學(xué)習(xí)復(fù)習(xí)市公開課特等獎市賽課微課一等獎?wù)n件

學(xué)習(xí)與記憶

LearningandMemory:BasicMechanisms神經(jīng)生物學(xué)系施靜第1頁概念學(xué)習(xí)：記憶：取得新知識或新技能過程——經(jīng)歷使大腦產(chǎn)生了改變將這種知識或技能編碼，儲存以及隨即讀出過程——大腦在一段時間內(nèi)保持了這種改變第2頁一、學(xué)習(xí)分類

非聯(lián)合性學(xué)習(xí)習(xí)慣化敏感化學(xué)習(xí)

聯(lián)合性學(xué)習(xí)經(jīng)典條件反射操縱式條件反射第3頁非聯(lián)合性學(xué)習(xí)非聯(lián)合性學(xué)習(xí)：人或動物受到一次或?qū)掖螁我淮碳ず笮纬伞７锹?lián)合性學(xué)習(xí)并不需要將兩個刺激聯(lián)絡(luò)起來。日常生活中最長見兩種非聯(lián)合性學(xué)習(xí)是習(xí)慣化和敏感化。第4頁非聯(lián)合性學(xué)習(xí)人和動物會對一個新刺激作出反應(yīng)假如該刺激對動物既無益也無害，經(jīng)過屢次刺激后，動物就失去了對這一刺激反應(yīng)性。經(jīng)過習(xí)慣化，動物學(xué)會了區(qū)分某種刺激對它沒有生物學(xué)意義,并在以后生活中忽略這一刺激存在。習(xí)慣化(habituation)第5頁海兔縮腮反射海兔（Aplysia）有一個非常清楚反射行為：假如用普通水流噴射或用毛筆觸碰它噴水管，噴水管和呼吸腮就會收縮，這一反射稱為縮腮反射第6頁習(xí)慣化：噴水管溫和觸覺刺激會引發(fā)鰓和噴水管收縮。假如重復(fù)給以刺激這些反射就會逐步減弱甚至消失，而表現(xiàn)為習(xí)慣化。第7頁習(xí)慣化機(jī)制來自噴水管感覺信息經(jīng)感覺神經(jīng)元傳自腹神經(jīng)節(jié)，與L7運動神經(jīng)元形成突觸，L7支配腮肌，控制縮腮運動。在這個簡單單突觸反射中，習(xí)慣化發(fā)生在哪個步驟？第8頁習(xí)慣化發(fā)生在感覺神經(jīng)元與運動神經(jīng)元突觸連接處？

習(xí)慣化可能機(jī)制重復(fù)刺激感覺神經(jīng)元后，在L7運動神經(jīng)元上引發(fā)EPSP會逐步減小第9頁習(xí)慣化突觸后電位減弱原因是因為感覺神經(jīng)元所釋放神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸顯著降低，而突觸后谷氨酸受體敏感性沒有改變。非聯(lián)合性學(xué)習(xí)第10頁習(xí)慣化機(jī)制遞質(zhì)釋放量降低：突觸前膜上N型Ca通道失活，造成鈣內(nèi)流降低，使遞質(zhì)釋放降低；習(xí)慣化也可能使可動員突觸小泡數(shù)降低，從而造成遞質(zhì)釋放降低。第11頁習(xí)慣化因為在縮鰓反射習(xí)慣化中感覺神經(jīng)元與中間神經(jīng)元和運動神經(jīng)元以及中間神經(jīng)元與運動神經(jīng)元之間突觸聯(lián)絡(luò)都有所減弱非聯(lián)合性學(xué)習(xí)第12頁非聯(lián)合性學(xué)習(xí)

提醒：我們所生活這個世界極其復(fù)雜，而我們神經(jīng)系統(tǒng)處理各種信息能力是很有限，所以我們必須經(jīng)過習(xí)慣化將那些對我們生存沒有明確意義信息過濾掉習(xí)慣化(habituation)第13頁非聯(lián)合性學(xué)習(xí)當(dāng)人和動物受到某種強(qiáng)烈或傷害性刺激后對其它刺激反應(yīng)增強(qiáng)。比如當(dāng)動物受到強(qiáng)烈痛覺刺激后，它對溫和觸覺刺激也會產(chǎn)生強(qiáng)烈反應(yīng)。敏感化(sensitization)第14頁非聯(lián)合性學(xué)習(xí)

