神经可塑性：探索神经可塑性的分子机制与在学习、记忆中的作用摘要神经可塑性是大脑适应环境变化、学习新知识和形成记忆的基础。

本文将深入探讨神经可塑性的分子机制，包括突触可塑性、神经发生和神经环路重塑。

同时，我们将重点阐述神经可塑性在学习和记忆过程中的关键作用，并探讨其在神经系统疾病治疗中的潜在应用。

1. 引言神经可塑性是指神经系统在一生中不断改变和重塑自身结构和功能的能力。

这种能力使大脑能够适应环境变化、学习新技能、形成记忆，并在受伤后进行修复。

神经可塑性是神经科学研究的核心领域之一，其分子机制的揭示对于理解大脑功能和开发神经系统疾病治疗方法具有重要意义。

2. 神经可塑性的分子机制2.1 突触可塑性突触是神经元之间传递信息的连接点。

突触可塑性是指突触连接强度随经验和学习而变化的能力。

长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）是两种主要的突触可塑性形式。

LTP 增强突触连接强度，被认为是学习和记忆形成的基础。

LTD 则削弱突触连接强度，有助于神经环路精细化和记忆清除。

突触可塑性的分子机制涉及多种信号通路和分子。

谷氨酸受体，特别是 NMDA 受体，在LTP 中起关键作用。

钙离子内流激活一系列信号通路，包括钙调蛋白激酶 II (CaMKII)、蛋白激酶 C (PKC) 和丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK)，导致突触后膜受体数量增加和突触形态改变。

2.2 神经发生神经发生是指神经干细胞分化产生新的神经元的过程。

成年哺乳动物大脑的某些区域，如海马齿状回和侧脑室下区，仍然保留着神经发生的能力。

神经发生在学习、记忆和情绪调节中起重要作用。

神经发生的分子机制涉及多种生长因子和转录因子。

脑源性神经营养因子 (BDNF) 是促进神经发生的关键分子。

BDNF 激活受体酪氨酸激酶 B (TrkB)，启动一系列信号通路，促进神经干细胞增殖、分化和存活。

2.3 神经环路重塑神经环路重塑是指神经元之间连接模式的改变。

学习和记忆神经生物学

学习和记忆神经生物学
汇报人：可编辑 2024-01-11
目录
• 引言 • 学习与记忆的神经机制 • 记忆的种类和神经基础 • 学习和记忆的神经化学机制 • 学习和记忆的神经影像学研究 • 学习与记忆障碍的神经生物学研究 • 学习和记忆的未来研究方向
01
引言
学习和记忆的定义
学习和记忆的定义
学习和记忆是大脑对信息进行编码、存储和提取的过程。学习是指获取新知识或技能的过程，而记忆则是对这些知识或技能进行存储和回忆的过程。
神经环路与学习和记忆
总结词
神经环路是大脑中信息处理的关键结构，未来研究将深入了解其在记忆和学习能力中的作用。
详细描述
神经环路是由大量神经元相互连接形成的复杂网络。在学习和记忆过程中，神经环路的活动模式发生改变，以实现信息的编码和存储。未来的研究将致力于解析不同类型神经环路在学习和记忆中的功能，以及它们之间的相互作用，以期揭示大脑信息处理的奥秘
络中。
神经元网络的编码和存储机制具有高度的复杂性和动态性，可以同时处理多种类型的信息，并能够根据需要进行信息
的提取和回忆。
短期与长期记忆的神经机制
长期记忆是指信息在大脑中持久保持的过程，可以持续数小时、数天、数月甚至数年。长期记忆主要依赖于大脑皮层和海马体等区域的结构性改变，如新突触的形成和原有突触的强化等。
目前的研究主要集中在开发药物来抑制亨廷顿蛋白的聚集和毒
03
性，以及探索基因治疗等方法。
精神分裂症（SZ）
精神分裂症是一种常见的精神疾病，主要表现为幻觉、妄想、情
感淡漠等症状。
神经生物学研究发现，精神分裂症患者大脑中的多巴胺系统异常
是导致症状的主要原因。
目前的研究主要集中在开发药物来调节多巴胺的释放和再摄取，以及探索其他神经递质系统在精

