感知學(xué)習(xí)和記憶

1、感知、學(xué)習(xí)與記憶1Wang Yihan王儀涵Sun Ye孫曄行為是指有動(dòng)機(jī)、有目的的行動(dòng)2行為始于認(rèn)知 認(rèn)知過程由感知覺、思維、注意和記憶活動(dòng)組成。感知、學(xué)習(xí)與記憶是認(rèn)知的主要組成部分。 行為是由感知覺激發(fā)，經(jīng)大腦復(fù)雜整合后，通過隨意運(yùn)動(dòng)實(shí)施的過程34 感知覺感受器學(xué)習(xí)、記憶、思維、情感、精神等活動(dòng)發(fā)動(dòng)隨意運(yùn)動(dòng) 行為5一、感知覺二、學(xué)習(xí)記憶的細(xì)胞和分子機(jī)制與腦功能定位感知、學(xué)習(xí)與記憶6一、感知覺早期感知經(jīng)驗(yàn)剝奪可導(dǎo)致社會(huì)行為發(fā)育障礙舉例：狼孩孤兒院和監(jiān)獄中哺養(yǎng)的孩子的社會(huì)行為比較孤立飼養(yǎng)的猴7一、感知覺（一）感知覺的一般規(guī)律（二）視覺（三）痛覺8（一）感知覺的一般規(guī)律1. 刺激強(qiáng)度(S)和感覺

2、(I)的關(guān)系：I=K(S-S0)n2. 感覺的空間辨別和對(duì)比圖像和相鄰部分的亮度比902.在這幅圖中，你看見了什么？你看見的是男人的腿，還是女人的腿？ 10三角長(zhǎng)度幻覺：哪個(gè)顏色的線看起來更長(zhǎng)？【解析】綠色線看起來比紅色線長(zhǎng)，雖然它們其實(shí)一樣長(zhǎng)11（一）感知覺的一般規(guī)律3. 感覺通路中的側(cè)向抑制4. 感覺的時(shí)間特性刺激的時(shí)程影響感覺強(qiáng)度12（二）視覺13視錐細(xì)胞視桿細(xì)胞雙極細(xì)胞節(jié)細(xì)胞視神經(jīng)視網(wǎng)膜鼻側(cè)半纖維交叉視網(wǎng)膜顳側(cè)半纖維不交叉視束外側(cè)膝狀體核內(nèi)囊后肢視輻射枕葉距狀溝上、下方的皮質(zhì)（17區(qū)）視交叉視覺傳導(dǎo)路14（二）視覺1. 感光與視網(wǎng)膜信息處理2. 視覺中樞的神經(jīng)機(jī)制3. 感覺經(jīng)驗(yàn)與視感知

3、發(fā)育15老鼠視網(wǎng)膜：包含70多種神經(jīng)元 16觀看視網(wǎng)膜合成圖的大屏幕 美國(guó)編碼人員和神經(jīng)學(xué)家(羅伯特馬克 )正聯(lián)手合作，繪制兔眼后面的每一個(gè)細(xì)胞的顯微圖像 171.感光與視網(wǎng)膜信息處理（1）視網(wǎng)膜感光換能機(jī)制（2）視網(wǎng)膜細(xì)胞和突觸組構(gòu)（3）視網(wǎng)膜神經(jīng)元回路信息傳遞18（1）視網(wǎng)膜感光換能機(jī)制19（2）視網(wǎng)膜細(xì)胞和突觸組構(gòu)20感受器細(xì)胞：感光換能（產(chǎn)生超級(jí)化型慢電位）水平細(xì)胞雙極細(xì)胞 通過局部電位的變化初步處理視覺信息無長(zhǎng)突細(xì)胞神經(jīng)節(jié)細(xì)胞：產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)（AP）（2）視網(wǎng)膜細(xì)胞和突觸組構(gòu)21水平細(xì)胞根據(jù)對(duì)不同波長(zhǎng)光刺激的反應(yīng)不同分2類：亮度型（L型）：任何光刺激均為超級(jí)化反應(yīng)色度型（C型）：雙相（

