學(xué)習(xí)復(fù)習(xí)市公開課特等獎(jiǎng)市賽課微課一等獎(jiǎng)?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(yè)概念學(xué)習(xí)：記憶：取得新知識(shí)或新技能過(guò)程——經(jīng)歷使大腦產(chǎn)生了改變將這種知識(shí)或技能編碼，儲(chǔ)存以及隨即讀出過(guò)程——大腦在一段時(shí)間內(nèi)保持了這種改變第2頁(yè)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(yè)非聯(lián)合性學(xué)習(xí)非聯(lián)合性學(xué)習(xí)：人或動(dòng)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(gè)刺激聯(lián)絡(luò)起來(lái)。日常生活中最長(zhǎng)見(jiàn)兩種非聯(lián)合性學(xué)習(xí)是習(xí)慣化和敏感化。第4頁(yè)非聯(lián)合性學(xué)習(xí)人和動(dòng)物會(huì)對(duì)一個(gè)新刺激作出反應(yīng)假如該刺激對(duì)動(dòng)物既無(wú)益也無(wú)害，經(jīng)過(guò)屢次刺激后，動(dòng)物就失去了對(duì)這一刺激反應(yīng)性。經(jīng)過(guò)習(xí)慣化，動(dòng)物學(xué)會(huì)了區(qū)分某種刺激對(duì)它沒(méi)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(yè)海兔縮腮反射海兔（Aplysia）有一個(gè)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(huì)收縮，這一反射稱為縮腮反射第6頁(yè)習(xí)慣化：噴水管溫和觸覺(jué)刺激會(huì)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(huì)逐步減弱甚至消失，而表現(xiàn)為習(xí)慣化。第7頁(yè)習(xí)慣化機(jī)制來(lái)自噴水管感覺(jué)信息經(jīng)感覺(jué)神經(jīng)元傳自腹神經(jīng)節(jié)，與L7運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元形成突觸，L7支配腮肌，控制縮腮運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)簡(jiǎn)單單突觸反射中，習(xí)慣化發(fā)生在哪個(gè)步驟？第8頁(yè)習(xí)慣化發(fā)生在感覺(jué)神經(jīng)元與運(yùn)動(dòng)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(jué)神經(jīng)元后，在L7運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元上引發(fā)EPSP會(huì)逐步減小第9頁(yè)習(xí)慣化突觸后電位減弱原因是因?yàn)楦杏X(jué)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(méi)有改變。非聯(lián)合性學(xué)習(xí)第10頁(yè)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(dòng)員突觸小泡數(shù)降低，從而造成遞質(zhì)釋放降低。第11頁(yè)習(xí)慣化因?yàn)樵诳s鰓反射習(xí)慣化中感覺(jué)神經(jīng)元與中間神經(jīng)元和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元以及中間神經(jīng)元與運(yùn)動(dòng)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(yè)非聯(lián)合性學(xué)習(xí)

提醒：我們所生活這個(gè)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(guò)習(xí)慣化將那些對(duì)我們生存沒(méi)有明確意義信息過(guò)濾掉習(xí)慣化(habituation)第13頁(yè)非聯(lián)合性學(xué)習(xí)當(dāng)人和動(dòng)物受到某種強(qiáng)烈或傷害性刺激后對(duì)其它刺激反應(yīng)增強(qiáng)。比如當(dāng)動(dòng)物受到強(qiáng)烈痛覺(jué)刺激后，它對(duì)溫和觸覺(jué)刺激也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈反應(yīng)。敏感化(sensitization)第14頁(yè)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(duì)，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(yè)敏感化

當(dāng)海兔尾部受到一個(gè)電刺激后，對(duì)噴水管一個(gè)溫和觸覺(jué)刺激會(huì)引發(fā)鰓和噴水管過(guò)于強(qiáng)烈收縮。非聯(lián)合性學(xué)習(xí)第16頁(yè)敏感化

