記憶羅艷琳神經生物學系提綱記憶的一般概念記憶的分類情景記憶與語義記憶陳述性記憶和程序性記憶感覺記憶、短時記憶和長時記憶記憶的神經機制記憶記憶的一般概念記憶是在頭腦中積累和保存個體經驗的心理過程，運用信息加工的術語講，就是人腦對外界輸入的信息進行編碼、存儲和提取的過程。人類記憶研究簡史Penfield的研究：在神經外科手術中移除患者的腦組織病灶而不損傷關鍵腦功能時，電刺激顳葉的某些腦區時，能夠聽到聲音、音樂、看到圖像。顳葉與失憶癥：雙側顳葉損傷引起的短時記憶－－長時記憶不能，選擇性損壞了顳葉的海馬時，引起類似的功能喪失。記憶的作用記憶思維注意行為感覺知覺情緒學習記憶的分類情景記憶與語義記憶情景記憶：根據時空關系對某個事件的記憶。會議、地方，不穩定、不確定。語義記憶：人們對一般知識和規律的記憶，與特殊的地點、時間無關。字詞、規那么與概念。陳述性記憶和程序性記憶陳述性記憶：對有關事實和事件的記憶。可以通過語言傳授而獲得。程序性記憶：如何做事情的記憶，包括知覺技能、認知技能、運動技能等。如游泳。感覺記憶、短時記憶和長時記憶感覺記憶：客觀刺激停止后，感覺信息在極短的時間保存下來。0.25－2秒短時記憶：感覺記憶和長時記憶的中間階段，保持時間約5秒－2分鐘。長時記憶：信息經過充分的和有一定深度的加工后，在頭腦中長時間保存下來。永久性儲存。>1分鐘－終身。記憶結構及其加工過程S感覺記憶短時記憶長時記憶編碼新異刺激選擇性注意提取存儲選擇性注意復述感覺記憶感覺記憶短時記憶短時記憶長時記憶長時記憶的信息提取再認內涵：指人們對感知過、思考過或體驗過的事物，當它再度呈現時，仍能從認識的心理過程。影響再認的因素①依賴于材料的性質和數量②依賴于時間間隔③依賴于思維活動的積極性④依賴于個體的期待⑤依賴于人格特征回憶內涵：是人們對過去經歷過的事物的形象或概念在人們頭腦中重新出現的過程回憶的策略和條件艾賓豪斯及其遺忘曲線時間間隔：20分鐘1小時8小時1天2天6天31天記憶階段編碼時間特點感覺記憶最少，具有純感覺性質0.25～2秒容量相當大，具有形象性短時記憶聽覺性編碼為主5秒～2分鐘容量7＋2長時記憶語義性編碼為主時間無限容量無限，心理活動的知識基礎記憶的腦機制記憶的腦機制記憶的腦學說整合論定位論記憶的腦細胞機制等位論與定位論腦等位論〔Lashley〕等位性、整體性原那么。10％一50％的大腦皮層損壞，動物學習行為就受到影響。動物學習障礙與損毀皮層部位的大小成正比。損毀50％皮層就使動物完全喪失學習能力。機能定位論功能別離性原那么簡單運動條件反射中樞－小腦；簡單空間區分學習的中樞－海馬；伴有植物性神經系統功能變化的快速條件反射的中樞－杏仁核；復雜空間關系中樞－顳頂枕聯絡區皮層：綜合學習－－前額葉皮層記憶的腦機制整合論人物：拉什利〔Lashley,1929〕實驗：破壞大腦皮層不同區域觀點：記憶是整個大腦皮層活動的結果，它和腦的各個局部都有關系，而不是皮層上某個特殊部位的機能。大腦皮層破壞越大，記憶喪失越多。記憶的保持依賴于整個大腦皮層的機能。發現：在進行迷宮學習前，損傷大鼠的腦。大鼠需要訓練更屢次才能避開盲端而直接獲得食物-腦皮層損傷影響大鼠的學習能力。在大鼠學會跑迷宮后，再損傷鼠腦。大鼠經常出錯，跑進已經學會避開的盲端-腦皮層損傷影響大鼠的記憶能力。學習和記憶缺失的嚴重程度與腦損傷的面積有關，而與腦損傷的部位無關--錯誤結論。記憶痕跡(engram,memorytrace)：記憶的物質表現或位置(大腦中參與記憶儲存的局部)