4、如綠色超極化，紅色去極化）或三相反應(yīng)（可見光兩端超級(jí)化，中間去極化）（2）視網(wǎng)膜細(xì)胞和突觸組構(gòu)22雙極細(xì)胞 根據(jù)對(duì)光刺激的反應(yīng)不同分2類：撤光-中心雙極細(xì)胞（OFF型）：對(duì)中心光斑呈超級(jí)化反應(yīng)，而對(duì)環(huán)形光刺激呈去極化反應(yīng)的雙極細(xì)胞。給光-中心雙極細(xì)胞（ON型）：對(duì)中心光斑呈去級(jí)化反應(yīng)，而對(duì)環(huán)形光刺激呈超極化反應(yīng)的雙極細(xì)胞。 雙極細(xì)胞的特性：其感受野呈中心-周圍相拮抗的同心圓式構(gòu)型，甚至表現(xiàn)出顏色拮抗的特性（如中心區(qū)紅去綠超；周圍區(qū)紅超綠去）。（2）視網(wǎng)膜細(xì)胞和突觸組構(gòu)23感受野（receptive field) 視覺感受野指能夠引起某個(gè)視覺神經(jīng)元發(fā)生反應(yīng)的視網(wǎng)膜區(qū)域。視覺系統(tǒng)在處理圖像信息時(shí)，

5、可以通過對(duì)不同形式的感受野逐級(jí)進(jìn)行抽提（只保留有用信息）。24它顯示的是5,500X倍率下兔的雙極細(xì)胞。位于圖片右側(cè)的是一個(gè)普遍存在、但是至今仍是個(gè)謎的無長(zhǎng)突細(xì)胞，它看起來比其他細(xì)胞更亮 25無長(zhǎng)突細(xì)胞根據(jù)其對(duì)閃光的反應(yīng)性質(zhì)分2類：瞬時(shí)型無長(zhǎng)突細(xì)胞：給光、撤光都產(chǎn)生去極化反應(yīng)持續(xù)型無長(zhǎng)突細(xì)胞：有去極化反應(yīng)和超級(jí)化反應(yīng)2種（2）視網(wǎng)膜細(xì)胞和突觸組構(gòu)26神經(jīng)節(jié)細(xì)胞按其感受野中心區(qū)對(duì)閃光刺激反應(yīng)的性質(zhì)分為給光-中心細(xì)胞和撤光-中心細(xì)胞。給光-中心細(xì)胞：感受野的中心區(qū)給予光照時(shí)發(fā)生反應(yīng)，周圍區(qū)光照時(shí)不發(fā)生反應(yīng)，但在撤光時(shí)發(fā)生反應(yīng)。撤光-中心細(xì)胞：感受野的周圍區(qū)給予光照時(shí)發(fā)生反應(yīng)，中心區(qū)光照時(shí)不發(fā)生反應(yīng)

6、，但在撤光時(shí)發(fā)生反應(yīng)。（2）視網(wǎng)膜細(xì)胞和突觸組構(gòu)2728M () 細(xì)胞M神經(jīng)節(jié)細(xì)胞和P神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（短尾猿）P () 細(xì)胞感受野大對(duì)延長(zhǎng)的視覺刺激表現(xiàn)出瞬時(shí)反應(yīng)對(duì)空間對(duì)比度微小差別和運(yùn)動(dòng)敏感對(duì)波長(zhǎng)選擇性差，對(duì)顏色不敏感感受野小具有高空間分辨率，對(duì)延長(zhǎng)的視覺刺激表現(xiàn)出持續(xù)的反應(yīng)對(duì)波長(zhǎng)有選擇性，對(duì)顏色敏感2901.這幅圖片是一個(gè)gif動(dòng)畫，閃爍的點(diǎn)實(shí)際上是紫色的，可是只要你盯著中間的十字架專注地看，很快你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，那個(gè)閃爍的點(diǎn)變成了綠色的。30（3）視網(wǎng)膜神經(jīng)元回路信息傳遞R：光感受器細(xì)胞B：雙極細(xì)胞H：水平細(xì)胞（空間）A：無長(zhǎng)突細(xì)胞（時(shí)間）G：神經(jīng)節(jié)細(xì)胞重要神經(jīng)遞質(zhì)：谷氨酸、-氨基丁酸312. 視

7、覺中樞的神經(jīng)機(jī)制（1）中樞視覺通路（視網(wǎng)膜-丘腦-大腦皮層） -大細(xì)胞通路和小細(xì)胞通路32大細(xì)胞通路視網(wǎng)膜型神經(jīng)節(jié)細(xì)胞外膝狀體大細(xì)胞（M層）V1的 4CV2與運(yùn)動(dòng)識(shí)別有關(guān)V5（MT）V3與動(dòng)態(tài)圖形識(shí)別有關(guān)V24B33靜態(tài)的沒有循環(huán)幀的gif圖片 你看到的這些靜止的圖片是不是在動(dòng)呢？據(jù)心理醫(yī)生說，圖片與心理承受力有關(guān)，你的心理承受力越強(qiáng)，圖片運(yùn)動(dòng)越慢。美國(guó)曾經(jīng)以此作為犯罪嫌疑人的心理測(cè)試，據(jù)說犯罪嫌疑人看到的圖片是高速運(yùn)動(dòng)的。34小細(xì)胞通路視網(wǎng)膜型神經(jīng)節(jié)細(xì)胞外膝狀體小細(xì)胞（P層）與色覺有關(guān)V4與圖形識(shí)別有關(guān)V1的 4C V1的 2、3層斑點(diǎn)V1的 2、3層斑點(diǎn)間V235埃斯切爾的不可能的盒子：比