與聯(lián)合性學(xué)習(xí)條件反射不一樣，敏感化形成不依賴于強(qiáng)弱刺激間配對，也不需要建立強(qiáng)弱刺激間聯(lián)絡(luò)，因而敏感化也稱為假性條件化。敏感化(sensitization)第15頁敏感化

當(dāng)海兔尾部受到一個電刺激后，對噴水管一個溫和觸覺刺激會引發(fā)鰓和噴水管過于強(qiáng)烈收縮。非聯(lián)合性學(xué)習(xí)第16頁敏感化

敏感化是當(dāng)動物受到一個傷害性刺激后增強(qiáng)對其它非傷害性刺激反應(yīng)性。非聯(lián)合性學(xué)習(xí)第17頁敏感化機(jī)制易化中間神經(jīng)元釋放神經(jīng)遞質(zhì)5-HT與感覺神經(jīng)元上5-HT4受體結(jié)合，再經(jīng)過Gs蛋白作用使AC活力增強(qiáng)，從而使感覺神經(jīng)元末梢內(nèi)cAMP增加，cAMP激活PKA。激活PKA最少有3個功效：PKA使K通道磷酸化，改變通道構(gòu)型而降低K電流，延長動作電位時程，使Ca內(nèi)流增加（N型Ca通道），促使遞質(zhì)釋放增加。PKA經(jīng)過使突觸小泡從遞質(zhì)庫移向活化區(qū)可釋放庫，增加遞質(zhì)釋放。PKA磷酸化并開放L型Ca通道，深入增加Ca內(nèi)流。第2、3種功效依賴于PKA和PKC協(xié)同作用。第18頁聯(lián)合性學(xué)習(xí)（associativelearning）兩個或兩個以上事件在時間上很靠近地重復(fù)發(fā)生，最終在腦內(nèi)逐步形成聯(lián)絡(luò)。如經(jīng)典條件反射和操作式條件反射。第19頁聯(lián)合性學(xué)習(xí)⑴經(jīng)典條件反射:

試驗一：通常情況下當(dāng)狗聽到鈴聲時，其唾液并不分泌。當(dāng)狗進(jìn)食時，其唾液開始分泌。假如在狗喂食前先讓狗聽到鈴聲，并如此重復(fù)重復(fù)屢次，以后當(dāng)狗再次聽到鈴聲時，其唾液便開始分泌了。可見狗學(xué)會了將鈴聲與進(jìn)食聯(lián)絡(luò)起來經(jīng)典條件反射第20頁聯(lián)合性學(xué)習(xí)⑴經(jīng)典條件反射:試驗二:通常情況下當(dāng)狗看到燈光時，其后腿并不收縮。當(dāng)狗后腿受到強(qiáng)烈電刺激時，其后腿立刻收縮。假如在狗后腿受到強(qiáng)烈電刺激前，先讓狗看到燈光，并如此重復(fù)重復(fù)屢次，以后當(dāng)狗再次看到燈光時，其后腿便立刻收縮了。經(jīng)典條件反射第21頁聯(lián)合性學(xué)習(xí)條件刺激不刺激唾液分泌鈴聲非條件刺激產(chǎn)生強(qiáng)烈反應(yīng)喂食非條件反應(yīng)：先天性，不需要學(xué)習(xí)條件反應(yīng)：當(dāng)CS伴隨US出現(xiàn)時，CS便引發(fā)出一個新反應(yīng)叫條件反應(yīng)。經(jīng)典條件反射建立，需要學(xué)習(xí)經(jīng)典條件反射第22頁聯(lián)合性學(xué)習(xí)消退

(extinction)：建立了條件反射后，假如非條件刺激重復(fù)不與條件刺激同時出現(xiàn)，所建立條件反射會逐步減弱直至消失。消退并不是遺忘。消退是一個新學(xué)習(xí)過程。消退所學(xué)習(xí)是條件刺激預(yù)示著非條件刺激不再到來。經(jīng)典條件反射第23頁聯(lián)合性學(xué)習(xí)