记忆的神经生物学机制

文字意义的储存是其主体，文字或符号均代表某种意义，个体经信息处理学到文字符号与意义的关系后，再遇该文字符号时，不需重新学习，即知其义
语义性记忆是人类一切知识的基础，是学校知识教学的主体
是以语词所概括的逻辑思维结果为内容的记忆，包括字词、概念、定理、公式、推理、思想观点、科学规则等
是人类所特有，从简单识字、计数到掌握复杂的现代科学知识，都离不开语义记忆
神经系统突触的可塑性和学习记忆
突触的可塑性：指在学习和记忆的过程中，突触在形态和功能上的改变。
1.突触结合的可塑性：指突触形态的改变，以及新的突触联系的形成
和传递功能的建立。在长期记忆中发挥作用。 2.突触传递的可塑性：
指突触的反复活动引致突触传递效率的增强（易化）或降低（抑制）。
这种反响振荡可能很快消退，也可能因外条件促成脑内逐渐发生化学的或结构的变化，从而使短时记忆发展为长时记忆
记忆的痕迹理论
精神科医师发现：严重精神分裂症患者逐渐出现癫痫症状，其精神分裂症明显好转
电休克治疗和胰岛素休克治疗逆行性遗忘电抽搐对短期记忆的影响：实验短期记忆很不稳定，易受电抽搐的干扰，经过1
2.陈述性记忆经常只经过一个测试或一次经验即能建立，并且可以用陈述性语言精确地表达出来。
3.按所记忆信息性质的不同分为情景性记忆语义性记忆
情景性记忆：
指有关个人生活经历上的记忆又称自传式记忆需依赖评价、比较和推理等获得很难用逻辑或公式表达
语义性记忆
指个体对周围世界中一切事物的认识，特别是对代表事物的抽象符号意义的了解
记忆的神经生物学机制
概
念
学习：指人或动物通过神经系统接受外界环境信息而影响自身行为的过程。即接受环境的变化而获得新行为习惯（或称经验）的过程

