畢業(yè)論文《學(xué)習(xí)記憶機(jī)制研究進(jìn)展》

1、內(nèi)容摘要關(guān)鍵詞1學(xué)習(xí)的概述i11非聯(lián)合型學(xué)習(xí)i12聯(lián)合性學(xué)習(xí)ii2記憶和遺忘的概述ii2. 1記憶的分類ii2.212憶的生理機(jī)制iii2.2.1記憶機(jī)能定位說(shuō)iii2.2.2記憶機(jī)能整體說(shuō)iv2. 2. 3記憶分子學(xué)說(shuō)iv23遺忘的原因iv2.3. 1記憶痕跡衰退說(shuō)iv2.3.2干擾抑制說(shuō)v2. 3. 3動(dòng)機(jī)性遺忘說(shuō)v2. 3. 4線索依賴性遺忘3學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)生物學(xué)vi3.1學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)vi3. 2參與學(xué)習(xí)和記憶的不同腦區(qū)域vi3.2. 1海馬vi3. 2. 2杏仁核vi3.2.3顆葉vi3. 2.4 間腦vi3.2.5新皮質(zhì)vii3.2.6小腦vii3. 3腦內(nèi)記憶的神經(jīng)

2、回路vii3. 3. 1陳述性記憶的神經(jīng)回路viii3. 3. 2非陳述性記憶的神經(jīng)回路viii3.3.31作記憶系統(tǒng)ix3. 3. 4運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)記憶神經(jīng)回路ix4目前研究進(jìn)展ix4. 1形態(tài)解剖學(xué)方法ix42免疫組織化學(xué)方法x4. 3電生理方法xi4. 4轉(zhuǎn)基因技術(shù)xi5小結(jié)展望xii注釋xiii參考文獻(xiàn)xiv附錄xiv后記xv學(xué)習(xí)記憶機(jī)制研究進(jìn)展學(xué)習(xí)記憶內(nèi)容摘要：學(xué)習(xí)與記憶是大腦高級(jí)功能之一，也是腦科學(xué)研究的熱點(diǎn)。學(xué)習(xí)記 憶作為腦的最基本高級(jí)功能之一，其認(rèn)知和神經(jīng)機(jī)制的研究?jī)星霸谖覈?guó)處于熾熱階段, 分子神經(jīng)生物學(xué)同行為學(xué)、臨床神經(jīng)科學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的有關(guān)技術(shù)同時(shí)或?qū)崟r(shí)的結(jié) 合起來(lái)，將是研究學(xué)

3、習(xí)記憶機(jī)制的必然趨勢(shì)。本文對(duì)學(xué)習(xí)記憶機(jī)制研究方法及研究進(jìn)展 作了概述。關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)記憶遺忘神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)生理機(jī)制形態(tài)解剖學(xué)方法免疫組織化學(xué)方法電生理方法轉(zhuǎn)基因技術(shù)1學(xué)習(xí)的概述學(xué)習(xí)是指人和動(dòng)物獲得外界信息的神經(jīng)過(guò)程，它可分為非聯(lián)合型學(xué)習(xí)和聯(lián)合型學(xué) 習(xí)。1.1非聯(lián)合型學(xué)習(xí)非聯(lián)合型學(xué)習(xí)是指在刺激和反應(yīng)之間不形成明確聯(lián)系的學(xué)習(xí)形式。它主要表現(xiàn)為 單一刺激長(zhǎng)期重復(fù)作用下個(gè)體對(duì)該刺激的行為反應(yīng)發(fā)生改變，即增強(qiáng)或減弱的過(guò)程。 習(xí)慣化和敏感化屬于典型的菲聯(lián)合型學(xué)習(xí)。習(xí)慣化指一個(gè)不具有傷害性效應(yīng)刺激重復(fù) 作用時(shí)，機(jī)體對(duì)該刺激的反射性行為反應(yīng)逐漸減弱的過(guò)程。皺感化是習(xí)慣化的對(duì)立面, 表現(xiàn)為當(dāng)一個(gè)強(qiáng)刺激存在時(shí)，大腦

4、對(duì)一個(gè)弱刺激的反應(yīng)會(huì)得到加強(qiáng)。在敏感化過(guò)程中 強(qiáng)刺激和弱刺激之間并不需要建立某種聯(lián)系，也不需要兩者在時(shí)間上的結(jié)合。1. 2聯(lián)合型學(xué)習(xí)聯(lián)合型學(xué)習(xí)是指兩種或兩種以上刺激所引起的腦內(nèi)兩個(gè)以上的中樞之間的活動(dòng)形 成聯(lián)結(jié)而實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)過(guò)程，是一種刺激和反應(yīng)之間建立聯(lián)系的學(xué)習(xí)。經(jīng)典性條件反射 和操作性條件反射均屬于聯(lián)合型學(xué)習(xí)。經(jīng)典性條件反射類型的學(xué)習(xí)是俄國(guó)生理學(xué)家巴甫洛夫首先發(fā)現(xiàn)并對(duì)其特征進(jìn)行描 述的。形成條件反射的基本條件是條件刺激和非條件刺激在時(shí)間上的結(jié)合，且條件刺 激必須在前。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，給狗喂食前的鈴聲刺激就是條件刺激，而食物是非條件 刺激，通過(guò)鈴聲多次強(qiáng)化后，鈴聲就成為狗進(jìn)食的條件刺激。操作性條

