第五章 学习和记忆神经生物学
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。
第五章学习与记忆的神经生物学ppt课件
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
《生理心理学》第五章 记忆
一、学习记忆与突触结构的可塑性
1、学习及记忆导致突触结构发生变化，建立特定化联结和信号传 递模式。
2、学习及记忆导致突触数目变化，树突分支增加、突触连接增加。 脑激增现象 启示：人的大脑及神经系统适用“用进废退”原则，人的一生都必 须找到适合自己学习需要的课题。既能发挥人自己的价值，又能预防衰 老。
语义网络模型
语义层次网络模型
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 1、 颞下回：既是视觉区又是贮存记忆的地方。
生理研究表明，颞叶下部皮质神经元能对复杂视觉刺激发生反应，进 行刺激的特征综合反应。
Hebb理论：如果某种记忆印迹仅由一种感觉模式的信息所形成，那 么该印迹应该位于与这种感觉有关的大脑皮质区域。
Erikson和Colins（1967）发现图像感觉记忆具有信息整合、 特征抽取、识别等功能。
能将感觉、知图像感觉记忆的时间约为0.5s。保持感觉信息的原有的直接编 码形式，具有鲜明的形象性。
视觉感觉记忆有相当大的容量，其容量至少为9个项目或更多。
（3）工作记忆项目数量的上限与记忆材料的内在结构及编码方式 有关；
（4）Craik （1995）提出工作记忆的提取在熟悉性基础上进行,则 提取几乎不需要注意资源,相对而言不受分散注意的影响,而提取精细 加工的事件则需要注意资源,并易受分散注意的影响；
(5）陈彩琦（陈彩琦,付桂芳,金志成2003）等认为相同维度特 征组成的客体在工作记忆中只能以的单一特征为储存单元，且 这种储存不受注意水平的影响，可能是一种自动化的过程，不 同维度特征组成的客体在工作记忆中能以整合形式表征，但是 这种表征需要集中性注意的参与，即在知觉过程中整合起来的 信息在储存到工作记忆的过程中时仍需要消耗注意资源；
学习和记忆的神经生物学机制
学习和记忆的神经生物学机制作为智慧生命体，人类拥有无限的学习和记忆能力。
无论是在学校、工作还是生活中，我们都需要通过学习和记忆获得新的知识和技能。
但究竟是什么让我们具备学习和记忆的能力？这就涉及到神经生物学机制的问题了。
学习和记忆的基本过程学习是指我们通过不断获取新知识和技能，使得自己逐渐适应环境的过程。
记忆则是指将新获得的信息保存并加以利用的过程。
学习和记忆可以说是相互依存的过程，都需要一定的生物学基础。
学习和记忆的基本过程包括三个步骤：感知、存储和复原。
在感知过程中，大脑接收来自身体感官和外部环境的各种信息，经过加工和筛选后得出结论。
在存储过程中，大脑将感知到的信息保存在神经元中，并与其他信息进行联结和整合。
在复原过程中，大脑回忆并重新唤起保存在神经元中的信息，以便用于解决问题。
神经元是学习和记忆的基本单元神经元是人类学习和记忆的基本单元。
神经元与神经元之间通过突触相互连接，形成大脑的神经网络。
当突触受到电信号刺激时，神经元就会释放出神经递质，将信号传递给其他神经元。
不同神经元之间的连接方式不同，但可以大致分为两种：兴奋性突触和抑制性突触。
当兴奋性突触受到刺激时，会让下游神经元更容易被激活；而当抑制性突触受到刺激时，则会让下游神经元更难被激活。
这种兴奋性和抑制性的平衡是大脑神经网络正常运作的基础。
突触可塑性是学习和记忆的基础突触可塑性是指突触连接强度发生变化的能力，也就是我们通常所说的“脑可塑性”。
因为大部分的学习和记忆都是通过突触可塑性实现的。
突触可塑性主要分为长时程增强和长时程抑制两种。
当一个神经元接收到强烈输入时，会在一段时间内增强与下游神经元的连接强度，以增加信号传递的可能性，这就是长时程增强；而当同一个神经元接收到过于频繁的输入时，长时间的抑制作用则导致突触连接强度下降，这就是长时程抑制。
这种突触可塑性的机制使得大脑可以根据体验对突触进行调整，从而对不断变化的环境做出相应的适应。
神经递质是学习和记忆的调节因素神经递质是一类化学物质，可以帮助神经元之间完成信息传递。
神经生物学视角下的学习与记忆机制
神经生物学视角下的学习与记忆机制学习和记忆是人类认知的重要组成部分，也是我们与外界进行交互的基础。
