学习和记忆神经生物学.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,学习和记忆神经生物学,学习和记忆神经生物学,第1页,记忆机制介绍,记忆机制研究意义：不但能够揭示人脑工作原理，防治记忆疾病，提升人类记忆能力，而且对于发展新型信息处理机器也有很大作用。,学习和记忆神经生物学,第2页,记忆脑功效定位,20,世纪,30,年代，拉塞利提出了记忆分布于全脑学说，到了,40,年代，潘菲尔德（,Penfield,）又提出了脑功效局部定位说。,学习和记忆神经生物学,第3页,记忆物质基础,已经有资料表明，在细胞水平上，细胞间突触联络改变是形成记忆基础；在分子层次记忆研究表明，对于不一样种属动物脑，记忆分子机制是相当一致，这些研究揭示了生物基础原理统一性。,学习和记忆神经生物学,第4页,记忆研究理论探讨,黑伯（,Hebb,）在,20,世纪,40,年代提出了突触联络改变为记忆基础，即著名突触改变黑伯定律。认知心理学从信息处理观点出发，也提出了一些记忆模型。,学习和记忆神经生物学,第5页,学习与记忆,学习：指人和动物取得外界信息神经过程,记忆：将取得信息贮存和读出神经过程,学习广义行为定义：动物个体在与环境中发生新事物接触经验中改变自己适应行为，也就是新适应行为（或新行为模式）取得过程,学习和记忆神经生物学,第6页,学习与记忆功效生物学特征,不变量形成,信息平行处理,结构复杂，高效低耗能,学习和记忆神经生物学,第7页,第一节 学习与记忆分类,记忆广义定义：指机体所保留关于生存环境信息和它本身信息,个体记忆：个体生命中所积累实践经验,分类,种族记忆：来自进化过程中祖先积累保留下来信息,学习和记忆神经生物学,第8页,非联合型学习和联合学习,非联合型学习：在刺激和反应之间不形成明确联络学习形式,表现：在单一刺激长久重复作用下个体对该刺激行为发生改变,经典方式,习惯化：指一个不含有伤害性效应刺激重复作用时，机体对该刺激反射性行为反应逐步减弱过程,敏感化：表现为当一个强刺激存在时，大脑对一个弱刺激反应会得到加强,学习和记忆神经生物学,第9页,联合型学习：指刺激和反应之间建立联络学习。它实质是由两种或两种以上刺激所引发脑内两个以上中枢之间活动形成联结而实现过程,种类：经典性条件反射和操作性条件反射,学习和记忆神经生物学,第10页,陈说性记忆和非陈说性记忆,陈说性记忆：指对事实或事件及其相互关系记忆，又称外显记忆,非陈说性记忆：是含有自主或反射性质记忆，又称内隐记忆,学习和记忆神经生物学,第11页,短时记忆和长时记忆,工作记忆与参考记忆,工作记忆：指对某次训练时出现特殊刺激或线索记忆，也就是动物或人在进行某种复杂认知任务操作过程中脑内“在线”或短暂贮存一些必要信息神经过程,参考记忆：整个训练过程中一直不变普通线索或规则记忆,学习和记忆神经生物学,第12页,第二节 学习与记忆神经基础,参加学习与记忆脑结构,颞叶,海马和杏仁核,间脑,新皮质,脑内记忆系统,陈说性记忆神经回路,非陈说性记忆神经回路,工作记忆系统,运动性学习记忆神经回路,记忆生理单元,学习和记忆神经生物学,第13页,颞叶记忆作用,1.,颞叶下回在视觉区分学习记忆中含有主要作用,2.,颞叶新皮质含有贮存记忆印记能力：,Penfield,关于癫痫病人研究,3.,颞叶损伤轻易产生长时记忆障碍：,Scoville,和,Milner,对,H.M,研究,学习和记忆神经生物学,第14页,4.,颞叶皮质偏侧化倾向,Milner,采取各种不一样记忆测验，验证了两侧颞叶新皮质受损不一样效应，深入证实了颞叶皮质偏侧化倾向。（结果）,5.Hebb,理论,Hebb,认为，假如某种记忆印记仅由一个感觉模式所形成，那么该印记位于与这种感觉相关大脑皮质区域,学习和记忆神经生物学,第15页,海马在记忆中作用,海马是实现记忆第一步,来自电生理方面证据：,Thompson,等人瞬膜反射试验,脑损伤方面证据：,Mishkin,等人延迟性非配对样品（,DNMS,）记忆试验,学习和记忆神经生物学,第16页,海马是长时记忆过滤器，信息传递给海马，并暂时储存，只有经过海马加工信息才能进入长时记忆进行储存,学习和记忆神经生物学,第17页,修补大脑芯片诞生,1.,由美国南加利福尼亚大学西奥多,伯格等人研制，以在试验鼠脑组织切片上试验成功，随即将进行活体试验。该芯片主要是发挥大脑“海马”部位功效。