敏感化是當(dāng)動(dòng)物受到一個(gè)傷害性刺激后增強(qiáng)對(duì)其它非傷害性刺激反應(yīng)性。非聯(lián)合性學(xué)習(xí)第17頁(yè)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(jué)神經(jīng)元上5-HT4受體結(jié)合，再經(jīng)過(guò)Gs蛋白作用使AC活力增強(qiáng)，從而使感覺(jué)神經(jīng)元末梢內(nèi)cAMP增加，cAMP激活PKA。激活PKA最少有3個(gè)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(zhǎng)動(dòng)作電位時(shí)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(guò)使突觸小泡從遞質(zhì)庫(kù)移向活化區(qū)可釋放庫(kù)，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(yè)聯(lián)合性學(xué)習(xí)（associativelearning）兩個(gè)或兩個(gè)以上事件在時(shí)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(yè)聯(lián)合性學(xué)習(xí)⑴經(jīng)典條件反射:

試驗(yàn)一：通常情況下當(dāng)狗聽到鈴聲時(shí)，其唾液并不分泌。當(dāng)狗進(jìn)食時(shí)，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(shí)，其唾液便開始分泌了?？梢?jiàn)狗學(xué)會(huì)了將鈴聲與進(jìn)食聯(lián)絡(luò)起來(lái)經(jīng)典條件反射第20頁(yè)聯(lián)合性學(xué)習(xí)⑴經(jīng)典條件反射:試驗(yàn)二:通常情況下當(dāng)狗看到燈光時(shí)，其后腿并不收縮。當(dāng)狗后腿受到強(qiáng)烈電刺激時(shí)，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(shí)，其后腿便立刻收縮了。經(jīng)典條件反射第21頁(yè)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(shí)，CS便引發(fā)出一個(gè)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(yè)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(shí)出現(xiàn)，所建立條件反射會(huì)逐步減弱直至消失。消退并不是遺忘。消退是一個(gè)新學(xué)習(xí)過(guò)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(lái)。經(jīng)典條件反射第23頁(yè)聯(lián)合性學(xué)習(xí)

操縱式條件反射饑餓大鼠放入試驗(yàn)箱內(nèi),試驗(yàn)箱內(nèi)有一個(gè)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(huì)?第24頁(yè)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(huì)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(yè)聯(lián)合性學(xué)習(xí)

操縱式條件反射經(jīng)典條件反射：一個(gè)刺激預(yù)示另一個(gè)刺激到來(lái)操縱條件反射：一個(gè)行為預(yù)示著強(qiáng)化刺激第26頁(yè)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(shí)性第27頁(yè)記憶分類陳說(shuō)性記憶信息儲(chǔ)存和回想方式非陳說(shuō)性記憶長(zhǎng)時(shí)記憶記憶保持時(shí)間短時(shí)記憶第28頁(yè)連續(xù)數(shù)小時(shí)至永久中間型長(zhǎng)時(shí)記憶真正長(zhǎng)時(shí)記憶長(zhǎng)時(shí)記憶分類第29頁(yè)記憶儲(chǔ)存有階段性短暫記憶儲(chǔ)存長(zhǎng)久記憶儲(chǔ)存查詢和讀出輸入輸出第30頁(yè)記憶儲(chǔ)存有階段性

記憶儲(chǔ)存階段性是從短時(shí)記憶向長(zhǎng)時(shí)記憶轉(zhuǎn)化過(guò)程

剛學(xué)到新知識(shí)先在短時(shí)工作記憶中加工，然后經(jīng)過(guò)一步或若干步轉(zhuǎn)化為永久性長(zhǎng)時(shí)記憶。當(dāng)回想時(shí)，一個(gè)搜尋和提取系統(tǒng)從儲(chǔ)存記憶中找到所要信息第31頁(yè)陳說(shuō)性記憶陳說(shuō)記憶是相關(guān)時(shí)間、地點(diǎn)和人物知識(shí)，這種記憶需要一個(gè)清醒地回想過(guò)程。它形成依賴于評(píng)價(jià)，比較和推理等認(rèn)知過(guò)程。陳說(shuō)記憶儲(chǔ)存是相關(guān)事件或事實(shí)知識(shí)，它有時(shí)經(jīng)過(guò)一次測(cè)試或一次經(jīng)歷即可形成。我們通常所說(shuō)記憶就是指陳說(shuō)記憶。