KarlLashley對大鼠迷宮學習的研究：20世紀20年代，美國心理學家KarlLashley皮層損傷對迷宮學習的影響皮層損傷的百分比越大，大鼠跑迷宮的出錯率就越高。Hebb細胞集合和記憶儲存：DonaldHebb(Lashley學生)認為：要弄清反映外界刺激的信息如何在腦內加工和在腦的哪個部位存儲的，關鍵要先弄清楚腦內信息是如何反映外界活動的。腦內之所以能反映某外界客觀存在的物體，是由于皮層內有被該外界刺激激活的細胞群，這群同時激活的神經元稱為一個細胞集合(Cellassembly)。記憶痕跡廣泛分布于細胞集合的細胞連接內。記憶痕跡也可能包括了參與感覺和知覺的神經元。細胞集合(Hebb,腦內由一群受客體激活的所有皮層細胞組成的細胞集合來反映某個客觀物體。廣泛分布/所有的感知覺神經元參與)定位論人物：布洛卡、魯利亞、麥克高夫觀點：①布洛卡：腦的機能都是由大腦的一些特定區域負責的，記憶也不例外。②魯利亞：丘腦下部組織及局部邊緣系統受損傷時，病人的短時記憶出現明顯障礙，對材料的表達凌亂而不連貫。③麥克高夫：人腦左半球言語運動區受損傷，將造成言語記憶的缺陷，能記住別人的面貌，但記不住單詞。記憶的腦細胞機制反響回路概念：指神經系統中皮層和皮層下組織之間存在的某種閉合的神經環路。特點：當外界刺激作用于神經環路的某一局部時，回路便產生神經沖動。刺激停止后，這種沖動并不立即停止，而是繼續在回路中往返傳遞并持續一段短暫的時間。作用：反響回路〔LTP〕是短時記憶的生理根底。突觸結構觀點：作為人類長時記憶的神經根底包含著神經突觸的持久性改變，這種變化往往是由特異的神經沖動導致的。遺忘癥(amnesia)記憶力或學習能力的嚴重缺失，常由某些腦疾患和損傷引起，如腦震蕩、慢性酒精中毒、腦炎、腦瘤和中風等。逆行性遺忘(retrogradeamnesia)：對損傷以前發生的事情的記憶喪失，腦損傷前幾個月或幾年內發生的事被忘掉了，但更早以前的記憶卻越來越鮮明。順行性遺忘(anterogradeamnesia)：在腦損傷后不能形成新的記憶。嚴重者，不能學習任何新東西。瞬時性腦遺忘(transientglobalamnesia)：突發的順行性遺忘僅持續幾分鐘或幾天，同時伴有打擊前短時間的逆行性遺忘。如短暫腦缺血、車禍等造成的腦震擊、影響腦血流的其它生理壓力、藥物等。大腦創傷引起的遺忘(a)逆行性遺忘時，創傷前一段時間內發生的事被遺忘，但很久以前的事和受傷后的經歷都記得。(b)順行性遺忘時，能記得創傷前的事情，但不能記住受傷后發生的事。陳述性記憶在新皮層的存儲部位顳下皮層對面孔的反響。(a)顳下皮層(IT區)的位置〔視覺形狀中樞〕。(b)細胞對熟悉面孔的反響。直方圖說明猴子顳下皮層的一個神經元對猴頭不同位置影像的反響。每個直方圖下的橫線表示刺激的出現。(c)一個細胞對陌生面孔反響的變化。4張面孔第一次出現時，對每張面孔的反響都比較緩和。隨后，細胞對面孔1和2反響性更強，而對面孔3和4反響較弱。功能核磁共振成像(fMRI)記錄的鳥類專家和轎車專家的大腦活動。(a)鳥類專家的外紋狀視區〔紅色〕對鳥類的反響性比對其他物體更強。(b)轎車專家的外紋狀體皮層更易被轎車的圖像激活。以人為對象的研究兩類專家腦內不同的活動模式-對區分各種視覺特征而高度發育的特異性加工過程；外紋狀視覺區編碼了對鳥或車的記憶。皮層聯絡區旁海馬和嗅皮層海馬丘腦,下丘腦通過內側顳葉的信息流穹窿內嗅皮層嗅周皮層旁海馬皮層