操縱式條件反射饑餓大鼠放入試驗箱內(nèi),試驗箱內(nèi)有一個杠桿。大鼠偶然壓了一下杠桿而隨即立刻出現(xiàn)食物，大鼠會?第24頁聯(lián)合性學(xué)習(xí)

操縱式條件反射操縱式條件反射:假如大鼠偶然壓了一下杠桿而隨即立刻出現(xiàn)食物，大鼠會隨即屢次壓杠桿以取得食物。壓杠桿操作+食物強(qiáng)化刺激第25頁聯(lián)合性學(xué)習(xí)

操縱式條件反射經(jīng)典條件反射：一個刺激預(yù)示另一個刺激到來操縱條件反射：一個行為預(yù)示著強(qiáng)化刺激第26頁聯(lián)合性學(xué)習(xí)經(jīng)典條件反射：非條件刺激必須緊跟條件刺激才能有效地建立操作條件反射：強(qiáng)化刺激必須緊跟操作才能有效地建立。刺激同時性第27頁記憶分類陳說性記憶信息儲存和回想方式非陳說性記憶長時記憶記憶保持時間短時記憶第28頁連續(xù)數(shù)小時至永久中間型長時記憶真正長時記憶長時記憶分類第29頁記憶儲存有階段性短暫記憶儲存長久記憶儲存查詢和讀出輸入輸出第30頁記憶儲存有階段性

記憶儲存階段性是從短時記憶向長時記憶轉(zhuǎn)化過程

剛學(xué)到新知識先在短時工作記憶中加工，然后經(jīng)過一步或若干步轉(zhuǎn)化為永久性長時記憶。當(dāng)回想時，一個搜尋和提取系統(tǒng)從儲存記憶中找到所要信息第31頁陳說性記憶陳說記憶是相關(guān)時間、地點和人物知識，這種記憶需要一個清醒地回想過程。它形成依賴于評價，比較和推理等認(rèn)知過程。陳說記憶儲存是相關(guān)事件或事實知識，它有時經(jīng)過一次測試或一次經(jīng)歷即可形成。我們通常所說記憶就是指陳說記憶。

概念第32頁陳說性記憶事件記憶——相關(guān)事件和個人經(jīng)歷記憶。比如“昨天早晨我上學(xué)了”陳說憶記憶

語義記憶——相關(guān)事實記憶。如

“水往低處流”

分類第33頁非陳說性記憶是相關(guān)怎樣操作某件事情能力，它不需要清醒地回想。含有自主性或反射性。這種記憶形成和回想都不依賴意識或認(rèn)知過程，所以非陳說記憶是意識下。這種記憶是經(jīng)過重復(fù)重復(fù)而逐步形成，主要表現(xiàn)為行為改變。通常非陳說記憶不能用語言表示。

概念第34頁非陳說性記憶

非陳說記憶包含感知和運動技巧學(xué)習(xí)，以及對程序和規(guī)則（如語法規(guī)則）學(xué)習(xí)。騎車，游泳等都是非陳說記憶例子。

概念第35頁腦內(nèi)記憶系統(tǒng)那么海馬功效到底是什么呢？海馬在陳說記憶由短時記憶向長時記憶轉(zhuǎn)化過程中起著主要作用。所以海馬損傷后不能形成新長時記憶，但已經(jīng)形成長時記憶不會受到影響。海馬很可能是短時記憶轉(zhuǎn)化為長時記憶中轉(zhuǎn)站。第36頁腦內(nèi)記憶系統(tǒng)海馬并不直接參加記憶儲存，但海馬對大腦其它區(qū)域記憶儲存有著不可缺乏輔助作用。對雙側(cè)顳葉損害病人研究表明，海馬并不參加短時記憶，它也不是長時記憶最終儲存部位。第37頁腦內(nèi)記憶系統(tǒng)