8、利時(shí)藝術(shù)家馬瑟黑梅克，從荷蘭平面造型藝術(shù)家M.C.的一幅畫中吸取靈感，創(chuàng)造了一個(gè)不可能存在的盒子的實(shí)物模型36視覺系統(tǒng)的兩個(gè)功能子系統(tǒng)1、枕-顳通路（what系統(tǒng)）負(fù)責(zé)物體是什么的信息。由V1-V2-V3-V4-顳下回（IT）區(qū)，實(shí)現(xiàn)物體方位、長(zhǎng)度、寬度、空間頻率和色調(diào)等信息的加工。因而又稱物體知覺。2、枕-頂通路（Where系統(tǒng)）負(fù)責(zé)物體在哪里的信息。（1）由V1-V2-V3-顳上溝尾側(cè)后沿和顳中回（MT）區(qū)，由MT區(qū)對(duì)物體在空間中的相對(duì)位置以及物體運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行加工。（2）MT區(qū)將物體空間知覺與物體運(yùn)動(dòng)信息加工后，繼續(xù)傳向顳上溝內(nèi)沿（MST）區(qū)和顳上溝底區(qū)（FST），對(duì)更大范圍的物體空間關(guān)系

9、和相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生知覺，且將三維空間關(guān)系轉(zhuǎn)換為二維圖像進(jìn)行信息壓縮。（3）MST、FST區(qū)信息繼續(xù)傳向頂葉（物體運(yùn)動(dòng)知覺與空間知覺的高級(jí)中樞），由此多模式細(xì)胞形成復(fù)雜的綜合知覺。37 V1：紋狀皮層（17區(qū)） V2：第2視區(qū) MST：內(nèi)側(cè)上顳區(qū) MT：中央顳區(qū)38（2）外膝體神經(jīng)元的感受野 主要：同心圓或中心-周圍拮抗構(gòu)型 也存在對(duì)一定朝向刺激呈現(xiàn)更強(qiáng)反應(yīng)的非嚴(yán)格同心圓構(gòu)型（3）初級(jí)視皮質(zhì)神經(jīng)元的感受野組構(gòu)及反應(yīng)特性感受野組構(gòu)：同心圓對(duì)稱型；左-右排列型；長(zhǎng)方形39皮層細(xì)胞：由簡(jiǎn)單型、復(fù)雜型、超復(fù)雜型三類細(xì)胞，與外側(cè)膝狀體形成對(duì)應(yīng)關(guān)系。在一級(jí)區(qū)實(shí)現(xiàn)對(duì)光刺激的初步分析（直線特征），在二級(jí)區(qū)實(shí)現(xiàn)對(duì)光刺

10、激的整合（圖形特征） 簡(jiǎn)單細(xì)胞：只分布在初級(jí)視皮層。由一系列外側(cè)膝狀體細(xì)胞會(huì)聚到同一皮層簡(jiǎn)單細(xì)胞上，形成了皮層細(xì)胞左-右排列、平行帶狀的感受野，對(duì)光棒或直線敏感。在此，整合外側(cè)膝狀體輸入的信息，并對(duì)直線作出反應(yīng)。不同細(xì)胞的反應(yīng)及特性4041簡(jiǎn)單細(xì)胞的特性：1. 具有最佳朝向最佳朝向：當(dāng)一條給或者撤光區(qū)朝向相同的光帶（暗帶），落在感受野的特定位置時(shí)，能誘發(fā)最強(qiáng)的反應(yīng)，這一朝向稱為最佳朝向。最佳朝向說明皮層細(xì)胞可以將感受野中某一特定位置的線段刺激的信息抽提出來。2. 具有最佳運(yùn)動(dòng)速度3. 感受野中興奮區(qū)和抑制區(qū)的反應(yīng)總和基本接近 用小光點(diǎn)可以測(cè)定，對(duì)大面積的彌散光無反應(yīng)42復(fù)雜型與超復(fù)雜型：存在于