,2.,研制该芯片克服了三大困难,1,）建立“海马”在各种不一样条件下工作数学模型,2,）将这一模型编程到芯片中,3,）使芯片能够与大脑其它部位协调工作,学习和记忆神经生物学,第18页,“,四肢发达，头脑简单”真有道理,适量运动会使人,更聪明,运动过分脑子会变笨,学习和记忆神经生物学,第19页,杏仁核在记忆中作用,将感觉体验转换为记忆，在记忆汇合过程中作用十分突出。,Mishkin,等人证实，杏仁核复合体与皮质全部感觉系统有着直接联络（图）,杏仁核在联络不一样感觉所形成记忆中发挥着主要作用：延迟性非配对样品试验,学习和记忆神经生物学,第20页,间脑与记忆加工,间脑中丘脑前核、丘脑背内侧核和下丘脑乳头体参加加工认识记忆（图）,间脑与科尔萨可夫（,Korsakoff,）综合症,学习和记忆神经生物学,第21页,新皮质与记忆,新皮质是人类长久进化过程中形成大脑皮质，它与一些高级精细、复杂加工相关。,前额叶与记忆关系,学习和记忆神经生物学,第22页,前额叶与记忆关系,前额叶与空间工作记忆相关系,前额叶与物体工作记忆相关系,前额叶与先后次序记忆关系亲密,学习和记忆神经生物学,第23页,前额叶与空间工作记忆关系,延缓反应任务试验（,delayed-response,DR,任务）,Jacobsen,等人经过,DR,试验证实，前额皮层主沟区（,46,区）是空间工作记忆关键脑区,学习和记忆神经生物学,第24页,前额叶皮层与物体工作记忆关系,前额叶皮层下凸部,（,12,区和,45,区）含有,物体工作记忆功效,证据来自于延缓样本,匹配任务（,delayed,matching-to-sample,DMS,任务）,学习和记忆神经生物学,第25页,额叶与先后次序记忆关系亲密,Corsi,等经过对额叶损伤病人进行研究，证实了这种关系。采取词语测验方式让额叶和颞叶分别受损伤病人进行回想，结果证实额叶与先后次序记忆存在亲密关系。,学习和记忆神经生物学,第26页,总结,颞叶：在视觉区分学习中有着主要作用，与长时记忆贮存关系亲密，而且颞叶皮质记忆功效含有偏侧化倾向,海马：与短时记忆相关系，是记忆第一步，也是短时记忆转为长时记忆过滤器,学习和记忆神经生物学,第27页,杏仁核：负责将感觉体验转化为记忆，在记忆汇合过程中作用十分突出,间脑：记忆环路一个主要步骤,额叶：与工作记忆、先后次序记忆关系亲密，同时含有偏侧化倾向,学习和记忆神经生物学,第28页,脑内记忆系统,陈说性记忆神经回路,非陈说性记忆神经回路,工作记忆系统,运动性学习记忆神经回路,学习和记忆神经生物学,第29页,陈说性记忆神经回路,以视觉学习记忆为例：,大脑皮层,V1 V2,V3,V4,边缘系统,内侧颞叶，内侧丘脑，腹内侧额叶,基底前脑胆碱能系统,学习和记忆神经生物学,第30页,非陈说性记忆神经回路,Mishkin,等人提出，除了陈说性记忆这个学习系统之外，还存在着用于学习第二个系统，它是独立与边缘环路之外，对重复刺激做出反应是该系统关键成份。第二系统学习被成为“习惯”。,梅镇彤等人提出习得性行为神经调控框图,学习和记忆神经生物学,第31页,工作记忆系统,Goldman-Rakic,提出前额叶皮层工作记忆模块假说：前额叶皮层含有多个工作记忆模块；不一样模块位于不一样亚区，主管不一样性质工作记忆；详细说，前额叶皮层主沟区管理空间工作记忆；前额叶皮层下凸部管理物体或相貌工作记忆。,学习和记忆神经生物学,第32页,运动性学习记忆神经回路,NM/EBCC,：是经典瞬膜,/,眨眼条件反射，其训练过程是：以声音或灯光等作为条件刺激（,CS,），以向角膜吹风或眶周电击作为非条件刺激（,US,），训练被试建立瞬膜,/,眨眼条件反射（,CR,）。这种学习记忆活动属于感觉运动记忆。,NM/EBCC,主要环路,学习和记忆神经生物学,第33页,结果,研究者对这个环路进行了“可逆失活”研究，发觉运动核和红核失是传出通路一个别，并不是记忆产生个别。中位核和小脑皮层是运动学习记忆产生主要个别，尤其是后背侧中位核及其覆盖小脑,HVI,皮层。这一个别被冷冻或失活之后，学习将完全消失。,学习和记忆神经生物学,第34页,记忆生理单元,短时记忆神经过程,长时记忆神经过程,短时记忆向长时记忆转化机制,学习和记忆神经生物学,第35页,短时记忆神经过程,Hebb,认为短时记忆活动过程只连续短暂一段时间、而长时记忆则包括神经系统结构上改变、所以较为持久。它们有不一样神经生理机制。他认为脑部神经元彼此连接。互通信息。一旦神经元,a,被激活，就依次传递到,b,，,c,，,d,，,，最终又返回神经元,M,，如此循环。这些连接神经元形成所谓神经环，或称为神经回路往返于皮质不一样区域，也能够通往皮质下结构,(,如丘脑、海马,),。