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李雪玲:學(xué)習(xí)與記憶生理機(jī)制研究進(jìn)展綜述 2003年第3期特異的聽幻覺或視幻覺,或者兩種幻覺同時出現(xiàn),。更換刺激點(diǎn)或過一定時間刺激同一點(diǎn),則可能產(chǎn)生另一種不同的記憶幻覺。 2.2 海馬 有關(guān)海馬與學(xué)習(xí)記憶關(guān)系的實(shí)驗(yàn)證據(jù)較多,。比較一致的看法是:刺激信息在海馬處被記錄下來,表現(xiàn)為學(xué)習(xí)早期海馬Q節(jié)律的出現(xiàn),而后經(jīng)過海馬的活動,進(jìn)入長期記憶,。另外,在大鼠實(shí)驗(yàn)中觀察到海馬與空間位置的學(xué)習(xí)有關(guān),它參與了近期記憶中的情節(jié)記憶過程。海馬損傷或切除海馬,將造成順行性健忘癥,。在臨床上,由于癲癇病人需要切除兩側(cè)大腦顳葉,損傷了海馬及有關(guān)結(jié)構(gòu),引起病人喪失新近記憶能力,對眼前事情很清楚,但轉(zhuǎn)瞬就忘,。實(shí)驗(yàn)表明,海馬受電刺激的干擾后,可阻礙短時記憶鞏固發(fā)展為長時性記憶,由此推測,海馬在記憶鞏固過程中起重要作用。 2.3 與記憶有關(guān)的神經(jīng)回路 與近期記憶有關(guān)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)在腦內(nèi)形成環(huán)路,。除海馬外,邊緣系統(tǒng)的其它許多結(jié)構(gòu)參與了近期的陳述記憶,它們形成了兩個回路:①內(nèi)側(cè)邊緣環(huán)路(Papez環(huán)路):扣帶回※感覺皮質(zhì)周邊區(qū)及額葉,、頂葉、顳葉的聯(lián)合皮質(zhì)※海馬回※海馬※穹隆※下丘腦乳頭體※乳頭丘腦束※丘腦前核※扣帶回,。該回路與空間記憶有關(guān),。②以杏仁核為主體的基底外側(cè)邊緣環(huán)路:顳葉眶部皮質(zhì)※前額皮質(zhì)※杏仁核※丘腦背內(nèi)側(cè)核※額葉眶部皮質(zhì)。該通路主要參與感情記憶的儲存,。與記憶有關(guān)的神經(jīng)回路不是一成不變的,在金絲雀的習(xí)鳴過程中發(fā)現(xiàn)有新的神經(jīng)元不斷替換陳舊的神經(jīng)元,說明學(xué)習(xí)在某種程度上可以引起神經(jīng)通路的改變,。有人設(shè)想,當(dāng)同一信息反復(fù)出現(xiàn)時,腦內(nèi)有關(guān)細(xì)胞活動可發(fā)生總和而活動增強(qiáng),同時由于神經(jīng)環(huán)路的活動又可使神經(jīng)元的活動延長,如果多次如此反復(fù),就可能引起突觸部位發(fā)生結(jié)構(gòu)上的變化,使得細(xì)胞間聯(lián)系變得更為容易,最終形成特殊機(jī)能通道,并不斷得以鞏固而形成長時記憶。 另外,在研究左右大腦半球的關(guān)系中發(fā)現(xiàn),胼胝體可以從學(xué)習(xí)腦中提取記憶痕跡,傳給非學(xué)習(xí)腦,并記錄下來,。3 記憶的神經(jīng)元機(jī)理 六十年代期間,有人把一窩生下的小鼠分養(yǎng)在兩種環(huán)境中,一種是同伴多而玩具豐富,一種是沒有同伴和玩具,一個月后將小鼠處死后檢查,其結(jié)果發(fā)現(xiàn),前者比后者腦平均重4%,視覺皮層重6%,大腦皮層錐體細(xì)胞基部樹突上的小棘多10%,頂樹突上的小棘多3%,而且腦中膠質(zhì)細(xì)胞和膽堿酯酶的含量較多,。此外,有人也觀察到海馬結(jié)構(gòu)中的錐體細(xì)胞的樹突上有小棘的生長。由此可認(rèn)為,樹突上小棘的生長可能是使神經(jīng)元之間形成新的突觸聯(lián)系,最終可以形成特殊的機(jī)能通路的前奏,。還有一點(diǎn)與此相一致的,即小鼠在 學(xué)習(xí)與記憶生理機(jī)制研究進(jìn)展綜述_李雪玲_文檔下載http://www./b-8bcd433e6294dd88d0d26bf1-2.html 生下后即阻止其視覺發(fā)揮作用(摘除眼球或飼養(yǎng)于暗室之中),則小鼠視皮質(zhì)從組織學(xué)機(jī)能上表現(xiàn)出突軸變性的征狀,也即由于不充分使用出現(xiàn)突軸機(jī)能降低,。