顳葉和陳述性記憶顳葉切除的后果心智盲引起病人H.M.嚴重順行性遺忘的大腦損傷。(a)為了減輕H.M.嚴重的癲癇病發作，兩個大腦半球的內側顳葉被切除。(b)正常大腦中海馬和皮層的位置，它們在H.M.腦中已被切除。人類遺忘癥的動物模型-短尾猴延緩性非匹配樣本任務(delayednon-matchtosample,DNMS)：猴子為了取到食物獎勵而移開一個樣本物體；一段時間延緩后，出現兩個物體，猴子要移開與先前樣本不同的那個物體才能得到食物。(recognitionmemory)放下幕布任務:挑選出新形狀的食蓋。將雙側海馬、杏仁核同時損毀，短時間延遲任務完成不受損。長時間延遲任務不能完成〔視覺＋觸覺〕*。任務：挑選出原來位置上見過的物體。切除雙側海馬的猴子完全喪失學習能力。切除雙側杏仁核的猴子那么能很快學會并能準確執行。間腦和記憶過程參與記憶的間腦成分：丘腦和乳頭體(mammillarybody)接受來自內側顳葉結構的傳人信息。人類病例：N.A：劍頭從右鼻孔進入左側大腦，腦成像顯示左側丘腦背內側核受損。(2年逆行性遺忘和相對嚴重的順行性遺忘。活在過去。)Korsakoff綜合癥：通常由慢性酒精中毒引起(缺乏VitB1)，病癥為意識混亂、虛構(confabulation)、記憶損傷和冷漠-損傷丘腦背內側核和乳頭體，還可能有小腦、腦干和新皮層。以順行性遺忘為主。人類的記憶障礙間腦與柯薩可夫氏(Korsakoff)記憶障礙間腦－顳葉環路損傷：遠事記憶受損傷。海馬受損：近事記憶受損，遠事記憶良好。海馬與順行性遺忘癥雙側顳葉與海馬受損－長時記憶不能。腦震蕩與逆行性遺忘癥心因性和原因不明的遺忘癥海馬與空間記憶海馬的位置細胞。大鼠進入一個小盒子10min(左圖)，然后移走盒子中間的擋板，讓大鼠能進入更大區域(中圖和右圖)。(a)顏色區表示盒子中會引起海馬內一個位置細胞反響的位置：紅色，強烈反響；黃色，中等反響；藍色，無反響。這個細胞在上面小盒子中有一個位置區域；當擋板出去后，該位置域仍在原來位置。(b)在這個實驗中，大鼠在上面的小盒子里時，海馬內電極旁的一個神經元無反響(左圖)。擋板除掉后的10min內這個細胞仍不反響(中圖)。但又過了10min后，這個細胞在新的大區域內形成了位置域(右圖)。與空間辨識相關的人類大腦活動(a)在電腦顯示屏上顯示一個虛擬小鎮，受試者再PET(正電子發射斷層掃描術)儀上，通過按鈕遨游虛擬環境。(b)在這個冠狀切片上，當受試者需要考慮如何行走時，可觀察到右側海馬和左側尾核(黃色)與空間辨識相關的活動增多-兩側腦半球的激活不同。正常老鼠的記憶模式如左圖。海馬損傷后的老鼠會不斷進行已去過的輻射臂。損傷后長時記憶保存，空間位置的短時記憶喪失*海馬與工作記憶用于研究聯系記憶的一個氣味區分實驗。幾種不同氣味的組合，訓練大鼠向散發某種氣味的一個孔洞移動，避開另一個孔洞。發現，海馬的某些神經元對某些特定氣味有選擇性反響。用于研究聯系記憶的一個氣味區分實驗。幾種不同氣味的組合，訓練大鼠向散發某種氣味的一個孔洞移動，避開另一個孔洞。發現，海馬的某些神經元對某些特定氣味有選擇性反響。海馬的記憶功能海馬的兩個記憶回路帕帕茲環路由帕帕茲〔1937〕提出，認為在邊緣系統結構中，從海馬經穹窿、乳頭體，丘腦前核和扣帶回，再回到海馬的環路(帕帕茲環路)，對情緒產生具有重要作用。經典的Papez環路由下丘腦、丘腦前核、扣帶回、海馬以及這些結構之間的聯系組成。三突觸環路內嗅皮層表層細胞－經穿通纖維－投射至齒狀回顆粒細胞層、齒狀回顆粒細胞層－經苔狀纖維－投射至CA3區錐體細胞層、CA3區錐體細胞層－經Schaffer側支－投射至CA1區錐體細胞層。LTP－長時程增強。以一定的電脈沖刺激三突觸回路的第一段能夠誘發第二段的細胞外電活動，并且在５－２５分鐘之后，這種電活動會增２.５倍。這種長時程增強效應甚至可以持續數月之久。