11、V1、V2區(qū)，感受野大，且為長(zhǎng)方形，沒有清晰的給光區(qū)和撤光區(qū)。可以感知圖形的邊角或運(yùn)動(dòng)。具有朝向柱或方位柱（orientation column）朝向柱（方位柱）：皮質(zhì)中以垂直方向分隔，具有恒定感受野朝向的區(qū)域。43復(fù)雜細(xì)胞44柱子是圓的還是方的?45（4）皮質(zhì)細(xì)胞的雙眼性與眼優(yōu)勢(shì)柱雙眼性：感受野嚴(yán)格對(duì)稱、最佳朝向相同、兩眼的信號(hào)相互重疊的特性稱為雙眼性，雙眼性是雙眼視覺的基礎(chǔ)。眼優(yōu)勢(shì)和眼優(yōu)勢(shì)柱：一個(gè)刺激在兩眼所引起的反應(yīng)，往往是一只眼（左或右，因細(xì)胞而異）占優(yōu)勢(shì)，占優(yōu)勢(shì)的眼產(chǎn)生的放電頻率比另一只眼高，稱為眼優(yōu)勢(shì)。與眼優(yōu)勢(shì)相關(guān)的、終止于初級(jí)視皮質(zhì)、相互間隔的柱狀或條索狀區(qū)域，稱為眼優(yōu)勢(shì)柱。它由

12、雙眼至皮質(zhì)的傳入纖維組成。與朝向柱獨(dú)立存在。46超柱（hypercolumn）：視皮質(zhì)中即有朝向柱又有眼優(yōu)勢(shì)柱的基本功能單位。一個(gè)超柱包含一組對(duì)各種朝向有反應(yīng)的朝向片（一套朝向柱）、一組左、右眼的眼優(yōu)勢(shì)柱和若干處理顏色信息的小桿。能對(duì)接受的信號(hào)進(jìn)行新一輪的分析、整合，并將處理結(jié)果輸至腦的有關(guān)區(qū)域。（5）視皮質(zhì)的基本單位-超柱47功能柱 48皮層模塊&機(jī)能柱49功能柱與視覺信息特征提取理論 認(rèn)為對(duì)視野空間內(nèi)各種視覺特征所形成的感覺，主要以初級(jí)視皮層的功能柱為基礎(chǔ)。形成了兩類功能柱理論：1、特征提取功能柱（1）觀點(diǎn)：認(rèn)為分別由不同類的視覺特征功能柱完成對(duì)各種特征信息的提取。顏色柱：完成顏色特征提取

13、；眼優(yōu)勢(shì)柱和方位柱：完成對(duì)邊界線、邊角的位置、出現(xiàn)的方向與運(yùn)動(dòng)方向等進(jìn)行特征提取。（2）缺陷對(duì)千變?nèi)f化的外部世界需要許多類特征功能柱。2、空間頻率柱認(rèn)為每個(gè)神經(jīng)元敏感的空間頻率不同。皮層神經(jīng)元按其發(fā)生最大反應(yīng)的頻率不同，分成許多功能柱，稱為空間頻率柱。50（6）人視覺的腦功能定位腹側(cè)的枕、額區(qū)：顏色、形狀、紋理等特征的知覺和物體的識(shí)別枕葉的背側(cè)和頂葉皮質(zhì)：空間和運(yùn)動(dòng)知覺其它區(qū)域：枕葉外側(cè)部的特殊視覺功能區(qū)（LO）：對(duì)特殊的照片、圖片刺激反應(yīng)，且對(duì)熟悉程度不同的刺激物有差異腹側(cè)額葉：識(shí)別面孔。辨別面孔的性別（后部）；辨別某張具體的臉（前部）。左側(cè)紋外皮質(zhì)的內(nèi)側(cè)部：感知文字51視覺信息中樞傳導(dǎo)特點(diǎn)

14、:1、由3個(gè)層次不同的視中樞完成低級(jí)中樞：視網(wǎng)膜內(nèi)的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中級(jí)中樞：外側(cè)膝狀體高級(jí)中樞：視皮層2、兩級(jí)投射一級(jí)：雙眼鼻側(cè)交叉，投射至外側(cè)膝狀體1、4、6層細(xì)胞，顳側(cè)不交叉投射至外側(cè)膝狀體2、3、5層細(xì)胞。二級(jí)：外側(cè)膝狀體投射至初級(jí)視皮層3、兩條通路大細(xì)胞通路（M通路）：空間和運(yùn)動(dòng)識(shí)別小細(xì)胞通路（P通路）：物體辨認(rèn)523. 感覺經(jīng)驗(yàn)與視感知發(fā)育53（1）視感知的發(fā)育需要感覺經(jīng)驗(yàn)眼剝奪皮質(zhì)盲關(guān)鍵期：猴（前3-6個(gè)月）；貓（前3-6周）提示：先天性白內(nèi)障手術(shù)的最佳時(shí)間嬰兒期543. 感覺經(jīng)驗(yàn)與視感知發(fā)育（2）視感知的發(fā)育需要感覺經(jīng)驗(yàn)的機(jī)制 -視皮質(zhì)眼優(yōu)勢(shì)柱和方位柱實(shí)驗(yàn)1：新生猴單眼視剝奪眼優(yōu)勢(shì)柱