美國Rutgers和Princeton大學(xué)的研究人員的研究結(jié)果表明成熟哺乳動物的海馬神經(jīng)元具有生成新的神經(jīng)元的能力,而新生的神經(jīng)元不僅會被“海馬依賴型記憶”的形成所影響,而且,它們反過來也會強(qiáng)烈地影響“海馬依賴型記憶”的形成。4 學(xué)習(xí)和記憶的電生理研究 在緩慢反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,獼猴大腦皮層前額葉單位放電活動有一定的特異性,神經(jīng)細(xì)胞在延緩時放電頻率增加,另一些則放電減少,而且一些細(xì)胞對來自左側(cè)和右側(cè)的信號有選擇性反應(yīng),這些實(shí)驗(yàn)說明,前額葉在獼猴的短時記憶中有重要作用,。在大白鼠實(shí)驗(yàn)中,根據(jù)條件刺激引起的單位放電的潛伏期看,短潛伏期的腦結(jié)構(gòu)可能直接包括在學(xué)習(xí)過程中;下丘腦內(nèi)側(cè)前腦束細(xì)胞在行為變化出現(xiàn)前便出現(xiàn)與學(xué)習(xí)有關(guān)的電變化,。這些都提示,腦內(nèi)某些區(qū)域的細(xì)胞活動可能是行為變化的原因。低等動物神經(jīng)細(xì)胞較簡單,且神經(jīng)細(xì)胞較大,有些簡單的行為往往由幾個細(xì)胞來完成,給研究工作帶來很多方便之處,。研究無脊椎動物的細(xì)胞電活動和學(xué)習(xí)的聯(lián)系,將有助于闡明學(xué)習(xí)和記憶的細(xì)胞生理學(xué)基礎(chǔ),。E·RKandel在海兔神經(jīng)系統(tǒng)方面的研究工作代表了當(dāng)前對學(xué)習(xí)記憶機(jī)制的研究的一個重要方面。海兔含有特別大的神經(jīng)細(xì)胞,有的直徑可達(dá)1mm,便于微電極插入,在實(shí)驗(yàn)過程中,噴水管皮膚受到一次機(jī)械刺激時即可引起一次縮腮反射,如果重復(fù)多次輕微地刺激噴水管,則縮腮反射逐漸減弱,最后終不出現(xiàn),認(rèn)為這種習(xí)慣化是一種簡單的學(xué)習(xí)反射,意義在于使動物學(xué)會忽視那些不再新奇的或失去意義的刺激,。這種不再出現(xiàn)的縮腮反射在很久以后又被遺忘而可再出現(xiàn)反射,。若先給海兔一個強(qiáng)的傷害刺激,則此時動物對重復(fù)刺激噴水管發(fā)生增強(qiáng)的縮腮反射,這種敏感化持續(xù)幾分鐘至幾天,甚至幾周,視動物訓(xùn)練的多少而論,敏感化被看成是學(xué)習(xí)的另一種形式,要求動物學(xué)會注意某一刺激。5 學(xué)習(xí)與記憶的神經(jīng)機(jī)制 突觸的可塑性是學(xué)習(xí)和記憶的基本神經(jīng)機(jī)制,。與可塑性緊密相關(guān)的是習(xí)慣化和敏感化,。前者神經(jīng)機(jī)制是感覺神經(jīng)元突觸前末梢鈣離子內(nèi)流阻斷,遞質(zhì)釋放減少,支配肌肉運(yùn)動神經(jīng)元EPSP幅度減弱。敏感化的機(jī)制是突觸前易化,。而海馬的長時程增強(qiáng)(LTP)被認(rèn)為是學(xué)習(xí)和記憶的突觸可塑性模式,1973年Bliss和Lomo率先在麻醉兔的海馬上發(fā)現(xiàn)單突觸誘發(fā)反應(yīng)的長時程易化稱為長時程增強(qiáng)現(xiàn)象,。即一連串電刺激能引起EPSP振幅增大,潛伏期縮短,突觸傳 學(xué)習(xí)與記憶生理機(jī)制研究進(jìn)展綜述_李雪玲_文檔下載http://www./b-8bcd433e6294dd88d0d26bf1-2.html 遞效率增加,并能持續(xù)一定時間。我國陳宜張等電刺激兔大腦皮層也觀察到易化效應(yīng),。一般認(rèn)為,LTP的形成和維持是突觸前和突觸后機(jī)制的聯(lián)合作用,。