海马与学习记忆

学习与记忆期末论文
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二零一一年十二月二十六日
海马与学习记忆的关系
摘要：学习和记忆是脑的重要功能，是大脑最基本也是最重要的高级神经功能之一，是衡量人类智能发育的重要指标。

关于学习和记忆神经机制的研究是当前神经科学研究的热点。

多年来人们对学习与记忆在脑内的定位问题进行了大量的研究，近年不少学者认为边缘系统中的海马是学习、记忆等高级神经活动的重要部位，它与学习记忆有着密切的联系。

本文主要对海马与学习记忆的关系作一简述。

关键字：海马学习记忆大脑神经
1 海马结构概述
海马结构位于颞叶内侧面的基底部，属于大脑边缘系统，它包括齿状回、固有海马(又称海马或阿蒙氏角)、下托复合体和内嗅皮质，在结构和功能上可视为一个整体。

海马也称海马本部或Ammons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。

海马的细胞结构分为分子层、锥体细胞层和多形细胞层；在冠状位上海马分为CA1、CA2、CA3和CA4区，CA1区含有小锥体细胞，CA2区含有大量的轴突，CA3区含有苔藓状纤维，CA4区含有大锥体细胞。

2 海马学习记忆功能的发现
1957年，米尔纳、潘菲尔德和斯科特维尔观察了海马在记忆中的作用，他们初步观察了两侧海马损伤病人记忆的丧失情况。

根据观察断定，在直接印象痕迹的保持和再现中，海马结构起着重要的作用。

海马损伤时所见的记忆障碍，可以在人智力完好，保持觉醒的背景上发生，一般不伴随任何意识障碍和虚构症旧J。

从此，众多的生理学家和心理学家把学习记忆机制的焦点集中在对海马的研究上。

3 海马在学习记忆中的作用机制
3.1 突触传递长时程增强(LTP)的发现
1973年，Bliss和Lomo首先在海马回皮层观察到，当用短串高频电刺激海马的兴奋性传人神经时，海马突触传递可在数秒钟内增强，其增强效果髓持续数小时至数周。

他们将这一现象称为突触传递的长时程增强(long-lasting potentiation)或长期强化(1ong term potentiation，LTP)。

LTP是突触活动的易化现象，被视为突触可塑性的一个模式，习惯上把具有这种性质的突触称为“可塑性突触”。

脑内有无与行为学习相关的LTP，这是探讨LTP有无可能作为记忆装置首先要解决的问题。

Thompson(1983)直接在动物的行为学习中进行研究，最先提出家兔海马齿状回颗粒细胞(DEC)有与条件性行为建立相哭的LTP出现。

其后相继有报道在不同学习模型及不同种动物的DGC中获得类似结果，并称之为行为性LTP。

行为性LTP不仅在PP-DGC，还在PP-CA3C、PP-CA、C的锥体细胞以及不同学习模型中观察到，还有人发现有习得性LTP。

习得性LTP的形成、保持、消退、再形成与条件性行为的习得、保持、消退、再学习密切相关，但它并非伴随效应，它对行为有控制作用。

3.2 LTP与学习、记忆的关系
LTP具有时程长和联合的性质，因此不少学者把LIP与学习和记忆联系起来，认为它是研究学习、记忆的分子模型，并试图用试验证明它们之间的联系。

目前，大量的实验研究证明哺’：①改变突触可塑性形成机锚，可影响学习与记忆；②在学习记忆的相关脑区可见突触可塑性的形成；③在特定环境中，诱导或增强突触可塑性．同样可促进或易化学习与记忆。

Thomas在海马突触可塑性与年龄相关的记忆下降的关系研究中指出，易化LTP的诱导．或降低诱导LTP的闷值．可改善老年鼠的记忆能力，而阻断L1P的诱导，可直接影响海马依赖性学习行为的获得。

空间记忆的储存通常是通过NMDA受体的激活，脑室内注射NMDA受体的竞争性拮抗剂可阻断齿状回兴奋性突触LTP的产生和损伤大鼠在Morriszh迷宫中空间记忆的学习，NMDA受体的高表达可增强海马介导的学习过程。