15、圖形紊亂（被剝奪眼面積??；對(duì)側(cè)眼大）實(shí)驗(yàn)2：關(guān)鍵期貓雙眼視剝奪方位柱衰退-優(yōu)勢(shì)柱和方位柱的維持和可塑性需要視覺經(jīng)驗(yàn)55nociceptornociceptorA nerveC nervespinothalamicpathwayto reticularformationreticular formationspinothalamicpathwaythalamussomato-sensorycortex（三）痛覺561. 痛覺過敏與觸誘發(fā)痛炎癥和神經(jīng)病理痛的病理?xiàng)l件下出現(xiàn)痛覺過敏（hyperalgesia）：對(duì)傷害性刺激的敏感性明顯增強(qiáng)的現(xiàn)象。是由于外周傷害性感受器以及中樞敏感化的結(jié)果。觸誘發(fā)痛（

16、allodynia）：生理狀態(tài)下原本不能引起痛覺的刺激如輕觸所誘發(fā)的疼痛。與低閾值機(jī)械感受器誘發(fā)的感覺模式（由觸到痛）的變化相關(guān)，發(fā)生在非損傷區(qū)。572. 傷害性感受器的激活與致敏（1）致痛物質(zhì)及傷害性感受器的激活致敏58（2）傷害性感受器的致敏與抗痛59緩激肽的致痛敏作用機(jī)制60控制傷害性初級(jí)神經(jīng)元興奮性的細(xì)胞內(nèi)機(jī)制61阿片受體（、阿片受體亞型） Gi/o K+ ；Ca2+、 Na+；SP釋放 傳入神經(jīng)末梢興奮性 抗痛傷害性感受器的抗痛機(jī)制623. 痛覺傳入在脊髓后角的初級(jí)整合nociceptornociceptorA nerveC nervespinothalamicpathwayto r

17、eticularformation63 A 特異傷害性感受神經(jīng)元分布：主要后角1層，少量在5層來源：皮膚和內(nèi)臟的A和C類傳入纖維分類：僅對(duì)傷害性機(jī)械刺激產(chǎn)生反應(yīng)的N元 對(duì)傷害性機(jī)械和熱刺激均產(chǎn)生反應(yīng)的N元特點(diǎn)：沒有或很少有自發(fā)放電，外周感受野小； 重復(fù)性傷害刺激可降低閾值而出現(xiàn)敏感化作用：與痛覺的空間定位和分辨感覺的性質(zhì)有關(guān)(1) 脊髓后角的傷害性感受神經(jīng)元64 B 非特異傷害性感受神經(jīng)元分布：主要在4-6層，特別是5層，其它層也存在來源：皮膚和內(nèi)臟的A和C類傳入纖維特點(diǎn)：a. 可被多種刺激激活，外周感受野變異大，且呈同 心圓式：中心區(qū)同時(shí)介導(dǎo)非傷害性和傷害性刺激； 外圍區(qū)僅介導(dǎo)傷害性刺激；環(huán)

18、繞外圍區(qū)的最外一層 是抑制區(qū)，刺激該區(qū)神經(jīng)元表現(xiàn)抑制 b. 可以表現(xiàn)出早反應(yīng)（潛伏期、時(shí)程短，A類纖維傳 入 ）和遲反應(yīng)（潛伏期、時(shí)程長(zhǎng)， C類纖維傳入） c. 可以進(jìn)行時(shí)間和空間總和作用：在痛強(qiáng)度分辨中起重要作用(1) 脊髓后角的傷害性感受神經(jīng)元65閥門控制學(xué)說（經(jīng)典內(nèi)容）主要組成：傳入神經(jīng)纖維A纖維、C纖維背角投射神經(jīng)元（T：特異、非特異傷害性感受神經(jīng)元）脊髓后角膠質(zhì)區(qū)抑制性中間神經(jīng)元（SG細(xì)胞）投射關(guān)系：(2) 傷害性信息傳遞在脊髓的調(diào)節(jié)與整合CATSGA、C激活T細(xì)胞A興奮SG細(xì)胞C抑制SG細(xì)胞C纖維的緊張性活動(dòng)使閥門打開66“痛覺過敏”和“觸誘發(fā)痛” (2) 傷害性信息傳遞在脊髓的調(diào)