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

語(yǔ)義記憶——相關(guān)事實(shí)記憶。如

“水往低處流”

分類第33頁(yè)非陳說(shuō)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(shí)或認(rèn)知過(guò)程，所以非陳說(shuō)記憶是意識(shí)下。這種記憶是經(jīng)過(guò)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(shuō)記憶不能用語(yǔ)言表示。

概念第34頁(yè)非陳說(shuō)性記憶

非陳說(shuō)記憶包含感知和運(yùn)動(dòng)技巧學(xué)習(xí)，以及對(duì)程序和規(guī)則（如語(yǔ)法規(guī)則）學(xué)習(xí)。騎車，游泳等都是非陳說(shuō)記憶例子。

概念第35頁(yè)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(shuō)記憶由短時(shí)記憶向長(zhǎng)時(shí)記憶轉(zhuǎn)化過(guò)程中起著主要作用。所以海馬損傷后不能形成新長(zhǎng)時(shí)記憶，但已經(jīng)形成長(zhǎng)時(shí)記憶不會(huì)受到影響。海馬很可能是短時(shí)記憶轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)時(shí)記憶中轉(zhuǎn)站。第36頁(yè)腦內(nèi)記憶系統(tǒng)海馬并不直接參加記憶儲(chǔ)存，但海馬對(duì)大腦其它區(qū)域記憶儲(chǔ)存有著不可缺乏輔助作用。對(duì)雙側(cè)顳葉損害病人研究表明，海馬并不參加短時(shí)記憶，它也不是長(zhǎng)時(shí)記憶最終儲(chǔ)存部位。第37頁(yè)腦內(nèi)記憶系統(tǒng)

額前皮質(zhì)長(zhǎng)時(shí)事件記憶長(zhǎng)時(shí)語(yǔ)義記憶廣泛地儲(chǔ)存于新皮質(zhì)非陳說(shuō)記憶知覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、情感回路小腦和杏仁核短時(shí)轉(zhuǎn)化長(zhǎng)時(shí)顳葉第38頁(yè)短時(shí)記憶和長(zhǎng)時(shí)記憶是記憶過(guò)程中兩個(gè)不一樣階段，無(wú)法將它們嚴(yán)格加以界限神經(jīng)機(jī)制短時(shí)記憶：神經(jīng)活動(dòng)可塑性解釋——正進(jìn)行著活動(dòng)神經(jīng)元將信息儲(chǔ)存下來(lái)

長(zhǎng)時(shí)記憶：腦內(nèi)長(zhǎng)久功效結(jié)構(gòu)改變——新蛋白質(zhì)合成第39頁(yè)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(dòng)作電位時(shí)間延長(zhǎng)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(yè)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(zhǎng)時(shí)記憶，包含縮鰓反射長(zhǎng)時(shí)敏感化，而短時(shí)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(zhǎng)時(shí)記憶形成，而與短時(shí)記憶無(wú)關(guān)。第41頁(yè)蛋白質(zhì)合成果蠅體內(nèi)CREB-1基因過(guò)量表示果蠅會(huì)變得異常聰明。它們經(jīng)過(guò)只能形成短時(shí)記憶訓(xùn)練就能取得長(zhǎng)時(shí)記憶果蠅便喪失了形成長(zhǎng)時(shí)記憶能力果蠅體內(nèi)CREB-２基因過(guò)量表示學(xué)習(xí)記憶細(xì)胞和分子機(jī)制第42頁(yè)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(yè)新突觸形成長(zhǎng)時(shí)記憶最顯著特點(diǎn)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(yè)海馬長(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（LTP）成活動(dòng)物海馬LTP連續(xù)幾天至幾周，腦片LTP連續(xù)幾小時(shí)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(yè)海馬長(zhǎng)時(shí)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(shí)，LTP和小鼠空間記憶能力也均受損。假如經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)使小鼠海馬產(chǎn)生過(guò)量NMDA受體，小鼠會(huì)變得異常聰明。學(xué)習(xí)記憶電生理機(jī)制第46頁(yè)海馬長(zhǎng)時(shí)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(shí)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(duì)谷氨酸敏感性。突觸后CA1細(xì)胞釋放逆行性信使