5、件反射類型的學(xué)習(xí)是由skinncr（斯金納）對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)性研究和總結(jié)的。 操作性條件反射是在操作和強(qiáng)化刺激之間建立聯(lián)系。在大鼠實(shí)驗(yàn)中，大鼠通過(guò)按動(dòng)能 夠發(fā)送食物的杠桿這一操作獲得食物，這里的食物就是強(qiáng)化物，多次操作后就獲得按 動(dòng)杠桿便得到食物的經(jīng)驗(yàn)。記憶是大腦對(duì)外界輸入的信息進(jìn)行編碼、儲(chǔ)存和提取的神 經(jīng)過(guò)程。貯存在大腦中的信息在應(yīng)用時(shí)不能提取或提取發(fā)生錯(cuò)誤則相當(dāng)于遺忘。2記憶和遺忘的概述記憶是大腦對(duì)外界輸入的信息進(jìn)行編碼、儲(chǔ)存和提取的神經(jīng)過(guò)程。貯存在大 腦屮的信息在應(yīng)用時(shí)不能提取或提取發(fā)生錯(cuò)誤則相當(dāng)于遺忘。2. 1記憶的分類2. 1. 1陳述型記憶和非陳述型記憶陳述型記憶它依賴于對(duì)信息的獲得和

6、回憶的意識(shí)表達(dá)，依賴于評(píng)價(jià)、比較和推理 等認(rèn)知過(guò)程，包含對(duì)片段信息的加工，大腦可以利用這些片段的信息重組過(guò)去的事件 或情節(jié)。非陳述性記憶是具有自主或反射性質(zhì)的記憶，又稱內(nèi)隱性記憶。它不依賴于意識(shí) 和認(rèn)知過(guò)程，幾乎不能用語(yǔ)言表達(dá)岀來(lái)，主要表現(xiàn)為對(duì)操作某些作業(yè)的完善，需要經(jīng) 過(guò)多次重復(fù)測(cè)試才能逐步形成，運(yùn)動(dòng)技巧、規(guī)則的學(xué)習(xí)等都展于非陳述性記憶。在非 陳述性記憶屮，像口常生活中人們對(duì)彈鋼琴、打球、做體操和系鞋帶等技能或行為的記憶稱為程序性記憶。2. 1. 2短時(shí)記憶和長(zhǎng)時(shí)記憶短時(shí)記憶是指腦屮的信息在一分鐘z內(nèi)加工編碼的記憶。它具有兩個(gè)基本特點(diǎn):第 一，短時(shí)記憶中信息的保持時(shí)間在無(wú)復(fù)述的情況下一般只有

7、5 一 10秒，最長(zhǎng)也不超過(guò) 1分鐘;第二，短時(shí)記憶的容量有限，短時(shí)記憶的容量又稱記憶廣度，指信息短暫出現(xiàn) 后被試所能呈現(xiàn)的最大量，研究表明，人類記憶廣度為7±2,其平均數(shù)為7。長(zhǎng)時(shí)記憶是指信息經(jīng)過(guò)充分加工，在腦中長(zhǎng)久保持的記憶。它一般具有兩個(gè)特點(diǎn): 第一，長(zhǎng)時(shí)記憶的容量無(wú)限，長(zhǎng)時(shí)記憶中的信息主要是短時(shí)記憶中的信息通過(guò)復(fù)述加 工而來(lái)，但也有一些是感知印彖深刻而一次性直接進(jìn)入長(zhǎng)時(shí)記憶而被存儲(chǔ)的;第二，長(zhǎng) 時(shí)記憶中的信息保持時(shí)間長(zhǎng)久，它能夠按時(shí)、h、刀、年乃至終身計(jì)算，在理論上被 認(rèn)為是永久存在的。2. 1. 3工作記憶和參考記憶工作記憶是指對(duì)某次訓(xùn)練時(shí)出現(xiàn)的特殊刺激或線索的記憶，也就是

8、動(dòng)物或人在進(jìn) 行某種復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)操作過(guò)程中腦內(nèi)“在線”或短暫貯存某些必要信息的神經(jīng)過(guò)程。 它需要對(duì)時(shí)間上分離的、在腦內(nèi)的不同部位存貯的不同類型的信息加以整合，因而也 稱為操作記憶。參考記憶指對(duì)整個(gè)訓(xùn)練過(guò)程中一直不變的一般線索或規(guī)則的記憶。2. 2記憶的生理機(jī)制2. 2. 1記憶機(jī)能定位說(shuō)記憶機(jī)能定位說(shuō)認(rèn)為，在大腦中存在著視覺(jué)記憶的視覺(jué)中樞、聽(tīng)覺(jué)記憶的聽(tīng)覺(jué)中樞、 語(yǔ)言記憶的言語(yǔ)中樞和運(yùn)動(dòng)記憶的運(yùn)動(dòng)中樞，刺激在大腦的不同區(qū)域形成記憶。記憶 機(jī)能定位說(shuō)的例證最初來(lái)自臨床病例的觀察。加拿大醫(yī)牛潘菲爾德(w.penfield)u為記 憶與大腦皮層的額葉和顆葉有著密切的關(guān)系。2. 2. 2記憶機(jī)能整體說(shuō)