4 海马中与学习记忆有关的化学物质
4.1 乙酰胆碱
海马-边缘系统中有丰富的胆碱能纤维和胆碱敏感细胞及受体，与学习记忆有密切关系。

应用拟胆碱药可显著增强学习记忆能力，相反，中枢胆碱受体阻断剂——东莨菪碱可阻抑习得性LTP的形成，促进已形成的LTP的消退，从而引起记忆、识别能力明显减弱。

4.2 去甲肾上腺素和多巴胺
据报道，脑内儿茶酚胺能系统与学习记忆有关。

已知背侧海马接受去甲肾上腺素和多巴胺能纤维支配，将6-羟多巴胺注入大鼠背侧海马，阻断其中去甲肾上腺素能和多巴胺能纤维的作用，大鼠条件性回避行为的学习和记忆不能进行。

4.3 肽类激素
1965年荷兰药理学家、皇家科学院院长De Wied和一些内分泌学家首先发现脑垂体的某些肽类激素与学习和记忆有密切关系，其中尤以加压素(AVP)的作用最为突出。

研究发现，切除垂体后叶的大鼠和先天性缺乏AVP的大鼠，不易保持条件性回避反应，用垂体后叶素提取物后则恢复正常。

临床研究发现，老年人血液中垂体后叶激素含量减少，用AVP喷鼻，可使他们的记忆效率明显提高。

用AVP治疗遗忘症患者亦收到满意效果[10]。

同时还发现，AVP对学习和记忆的作用是长期的，而促肾上腺皮质激素是短期的，催产素对学习和记忆的作用与AVP 相反，不利于记忆的巩固，并加速遗忘。

80年代又有人用高效液相层析与放射免疫相结合的技术测定不同脑区中AVP及其片段的含量，发现与学习记忆有关的脑区，例如，海马、中隔等脑区中，AVP和片段的含量很高。

4.4 氨基酸类
①谷氨酸——光性递质Wigstrom等研究了海马锥体细胞、颗粒细胞的长时程增强现象，发现具有时间上有关联的两个刺激到达神经元时，才形成长时程增强现象。

这种联合作用的实质是单次传入冲动引起末梢释放的谷氨酸类递质与位于神经元树突棘的去极化引起的MM-DA受体通道(N-甲基-D-天门冬氨酸)的开放在一定条件的重合。

②γ-氨基丁酸是海马主要的抑制性递质，用GABA受体阻断剂可易化LTP的形成，从而提高记忆力。

4.5 单胺类、包括儿茶酚胺、5-羟色胺(5-HT)、组胺
据报道，脑内儿茶酚胺能系统与学习记忆有关。

5-HT纤维分布于海马的分
子层和齿状回的颗粒下层，海马5-HT通路抑制海马锥体细胞的活动。

海马的组胺能神经纤维可能来自下丘脑，组胺抑制海马的神经元。

另有报道，将6-羟多巴胺注入大鼠背侧海马，阻断其中去甲肾上腺素能和多巴胺能纤维的作用，大鼠条件性回避行为的学习和记忆不能进行。

4.6 脑啡呔-学习记忆的调剂
有人报告阿片肽参与脑的高级机能———学习记忆的调制，脑啡呔可对记忆有损害作用，可使记忆力下降。

用Bestatin(一种氨基肽酶抑制剂)能减少脑啡呔的水解而引起记忆的减退，纳洛酮竞争阿片受体，拮抗了Bestatin的作用，使脑啡肽作用降低，从而增强记忆。

总结
边缘系统中的海马与学习和记忆有密切的关系，它不只在记忆形成的早期阶段有重要作用,在记忆的保存和再现中也有重要作用。

但是海马在学习记忆活动中的作用还有许多问题尚未明了。

许多神经科学家认为长时记忆可能与新的蛋白合成有关, 但至今只在海马脑片的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时相中起关键性作用，但CAMP 如何介导蛋白合成依赖型的长时记忆, 在哺乳动物还没有获得直接的证据。

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。

学习记忆是一个极其复杂的生理过程, 它不仅有海马参与，还有多个脑区乃至大脑皮质参与。

脑损伤及脑电图的资料表明, 学习记忆是皮质和皮质下大量神经元以一定时空模式高度配合而完成的。

越是复杂的学习记忆, 越需要较高水平的神经结构参与。

学习记忆过程中大脑皮质等有关脑区是如何对海马起调控作用等问题还有待进一步探讨。

参考文献
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