從短時記憶向長時記憶的過渡條件反射末形成，條件反射不穩定組與穩定組，雙側海馬損傷后記憶越穩固影響越小。海馬對短時記憶－長時記憶有幫助。海馬的一些微環路。齒狀回前穿質通路苔蘚纖維Schaffer側支內嗅皮層穹窿CA3區錐體細胞層CA1區錐體細胞層齒狀回顆粒細胞層亮燈與大鼠取食(海馬與紋狀體)大鼠形成一個習慣時，紋狀體反響的變化。(a)大鼠從T迷宮長路徑的末端開始，根據聽到的聲音或亮燈向左或向右轉彎。(b)在訓練的不同階段(起始位置、聽到聲音、拐入目標路徑、獲得食物獎勵)陽性反響神經元的百分率。學習一段時間后，在起始和結束時反映的神經元增加而轉向時反響的神經元減少。紋狀體(尾核、殼核)和程序性記憶遺忘癥和帕金森病病人進行的兩項記憶訓練時的情況：(a)4張提示牌的不同組合與晴天或雨天的預示相關。根據重復的組合，病人學會從關聯性中預測晴天或雨天。(b)經過連續訓練(習慣學習-程序性記憶)，對照組和遺忘癥病人預測能力提高，但帕金森病病人無進展。(c)在一項檢驗陳述性記憶形成的實驗(一份問卷)中帕金森病病人和對照組一樣，而遺忘癥病人這種能力大大受損。前額葉皮層：位于前葉嘴側末端的前額葉皮層接受來自丘腦背內側核的傳入纖維。(猴延緩反響學習，延緩時間越長，缺陷越明顯;Gage前額受損，分牌與迷宮)新皮層和工作記憶1.前額葉皮層和工作記憶(前額葉皮層)皮層聯絡區和內側顳葉的聯系內側顳葉結構丘腦背內側核額葉皮層扣帶皮層丘腦前核這個與視覺指導行為有關的區域中的一些神經元參與工作記憶的反響。外側頂區內皮層(lateralintraparietalcortex,LIP)和工作記憶：延緩掃視作業(delayed-saccadetask)(a)當目光集中于中間固定點后，周圍有一個靶點在閃動。靶點消失后，延遲一段時間，固定點消失，動物將目光移到先前記住的靶點位置。(b)一個LIP神經元反響的直方圖。出現靶點后神經元開始放電，且一直處于激活狀態直至固定點消失，眼掃視開始。第二局部：學習和記憶的分子機制-信息儲存機制成人腦內活動依賴性突觸的可塑性機制，與確保腦構建正常的發育調控機制之間，有許多共同之處；參與哺乳動物腦內引起突觸水平改變的分子機制，與無脊椎動物記憶形成的機制十分相似。陳述性記憶有某種飄渺的特性，即容易產生、也容易遺忘---很難在突觸水平進行研究。程序性記憶：非聯合型學習和聯合型學習。非聯合型學習(nonassociativelearning)的類型：對單一刺激做出的行為反響的改變。(a)習慣化(habituation)，重復出現相同的刺激，產生的反響逐漸減小。(b)敏感化(sensitization)，一個強的刺激(箭頭)導致對所有后續刺激的反響放大。程序性學習1.非聯合型學習經典的條件反射。條件反射形成之前，鈴聲，即條件刺激(CS)，不會引起反響，而見到肉，即非條件刺激(US)，即可引起反響，這兩者形成鮮明的比照。條件訓練時必須使聽到鈴聲與見到肉配對出現。狗學會鈴聲預示著肉。聯合型學習(associativelearning)：經典的條件反射(classicalconditioning)、操作式條件反射(instrumentalconditioning,有動機參與)加利福尼亞海兔(aplysiacalifornica)：一種深海蛞蝓，用于學習和記憶的神經生物學研究。海兔的縮腮反射：將水流噴射到海兔虹管的肉質區域，虹管和鰓會收縮。簡單系統：無脊椎動物的學習模型