神经生物学中的记忆与学习机制

神经生物学中的记忆与学习机制记忆和学习，是我们生活的重要组成部分。

尽管这两个词在日常语境中常被用作同义词，但在神经生物学的范畴内，两者是有区别的。

一、学习机制学习的定义是我们的行为体现了改变，通过这些变化实现信息编码、存储和回溯的过程。

学习是一个非常复杂的过程，它牵涉到大脑的多个部位，依赖于大脑中许多复杂的神经过程。

在学习机制中，情境和行为是学习的两个最重要的方面。

人类展示出显着的能够为混乱完整的情景编码的能力。

在我们的大脑中，我们会把场景的不同要素按照某种规律进行编码。

这个过程涉及到大脑区域的多个部分，包括杏仁核，海马体和前额叶皮质。

但是，学习还涉及到行为的改变。

这种行为变化一般发生在我们遇到新的、挑战性极高的情境中。

需要大脑对手头的信息进行分析，触发行为模式的变化。

这个过程客观呈现出从"想"到"做"的机制。

学习过程中，可能有一些重要的激励因素。

当我们将某种行为与愉悦的体验联系起来时，我们的大脑会释放出多巴胺。

这种化学物质的释放，可能会加强我们这种行为和愉悦的反应之间的连接。

在生物学范畴中，这种连接被称为“强化“，是学习的关键组成部分。

二、记忆机制大多数人对记忆的定义是一个“内容库”，在其中存储着个人生命中的事件和信息。

但是在神经生物学中，记忆是一个复杂的过程，牵涉到许多不同的神经元和大脑区域。

不能被视为一个普通的存储设备。

记忆有许多不同的类型，每种类型都需要大脑不同的神经机制。

例如，短时记忆是指短时间记住的信息，如电话号码或一组指令。

这种类型的记忆只涉及到短暂的神经机制，通常不到一分钟。

相反，长时记忆是一种很长时间存在的记忆形式，可以持续几小时、几天、几年，甚至是一生。

从神经生物学角度来看，记忆形成有三个阶段：编码、存储和检索。

编码是指如何使环境信息被记录到大脑中。

存储是指如何使信息在大脑中持久并保持稳定。

检索是指如何将所存储的信息重新拿出，并且能够使用。

学习及其神经生物学基础PPT课件

杏仁核是情绪记忆的主要区域，负责处理情感相关的信息。
海马体是短期记忆和长期记忆的转换区域，负责信息的整理和分类。
神经元之间的连接是记忆的基础，通过突触的改变来存储和回忆信息。
06 学习与大脑发展
大脑发展的阶段
婴儿期
大脑突触连接大量增加，形成初步的学习和记忆能力。
青少年期
大脑进行神经重塑，对知识的学习和记忆能力达到高峰。
长期记忆
长期记忆是指信息在大脑中长时间存储的过程，可以持续数小时、
数天、数年甚至更长时间。
长期记忆涉及大脑皮层、海马体、杏仁核等多个区域的活动，用于存储和回忆过去的经验和知识。
长期记忆的容量无限，可以存储大量的信息，但需要不断巩固和
提取才能保持记忆。
记忆的神经生物学基础
大脑皮层是记忆的主要区域之一，负责信息的编码和存储。
神经可塑性
基因影响大脑的神经可塑性，即大脑在经验和学习过程中改变的能力。不同的基因组合可以影响大脑对学习刺激的敏感性和适应性。
环境因素
社会环境
社会环境对学习的影响不容忽视。例如，家庭、学校和社区的环境条件可以塑造个人的学习方式和效果。
文化背景
文化背景影响人们对世界的认知和解释，从而影响学习过程。不同的文化对知识、学习和教育有不同的观念和期望。
学习及其神经生物学基础
目录
• 学习概述 • 神经生物学基础 • 学习与神经生物学 • 学习的影响因素 • 学习与记忆 • 学习与大脑发展
01 学习概述
学习的定义
学习的定义
学习是指个体通过经验获得并长期保留新知识或技能的过程，这些知识或技能可能对个体的行为产生影响。
学习的过程

[医学]24学习与记忆的神经生物学机制

二、结合性学习（联想式学习）
• 定义:是指由两种或两种以上刺激所引起的脑内两个以上的中枢兴奋之间，形成的联结而实现的学习过程。
（一）尝试与错误学习
• 桑代克认为，学习的实质就是建立某种情境（S）与某种反应（R）之间的联结。这种联结的形成需要通过一个尝试与错误的过程，并按照一定的规律而养成。学习的过程就是一个尝试-错误-再尝试这样一个往复的过程。
四、哺乳动物的长时程增强效应(LTP)
• Lomo实验:在突触传递可塑性研究中，洛莫(Lomo)观察
到，以短串(10s)高频(15Hz)电刺激作用于麻醉或清醒动物的海马传入纤维后，海马的突触传递可在数秒内增强 (即EPSP增大，潜伏期缩短)，其增强效果能持续数小时至数周，这一现象称为突触传递的长时程增强(LTP)。 • 目前对LTP发生机制的解释是：突触后细胞兴奋时， Ca2+直接激活或由其激活的第二信使，可促使释放一种逆行可塑性因子，从突触后细胞逆行弥散至突触前终末，激活那里的第二信使，兴奋突触前神经元，由此LTP得以维持长达数周之久。现已证明与运动学习相关的神经通路中多处突触均能产生LTP。
（二）巴甫洛夫的经典条件反射
• 经典条件反射实际就是一个刺激替代的过程，即由一个新的、中性刺激替代原先自然引发反应的刺激的过程。条件反射建立的基本过程如下： • 1、UCS(食物) UCR（唾液分泌） • 2、CS（铃声）（只能引起无关的反应） • 3、CS（铃声等） UCS（食物） UCR（唾液分泌） • 4、CS（铃声等） CR（唾液分泌）
（三）操作性条件反射论
• 斯金纳认为，有机体有两种行为，一种是应答性行为；一种是操作性行为，它不与特定的刺激相联系，是有机体自发地做出的随意反应。 • 由此条件反射也有两类，一类是刺激性的，相当于巴甫洛夫的经典性条件反射；一类是反应性的，相当于操作性条件反射。 • 斯金纳把重点放在了操作性条件反射的研究上。他认为大多数人的行为，甚至几乎所有人类的条件作用或学习都是操作性的，操作行为更能代表实际生活中的人的学习情境。