目前,大量的實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)證明:(1)改變突觸可塑性形成機(jī)制,可影響學(xué)習(xí)與記憶;(2)在學(xué)習(xí)記憶的相關(guān)腦區(qū)可見突觸可塑性的形成;(3)在特定環(huán)境中,誘導(dǎo)或增強(qiáng)突觸可塑性,同樣可促進(jìn)或易化學(xué)習(xí)與記憶,。Thomas在海馬突觸可塑性與年齡相關(guān)的記憶下降的關(guān)系研究中指出,易化LTP的誘導(dǎo),或降低誘導(dǎo)LTP的域值,可改善老年鼠的記憶能力;而阻斷LTP的誘導(dǎo),可直接影響海馬依賴性學(xué)習(xí)行為的獲得。但是,不能簡單地認(rèn)為LTG是學(xué)習(xí)記憶的唯一神經(jīng)基礎(chǔ),。 6 學(xué)習(xí)與記憶的神經(jīng)分子生物學(xué)基礎(chǔ) 6.1 蛋白質(zhì)合成與學(xué)習(xí)記憶 學(xué)習(xí)記憶時蛋白質(zhì)增加,并有新的蛋白質(zhì)或肽產(chǎn)生,。注入嘌呤霉素抑制蛋白質(zhì)的合成,也能影響動物的學(xué)習(xí)和記憶。六十年代,B.W.Agranoff以特制的水箱訓(xùn)練金魚建立以燈光為信號的回避電擊的條件反射,訓(xùn)練成功之后,隔天或一月檢查,金魚都能發(fā)生條件反射,即表明金魚有長時記憶,若在開始訓(xùn)練之前,先給金魚注射適量的嘌呤霉素,金魚仍能完成正常學(xué)習(xí),表明短時記憶正常,但學(xué)習(xí)后三天的記憶保持遭到明顯破壞,表明嘌呤霉素阻抑了蛋白質(zhì)合成,影響了記憶鞏固;若嘌呤霉素是在訓(xùn)練后1小時注入,則長時記憶不受影響;若是在訓(xùn)練后30分鐘注入,則產(chǎn)生介于前二者之間的效應(yīng),。若嘌呤霉素用量減少,則對記憶影響減弱。結(jié)果表明,長時記憶有賴于腦蛋白質(zhì)合成,。短時記憶則似乎與蛋白質(zhì)合成無關(guān),。這一結(jié)論同樣在小白鼠走迷宮的實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)。目前認(rèn)為有一種被稱為S—100的蛋白質(zhì)與學(xué)習(xí)記憶的關(guān)系較為密切,它由海馬中的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生,。有人用電擊方法訓(xùn)練大白鼠使之避開黑暗場所,從這種大鼠的腦組織中分離出一種多肽,將這種多肽注入正常大鼠,、小鼠及魚體內(nèi),也可使這些動物產(chǎn)生避光效應(yīng),這種多肽有15個氨基酸,名為避暗素。這一發(fā)現(xiàn)的價值如何難以確定,但這些生物大分子參與記憶的形成是可能的,。還有人把大白鼠放在暗室中飼養(yǎng)一個階段,然后突然放在光亮環(huán)境中1—3小時,發(fā)現(xiàn)其視網(wǎng)膜,、外膝 3體、視皮層等部位的(H)—氨基酸的攝入量增高20—30%,。 6.2 RNA與學(xué)習(xí)和記憶 很多實(shí)驗(yàn)證明,RNA在形成長時記憶過程中起重要作用,。Hyden訓(xùn)練大白鼠爬傾斜45°的鋼絲,訓(xùn)練成功后將其處死,分析前庭外側(cè)核中的神經(jīng)細(xì)胞核中RNA堿基對組成,發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練組與對照組大不相同,訓(xùn)練組腺嘌呤含量增高,胞嘧啶減少,據(jù)此推想,訓(xùn)練組前庭外側(cè)核神經(jīng)細(xì)胞核中有新的RNA合成。此外有人對金魚和小白鼠應(yīng)用放線菌阻抑RNA多聚酶的活性,導(dǎo)致動物長時記憶形成受阻;用五溴殺結(jié)核菌素阻抑mR 學(xué)習(xí)與記憶生理機(jī)制研究進(jìn)展綜述_李雪玲_文檔下載http://www./b-8bcd433e6294dd88d0d26bf1-3.html NA和rRNA兩者的生物合成,結(jié)果發(fā)生抑制動物長時記憶的效應(yīng),。Babich訓(xùn)練大白鼠在短聲或閃光出現(xiàn)時按壓實(shí)驗(yàn)箱的杠桿以獲得食物,然后從這兩組動物腦內(nèi)提取RNA,并以腹膜或腦室內(nèi)注射的方式分別注入兩組未經(jīng)訓(xùn)練的大鼠體內(nèi),其結(jié)果使這兩組動物分別對聲與光和食物建立的條件反射的訓(xùn)練時間大大縮短,。