第19章 学习和记忆

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LTP是怎么维持的？
热点 现在的观点：LTP被诱导出来后，NO作为逆 向信号分子，进入Schaffer侧支末梢，使释 放的Glu增多。
4.联合型学习记忆 （associative memory） 小脑、海马、杏仁核
非陈述 记忆
“熟能生巧”
学习开车
听讲解、理解要领
陈述性记忆
熟练开车
非陈述性记忆
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（二）短时记忆和长时记忆
根据记忆的保存时间分类
两种记忆系统：
影像记忆: 感觉影像出现后的1秒内 即刻记忆: 几秒钟
短时记忆
初级记忆: 一时即过而仍保留在意识
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
一、学习分类
非联合性学习 习惯化 敏感化
学习 联合性学习
经典条件反射 操纵式条件反射
非联合型学习（nonassociative）：
是人和动物受到一次或多次单一刺激后 形成的，并不需要将两个刺激联系起来。
空间定位与陈述性记忆
陈述记忆大多需要用语言表达，动物模 型较难建立。 对空间定位的记忆也具有陈述记忆的特 性。

2、陈述性记忆的脑系统
内侧颞叶 间脑
前额叶皮层
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1)内侧颞叶
Henry.M 猴模型找到了陈述性记忆所需的结构—嗅 周皮层

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2)间脑
结构：丘脑前核、丘脑背内侧核、乳头体 病例：N.A 科尔萨科夫综合征
提出：颞叶可能是记忆的关键。
韦尔德.潘菲尔德(Wilder Penfield)
二、颞叶与短时和长时记忆
患者：Henry.M. 年龄：27岁
Brenda Milner
病因：9岁，脑外伤，昏迷5分钟
症状：抽搐，惊厥，咬舌，意识丧失 诊断：双侧颞叶癫痫 治疗：手术切除双侧中层颞叶（海马的2/3）
米尔纳的研究提出三个有 关记忆的生物本质的重要 观念：
（1）神经细胞：恒定的、暂时性的兴奋形变化。 （2）连接处：易变的、持续性的变化。
D Hebb 提出了关于突触传递改 变的理论，设想在学习记忆过程 中有关的突触发生了某些变化， 导致突触连接的增强和传递效能 的提高。
持续刺激 学习 神经连接的长时程变化 固化 记忆
任务：
学习记忆过程中脑发生了什么
第十九章 学习和记忆
LEARNING AND MEMORY
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第一部分 学习记忆的研究历史
一、学习记忆与脑的定位
过去认为记忆不是独立的脑功能，它依
附于知觉，语言或运动，不能研究，不 定位于脑内。
韦尔德.潘菲尔德(Wilder
Penfield)
刺激颞叶，首次发现记忆可定位于脑内
的特定区域。
切除双侧海马和颞叶联合皮层的证实
布伦达· 米尔纳 （Brenda Milner）
1、颞叶内测受损，会将暂 时记忆及长期记忆分离； 2、颞叶内侧受损，对知觉 及智力没有影响，惟对形 成新记忆有重大影响； 3、记忆系统不只有一种。
海马 杏仁核 颞叶联合区
术后：癫痫痊愈，
语言和智商无明显改变;
记忆障碍: 短时记忆向长时记忆转化障碍
空间记忆障碍（迷路）
Brenda Milner的结论
新记忆的形成是一个独立的脑功能， 定位于大脑颞叶 大脑颞叶不参与短时记忆（H.M.短时 记忆完好）

大脑颞叶不是记忆的最终存储部位 （对术前记忆良好） 记忆有多种形式（短时和长时记忆）

三、颞叶中回与记忆
信息输入 皮层相关区 海马旁区 和嗅皮层 海马
fornix穹窿
变化？ 信息如何储存、如何读出？
Kandel 与2000年诺贝尔奖

突触传递效能是如何被调控的，有哪 些分子机制参与； 利用海兔作为模型证明突触的改变是 学习和记忆的关键；
突触区蛋白的磷酸化是短时记忆的关 键，长时记忆需合成新的蛋白质，并 导致突触结构和功能的改变。