9、記憶機(jī)能整體說(shuō)認(rèn)為，記憶是一種整合的心理現(xiàn)象，在大腦中并不存在單純的記憶 中樞。美國(guó)心理學(xué)家拉希萊(k. lashley)通過(guò)切除動(dòng)物大腦皮層的一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，動(dòng) 物記憶學(xué)習(xí)的成績(jī)與破壞大腦皮層的特殊部位關(guān)系不大，而與大腦皮層被損傷部位的 大小有關(guān)，破壞的面積越大，對(duì)記憶學(xué)習(xí)的影響越大，記憶喪失越嚴(yán)重。因此，他認(rèn) 為，記憶的保持并不依賴于大腦皮層的精細(xì)結(jié)構(gòu)部位，而是與廣泛的神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng)有 關(guān)，是整個(gè)大腦皮層的機(jī)能。2. 2. 3記憶分子學(xué)說(shuō)記憶分子學(xué)說(shuō)認(rèn)為記憶經(jīng)驗(yàn)是由神經(jīng)元內(nèi)的核糖核酸的分子結(jié)構(gòu)承擔(dān)。神經(jīng)細(xì)胞 的脫氧核糖核酸(dna)是借助核糖核酸(rna)傳遞遺傳信息的機(jī)制。瑞典神經(jīng)生物化學(xué)

10、家海登(h. hyden)通過(guò)訓(xùn)練白鼠走鋼絲，解剖后發(fā)現(xiàn)，白鼠腦內(nèi)與平衡活動(dòng)相關(guān)的神經(jīng) 細(xì)胞的rna含量顯著增加，組成成分也有相應(yīng)變化，由此他認(rèn)為，生物大分子是信息 儲(chǔ)存單元，rna和dna是記憶信息的化學(xué)分子載體。對(duì)記憶生理機(jī)制的研究很多，從已 有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和臨床實(shí)驗(yàn)看，對(duì)記憶機(jī)能的定位說(shuō)、整體說(shuō)、分子說(shuō)等等，都不應(yīng)該 簡(jiǎn)單否定或絕對(duì)化。23遺忘的原因2. 3. 1記憶痕跡衰退說(shuō)記憶痕跡衰退說(shuō)認(rèn)為，主要強(qiáng)調(diào)生理活動(dòng)過(guò)程對(duì)記憶痕跡的影響，認(rèn)為遺忘是由 于記憶痕跡得不到強(qiáng)化而逐漸減弱，以致最后消退的結(jié)果。巴甫洛夫的條件反射理論 認(rèn)為，記憶痕跡是人在感知、思維、情緒和動(dòng)作等活動(dòng)時(shí)大腦皮層上有關(guān)部位

11、所形成 的暫時(shí)神經(jīng)聯(lián)系，聯(lián)系形成后在神經(jīng)組織中會(huì)留下一定的痕跡，痕跡的保持就是記憶。 在有關(guān)刺激的作用下，會(huì)激活痕跡，使暫時(shí)神經(jīng)聯(lián)系恢復(fù)，保持在大腦中的過(guò)去經(jīng)驗(yàn) 便以回憶或再認(rèn)的方式表現(xiàn)出來(lái)。有些沒(méi)有被強(qiáng)化的痕跡，隨著時(shí)間的推移而逐漸衰 退造成遺忘。雖然記憶痕跡衰退說(shuō)冃前還沒(méi)有得到精確有力的實(shí)驗(yàn)證明，但它的解釋 接近于常識(shí)，很容易為人們所接受。2. 3. 2干擾抑制說(shuō)干擾抑制說(shuō)認(rèn)為，遺忘是由于在學(xué)習(xí)和回憶之間受到其他刺激干擾的結(jié)果，一旦 排除了這些干擾，記憶就能夠恢復(fù)。干擾抑制說(shuō)最明顯的證據(jù)是前攝抑制和倒攝抑制 前攝抑制是指先前的學(xué)習(xí)與記憶對(duì)后繼學(xué)習(xí)與記憶的干擾作用。后攝抑制是指后繼的 學(xué)習(xí)與

12、記憶對(duì)先前學(xué)習(xí)材料的保持與回憶的干擾作用。2. 3. 3動(dòng)機(jī)性遺忘說(shuō)動(dòng)機(jī)性遺忘說(shuō)認(rèn)為，遺忘是由于某種動(dòng)機(jī)的壓抑所致，乂稱為壓抑說(shuō)。弗洛伊徳 把記憶和遺忘看作是個(gè)人維護(hù)自我的動(dòng)態(tài)過(guò)程，他認(rèn)為人們常常壓抑早年生活中痛苦 的記憶以避免因?yàn)檫@種記憶可能會(huì)引起的焦慮或不安。這種經(jīng)驗(yàn)難以回憶既不像記憶痕跡衰退說(shuō)所述的痕跡消退所造成，也不像記憶干擾說(shuō)所述的由于學(xué)習(xí)材料之間的相 互干擾所造成。2. 3. 4線索依賴性遺忘線索依賴性遺忘認(rèn)為，遺忘不是由于痕跡的消退，而是因?yàn)闄z索線索困難所致, 這是與痕跡消退說(shuō)相反的觀點(diǎn)。圖爾文(tulving)將線索依賴性遺忘和痕跡消退說(shuō)做了 區(qū)分。他認(rèn)為遺忘有兩種可能性，一種