海兔的非聯合型學習Siphon虹管Gill鰓Siphon虹管Waterjet噴水刺激Gill-withdrawal縮鰓海兔的腹神經節。縮腮反射牽涉到腹神經節中的神經元。這些神經元可以被甄別-L7運動神經元，并進行電生理學研究。縮腮反射的簡單模式圖。感覺神經元感受來自虹管皮膚的刺激病直接與運動神經元形成突出，產生縮腮反射。細胞水平的習慣化。反復電刺激感覺神經元，導致突觸后運動神經元EPSP逐漸減小。縮腮反射敏感化的模式圖。對海兔頭部的敏感化刺激間接激活中間神經元L29。L29與感覺神經元末梢形成軸-軸突觸。縮腮反射敏感化機制：電擊海兔頭部引起L29釋放5-HT，激活感覺神經末梢G蛋白藕聯的腺苷酸環化酶，從而導致cAMP的產生，后者激活蛋白激酶A。蛋白激酶A使鉀通道磷酸化，導致通道關閉---導致突觸前動作電位延長，促進動作電位期間經電壓門控Ca2+通道的Ca2+內流增多，神經遞質釋放增加。cAMP－環磷酸腺苷感覺神經末梢鉀電導降低的效應。(a)示波掃描線顯示動作電位期間膜電位的變化。上升相由電壓門控鈉通道的開放引起，下降相由鈉通道的關閉及鈉通道的開放所引起。在軸突末梢只要膜電壓超過閥值(由紅線顯示)，鈣通道就持續開放。(b)鈣內流刺激神經遞質的釋放。(c)敏感化延長動作電位，引起鉀電導降低。(d)電壓門控鈣通道開放時間延長，因此有更多鈣離子進入末梢，導致每個動作電位釋放遞質的增加。海兔的聯合型學習海兔的經典條件反射。(a)條件刺激(CS)是向虹管輕柔射水。非條件刺激(US)是電擊尾部，所測反響是縮腮反射。(b)經典條件反射的模式圖。US同敏感化過程一樣也激活5-HT能細胞(L29)。(c)在3種不同類型訓練中US與CS的時間設置。(d)圖中點表示對CS的縮腮反響強度，配對訓練后〔經典的條件反射〕，CS可引起縮腮反響，而在訓練前CS是不能引起反響的。海兔經典條件反射的分子根底。(a)非條件刺激(US)單獨激活運動神經元〔經過中間神經元，未畫出〕---使感覺輸入敏感化。(b)配對給予條件刺激(CS)和US，比單用US引起腺苷酸環化酶激活的程度更大，因為CS使更多鈣離子進入突觸前末梢。鈣離子(與鈣調蛋白相互作用，未畫出)增加腺苷酸環化酶對G蛋白的反響。小結：無脊椎動物記憶的神經根底突觸傳遞的修飾可以產生學習和記憶。神經的活動轉化為細胞內第二信使時，可觸發突觸修飾。現存突觸蛋白的改變可以產生記憶。小腦皮層的結構。(a)顆粒細胞層、浦肯野細胞層和分子層的組織結構。(b)浦肯野細胞的主要輸入是來自小腦顆粒細胞的平行纖維和來自下橄欖核的爬行纖維。顆粒細胞的主要輸入是來自腦橋核團神經元的苔狀纖維。脊椎動物的學習模型小腦皮層的突觸可塑性下橄欖核的爬行纖維。腦橋核團神經元的苔狀纖維浦肯野細胞小腦顆粒細胞的平行纖維小腦的長時程抑制(LTD)：(a)驗證LTD(long-termdepression)的實驗設計。檢測浦肯野細胞對一“束〞平行纖維刺激反響(EPSP)的幅度大小。條件化的生成需要平行纖維和爬行纖維的配對刺激。(b)上述實驗的模式圖。配對刺激后，細胞對平行纖維的長時程刺激出現反響的壓抑。小腦中誘導LTD的機制。①爬行纖維(下橄欖核)的激活使浦肯野細胞樹突強烈去極化，引起了電壓門控Ca2+通道的激活。②平行纖維(顆粒細胞)的激活導致Na+通過AMPA受體內流---EPSP。③代謝型谷氨酸受體的激活導致二酰甘油(DAG)的產生，DAG激活蛋白激酶C(PKC)。最終結果導致AMPA受體通道數量減少---LTD。AMPA受體介導中樞神經系統快速興奮性突觸傳遞,通透K+,Na+,不通透Ca2+,海馬的一些微環路。齒狀回前穿質通路苔蘚纖維Schaffer側支內嗅皮層穹窿CA3區錐體細胞層CA1區錐體細胞層齒狀回顆粒細胞層CA1中的長時程增強。(a)當交替刺激兩個輸入時，記錄一個CA1神經元的反響-EPSP