神经生物学视角下的学习与记忆机制包含了广泛的领域和复杂的过程，在这些机制中，神经元、突触、神经递质等传递信息的组成部分和信号传递的相互作用起着重要的作用。
学习和记忆的定义学习是指通过经验获取新知识，技能，或者改变已有的举止和行为方式。
学习过程可分为经典条件反射和操作性条件反射。
经典条件反射是指在无意识的情况下产生的条件反射，例如贝氏的狗在听到响铃的声音后分泌唾液反应。
而操作性条件反射，则是通过行动，学会如何做出反应，例如小孩子学会如何使用勺子，吃饭等。
记忆是指通过学习形成并储存在脑中的记忆。
记忆主要分为短期记忆和长期记忆。
短期记忆是指在进行学习时，信息在脑中被拆分成片段，并被临时保存。
长期记忆则是指在一段时间内信息被重复反复练习，并最终保存在脑中的记忆。
神经元和突触的作用神经元是神经系统中的基本单元，主要由细胞体、轴突和树突组成。
神经元的功能是传递和处理信息。
当神经元受到刺激时，将会产生一个神经冲动，这个神经冲动将通过轴突传输，且通过树突与其它神经元相互联通，形成有机的神经网络。
神经元之间的连接就是突触，神经元通过突触实现信息传递。
突触分为化学型和电型两种。
化学型突触通过神经递质的分泌和接收，而电型突触则直接通过电脉冲或电流进行信息传递。
神经递质作用方式神经递质指在神经突触前沿释放的化学物质，用于传递神经信号和信息。
神经递质在突触前沿与受体结合，并产生神经信号的调节和控制作用。
神经递质决定了神经元之间相互作用和神经网络的稳定性。
不同的神经递质会产生不同的效应。
例如，多巴胺可调节情绪和情感方面的行为和认知，而乙酰胆碱作为常见的神经递质，其在人类认知过程中也扮演了重要的角色。
学习和记忆的神经基础学习和记忆的神经机制和神经回路起着重要的作用。
学习和记忆的三个阶段可以被认为涉及到了不同的神经回路，包括编码，存储和检索。
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
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。
生理心理学-学习与记忆神经生物学（神经基础）
·生理心理学·学习与记忆神经生物学（神经基础）（神经基础）（Ⅱ类范式）（Ⅱ类范式）大家都知道，记忆的3个步骤——感觉登记、个步骤——感觉登记、STM STM STM、、LTM LTM——构成了记忆的信息加工观点。
——构成了记忆的信息加工观点。
——构成了记忆的信息加工观点。
记记忆类型中的任何一种在脑中都有其独特的结构。
举个例子：观察者面向东，被观察者面向南，此时被观察者脑的横断面是这样的——从额叶到皮层运动区顺时针——额叶（储存语义和情节记忆）、前额叶皮层（参与短时记忆的储存）、颞叶（参与长时语义和情节记忆的整合和存储，存储，对短时记忆中新材料的加工也起作用）对短时记忆中新材料的加工也起作用）对短时记忆中新材料的加工也起作用）、杏仁核（对于新情绪记忆信息的整合非常关、杏仁核（对于新情绪记忆信息的整合非常关键）、海马（在整合新的长时语义和情节记忆中有关键作用）、小脑（在程序性记忆中起重要作用）、皮层运动区（参与程序性记忆）。
要作用）、皮层运动区（参与程序性记忆）。
）感觉登记）感觉登记）短时记忆）短时记忆研究表明，形象记忆通常优于词汇记忆，这是因为我们经常既以语言又以表象的形式存储形象，而词通常只是以语音形式存储的。
对形象的双编码解释了为什么有时形成我们要学习的东西的心理图画对学习会很有帮助。
东西的心理图画对学习会很有帮助。
）长时记忆）长时记忆关于启动现象的研究也揭示了外显记忆与内隐记忆的不同。
关于启动现象的研究也揭示了外显记忆与内隐记忆的不同。
例如，例如，可能给你看一串词，可能给你看一串词，其中其中包括tour 这个词，但是没有告诉你要记住其中的任何一个词。
然后，可能再给你一串词的片段，包括片段，包括_ou__ou__ou_，并要求你填补空白组成新词。
在这种情况下，你极有可能会写下，并要求你填补空白组成新词。
在这种情况下，你极有可能会写下tour 而不是four four、、pour 和sour sour，，尽管这些都像tour 一样是可以接受的。
学习和记忆的神经生物学
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）
学习和记忆的神经生物学机制
学习和记忆的神经生物学机制学习和记忆是人类大脑最为复杂的功能之一，是人类文明发展的基石。
