海马体

课程名称：脑的学习与记忆主讲教师：王少辉

学号：2014210539 姓名：李瑜成绩：

海马体在学习记忆中的作用

摘要：本文以海马体在学习记忆中的作用为中心，分别讲述了海马体与短期记忆、长期记忆、空间记忆与联想记忆的联系，并且还提到海马体归档与检索的作用。在本文的最后，还论述了阿尔茨海默症与海马体之间的关系。

海马体，又名海马回、海马区等等。因为它的形状看上去像海马一样，所以我们亲切的称它海马体。

海马体结构位于颞叶内侧面的基底部, 是边缘系统的重要组成部分, 由几个相关的皮质区所构成, 它包括:海马、齿状回和下托。海马也称海马本部或Ammon's 角, 在冠状面上呈C字形, 与齿状回相连, 共同形成S形的结构。海马表面覆有一层室管膜, 膜的深面是一层被称为室床的白质。其纤维向后内方聚集, 形成纵行的海马伞, 与穹窿脚相续。齿状回是一条狭长的皮质带, 除内侧面外皆为海马所包绕, 尽管是海马结构中最简单的皮质区, 但其在向其他海马区传递内嗅皮层的信息的过程中却发挥着关键的作用。下托是指位于海马旁回皮质和海马之间的过渡区域。[1]

海马体主要负责记忆和学习，我们通常所了解的海马体主要负责日常生活中的短期记忆的存储，有点像是计算机的内存，将几周内或几个月内的记忆鲜明暂留，以便快速存取。

早期的时候，在动物实验中, 人们发现损毁海马能促进操作性逃避的学习, 但可减弱在“T”迷宫逃避足部电击的视觉辨别问题的学习。同时在临床上, 人们也发现因治疗颞叶癫痫而进行海马切除的病人, 他们的新近记忆会丧失, 而他们记忆丧失的程度取决于切除部位的大小。而那些双侧海马损伤的患者, 当他们在一段时间内集中注意力, 他们是可以记住一个短句或少量的数字, 但当他们把注意力转向某些其它事物时, 即使是在非常短的时间内，他们也会忘记那些他们记过的短句与数字。这种障碍使他们不能学习新事物, 也不能记忆新近的经历, 但对他们发病前获得的技能以及生活中曾发生的事情, 仍有良好记忆。以上种种都

证明了海马与短期记忆有密切的关系。[2]

如果你认为海马体的作用也就这样，那你就大错特错了，根据最近几十年的研究发现海马体与我们的长期记忆也是有一定关系的，有科学曾经做过两个实验，分别是海马齿状回与长时程增强的关系（LTP）和药物对于海马体长时程增强的影响，这两个实验都验证了这个结论。我们知道长时记忆的形成是与新的突触的建立和新蛋白质的合成有关的。科学家在海马脑片的LTP模型上研究了cAMP(环-磷酸腺苷)的作用,认为cAMP信号通路在LTP 的蛋白质合成依赖性中起关键性作用, 但遗憾的是cAMP 如何介导蛋白合成依赖型的长时记忆,在哺乳动物我们目前还没有获得直接的证据。也有有资料报道, 海马Ach 受体和GABA受体参与记忆形成和长时记忆的保持, 但如何参与还未明了。但不管怎么样，对于海马体与长时记忆具有一定的联系，我们是不可否认的。

海马体与我们的空间学习能力也是有一定的关系的，大量研究已经证明其与空间认知功能有关, 尤其CA3区被认为与空间辨别性学习记忆活动的关系尤为密切[3]。早在2000 年，就有一些研究人员发现，与其他成年男性相比，出租车驾驶员的海马体后部相对于普通人来说要更大，并且形状也异于普通人，这说明大脑中的这一区域对于空间记忆来说是很重要的。在之后，英国伦敦大学学院的神经科学家Demis Hassabis 和Eleanor Maguire 及其同事也利用功能磁共振成像（fMRI）技术（这种技术能够通过血流变化监测大脑活动）做过这样的一个实验。研究人员要4名男志愿者在两间由虚拟程序形成的房间内游走，并且在8 个具有不同标记位置反复停留；与此同时，他们利用fMRI 对志愿者大脑中的海马体区域进行扫描。最终在对每个停留位置的大脑扫描结果进行分析后发现，一套定制的计算机运算法则能够始终如一地确定一名受试者曾“驻足”的8 个地方。这个实验很好的说明了，我们的海马体中藏着一副地图。[4]

海马体除了和空间学习记忆有关，与我们的联想记忆也是有一定联系的。科学家们曾经利用一个难得的机会，在癫痫病人接受大脑外科手术时，记录了单个人类大脑细胞工作时产生的气泡和裂纹。而且科学家也发现，如果一个病人的脑神经会为某个特定人物而着迷、疯狂，那么一旦在美国自由女神像前递给他那个特定人物的照片，那么这个病人的脑神经就可以被“训练”成看到自由女神像就会作出反应。由此可见，海马体中的单个脑细胞，在形成新的联想记忆中发挥

着重要作用。科学家这样解释说：“如果你的某个记忆场景中，同时有埃菲尔铁塔、一位朋友及一个粉红气球，那么如果某天我给你一张埃菲尔铁塔的照片，那你回想起的不仅是你的那位朋友，还会有那个粉红气球。”这个比喻十分生动的解释了海马体在我们进行联想记忆时起到的作用。

其实海马体除了与以上这些记忆有关联外，海马体还起到了归档与检索的作用。如果将大脑皮层想象为一个巨型图书馆，那么海马体就是其中的图书管理员。为了窥探大海马体的归档系有是如何运作的。科学家们借助功能性核磁共振成像，对大脑内部进行了深入研究。在整个实验中，科学家发现了人脑海马体内的完成模式，验证了海马体与人脑之间的这种关系。我们可以这样形象的解释：“如果给你一个位置，就能让你明确的检索到这个人。此外我们还看到与该事件有关物质区域被激活。这样的话，我们可以知道，即使这个物体与任务无关，你也无需去检索它，我们仍然会想起这个物体。我们可以发现，这个“物体”区域的激活与海马体的反应有关，这意味着是海马体在实施这种完成模式，检索所有的回忆部分。这样看来，海马体的作用就像一个索引，将所有的事情关联起来，然后迅速检索归档。如果让大脑皮层来关联这些碎片，那么效率就会非常低了。”[5] 海马体在我们的学习与记忆中的作用是勿庸置疑的。科学家也曾经研究过阿尔兹海默病患者（阿尔兹海默病(简称AD)是最常见的老年痴呆症，它是一种以隐匿起病和进行性恶化为特征的神经系统退行性疾病Ⅲ．其典型的临床症状概括为三方面，认知功能减退、行为与精神障碍、生活能力下降）大脑内部的海马体，具体研究处理过程包括影像预处理、海马体分割、海马表面贝尔特拉米指标的计算和独立成分的提取，最后，通过可视化直观显示了海马表面的贝尔特拉米指标。最后的结果表明，阿尔兹海默病患者海马体表面的贝尔特拉米指标（所选用的贝尔特拉米指标，能够显示不同海马表面之间的变化情况）能检测海马表面随时间变化的萎缩信息。这个实验的研究对象同一位，阿尔兹海默病患者不同时间点的海马表面，旨在检测AD患者海马表面随时问的萎缩情况。这个实验从另一方面验证了海马体在我们学习与记忆中起到的关键作用,而且通过对阿尔兹海默病患者于海马体关系的探讨，也对我们对于阿尔兹海默病患者的治疗有了一个十分好的研究方向。[6]