13、可能是信息從記憶系統(tǒng)中消失，這是痕跡消退 說(shuō)的觀點(diǎn)；另一種可能是信息仍存儲(chǔ)在記憶系統(tǒng)里，但不能被提取出來(lái)，這是線索依賴 性遺忘。近年來(lái)神經(jīng)可塑性的研究認(rèn)為線索依賴性遺忘是長(zhǎng)時(shí)記憶產(chǎn)生遺忘的主要原 因。3學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)生物學(xué)3. 1學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)神經(jīng)系統(tǒng)的高級(jí)部位是腦。腦所具有的一個(gè)非凡功能就是學(xué)習(xí)和記憶。學(xué)習(xí)和記 憶涉及到許多腦結(jié)構(gòu)特別是大腦皮質(zhì)的神經(jīng)元但并非全部皮質(zhì)區(qū)域。3. 2參與學(xué)習(xí)和記憶的不同腦區(qū)域3. 2. 1海馬海馬位于側(cè)腦室內(nèi)側(cè)，其外側(cè)有緊貼嗅溝的三個(gè)重要皮質(zhì)結(jié)構(gòu)：內(nèi)嗅皮質(zhì)，占據(jù)嗅 溝的內(nèi)岸；近嗅皮質(zhì)，占據(jù)嗅溝外岸；旁海馬皮質(zhì)，在近嗅皮質(zhì)的外方。內(nèi)嗅皮質(zhì)和近 嗅皮質(zhì)

14、一起又被稱為嗅皮質(zhì)。傳入信息先到嗅皮質(zhì)和旁海馬皮質(zhì)，然后到達(dá)海馬。海 馬的主要傳出結(jié)構(gòu)是彎窿，它從后上折向前，繞著丘腦。對(duì)海馬在記憶作用中的認(rèn)識(shí) 首先通過(guò)大鼠走迷宮行為實(shí)驗(yàn)獲得。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的正常大鼠可以在放射狀排列的迷宮內(nèi) 不走重復(fù)通路而得到食物，海馬損傷后的大鼠則有不同的表現(xiàn):它們記不住曾經(jīng)在迷宮 中走過(guò)的無(wú)效通路，要花很長(zhǎng)的時(shí)間才能得到食物。20世紀(jì)70年代，英國(guó)倫敦大學(xué)的 學(xué)考通過(guò)細(xì)胞內(nèi)電記錄發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大鼠處于不同位置時(shí)，海馬內(nèi)不同神經(jīng)元會(huì)選擇地產(chǎn) 生反應(yīng)。還有實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，海馬對(duì)建立環(huán)境的空間位置記憶有特殊作用。3. 2. 2杏仁核杏仁核實(shí)際上是由幾個(gè)神經(jīng)核組成的復(fù)合體，在記憶匯合過(guò)程中的作用

15、十分突出。mishkin等人證明，杏仁核復(fù)合體與皮質(zhì)的所有感覺(jué)系統(tǒng)有著直接聯(lián)系。他們?cè)谟?xùn)練猴 子完成延遲性非配對(duì)樣品記憶實(shí)驗(yàn)（即從40個(gè)樣品屮進(jìn)行選擇，每一個(gè)樣品都有各自 的視覺(jué)特征和觸覺(jué)特征）中得到，在猴子充分熟悉實(shí)驗(yàn)樣品的視覺(jué)特征和觸覺(jué)特征后， 讓猴子先在黑暗中觸摸一個(gè)樣品，然后在明亮處讓它依靠視覺(jué)記憶從同樣的樣品和一 個(gè)新的物品中把樣品挑選出來(lái)，結(jié)果切除杏仁核的猴子正確挑選的次數(shù)同碰運(yùn)氣差不 多，但切除海馬的猴子正確挑選率大約為90%。這說(shuō)明切除杏仁核破壞了觸覺(jué)信息和視 覺(jué)信息的匯聚，從而導(dǎo)致辨別能力的嚴(yán)重喪失，即正常情況下杏仁核在通過(guò)不同的感 覺(jué)形成記憶的過(guò)程屮起著聯(lián)系作用。3. 2.

16、 3顆葉無(wú)論是人類的臨床觀察還是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，都發(fā)現(xiàn)顆葉病變或切除會(huì)導(dǎo)致記憶障礙， 說(shuō)明正常情況下顆葉參與了記憶過(guò)程。早在20世紀(jì)30年代，bucy觀察到，把猴子的 雙側(cè)顆葉切除后，它不能再認(rèn)原來(lái)熟悉的物體。顆葉新皮質(zhì)具有貯存記憶印跡的能力 在人類的被試研究中也得到了證實(shí)。加拿大學(xué)者penfield于1954年報(bào)告了下述發(fā)現(xiàn): 癲癰病灶位于顆葉的病人，雖然顆葉皮質(zhì)與間腦的神經(jīng)聯(lián)系正常無(wú)損，但是，由于顆 葉病灶的刺激作用，使其興奮性水平處于比正常人異常高的狀態(tài)，對(duì)這種病人的顆葉 以極弱的電流刺激就會(huì)誘發(fā)復(fù)雜的感覺(jué)、記憶和行為模式。3. 2. 4間腦間腦也與記憶功能有關(guān)。間腦中的丘腦前核、丘腦背內(nèi)側(cè)核