,学习和记忆神经生物学,第36页,因为神经允许输入和输出信息量很大，所以脑部神经回路密布，而回路神经突触相互联络。任何心理过程都能够看作某特定神经 回路活动。短时记忆能够看作神经回路短暂反响。这个反响回路是皮质神经元所组成一个无终端闭合线路，一旦受刺激，则产生围绕此封闭线路回响，回响能够连续,20,至,30,秒。反响回路不但能够说明短时记亿为何在短暂时间内消失，也能够说明在此极短时间内，新旧材料所产生干扰作用。,学习和记忆神经生物学,第37页,长时记忆神经过程,长时记忆是神经突触所产生持久性改变这种突触结构改变需要一段时间才能巩固。经过固化，脑细胞发生生理改变，产生新树突或轴突。这种改变一旦发生，记忆痕迹就深刻脑海，信息得以长久储存。不过，脑细胞这种结构上改变也只是连续相当长时间并不是永久不变。因为生理上代谢或衰退过程，能够使突触联络松弛，以致长时记忆也有衰退现象。,学习和记忆神经生物学,第38页,短时记忆向长时记忆转化机制,突触假说,神经胶质假设,生物化学假设,学习和记忆神经生物学,第39页,突触假说,Bennult(1977),认为生活在刺激丰富环境中白鼠之所以比生活在刺激贫乏环境中白鼠大脑皮层厚而且重、是因为轴突末梢增加、树突增多、突触间隙变窄，使相邻神经元更易于相互作用。在学习时候，抵制相邻神经元之间冲动传送突触阻力下降，所以学习所创造稳定神经线路是记忆生理“支柱”。,学习和记忆神经生物学,第40页,神经胶质假设,罗森茨威格及其合作者,(19641967),试验揭示，在刺激丰富环境中生长白鼠与在刺激缺乏环境中生长白鼠相比较，大脑出现了量改变，大脑重量增加。尤其是枕叶胶质细胞增加，而神经元则保持不变。研究者假设：数量改变，尤其是神经胶质细胞数量改变可能与记亿过程相关。,学习和记忆神经生物学,第41页,生物化学假设,神经元电活动造成细胞内部一些分子结构，尤其是核糖核酸或特殊蛋白质化学改变。所以，结构改变是信息记亿生物“编码”。,学习和记忆神经生物学,第42页,第三节 学习和记忆与突触可塑性,学习记忆与突触结构可塑性,学习记忆与突触传递效能可塑性,学习记忆过程中突触结构可塑性与突触功效可塑性关系,突触间隙,树突,突触小泡,神经递质,分子受体,学习和记忆神经生物学,第43页,学习记忆与突触结构可塑性,突触生理改变：在学习过程中，有许多生理改变能够改变已经有突触后对突触前兴奋反应。这种改变可能是突触前，也可能是突触后，还可能二者都有。,结构改变：突触能够在训练过程中长大，长时间不用就会萎缩；另外，训练也能够使突触数目增加。,学习和记忆神经生物学,第44页,突触生理改变和结构改变图,学习和记忆神经生物学,第45页,学习记忆与突触长效能可塑性,学习记忆与突触传递长时程增强,海马结构三突触回路,长时程增强（,long-term potentiation,LTP,）,:,最初由,Lomo,首先发觉这种现象，即电刺激内嗅区皮层向海马结构发出穿通纤维时，在海马齿状回可统计出细胞外诱发反应。这种长时程增强效应是短时记忆转化为长时记忆基础脑神经信息加工过程。,学习和记忆神经生物学,第46页,LTP,特征,LTP,含有联合性质，即在本质上是由两种不一样、含有一定时间关系刺激协同作用产生。,LTP,还含有特异性,学习和记忆神经生物学,第47页,学习记忆与突触传递长时程压抑,长时程压抑（,long-term depression,LTD,）是指突触传递效率长时程降低。,LTD,在运动学习中负担着不停纠正操作错误主要作用,学习和记忆神经生物学,第48页,学习记忆过程中突触结构可塑性与突触功效可塑性关系,突触结构可塑性是其功效可塑性物质基础，二者统一于突触信息传递过程中。,学习和记忆神经生物学,第49页,The End,学习和记忆神经生物学,第50页,瞬膜,/,眨眼条件反射基础神经通路,学习和记忆神经生物学,第51页,延缓反应训练,学习和记忆神经生物学,第52页,丘脑结构图,学习和记忆神经生物学,第53页,杏仁体各种联络,学习和记忆神经生物学,第54页,颞叶切除后，在记忆功效上所表现双重分离效应,记忆测验,切除部位,左颞叶,右颞叶,几何图形回想 ,无意义图形配对学习 ,无意义图形记认或再认 ,人面再认 ,音调再认 ,小说回想,词语配对,字句、数字再认,无意义音节记认,学习和记忆神经生物学,第55页,海马,学习和记忆神经生物学,第56页,大脑结构,学习和记忆神经生物学,第57页,杏仁核,学习和记忆神经生物学,第58页,习得性行为神经调控回路框图,学习和记忆神经生物学,第59页,