額前皮質(zhì)長時事件記憶長時語義記憶廣泛地儲存于新皮質(zhì)非陳說記憶知覺、運動、情感回路小腦和杏仁核短時轉(zhuǎn)化長時顳葉第38頁短時記憶和長時記憶是記憶過程中兩個不一樣階段，無法將它們嚴(yán)格加以界限神經(jīng)機(jī)制短時記憶：神經(jīng)活動可塑性解釋——正進(jìn)行著活動神經(jīng)元將信息儲存下來

長時記憶：腦內(nèi)長久功效結(jié)構(gòu)改變——新蛋白質(zhì)合成第39頁神經(jīng)遞質(zhì)釋放學(xué)習(xí)記憶細(xì)胞和分子機(jī)制PKA磷酸化K+離子通道關(guān)閉動作電位時間延長N型Ca2+離子通道Ca2+離子內(nèi)流L型Ca2+離子通道Ca2+離子內(nèi)流PKCPKC磷酸化cAMP-PKA路徑第40頁蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)和mRNA合成抑制劑能特異性地阻滯長時記憶，包含縮鰓反射長時敏感化，而短時記憶不受影響。學(xué)習(xí)記憶細(xì)胞和分子機(jī)制表明基因轉(zhuǎn)錄、翻譯和蛋白質(zhì)合成參加了長時記憶形成，而與短時記憶無關(guān)。第41頁蛋白質(zhì)合成果蠅體內(nèi)CREB-1基因過量表示果蠅會變得異常聰明。它們經(jīng)過只能形成短時記憶訓(xùn)練就能取得長時記憶果蠅便喪失了形成長時記憶能力果蠅體內(nèi)CREB-２基因過量表示學(xué)習(xí)記憶細(xì)胞和分子機(jī)制第42頁cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白：CREB-1PKA活性亞單位細(xì)胞核PKA磷酸化基因轉(zhuǎn)錄因子新mRNA合成蛋白質(zhì)開啟子cAMP反應(yīng)元件：CRE連續(xù)刺激++學(xué)習(xí)記憶細(xì)胞和分子機(jī)制蛋白質(zhì)合成第43頁新突觸形成長時記憶最顯著特點就是在形態(tài)學(xué)上有新突觸形成。學(xué)習(xí)記憶細(xì)胞和分子機(jī)制第44頁海馬長時程增強(qiáng)一組高頻電刺激能夠使海馬神經(jīng)元興奮性突觸后電位（EPSP）增強(qiáng)，這一效應(yīng)叫長時程增強(qiáng)（LTP）成活動物海馬LTP連續(xù)幾天至幾周，腦片LTP連續(xù)幾小時海馬許多神經(jīng)纖維通路上都能夠引出LTP，Schaffer側(cè)枝纖維通路（從CA3區(qū)錐形細(xì)胞到CA1區(qū)錐形細(xì)胞纖維通路）LTP研究得最多學(xué)習(xí)記憶電生理機(jī)制第45頁海馬長時程增強(qiáng)當(dāng)海馬CA1細(xì)胞內(nèi)Ca2+／鈣調(diào)蛋白依賴性激酶表示受到干擾時，LTP和小鼠空間記憶能力也均受損。假如經(jīng)過轉(zhuǎn)基因技術(shù)使小鼠海馬產(chǎn)生過量NMDA受體，小鼠會變得異常聰明。學(xué)習(xí)記憶電生理機(jī)制第46頁海馬長時程增強(qiáng)谷氨酸與AMPA受體結(jié)合，開放Na+-K+通道，產(chǎn)生突觸后電位CA1細(xì)胞和CA3細(xì)胞同時放電，CA1細(xì)胞放電使CA1細(xì)胞去極化并將Mg2+推出NMDA受體通道NMDA受體被后續(xù)谷氨酸激活，Ca2+進(jìn)入CA1細(xì)胞Ca2+與鈣調(diào)蛋白結(jié)合激活Ca2+／鈣調(diào)蛋白依賴性激酶、PKC和酪氨酸激酶。Ca2+／鈣調(diào)蛋白激酶磷酸化突觸后膜非NMDA受體并增加它對谷氨酸敏感性。突觸后CA1細(xì)胞釋放逆行性信使