17、和下丘腦乳頭體參與 加工認(rèn)識(shí)一記憶。從解剖結(jié)構(gòu)上看，間腦不僅與顆葉之間有大量的纖維聯(lián)系，而且海 馬的傳出纖維到達(dá)乳頭體，而乳頭體的傳出纖維又投射到丘腦前核（由此再到扣帶回）, 這就是著名的尸apez環(huán)路的組成部分。丘腦背內(nèi)側(cè)核接受包括杏仁核和下顆新皮質(zhì)在 內(nèi)的顆葉諸結(jié)構(gòu)的傳入，投射纖維則到幾乎所有額葉皮質(zhì)在臨床上也有間腦損傷后產(chǎn) 生記憶障礙的報(bào)道。3. 2. 5新皮質(zhì)新皮質(zhì)中的前額皮質(zhì)和外側(cè)頂下區(qū)都與工作記憶有關(guān)omishkin用猴子進(jìn)行的延遲 性非配對(duì)樣品記憶實(shí)驗(yàn)證明，前額皮質(zhì)是記憶環(huán)路中的一個(gè)組成部分，因而在記憶過(guò) 程中發(fā)揮重要作用?，F(xiàn)已知道，前額皮質(zhì)參與和解決問(wèn)題及周密計(jì)劃有關(guān)的工作記憶

18、。 20世紀(jì)30年代，jacobsen在延緩反應(yīng)任務(wù)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，切除猴的前額葉皮層導(dǎo)致空 間工作記憶能力下降。位于頂下溝內(nèi)的外側(cè)頂下皮質(zhì)也含有參與工作記憶的神經(jīng)元。 實(shí)驗(yàn)中電刺激外側(cè)頂下皮質(zhì)區(qū)可引發(fā)猴眼的掃視運(yùn)動(dòng)，用猴的延擱掃視實(shí)驗(yàn):使猴凝視 前方某點(diǎn)的同時(shí)在外周閃爍光亮，停止閃光后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延擱再解除猴的凝視， 猴的眼睛會(huì)去掃視當(dāng)初閃光的地方，可以證實(shí)外側(cè)頂下皮質(zhì)神經(jīng)元能短時(shí)掌握住將來(lái) 可產(chǎn)生眼球掃視的神經(jīng)信號(hào)。3. 2. 6小腦小腦的主要功能是配合大腦皮質(zhì)完成運(yùn)動(dòng)功能，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)，小腦可能在某些類 型的學(xué)習(xí)記憶過(guò)程中發(fā)揮重要作用。小腦外層為灰質(zhì)，它覆蓋一些核團(tuán)，如齒狀核、 中位核和頂核

19、。大量研究表明，小腦是經(jīng)典瞬膜/眨眼條件反射這種學(xué)習(xí)與記憶的關(guān)鍵 部位，它的基本神經(jīng)通路己基本被確定。33腦內(nèi)記憶的神經(jīng)回路3. 3. 1陳述性記憶的神經(jīng)回路以視覺(jué)學(xué)習(xí)記憶為例來(lái)描述陳述性記憶的神經(jīng)回路。到達(dá)視皮層的視覺(jué)信息，從 大腦皮層vi傳入v2、v3、v4等高一級(jí)的視皮層進(jìn)行整合加工，再到穎葉完成復(fù)雜的 視覺(jué)認(rèn)知功能（包括視覺(jué)信息的識(shí)別），接著經(jīng)顆下回與邊緣系統(tǒng)連接；視覺(jué)信息從嗅皮 層、杏仁復(fù)合體和海馬等這些內(nèi)側(cè)顆葉邊緣結(jié)構(gòu)直接投射到丘腦內(nèi)側(cè)核團(tuán)，再經(jīng)纖維 聯(lián)系投射到額葉皮層的腹內(nèi)側(cè)部;最后內(nèi)側(cè)顆葉、內(nèi)側(cè)丘腦和內(nèi)側(cè)額葉把視覺(jué)信息輸送 到前腦基底部膽堿能系統(tǒng)。前腦基底部膽堿能系統(tǒng)與邊緣系統(tǒng)

20、存在著雙向的神經(jīng)纖維 聯(lián)系，它能夠返回性地投射到大腦皮層的廣泛區(qū)域（包括視皮層），把視覺(jué)記憶信息貯 存在視皮層。這就形成了一個(gè)陳述性記憶的神經(jīng)回路。其他類型的認(rèn)知記憶的神經(jīng)回 路與之大體相同或形似。3. 3. 2非陳述性記憶的神經(jīng)回路非陳述性記憶與陳述性記憶存在著不同的神經(jīng)通路。研究表明，顆葉通路發(fā)出纖 維到達(dá)尾核尾部和殼核的尾腹部，這些部位又接受來(lái)自黑質(zhì)和新紋狀體的投射，然后 尾核發(fā)出投射到黑質(zhì)和蒼白球，再經(jīng)丘腦腹側(cè)核中繼而投射至運(yùn)動(dòng)前區(qū)和輔助運(yùn)動(dòng)皮 層，再與運(yùn)動(dòng)皮層相連。3. 3. 3工作記憶系統(tǒng)基于靈長(zhǎng)類動(dòng)物神經(jīng)解剖學(xué)和行為神經(jīng)生理學(xué)研究，go ldman - rakic提出了前 額葉皮