学习与记忆的神经生物学机制一直是神经科学家们的研究重点。
本文将从神经元的结构与功能、神经递质的作用、突触可塑性以及记忆形成与迁移等四个方面，深入探讨学习和记忆的神经生物学机制。
神经元的结构与功能神经元是神经系统的基本单位，是大脑中进行信息传递和处理的核心。
神经元有三个主要部分：细胞体、树突和轴突。
细胞体是神经元的主体，含有细胞核、线粒体、内质网和高速合成蛋白的核苷酸链等基本器官。
树突是神经元的突起，负责接受其他神经元的信号。
轴突是神经元的输出部分，负责将信息传递到其他神经元或肌肉细胞。
神经元通过突触连接，形成神经网络。
神经信号在突触间传递，而这一过程中，神经递质扮演着重要的角色。
神经递质的作用神经递质是神经元释放的化学物质，用于传递神经信号到其他神经元或目标细胞。
常见的神经递质有乙酰胆碱、谷氨酸、GABA等。
当神经元接收到信号，会通过轴突释放神经递质。
神经递质绑定在神经元的细胞膜上，触发电位变化，从而传递信号。
不同的神经递质发挥不同的作用，例如，乙酰胆碱是肌肉收缩的媒介物质，而谷氨酸是中枢神经系统中兴奋性神经元的主要神经递质。
突触可塑性突触可塑性是指神经元突触自身的可塑性。
突触可塑性包括突触前和突触后的变化。
突触前的变化主要是与神经递质的释放有关，而突触后变化则主要涉及神经元细胞膜的电位变化及其在钙离子和蛋白质的作用下产生的信号通路的调控。
学习和记忆的形成与迁移学习和记忆依赖于神经网络中突触的可塑性。
学习和经历刺激可以引起突触结构和功能的改变，这种变化反过来又可以支持记忆的形成和迁移。
学习和经历刺激释放的神经递质可以诱导突触前跨膜电位的变化，导致神经递质的释放和突触可塑性的改变。
记忆的形成和迁移涉及多种神经递质和多种信号传递途径。
脑内多巴胺和去甲肾上腺素等神经递质在记忆的形成和维护过程中发挥了重要作用。
另外，钙离子、cAMP、MAPK等信号通路也参与了学习和记忆的形成和迁移。
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
学习与记忆的神经生物学基础
学习与记忆的神经生物学基础学习和记忆是人类最重要的认知功能之一。
了解学习与记忆的神经生物学基础对于深入理解人类思维与认知过程至关重要。
本文将探讨学习与记忆的神经生物学机制，包括突触可塑性、神经元活动与脑区功能。
一、突触可塑性学习与记忆的神经生物学基础之一是突触可塑性。
突触是神经元之间传递信息的连接点。
突触可塑性指的是突触连接的强度和效率可以通过学习和经验改变。
研究表明，突触可塑性与学习和记忆密切相关。
长期增强型突触可塑性（LTP）是突触连接强化的过程，而长期抑制型突触可塑性（LTD）则是突触连接削弱的过程。
这种突触可塑性的调节机制使我们能够获取和储存新的信息，同时也能够将不再需要的信息遗忘。
二、神经元活动学习与记忆的神经生物学基础还涉及神经元活动。
神经元是构成神经系统的基本单位。
研究发现，学习和记忆的形成与神经元之间的信息传递和活动密切相关。
当我们学习新的知识或技能时，神经元之间的连接会发生变化。
这种变化可以通过产生新的突触连接或者增强已有的突触连接来实现。
这些突触连接的改变进一步促进了神经元之间的信息传递，从而形成了记忆。
三、脑区功能学习与记忆的神经生物学基础还涉及脑区功能。
脑区是大脑的特定区域，负责不同的认知功能。
研究发现，不同的脑区在学习和记忆过程中起着不同的作用。
例如，海马体是深度参与学习和记忆的脑区之一。
研究表明，海马体对于将短期记忆转换为长期记忆至关重要。
另外，杏仁核与情绪记忆有关，大脑皮层则负责高级认知和学习。
此外，脑区之间的相互连接和网络也对学习与记忆起着重要作用。
不同脑区之间的信息传递和协调促进了学习和记忆的形成。
结语学习与记忆的神经生物学基础是一个复杂而精彩的研究领域。
通过理解突触可塑性、神经元活动和脑区功能等方面的机制，我们能够更好地了解学习与记忆的过程。
未来的研究将进一步揭示学习与记忆的神经生物学基础，并为相关领域的应用提供新的思路与方法。
注：本文中无法提供具体外部参考链接，如需查阅相关文献，请自行搜索相关学术数据库或图书馆资源。
学习与记忆的神经生物学研究
学习与记忆的神经生物学研究近年来，随着神经科学领域的不断发展，人们对于学习与记忆的神经生物学机制也有了更深入的了解。
这些研究成果对于我们更好地理解学习和记忆的本质以及如何提高学习和记忆能力具有重要的意义。