19、節(jié)與整合CATSGC纖維的緊張性活動(dòng)使閥門打開67A-DELTAA-BETACTO BRAIN+ +_ _+0TNEURON68Mechanism of Central Sensitization Associated With Tonic C Nociceptor InputEnhanced postsynaptic effects by NMDA-receptor sensitizationTonic activity in C nociceptorsA-DELTAA-BETATO BRAIN+ +_ _+0TNEURON+C69閥門控制學(xué)說（補(bǔ)充）70B. “Wind up”現(xiàn)象及其機(jī)制

20、 (2) 傷害性信息傳遞在脊髓的調(diào)節(jié)與整合“Wind up”現(xiàn)象：用興奮C纖維的閾上強(qiáng)度、反復(fù)刺激外周初級(jí)感覺神經(jīng)干或末梢，導(dǎo)致脊髓的神經(jīng)元對(duì)刺激的反應(yīng)越來越強(qiáng)的現(xiàn)象，也稱“緊發(fā)條”現(xiàn)象。該現(xiàn)象是神經(jīng)元去極化總和的結(jié)果，與谷氨酸和P物質(zhì)（SP）的同時(shí)釋放以及NMDA受體相關(guān)。71“Wind up”機(jī)制Reproduced with permission from Mao J, et al. Pain. 1995;61:361.72教材（P139-191 第五章 感知覺與行為）：醫(yī)學(xué)神經(jīng)生物學(xué)綱要關(guān)新民主編 科學(xué)出版社基本概念：視覺感受野；最佳朝向；朝向柱；眼優(yōu)勢(shì)和眼優(yōu)勢(shì)柱；超柱；痛覺過敏；觸誘

21、發(fā)痛問題： 1. 雙極細(xì)胞和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的分類、特點(diǎn)2. 視覺信息中樞傳導(dǎo)特點(diǎn)3. 致痛物質(zhì)如何激活和致敏傷害性感受器？4. 緩激肽致痛敏作用的細(xì)胞內(nèi)機(jī)制“Wind up”現(xiàn)象及其機(jī)制 一、感知覺73二、學(xué)習(xí)記憶的細(xì)胞和分子機(jī)制與腦功能定位（一）學(xué)習(xí)記憶的分類（二）細(xì)胞和分子機(jī)制（三）腦功能定位74概 念學(xué)習(xí)：記憶：獲得新知識(shí)或新技能的過程經(jīng)歷使大腦產(chǎn)生了變化將這種知識(shí)或技能編碼，儲(chǔ)存以及隨后讀出的過程大腦在一段時(shí)間內(nèi)保持了這種變化75（一）學(xué)習(xí)記憶的分類76 非聯(lián)合性學(xué)習(xí) 聯(lián)合性學(xué)習(xí)習(xí)慣化敏感化經(jīng)典條件反射操縱式條件反射77非聯(lián)合型學(xué)習(xí)（nonassociative）： 是人和動(dòng)物受到一次或多

22、次單一刺激后形成的，并不需要將兩個(gè)刺激聯(lián)系起來。 習(xí)慣化（habituation） 敏感化（sensitization）78習(xí)慣化：是指人和動(dòng)物逐漸降低對(duì)某一反復(fù)出現(xiàn)的溫和刺激的反應(yīng)。79示例：對(duì)某些氣味，噪音等習(xí)慣化形成條件：非傷害性（溫和）刺激，既無益也無害，多次連續(xù)出現(xiàn)。存儲(chǔ)部位:三個(gè)突觸部位意義：學(xué)會(huì)辨認(rèn)生活中對(duì)機(jī)體沒有生物學(xué)意義刺激，忽略該刺激的存在而保留有明確意義的信息。80敏感化：指人和動(dòng)物受到某種強(qiáng)烈的或傷害性刺激后對(duì)其他刺激的反應(yīng)性增強(qiáng)。示例：輕觸燙傷周圍區(qū)81形成條件：與聯(lián)合性的條件反射不同，它不依賴于強(qiáng)弱刺激間的配對(duì)，也不需要建立強(qiáng)弱刺激間的聯(lián)系，因而也稱假性條件化。意義