21、層工作記憶模塊假說(shuō):前額葉皮層具有多個(gè)工作記憶模塊，不同模塊位于不同的 亞區(qū)，主管不同性質(zhì)的工作記憶。3. 3. 4運(yùn)動(dòng)性學(xué)習(xí)記憶神經(jīng)回路對(duì)于一些瞬膜/眨眼條件反射一類的運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶，其記憶痕跡的神經(jīng)回路主要 是在皮層下結(jié)構(gòu)。研究表明運(yùn)動(dòng)核和紅核只是傳出通路而非記憶產(chǎn)生的部位，中位核 及小腦皮層的失活則會(huì)阻止學(xué)習(xí)。4目前研究進(jìn)展學(xué)習(xí)記憶的基礎(chǔ)在于神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的可塑性，而突觸是實(shí)現(xiàn)腦功能的關(guān)鍵部位，其 可塑性代表了整個(gè)神經(jīng)回路的可塑性，其細(xì)微變化是學(xué)習(xí)和記憶儲(chǔ)存的基礎(chǔ)。因此最新 的對(duì)學(xué)習(xí)記憶機(jī)制的研究主要集中在突觸可塑性上，下而就冃前研究者所采用的主要 方法和研究進(jìn)展作一介紹。4. 1形態(tài)解剖

22、學(xué)方法突觸有其典型的形態(tài)結(jié)構(gòu)，因此形態(tài)學(xué)觀察是學(xué)習(xí)記憶過(guò)程中突觸可塑性變化的 有效研究方法之一。觀察形態(tài)最早使用的方法是普通光學(xué)顯微鏡。但是在中樞神經(jīng)系 統(tǒng),突觸前終末的容積一般只有10-15l。因此，我們很難用光學(xué)顯微技術(shù)分析在整個(gè)突 觸水平發(fā)生了什么，也無(wú)法輕易的分辨出神經(jīng)突觸終末的細(xì)微空間結(jié)構(gòu)。審（，電子顯 微鏡技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用它主要觀察突觸數(shù)目和超微結(jié)構(gòu)的變化。目前在學(xué)習(xí)記憶過(guò) 程屮用來(lái)觀察的主要經(jīng)典指標(biāo)有另外突觸的結(jié)構(gòu)參數(shù)也反映了突觸的形態(tài)結(jié)構(gòu)，經(jīng)典 測(cè)定指標(biāo)有：突觸密度，小泡密度，突觸前終扣面積，終扣周長(zhǎng)，突觸連接區(qū)長(zhǎng)度，突觸后 膜增厚區(qū)的長(zhǎng)度和厚度等等，近年來(lái)突觸界而曲率，突觸

23、后致密（psd）、穿孔突觸及棘器 的研究比較多見(jiàn)。ceinimal6：發(fā)現(xiàn)有空間記憶缺陷的老年大鼠海馬區(qū)穿孔突觸數(shù)量明 顯降低，齒狀回分子層的中1/3區(qū)特別缺乏有孔的軸棘突觸，缺少程度與記憶喪失有直 接關(guān)系。此外穿孔突觸還受生活環(huán)境等因素的影響，提示穿孔突觸與學(xué)習(xí)記憶功能密切 相關(guān)。洪岸證實(shí)記憶障礙的老年大鼠較記憶正常的老年鼠和青年鼠的海馬齒狀回分子 層突觸數(shù)密度，面密度明顯減少，單個(gè)突觸平均面積明顯增大，且與行為害顯著相關(guān)。另 外，突觸連接帶面密度，突觸連接帶的平均密度及膜脂質(zhì)的流動(dòng)性指標(biāo)-微黏度測(cè)定等 形態(tài)學(xué)指標(biāo)，均示學(xué)習(xí)記憶能力即突觸可塑性與突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)變化明顯相關(guān)；章子貴團(tuán) 等通過(guò)對(duì)不

24、同月齡小鼠的學(xué)習(xí)記憶行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察同時(shí)定量分析了不同年齡段的小 鼠海馬ca3區(qū)和大腦皮層的突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)變化，認(rèn)為小鼠在衰老過(guò)程中的記憶行為與其 腦內(nèi)突結(jié)構(gòu)參數(shù)變化密切相關(guān);龔云研究了加鋅后學(xué)習(xí)記憶和突觸可塑性記憶的相關(guān) 性,提示棘器的變化與學(xué)習(xí)記憶有關(guān)。宿寶貴何等研究了大鼠經(jīng)水迷空間辨別性學(xué)習(xí)后 突觸結(jié)構(gòu)的變化和出芽纖維的生長(zhǎng)；本室研究了環(huán)境對(duì)小鼠學(xué)習(xí)記憶的影響及海馬ca3 區(qū)突觸變化的相關(guān)性。述有人研究了一些藥物（如東董君堿、性激素3）對(duì)大鼠學(xué)習(xí)和 記憶的影響及突觸形態(tài)可塑性的變化。由于圖象分析技術(shù)的完善和突觸三維結(jié)構(gòu)的重 構(gòu)，近年來(lái)關(guān)于學(xué)習(xí)和記憶的突觸機(jī)制的研究以突觸的形態(tài)可塑性為主進(jìn)一