另外,在McConnell的研究中發(fā)現(xiàn),把形成典型條件反射的動物的提取物—RNA轉(zhuǎn)移到野生型體內(nèi)能夠提高其學(xué)習(xí)的能力,認(rèn)為RNA介導(dǎo)的記憶移轉(zhuǎn)可能改變了學(xué)習(xí)和記憶的分子通路,從而有助于學(xué)習(xí)和記憶能力的提高。在線蟲研究中發(fā)現(xiàn)的外源或內(nèi)源雙鏈RNA(dsRNA)可迅速使內(nèi)源的同源基因沉默,稱之為RNA干擾,RNA干擾極有可能就是RNA介導(dǎo)的記憶移轉(zhuǎn)的潛在機(jī)制,首先,在腦中存在反義RNA的轉(zhuǎn)錄就為dsRNA的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ),可以通過啟動RNA干擾抑制相應(yīng)腦中的基因表達(dá),這種基因的表達(dá)抑制是長效且可擴(kuò)增傳遞的,很適合腦學(xué)習(xí)和記憶所要求的物質(zhì)基礎(chǔ),。更有意思的是,Manade等通過基因摘除術(shù)發(fā)現(xiàn)在3型ryanodine受體,、大麻素受體及痛素受體缺失后,鼠的空間學(xué)習(xí)能力不是降低了,而是提高了,提示某些基因的表達(dá)缺失是有利于學(xué)習(xí)和記憶能力提高。 6.3 神經(jīng)肽與學(xué)習(xí)和記憶 與記憶有關(guān)的神經(jīng)肽主要有腦垂體神經(jīng)肽及阿片肽,。腦垂體的肽類激素中,加壓素,、催產(chǎn)素、促腎上腺皮質(zhì)激素和黑色細(xì)胞刺激素等對學(xué)習(xí)和記憶均有不同程度的影響,尤以加壓素作用最突出,。De.wied發(fā)現(xiàn),切除垂體后葉的大鼠不能保留條件性回避反應(yīng),但用垂體后葉粗提物處理后則能迅速恢復(fù)正常,粗提物中影響記憶的主要成分即是加壓素,是丘腦下部視上核所分泌的抑制九肽,先天缺乏加壓素的大鼠所建立的回避性條件反射在24小時內(nèi)即消失,而對照組則可達(dá)120小時,。老年人血液中的垂體后葉激素含量減少,用加壓素噴鼻,可使他們記憶效率明顯提高。同樣,對順行性遺忘癥及逆行性遺忘癥兩類記憶障礙患者,用加壓素噴鼻,也收到良好效果,?？梢?加壓素能明顯阻止條件反射的消退,有加強(qiáng)記憶、抗遺忘作用,。關(guān)于加壓素增進(jìn)學(xué)習(xí)記憶的機(jī)制,爭議較大,目前尚無定論,一類觀點(diǎn)認(rèn)為,加壓素對學(xué)習(xí)記憶影響有直接的特異性的作用;另一類觀點(diǎn)認(rèn)為加壓素是通過影響其它系統(tǒng)(如去甲腎上腺素系統(tǒng)及兒茶酚胺)的代謝而影響學(xué)習(xí)記憶的分子基礎(chǔ),。另外,Gold等報(bào)道訓(xùn)練后注射腎上腺皮質(zhì)激素可改善切除垂體大鼠厭惡Y型迷宮分辯學(xué)習(xí)缺陷。趨食行為學(xué)習(xí)和猴識別反轉(zhuǎn)行為觀察結(jié)果表明阿片肽對記憶有易化作用,。其他神經(jīng)肽如P物質(zhì)主要增強(qiáng)記憶鞏固過程,對小鼠食物性迷宮反射學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)后立即皮下注射P物質(zhì),24小時后進(jìn)行反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí),注射P物質(zhì)組小鼠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)次數(shù)要明顯多于對照組,。生長抑素對學(xué)習(xí)記憶乃至認(rèn)知功能關(guān)系甚密, 學(xué)習(xí)與記憶生理機(jī)制研究進(jìn)展綜述_李雪玲_文檔下載http://www./b-8bcd433e6294dd88d0d26bf1-3.html |
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