23、：要求動(dòng)物學(xué)會(huì)注意某一刺激，因?yàn)樗殡S有可能的疼痛或危險(xiǎn)的后果。82聯(lián)合型學(xué)習(xí)（associative）： 兩個(gè)刺激或刺激與行為之間發(fā)生聯(lián)系 經(jīng)典條件反射（classical conditioning） 操作式條件反射（operant conditioning）83經(jīng)典條件反射條件刺激（CS）：鈴聲（conditioned stimulus）非條件刺激（US）：食物（unconditioned stimulus）84經(jīng)典條件反射CS（鈴聲）不引起唾液分泌US（食物）引起唾液分泌CS+US經(jīng)過一定時(shí)間的訓(xùn)練（學(xué)習(xí)）后，CS便引發(fā)出一種新的反應(yīng)叫條件反應(yīng)。這時(shí)CS預(yù)示著US即將到來。85“望梅止渴

24、”： 不是先天就有的，是出生后在特定的環(huán)境和情況下形成的。經(jīng)典條件反射86消退 (extinction)：建立了條件反射后，如果非條件刺激反復(fù)不與條件刺激同時(shí)出現(xiàn)，所建立的條件反射會(huì)逐漸減弱直至消失。消退并不是遺忘。消退是一個(gè)新的學(xué)習(xí)過程。消退所學(xué)習(xí)的是條件刺激預(yù)示著非條件刺激不再到來。 經(jīng)典條件反射87操作式條件反射操作：壓杠桿強(qiáng)化刺激：食物聯(lián)系壓杠桿的頻率：饑餓程度獎(jiǎng)勵(lì)88馴獸表演，馴獸員能讓動(dòng)物作出規(guī)定的動(dòng)作。操作條件反射89也可以用傷害性刺激（電擊）建立操作性條件反射：壓杠桿時(shí)斷電目前操作性條件反射已被廣泛應(yīng)用于對(duì)動(dòng)機(jī)行為的研究90經(jīng)典條件反射和操作條件反射的建立遵循相似的原則刺激的同

25、步性： 經(jīng)典：US必須緊跟CS 操作：強(qiáng)化刺激必須緊跟操作91卡爾森生于1923年在瑞典哥德堡大學(xué)藥理學(xué)系（DA）格林加德生于1925年在美國(guó)紐約洛克菲勒大學(xué)分子和細(xì)胞神經(jīng)學(xué)實(shí)驗(yàn)室坎德爾生于1929年在美國(guó)紐約哥倫比亞大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)和行為學(xué)中心The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2000（二）學(xué)習(xí)記憶的細(xì)胞和分子機(jī)制9293（二）學(xué)習(xí)記憶的細(xì)胞和分子機(jī)制1.海兔縮鰓反射習(xí)慣化與敏感化的細(xì)胞和分子機(jī)制（1）海兔縮鰓反射習(xí)慣化（2）習(xí)慣化的細(xì)胞及 分子（突觸）機(jī)制（3）敏感化的細(xì)胞及 分子（突觸）機(jī)制94（1）海兔縮鰓反射習(xí)慣化海兔：神經(jīng)系統(tǒng)組成和環(huán)

26、路簡(jiǎn)單神經(jīng)元：105個(gè)，腹神經(jīng)節(jié)：2000個(gè)防御性反射相關(guān)組成：尾、鰓、噴水管習(xí)慣化：反復(fù)溫和刺激，尾、鰓、噴水管等反射逐漸減弱或消失的現(xiàn)象95SiphonGillSensory neuronSiphon skinMotor neuronGill muscle9697（2）習(xí)慣化的細(xì)胞和分子（突觸）機(jī)制98短時(shí)縮鰓反射習(xí)慣化的細(xì)胞分子機(jī)制機(jī)制：1.突觸前膜上N型鈣通道失活，鈣內(nèi)流減少，使遞質(zhì)釋放減少，2.習(xí)慣化使可動(dòng)員的突觸小泡減少，導(dǎo)致遞質(zhì)釋放減少，Glu EPSP99 長(zhǎng)時(shí)縮鰓反射習(xí)慣化的細(xì)胞分子機(jī)制伴隨感覺神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的改變100（3） 縮鰓反射敏感化的細(xì)胞機(jī)制 海兔縮鰓敏感化現(xiàn)象: 當(dāng)海