神经元的突触可塑性与学习和记忆

神经元的突触可塑性与学习和记忆一、本文概述神经元是构成神经系统的基本单位，而突触则是神经元之间传递信息的关键结构。

突触可塑性，即突触在结构和功能上的动态变化能力，对于神经系统的功能至关重要。

特别是在学习和记忆过程中，突触可塑性发挥着核心作用。

本文旨在深入探讨神经元的突触可塑性如何影响学习和记忆的过程，以及这种可塑性的分子机制和神经生物学基础。

我们将从突触可塑性的基本概念出发，阐述其在学习和记忆中的作用，并探讨相关的研究进展和未来的研究方向。

通过本文的阅读，读者可以对神经元的突触可塑性及其在学习和记忆中的应用有更深入的理解。

二、神经元突触可塑性的生物学基础神经元突触可塑性，即突触在结构和功能上随着环境变化而发生改变的能力，是学习和记忆等高级神经活动的重要生物学基础。

突触可塑性主要体现在突触结构的变化以及突触传递效能的调整上，这些变化主要由突触内的分子机制和细胞信号转导过程所调控。

突触结构的变化包括突触前终末和突触后致密区的形态改变，以及突触间隙宽度的变化。

这些结构变化通常伴随着突触功能的改变，如突触传递的强度、速度和持续时间等。

突触结构变化的机制涉及多种蛋白质的合成和降解，包括突触蛋白、受体、离子通道等。

突触传递效能的调整则主要依赖于突触内的信号转导过程。

当突触受到刺激时，突触前膜会释放神经递质，这些神经递质与突触后膜的受体结合后，会触发一系列细胞内信号转导级联反应，最终导致突触后神经元的电位变化。

这个过程涉及多种信号分子的参与，如离子通道、神经递质受体、激酶、磷酸酶等。

突触可塑性还受到多种外部因素的影响，如神经递质的类型和浓度、突触活动的频率和强度、突触周围的神经调制物质的释放等。

这些因素通过影响突触内的分子机制和信号转导过程，进一步调控突触的可塑性变化。

神经元突触可塑性的生物学基础涉及多种分子机制和细胞信号转导过程，这些机制共同调控着突触的结构和功能变化，从而为实现学习和记忆等高级神经活动提供了可能。

学习和记忆神经生物学

学习和记忆神经生物学
第41页
生物化学假设
神经元电活动造成细胞内部一些分子结构，尤其是核糖核酸或特殊蛋白质化学改变。所以，结构改变是信息记亿生物 “编码”。
学习和记忆神经生物学
第42页
第三节学习和记忆与突触可塑性
学习记忆与突触结构可塑性学习记忆与突触传递效能可塑性学习记忆过程中突触结构可塑性与突触
前额叶与空间工作记忆关系
延缓反应任务试验（delayed-response,DR 任务）
Jacobsen等人经过DR试验证实，前额皮层主沟区（46区）是空间工作记忆关键脑区
学习和记忆神经生物学
第24页
前额叶皮层与物体工作记忆关系
前额叶皮层下凸部（12区和45区）含有物体工作记忆功效证据来自于延缓样本
额叶：与工作记忆、先后次序记忆关系亲密，同时含有偏侧化倾向
学习和记忆神经生物学
第28页
脑内记忆系统
陈说性记忆神经回路非陈说性记忆神经回路工作记忆系统运动性学习记忆神经回路
学习和记忆神经生物学
第29页
陈说性记忆神经回路
以视觉学习记忆为例：
大脑皮层V1 V2,V3,V4
边缘系统内侧颞叶，内侧丘脑，腹内侧额叶
5.Hebb理论
Hebb认为，假如某种记忆印记仅由一个感觉模式所形成，那么该印记位于与这种感觉相关大脑皮质区域
学习和记忆神经生物学
第15页
海马在记忆中作用
海马是实现记忆第一步
– 来自电生理方面证据：Thompson等人瞬膜反射试验
– 脑损伤方面证据：Mishkin等人延迟性非配对样品（DNMS）记忆试验
种类：经典性条件反射和操作性条件反射