25、步闡述其 功能可塑性。4. 2免疫組織化學(xué)方法冃前，在學(xué)習(xí)記憶的研究中免疫組化主要用于學(xué)習(xí)記憶中腦內(nèi)突觸素表達(dá)的定位 和定量研究。主要方法為常規(guī)的s-p法腸。突觸素能調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放, 在突觸可 塑性的發(fā)生過(guò)程中具有不可忽視的作用。突觸素可以作為軸突終末特界性標(biāo)志物，用以 檢測(cè)突觸的密度和分布。宿寶貴皿等對(duì)經(jīng)水迷宮訓(xùn)練獲得空間辨別性學(xué)習(xí)記憶功能的 模型大鼠與對(duì)照組大鼠海馬內(nèi)突觸素i的表達(dá)進(jìn)行了對(duì)比研究，研究發(fā)現(xiàn)空間辨別性學(xué) 習(xí)記憶的大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)突觸素的表達(dá)增強(qiáng)，有新的突觸生成，提示突觸素的表達(dá)變化 均發(fā)生在信息傳遞的過(guò)程，即與學(xué)習(xí)記憶有直接的關(guān)系。免疫熒光還可觀察到突觸囊泡 蛋白、突觸素i

26、、突觸聚集素和突觸體素表達(dá)同。但用突蛋白的斑點(diǎn)狀定位辨別突觸不 是絕對(duì)可靠的，尤其是一些新突觸還沒(méi)有某種突觸蛋白時(shí)更是如此。此法還存在抗體的 特異性與交叉反應(yīng)的問(wèn)題。因此，這種方法的結(jié)果應(yīng)作仔細(xì)分析。4. 3電生理方法傳遞的基本過(guò)程是突觸前神經(jīng)腦內(nèi)神經(jīng)元間通過(guò)突觸的信息傳遞，為腦功能的實(shí) 現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。信息末梢釋放神經(jīng)介質(zhì)，神經(jīng)介質(zhì)作用于突觸后膜上的受體，引起動(dòng)作 電位。因此，在學(xué)習(xí)記憶的研究中，電生理指標(biāo)有其特殊的重要性，電生理方法是研究突 觸是否具有成熟功能的最有效的方法。早期研究多使用電壓鉗技術(shù)和膜片鉗技術(shù)，目前, 腦片細(xì)胞電生理技術(shù)是學(xué)習(xí)記憶，特別是其細(xì)胞和分子機(jī)制研究的重要手段之一。

27、腦片 細(xì)胞電生理技術(shù)是指在腦片上使用以微電極技術(shù)為主體的、對(duì)神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能活 動(dòng)進(jìn)行綜合研究的技術(shù)其核心是單個(gè)神經(jīng)元生物電現(xiàn)象的記錄及其相關(guān)分析，并結(jié) 合形態(tài)學(xué)、組織化學(xué)免疫化學(xué)免疫組化、神經(jīng)化學(xué)、分子生物學(xué)等技術(shù)開(kāi)展綜合研究。腦片細(xì)胞電生理技術(shù)實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)在于利用合適的浴槽固定標(biāo)本，選擇合適的微電極進(jìn) 行細(xì)胞生物電記錄。4. 4轉(zhuǎn)基因技術(shù)利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究學(xué)習(xí)記憶，主要是探討學(xué)習(xí)記憶的分子機(jī)制以及學(xué)習(xí)記憶與 ltp （long-term potentiation,長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)）的關(guān)系-。目前，廣泛應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模 型是轉(zhuǎn)基因小鼠，可以利用受精卵或胚胎干細(xì)胞而被制備。利用轉(zhuǎn)基因小鼠已經(jīng)研究了

28、 fyn基因突變,代謝型mglur基因突變,ped基因突變,a-camk基因突變,creb基因突變 等10多種基因突變對(duì)小鼠學(xué)習(xí)記憶的影響。表明，學(xué)習(xí)記憶活動(dòng)受到許多基因表達(dá)的 影響，這些基因表達(dá)的蛋白質(zhì)有些是酶類，有些是受體蛋白，還有些是突觸蛋白或神經(jīng) 生長(zhǎng)因子。它們主要通過(guò)改變神經(jīng)遞質(zhì)含量或控制離子通道的活性，導(dǎo)致突觸電位變化, 從而參與學(xué)習(xí)記憶過(guò)程;或者影響神經(jīng)元發(fā)育和新突觸的形成，而在學(xué)習(xí)記憶過(guò)程中發(fā) 揮作用。其中，谷氨酸nmda型受體在觸發(fā)突觸后電位ltp中占據(jù)關(guān)鍵地位，它在學(xué)習(xí)記 憶中的作用得到了眾多實(shí)驗(yàn)研究的證實(shí)。應(yīng)用遺傳學(xué)技術(shù),對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行改造，使其 特定腦區(qū)尤其是特定細(xì)胞，

29、表達(dá)某些基因或失去某些基因，這樣將有助于分析基因同學(xué) 習(xí)記憶、行為的關(guān)系。5小結(jié)展望學(xué)習(xí)記憶機(jī)制研究往往需要多種方法的運(yùn)用。沒(méi)有超微結(jié)構(gòu)的詳細(xì)觀察，對(duì)中樞神 經(jīng)系統(tǒng)突觸發(fā)生和發(fā)育的描述就不完善；而缺乏相應(yīng)的電生理功能的研究，結(jié)構(gòu)觀察的 任何結(jié)果也不完全可信。因此,若要全面深入地了學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)機(jī)制就需要綜合以上 手段，進(jìn)行多模式研究。熒光追蹤技術(shù)可描繪突觸囊泡膜和蛋白的局部再循環(huán),為突觸 功能的研究提供非常有用的直接讀岀方法，將其與膜追蹤方法相結(jié)合為活的突觸終末 個(gè)體的生理學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的研究提供了定量研究的工具3;腦片電生理與熒光成像 技術(shù)結(jié)合，不僅可以進(jìn)行光電聯(lián)合檢測(cè)，同時(shí)可提供視覺(jué)圖像，