一、学习与神经可塑性神经可塑性是指神经元（即大脑中的细胞）在经历某些刺激或体验之后，可以调整其连接方式、增加或减少突触（即神经元之间传递信息的通道）的数量和效率，从而使大脑的功能得到改善或提高的现象。
学习与记忆是神经可塑性的典型表现。
通过学习和反复训练，人们可以增加大脑的连接、突触效率和神经元数量，从而提高学习和记忆能力。
二、习惯形成与大脑区域功能的改变人们通常说的“习惯”其实就是由过去的反复执行习惯动作形成的一种常态行为模式。
当我们形成了某种习惯后，相应的神经通路就会得到增强，以更为高效地执行该习惯行为。
通过研究发现，习惯形成的神经学基础在额叶皮层和纹状体等大脑区域，这两个区域的功能改变是习惯形成的必要条件。
三、情境记忆与海马的重要作用情境记忆是指人们对于空间、地点和时间的记忆，这种记忆对于人们的日常生活尤为重要。
研究发现，在海马中存在一种叫做“场所细胞”的神经元。
这些神经元只有在特定的情境下才会活跃，因此也被称为“位置标记神经元”。
这些神经元的活跃可以帮助我们记忆空间和时间的信息，从而形成情境记忆。
四、睡眠对记忆的重要作用睡眠是大脑清除代谢废物、休息调整的关键时刻，也是大脑进行记忆巩固和整合的重要时刻。
研究表明，正常的睡眠可以促进大脑的神经可塑性，增强记忆和学习能力，而睡眠不足则会对这些过程产生不利影响。
所以，我们必须保证充足的睡眠，以提高自己的学习和记忆能力。
五、环境因素的影响除了神经可塑性和大脑区域功能的改变外，环境因素也会影响学习和记忆能力。
例如，较低的环境质量（噪声、狭窄的空间等）会影响学习和记忆的效果。
而在舒适的环境中学习，则能够提高学习和记忆的效率。
同时，科学家们也发现，良好的营养和适当的锻炼也能够提高学习和记忆能力。
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短时记忆的神经过程
Hebb认为短时记忆的活动过程只持续短暂的 一段时间、而长时记忆则涉及神经系统结构上 的改变、所以较为持久。它们有不同的神经生 理机制。他认为脑部的神经元彼此连接。互通 信息。一旦神经元a被激活，就依次传递到b， c，d，…，最后又返回神经元M，如此循环。 这些连接的神经元形成所谓的神经环，或称为 神经回路．往返于皮质的不同区域，也可以通 往皮质下的结构(如丘脑、海马)。
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。
– 来自电生理方面的证据：Thompson等人的
瞬膜反射实验 – 脑损伤方面的证据：Mishkin等人的延迟性 非配对样品（DNMS）的记忆实验
海马是长时记忆的过滤器，信息传递给 海马，并暂时储存，只有经过海马加工 的信息才能进入长时记忆进行储存
修补大脑芯片的诞生
1.由美国南加利福尼亚大学西奥多· 伯格等人研制， 以在实验鼠脑组织切片上试验成功，随后将进 行活体实验。该芯片主要是发挥大脑“海马” 部位的功能。 2.研制该芯片克服了三大困难 1）建立“海马”在各种不同条件下工作的数学 模型 2）将这一模型编程到芯片中 3）使芯片能够与大脑其他部位协调工作
“四肢发达，头脑简单”真的有 道理
适量运动会使人 更聪明 运动过度脑子会变笨
杏仁核在记忆中的作用
将感觉体验转换为记忆，在记忆汇合过 程中的作用十分突出。
– Mishkin等人证明，杏仁核复合体与皮质的
所有感觉系统有着直接联系（图） – 杏仁核在联系不同的感觉所形成的记忆中发 挥着重要作用：延迟性非配对样品实验
间脑与记忆加工
间脑中的丘脑前核、丘脑背内侧核和下 丘脑乳头体参与加工认识记忆（图） 间脑与科尔萨可夫（Korsakoff）综合症
新皮质与记忆
新皮质是人类长期进化过程中形成的大 脑皮质，它与一些高级的精细、复杂的 加工有关。 前额叶与记忆的关系
前额叶与记忆的关系
前额叶与空间工作记忆有关系 前额叶与物体工作记忆有关系 前额叶与先后次序的记忆关系密切
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 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
脑内记忆系统
– – – –
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
海马在记忆中的作用
海马是实现记忆的第一步
生物化学假设
神经元的电活动造成细胞内部某些分子 结构，特别是核糖核酸或特殊蛋白质的 化学变化。所以，结构变化是信息记亿 的生物“编码”。