学习和记忆的神经生物学

第五章学习和记忆神经生物学
学习要求理解颞叶、海马、杏仁核、间脑在学习记忆中的作用。掌握陈述性记忆神经环路的组成。理解学习记忆与突触结构可塑性和功能可塑性的关系。掌握习惯化学习的神经机制。了解记忆的分子基础以及胆碱能递质和肾上腺素对记忆的调控。
个体记忆与种族记忆非联合型学习和联合型学习学习和记忆的分类陈述性记忆和非陈述性记忆短时记忆与长时记忆参与学习和记忆的脑结构
（三）间脑与记忆加工丘脑上部、丘脑下部、丘脑底部、丘脑后部（内测膝状体，外侧膝状体，丘脑枕核）雷达技师 N.A. 的例子科尔萨可夫（Korsakoff）综合症：酗酒导致不能保持信息，学习能力下降。丘脑怎样参与记忆（四）新纹状体与习惯学习：组成：豆状核和尾状核的头之间有纹理状纤维相连，因此合称纹状体。新纹状体：指豆状核的壳（豆状核外侧部）和尾状核旧纹状体：指苍白球（豆状核其余部分）。实验证据：八臂迷宫实验训练条件：信号灯+食物海马损伤：可以学习（非程序性记忆不受影响）尾状核损毁：学习能力严重下降（五）新皮质与记忆新皮质中的前额皮质和外侧顶下区都与工作记忆有关。 Delay 期猩猩先注视中央，直到发出指令再迅速转向目标位置，得到奖赏，这是一种延迟任务。实验证据：人类实验：
结构可变性突触的数目和形态脑皮层的重量和厚度，树突数目乙酰胆碱的效能和活性效能可变性
一、学习记忆与突触结构的可塑性（一）低等动物学习训练过程中突触的解剖学变化（形态变化）实验证据：海参的趋光性：可旋转的小室内进行训练。海参的神经元的神经末梢出现变化。
没有训练过的——神经末梢轴突呈河流三角洲散开状；训练过的——神经末梢发散程度变小。（二）哺乳动物学习过程中树突突触数目变化（丰富化养育环境实验）（脑皮层重量增加）

睡眠和清醒的神经生物学机理及与学习记忆的关联-人体生理学论文-基础医学论文-医学论文

睡眠和清醒的神经生物学机理及与学习记忆的关联-人体生理学论文-基础医学论文-医学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——一、睡眠和清醒的神经生物学机理睡眠对动物的生存至关重要，剥夺睡眠对机体的影响比剥夺食物更明显，并最终导致。

睡眠是长期生物进化过程中机体对自然环境反应和适应的结果，日出而作，日入而息，具有生物钟自身固有的昼夜节律的基本特点.在哺乳动物，控制昼夜节律的总生物钟位于下丘脑视交叉上核，其他外周系统，如免疫、消化系统以及体温等也都有相对的节律性调节机制。

下丘脑视交叉上核的生物钟细胞有很强的自主节律性，也受其他生物节律活动和外界环境如自然光线强弱周期的调节和影响。

哺乳动物视网膜有一些散在的节细胞对光线的快速变化不敏感，但对外界光线的持续性变化敏感；这些细胞直接投射到视交叉上核，其所传送的信息对生物钟细胞的活动至关重要，以协调和维持生物钟昼夜周期同实际的晨昏变化的基本一致.视交叉上核的生物钟细胞还将自然界光线的持续性变化传送到松果腺，调节褪黑素的分泌（见后）,后者再以反馈的方式影响视交叉上核生物钟细胞的活动。