30、有利于更直觀便利的對(duì) 突觸的結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行研究;激光共聚焦顯微鏡與電鏡相結(jié)合，經(jīng)過(guò)細(xì)胞內(nèi)注射染料、顯 微觀察等步驟，可對(duì)特定兩神經(jīng)元間的突觸聯(lián)系進(jìn)行準(zhǔn)確定位，方便觀察學(xué)習(xí)記憶過(guò)程 中神經(jīng)突觸的發(fā)育情況和突觸素表達(dá)情況網(wǎng);將分子生物學(xué)技術(shù)與行為學(xué)、形態(tài)解剖及 正電子斷層掃描、功能化磁共振成像等功能性腦成像技術(shù)相結(jié)合將有助于進(jìn)行綜合的 研究。關(guān)于學(xué)習(xí)記憶的研究雖然己經(jīng)取得了相當(dāng)多的研究成果，但在這個(gè)領(lǐng)域仍然有許 多未解之謎。目前科學(xué)研究只是結(jié)合動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶行為模型對(duì)學(xué)習(xí)記憶的突觸機(jī)制 和分子機(jī)制進(jìn)行了初步的研究，要徹底揭示學(xué)習(xí)記憶過(guò)程中腦內(nèi)精細(xì)結(jié)構(gòu)的改變和人 類學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),還有許多艱難的工

31、作要做。21世紀(jì)神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展將是超分析 加超綜合。分子神經(jīng)生物學(xué)同行為、臨床神經(jīng)科學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的有關(guān)技術(shù)同時(shí)或 實(shí)時(shí)的結(jié)合起來(lái)，將是研究學(xué)習(xí)記憶機(jī)制的必然趨勢(shì)。注釋1 邵鄰相，鞏菊芳，洪華嫦急性游泳后小鼠學(xué)習(xí)記憶和自由基反應(yīng)的動(dòng)態(tài)觀察u 中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志,2002, 21 (6) :613-6162 孫國(guó)欣，田振軍.有氧運(yùn)動(dòng)及大強(qiáng)度疲勞訓(xùn)練對(duì)小鼠學(xué)習(xí)、記憶能力的影響j.西安 體育學(xué)院學(xué)報(bào),2002, 19(4):45 - 70maciver sk, hussey pj. the adf/cofilin family:actin-remodelingproteins j. genome b

32、iol, 2002, 3(5):30074 刑仕歌，張英鴿.神經(jīng)突觸的影響因素及研究方法j屮華神經(jīng)醫(yī)學(xué)雜 志,2005, 06, 628-6355 吳馥梅，杜紅燕，章子貴.突觸界面曲率及其生理意義j神經(jīng)解剖學(xué)雜 志,1994, 10(1) :89-926 geinisman y,de toledo morrell,merrell f. loss ofperfbrated synapses in the dentate gyrus:morphologi-cal substrate of memory deficit in aged ratsj .proc nat lacad sci usa,19

33、86;83:3027-30317 洪岸老年大鼠學(xué)習(xí)記憶減退的神經(jīng)基礎(chǔ)j生理科學(xué)進(jìn)展,1995, 26 (3) :240-2428 章子貴，杜紅燕，姜建明，吳馥梅.衰老過(guò)程中小鼠學(xué)習(xí)記憶與腦內(nèi)突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)變 化的相關(guān)性j 神經(jīng)解剖學(xué)雜志，199& 14(2)147-1519 龔云.大鼠記憶保持能力與相關(guān)腦區(qū)突觸界面結(jié)構(gòu)的相關(guān)性j.西北師范大學(xué)學(xué)報(bào), 199& 36(4):12-1310 宿寶貴，許鹿希.大鼠海馬結(jié)構(gòu)在空間辨別性記憶時(shí)突觸形態(tài)可塑性的定量研究j解剖學(xué)研究,2000, 22(1):40-4311 徐項(xiàng)桂性激素對(duì)雄性小鼠學(xué)習(xí)記憶和腦中g(shù)abaa受體親和力的影響j 動(dòng)物學(xué)雜 志，1998, 33(4):199-200.12 楊曉梅，宿寶貴大鼠在空間辨別性學(xué)習(xí)記憶時(shí)海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)突觸素表達(dá)的變化z 暨南大學(xué)碩士學(xué)位論文,2001, 20-23.13 潘三強(qiáng)，宿寶貴，韓輝等大鼠下丘腦和背側(cè)丘腦在空間學(xué)習(xí)記憶時(shí)突觸素的變化 j 暨南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版),2001, 04:45-49.14 宿寶貴，潘三強(qiáng)，韓輝，楊曉梅大鼠海馬結(jié)構(gòu)在空間辨別性學(xué)習(xí)記憶時(shí)突觸素表達(dá) 的變化j中國(guó)病理生理雜志,2000, 05, 421-42315 刑仕歌