27、兔尾部受到一個(gè)傷害性電刺激后，對(duì)噴水管一個(gè)溫和的觸覺刺激會(huì)引起鰓和噴水管過于強(qiáng)烈的收縮，即產(chǎn)生敏感化，并能維持一定的時(shí)間（數(shù)分鐘 數(shù)周）101SiphonGillNeuroscience102縮鰓反射敏感化的細(xì)胞分子機(jī)制103SiphonSensoryneuronMotorneuronGill muscleL29Shock104ATPcAMPAdenylylcyclasePKA PKA 105PO4PKA106107縮鰓反射敏感化的細(xì)胞機(jī)制：尾部的刺激通過影響中間神經(jīng)元，而增強(qiáng)縮鰓反射回路中感覺神經(jīng)元與其它神經(jīng)元的突觸聯(lián)系。敏感化是一個(gè)反射回路的興奮對(duì)另一個(gè)反射回路的影響本質(zhì)：中間神經(jīng)元釋放5

28、-HT，經(jīng)一系列步驟使突觸傳遞效能增加。108短期敏感化的機(jī)制 突觸前易化的機(jī)制 突觸前易化使突觸效能增強(qiáng)Gs-proteinATPcAMPPKA激 活K+ channel關(guān)閉AP 時(shí)程 AC5-HT感覺神經(jīng)元5- HTR中間神經(jīng)元K+電導(dǎo) Ca2+內(nèi)流N-type Ca2+Channel openL-type Ca2+Channel openvesicle mobilized to active zoneTransmitter releaseGo-proteinPLCDAGPKC109 習(xí)慣化 敏感化刺激強(qiáng)度： 非傷害性 傷害性 反應(yīng)強(qiáng)度： 逐漸減弱 增強(qiáng)突觸遞質(zhì)： Glu 5-HT 神經(jīng)環(huán)

29、路: 一個(gè)環(huán)路 兩個(gè)環(huán)路意 義： 過濾無關(guān)刺激 注意某一刺激110電刺激尾部（US）刺激爐架（CS）但是US必須緊跟CS（0.5s）才能建立經(jīng)典的條件反射。2. 海兔縮鰓反射性經(jīng)典條件反射的分子機(jī)制111 分子機(jī)制112K+ channel關(guān)閉 K+ 電導(dǎo)AP時(shí)程延長(zhǎng)Ca2+內(nèi)流CSAC 激活5-HT 5-HTR Ca2+內(nèi)流USG-ProteincAMP 特異的、時(shí)間依賴的突觸前易化突觸前易化的可能的分子機(jī)制113在CS下Ca2+由動(dòng)作電位進(jìn)入感覺神經(jīng)元，與CaM結(jié)合活化AC。當(dāng)CS結(jié)合US后可進(jìn)一步增強(qiáng)AC的活化，產(chǎn)生更多的cAMP。cAMP-PKA途徑在經(jīng)典條件反射中起著重要的作用114

30、3.長(zhǎng)時(shí)敏感化與突觸持續(xù)增強(qiáng)的分子機(jī)制短時(shí)敏感化：中間神經(jīng)元釋放5-HT，通過cAMP-PKA途徑，使感覺神經(jīng)元遞質(zhì)釋放增加而致敏感化。長(zhǎng)時(shí)敏感化：中間神經(jīng)元反復(fù)釋放5-HT，PKA持續(xù)激活，入核后活化多種轉(zhuǎn)錄因子，啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄，合成新蛋白形成長(zhǎng)時(shí)敏感化。1151164. 陳述記憶的分子機(jī)制-海馬早期LTPLTP：1973年Bliss等首次發(fā)現(xiàn)。 高頻重復(fù)刺激后，在突觸后神經(jīng)元快速形成的、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的EPSP增強(qiáng)（潛伏期縮短、振幅增高、斜率加大）。該現(xiàn)象可持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾小時(shí)-幾周。這種持續(xù)電刺激引起的突觸后神經(jīng)元的長(zhǎng)時(shí)程易化稱為長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（long term potentiation, L

31、TP）。117LTP的形成必須依賴于高頻刺激。或者說LTP的形成需要CA3和CA1同步活動(dòng)。118海馬CA3和CA1錐體細(xì)胞間的聯(lián)系是以Glu為神經(jīng)遞質(zhì)的。突觸后膜上有NMDA和非NMDA受體共存。正常突觸傳遞時(shí)Glu與非NMDA受體結(jié)合。119NMDAR是配體門控的Na+/K+和Ca2+ 通道NMDA可激活通道開放；Na+、 Ca2+ 內(nèi)流， K+外流；雙重調(diào)節(jié)；NMDAR上有很多調(diào)制位點(diǎn)；參與興奮性突觸傳遞的LTP；120CA3和CA1同步放電時(shí)Glu與NMDA受體結(jié)合Ca2+進(jìn)入胞內(nèi)。Ca2+/CaM磷酸化非NMDA受體，增加其對(duì)Glu的敏感性釋放逆行信使NO，使Glu釋放增加。121NMDA受體