这一反馈调节的详细机制尚有待进一步阐明；但其基本原理使体内固有昼夜节律性变得可调，从而形成了时差现象和倒时差这一对矛盾。

例如生活在北纬70 度以上的驯鹿的昼夜节律在夏季的长白日和冬季的长黑日发生可逆性的消失.有大量行为学研究提示，启动睡眠的生物钟每日敲响两次，间隔约12 小时。

通常是子夜和中午稍后，所以人有午饭后困顿（post-lunch dip）之感.曾经认为，午后困顿是午餐后较大比例的血液流向胃肠道，大脑相对缺血所致。

实验观察表明不吃午饭的人照样到时犯困；这个时间工作效率低，交通事故增加；核心体温每日也有两个相对应的最低点；内分泌和消化系统也有相应的变化。

可见午睡并非习惯,而是机体需要，由机体生物钟决定。

生物钟这一双谷节奏还得到数学模拟研究的支持，但尚未在下丘脑视交叉上核的生物钟细胞得到证实，表明午休和夜间睡眠的启动机制不同，机体表现方式也不一样。

学习与记忆的神经生物学机制

第九章学习与记忆的神经生物学机制学习和记忆是两个不同而又密切联系的神经生物学过程。

学习是通过神经系统不断接受环境影响而获得新的经验或行为变化的过程。

记忆则是把学习到的新经验或行为在脑中储存起来，留下痕迹，需要时又重现的过程。

但在神经生物学过程中，学习是怎样产生的？怎样进行的？这是心理学家和生理学家一直关心的问题。

第一节学习和记忆的分类学习的生理心理学研究历来是最活跃和富有成效的领域。

从行为水平上，将人和动物的学习概括为联想学习、非联想学习和印记式学习等。

一、学习的类型（一）非联想学习（简单学习）所谓“简单”或“非联想”，是指在学习过程中引起反应的刺激是单一的，不需要和其它刺激联合。

非联想学习主要指单一刺激长期重复作用后，个体对该刺激反射性反应增强（敏感化）或减弱（习惯化）的神经过程。

1.习惯化一个不具有伤害性效应的刺激重复作用时，神经系统对该刺激的反应逐渐减弱的现象。

假设你宿舍的电话响了，你去接，但每次都是打给你室友的。

久而久之，你对铃声的反应就不再那么强烈，甚至充耳不闻。

这种学习就是习惯化，即学习不理会无意义的、重复出现的刺激。

习惯化的生物学意义：使个体学会“不注意”某些刺激，有利于机体接受其它类型的刺激。

2.敏感化一个强刺激存在时，神经系统对一个弱刺激的反应有可能增强的现象。

强刺激和弱刺激不需要在时间上结合，又称为假性条件化。

深夜，你走在郊外的小路上，突然路灯熄了。

你听见身后有脚步声，尽管平时这声音不会使你感到不安，现在却把你吓得魂不附体。

强烈的感觉刺激（黑暗）强化你对所有其他刺激的反应，即便是以前从不引起或只引起轻微反应的刺激。

生活中的例子：“一朝被蛇咬，十年怕井绳”“草木皆兵”敏感化的生物学意义：使个体学会注意某些伤害性刺激，有利于躲避该刺激。

（二）联想式学习（结合学习）两种或两种以上的刺激引起脑内两个以上的中枢兴奋灶之间形成联结而实现的学习过程。

包括经典条件反射和操作性条件反射。

1.经典条件反射训练方法：反复将铃声与给肉配对。

学习与记忆神经生物学

保持的阶段。
巩固储存
Retrieval---将储存于脑内的信息提取出来使之再现于意识中的过程，即回忆过程。
（三）记忆的基本类型
外界信息输入→ 瞬时记忆
注意
短时记忆
重复
不重复
长时记忆
遗忘
遗
信息丢
忘
失
可再能现遗忘
记忆的分级模式
永久记忆
终生不忘
记忆时程及特点的比较
记忆类别瞬时记忆
（2）突触前受体的作用：参与神经递质释放的负反馈调节
（3）另外，神经递质转运体表达及功能变化也可能在突触传递效能的可塑性变化中起重要作用
•突触形态结构可塑性的生理生化机制
1、伏衬蛋白
又称钙调素结合蛋白、钙调血影蛋白及突触后密集二聚体。该蛋白浓集于神经元及突触后膜特化部位，与细胞骨架蛋白及收缩蛋白相连而形成一个可流动的质膜衬里层。其参与结构可塑性的机制：
陈述性记忆：
记
事实、活动事件等——内侧颞叶 medial temporal
忆
lobe，
间脑 diencephalon
非陈述性记忆：技巧，习惯——纹状体 striatum 简单的经典条件反射——杏仁核 amygdala，
小脑 cerebellum 非联合型学习——反射通路 reflex pathway
的强大动力 (四)、学习与记忆的电生理指标---LTP, LTD (五)、海兔等低等动物模型在学习记忆研究中的贡献 (六)、学习与记忆的神经化学研究 (七)、分子生物学等新兴学科的参与
三、学习记忆研究中的主要
实验动物模型
目前实验室用以研究学习记忆的主要行为模式有三类： habituation/orienting reflex ---一个特定刺激单纯地反复出现时，机体对这个刺激的反应逐渐减弱的现象。 classical conditioning---一个中性刺激与非条件刺激在时间上接近，反复结合，使有机体对中性刺激逐渐产生与非条件刺激所引起的相似的应答反应。“巴甫洛夫” operant conditioning---通过有机体自身的某个特定操作动作而获得食物或回避有害刺激的反应活动。“斯