研究学习记忆的动物模型
习惯化（habituation）
敏感化（sensitization）
习惯化：是指人和动物
逐渐降低对某一反复出 现的温和刺激的反应。
示例：对某些气味，噪音等习惯化
形成条件：非伤害性（温和）刺激，
既无益也无害，多次连续出现。
存储部位:三个突触部位
意义：学会辨认生活中对机体没有生
物学意义刺激，忽略该刺激的存在而保 留有明确意义的信息。
忆储存区积累起来的。 情景记忆：通过内侧颞叶、大脑皮层记 忆储存区以及前额叶皮层的共同工作。
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3、非陈述性记忆概念 （nondeclarative memory or implicit memory）
是有关如何操作某件事情的能力，它不
需要清醒地回忆。 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。

陈述性记忆 （外显记忆）
特点：
1.依赖于评价、比较和 推理等认知过程 2.能够用语言表达出来 3.其编码和回忆需要工 作记忆 4.海马参与陈述性记忆 5.记忆内容间能建立联 系
语义记忆（semantic memory）： 有关事实的记忆 分类 情景记忆（episodic memory）:
有关事件和个人经历的记忆
长时记忆：脑内长期 的功能结构变化—— 新的蛋白质合成
第三部分
学习记忆的细胞分子机制
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一、陈述性记忆的突触机制


活动改变海马神经元的突触传递效能 Schaffer侧枝通路的长时程增强 长时程增强是陈述性记忆所需的
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（一）活动改变海马神经元的突触传递效能
LTP：长时程增强 海马是参与学习记忆功能的最重要脑区

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Ca2+内流才特异性地给 出突触前和突触后成分 同时激活的信号。
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LTP是怎么诱导出来的？
钙-钙调素依赖的蛋白激酶（CaMK Ⅱ） 蛋白激酶C（PKC） 在激酶的作用下，AMPA受体磷酸化导致该 受体蛋白变化，从而增强该受体通道的离子 电导，提高其对Glu的反应性。因此CA1上 的突触传递效能被增强。
经典：US必须紧跟CS 操作：强化刺激必须紧跟操作
二、记忆的分类
陈述性记忆 非陈述性记忆
短时记忆
长时记忆
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（一）陈述和非陈述性记忆
1、陈述性记忆概念
declarative memory or explicit memory
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。
操作式条件反射
操作：压杠杆
联 系
强化刺激：食物
奖励
压杠杆的频率：饥饿程度
操作条件反射
驯兽表演，驯兽员能让 动物作出规定的动作。
也可以用伤害性刺激（电击）建立操作 性条件反射： 压杠杆时断电
目前操作性条件反射已被广泛应用于对 动机行为的研究
经典条件反射和操作条件反射的 建立遵循相似的原则
刺激的同步性：
丘脑和下丘脑
四、学习记忆与突触
1894提出假设：学习过程可能产 生持续性的神经细胞间连接的形 态学变化，这种持续性的变化可 能是记忆的神经基础。
Cajal (1852-1934)
stimulation
stimulation
J. Konorski (科诺尔斯基1903～1973 ，波兰心 理学家)提出：一定条件下感觉刺激的结合可在 神经细胞及其连接处产生两种变化：
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2000
卡尔森 生于1923年 在瑞典哥德堡 大学药理学系
格林加德 生于1925年 在美国纽约洛克菲 勒大学分子和细胞 神经学实验室
坎德尔 生于1929年 在美国纽约哥伦比 亚大学神经生物学 和行为学中心
第二部分 学习记忆的分类