第三节 学习和记忆与突触可塑 性
学习记忆与突触结构的可塑性 学习记忆与突触传递效能的可塑性 学习记忆过程中突触结构可塑性与突触 功能可塑性的关系
突触间隙 分子受体 树突
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
神经胶质假设
罗森茨威格及其合作者(1964—1967)的 实验揭示，在刺激丰富环境中生长的白 鼠与在刺激缺乏环境中生长的白鼠相比 较，大脑出现了量的变化，大脑重量的 增加。特别是枕叶的胶质细胞增加，而 神经元则保持不变。研究者假设：数量 的变化，特别是神经胶质细胞的数量变 化可能与记亿过程有关。
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。
学习记忆过程中突触结构可塑 性与突触功能可塑性的关系
突触结构可塑性是其功能可塑性的物质 基础，二者统一于突触信息传递过程中。
瞬膜/眨眼条件反射基本神经通路
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
杏仁核：负责将感觉体验转化为记忆， 在记忆汇合过程中的作用十分突出 间脑：记忆环路的一个重要环节 额叶：与工作记忆、先后次序的记忆关 系密切，同时具有偏侧化倾向
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
陈述性记忆的神经回路
– 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
学习记忆与突触长的效能的可 塑性
学习记忆与突触传递的长时程增强
– 海马结构的三突触回路 – 长时程增强（long-term potentiation,LTP）:
最初由Lomo首先发现这种现象，即电刺激 内嗅区皮层向海马结构发出的穿通纤维时， 在海马齿状回可记录出细胞外的诱发反应。 这种长时程增强效应是短时记忆转化为长时 记忆的基本的脑神经信息加工过程。
结果
研究者对这个环路进行了“可逆失活”研 究，发现运动核和红核失是传出通路的 一部分，并不是记忆产生的部分。中位 核和小脑皮层是运动学习记忆产生的重 要部分，特别是后背侧中位核及其覆盖 的小脑HVI皮层。这一部分被冷冻或失活 之后，学习将完全消失。
记忆的生理单元
短时记忆的神经过程 长时记忆的神经过程 短时记忆向长时记忆转化的机制
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
LTP的特性
LTP具有联合的性质，即在本质上是由两 种不同的、具有一定时间关系的刺激协 同作用产生的。 LTP还具有特异性
学习记忆与突触传递的长时程 压抑
长时程压抑（long-term depression,LTD） 是指突触传递的效率长时程降低。 LTD在运动学习中负担着不断纠正操作 错误的重要作用
突触小泡 神经递质
学习记忆与突触结构的可塑性
突触的生理变化：在学习过程中，有许 多生理变化可以改变已有突触后对突触 前的兴奋的反应。这种变化可能是突触 前的，也可能是突触后的，还可能两者 都有。 结构的改变：突触可以在训练过程中长 大，长时间不用就会萎缩；另外，训练 也可以使突触数目增加。
突触的生理变化和结构变化图
工作记忆系统
Goldman-Rakic提出的前额叶皮层工作记 忆模块假说：前额叶皮层具有多个工作 记忆模块；不同模块位于不同的亚区， 主管不同性质的工作记忆；具体的说， 前额叶皮层主沟区管理空间工作记忆； 前额叶皮层下凸部管理物体或相貌工作 记忆。
运动性学习记忆神经回路
NM/EBCC：是经典瞬膜/眨眼条件反射， 其训练过程是：以声音或灯光等作为条 件刺激（CS），以向角膜吹风或眶周电 击作为非条件刺激（US），训练被试建 立瞬膜/眨眼条件反射（CR）。这种学习 记忆活动属于感觉－运动记忆。 NM/EBCC的重要环路
由于神经允许输入和输出的信息量很大，所以 脑部的神经回路密布，而回路的神经突触互相 联系。任何心理过程都可以看作某特定神经 回 路的活动。短时记忆可以看作神经回路短暂的 反响。这个反响回路是皮质神经元所组成一个 无终端的闭合线路，一旦受刺激，则产生环绕 此封闭线路的回响，回响可以持续20至30秒。 反响回路不仅可以说明短时记亿为什么在短暂 时间内消失，也可以说明在此极短的时间内， 新旧材料所产生的干扰作用。