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人类间脑损伤病例研究：

1）基本情况：N.A. 男性， 21岁，被花剑刺伤右 侧鼻孔，并深入左脑，CT扫描发现左侧丘脑背内 侧核被损坏。 2）康复后，N.A.的认知能力正常，短时记忆正常， 但长期记忆力遭到破坏（严重的顺行性遗忘和部分 的逆行性遗忘）。 3）结论：间脑损伤与颞叶切除出现的遗忘症状类 似，提示间脑与颞叶的陈述性记忆中枢有密切的关 系，是形成陈述性记忆的重要结构。 47
两个刺激或刺激与行为之间发生联系 经典条件反射（classical conditioning） 操作式条件反射（operant conditioning）
经典条件反射
条件刺激（CS）：铃声 （conditioned stimulus）
非条件刺激（US）：食物 （unconditioned stimulus）
1.神经系统组成简单 105个
2.神经环路简单
腹神经节2000个
Aplysia or sea slug
坎德尔 生于1929年 在美国纽约哥伦比 亚大学神经生物学 和行为学中心
坎德尔利用海洋生物海 兔研究发现，短期记忆和长 期记忆都与突触和神经递质 有关。神经递质释放得越多， 海兔的学习和记忆保护能力 就越强。而突触释放较多递 质的最重要的原因是由于离 子通道的蛋白质磷酸化所致， 这正与格林加德的研究不谋 而合。
经典条件反射
CS（铃声） US（食物） 不引起唾液分泌 引起唾液分泌
CS+US经过一定时间的训练（学习）后， CS便引发出一种新的反应叫条件反应。这 时CS预示着US即将到来。
经典条件反射
“望梅止渴”： 不是先天就有的，是出生后在特定的 环境和情况下形成的。
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。
中的记忆和对事件的选择 注意
工作记忆: 从认知心理提出的概念，指
在执行某些认知行为中的一 种暂时的信息储存。
长时记忆
两者的区别
1.保持时间: 短时记忆：短（数秒） 长时记忆：长（数小时 ~ 永久） 2.记忆容量: 短时记忆：有限 长时记忆：无限
记忆存储的阶段性
？
神经机制
短时记忆：神经活动可塑性 解释——正进行着活动的神 经元将信息储存下来
之一， 是由相互联系的CA1, CA3(阿蒙 氏角)和齿状回等多个区域组成。
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海马经典的三突触回路

wk.baidu.com

来自嗅皮层的前穿 质通路(perforant pathway---PP)进入 齿状回(dentate gyrus—DG) 构成海 马脑区的主要输入； 齿状回的颗粒细胞由 苔状纤维与 CA3区相 联系； CA3 通过Schaffer 侧枝和CA1区锥体细 胞连接。
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LTP作为信息储存的突触机制的特性：
LTP可在海马的3个基本神经通路上被诱
导出来 LTP可被快速地诱导出来； LTP一旦被诱导出来，就可稳定地维持 数个小时或更长时间
这就说明LTP是记忆的储存机制吗？
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（二）Schaffer侧枝通路的长时程增强
谷氨酸为神经递质，与CA1区锥体细胞上的两 类受体结合：AMPA和NMDA； NMDA受体特别之处：Glu结合于突触后膜， 并且产生去极化至足以取 代阻塞离子通道的Mg2+ 时，才介导Ca2+流；
敏感化：指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性增强。
示例：轻触烫伤周围区
形成条件：与联合性的条件反射不同，
它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，因而也称假 性条件化。
意义：要求动物学会注意某一刺激，
因为它伴随有可能的疼痛或危险的后果。
联合型学习（associative）：


Korsakoff综合症：

Korsakoff综合症：是由于慢性酒精中毒造成 的 硫胺素缺乏，常见丘脑背内侧核和乳头体受损， 其特点之一是严重的记忆障碍（顺行性遗忘和 部分逆行性遗忘）。此外，还伴有异常的眼动， 协调性丧失及震颤。
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3)前额叶皮层
语义记忆：通过内侧颞叶在大脑皮层记
非陈述性记忆（nondeclarative memory or implicit memory）
特点：
1.自主性和反射性
2.不依赖于意识和
认知
3.不能用语言表达
1.程序记忆（procedural memory）： 纹状体、运动皮层、小脑 2.初始效应（priming） 新皮层 3.非联合型学习记忆 （nonassociative memory） 反射通路