第七讲 学习与记忆的神经机制
学习与记忆的神经生物学机制
学习与记忆的神经生物学机制学习与记忆是人类思维活动中的重要组成部分，涉及到神经系统的复杂机制。
本文将探讨学习与记忆的神经生物学机制，通过对大脑结构和神经元功能的分析，以及相关实验证据的介绍，全面解析了学习与记忆的神经基础。
一、大脑结构与学习记忆大脑是人类学习与记忆的基础，其中海马体、脑内嗅球、小脑皮质等结构与学习、记忆密切相关。
海马体位于颞叶内侧，被认为是短期记忆向长期记忆的转换关键区域，其功能障碍可导致长期记忆受损。
脑内嗅球则参与情感记忆的形成，其受损可导致情感记忆的缺失。
小脑皮质则参与到运动、技能类的学习，损伤可导致运动技能学习困难。
二、神经元与学习记忆神经元是神经系统的基本功能单元，其通过神经细胞之间的连接与突触传递信息。
学习与记忆是通过神经元之间的突触可塑性实现的，其中包括突触前后神经元连接强度的改变，即突触增益或突触减弱。
这种突触可塑性机制被称为突触可塑性。
长期增强突触连接能够加强信息传递效率，促进记忆的形成。
三、突触可塑性的机制突触可塑性机制包括短时程可塑性和长时程可塑性。
短时程可塑性通常涉及到神经传导物质的释放改变，突触前或突触后神经元的电活动改变等。
而长时程可塑性则主要包括长时程突触增强和长时程突触抑制两种形式。
长时程突触增强依赖于输入源的高频刺激，可引起神经元之间的突触传递增强，从而加强记忆的形成。
相反，长时程突触抑制则依赖于输入源的低频刺激，可引起神经元之间的突触传递减弱，从而影响记忆的形成。
四、实验证据与学习记忆许多实验证据支持学习与记忆的神经生物学机制。
例如，当动物在学习任务中表现出记忆能力增强时，其大脑相关区域的神经元活动也会相应改变。
神经成像研究表明，人类学习某项任务时，其脑活动也会发生变化。
此外，激活某些特定的神经元可以增强动物的记忆能力，而抑制这些神经元则会导致记忆能力下降。
总结：学习与记忆的神经生物学机制是一项复杂而庞大的研究领域。
通过对大脑结构和神经元功能的研究，我们可以更深入地了解学习与记忆的本质。
学习与记忆的神经机制
分子生物学与遗传学方法
1 2 3
基因敲除与敲入
通过基因敲除或敲入技术，改变特定基因的表达 ，观察对学习和记忆的影响，有助于揭示学习与 记忆的分子机制。
蛋白质组学分析
通过分析蛋白质的表达和修饰，了解在学习和记 忆过程中的变化，有助于深入了解学习与记忆的 分子机制。
转录组学分析
通过分析基因表达谱的变化，了解在学习和记忆 过程中的基因表达调控，有助于揭示学习与记忆 的遗传机制。
工作记忆
工作记忆是学习与记忆的核心环节， 它负责处理和操作信息。工作记忆的 容量有限，通常只能同时处理有限数 量的信息片段。
短期记忆与长期记忆
短期记忆
短期记忆是学习与记忆的中间环节， 它负责暂时存储和处理信息。短期记 忆的信息在一段时间后会自然消退， 除非这些信息被反复提取并重新巩固 。
长期记忆
长期记忆是学习与记忆的最终归宿， 它负责长期存储信息。长期记忆的信 息可以长时间保持，甚至一生。
06
未来展望
学习记忆神经机制的深入研究
深入研究学习记忆的神经机制
随着神经科学和认知科学的发展，未来将有更多关于学习记忆神经机制的研究 ，深入了解大脑如何处理信息、存储记忆以及如何提取记忆。
探索不同类型记忆的神经机制
目前对学习记忆的研究主要集中在陈述性记忆和程序性记忆，未来研究将进一 步探索不同类型的记忆如何通过不同的神经机制进行编码和提取。
碍、记忆力减退等症状。
药物成瘾与学习记忆的关系
药物成瘾
药物成瘾是一种慢性复发性脑病，患者对药物产生强烈的渴求和 强迫性使用，导致学习和记忆能力受损。
药物滥用
药物滥用会导致大脑神经元损伤和神经递质失衡，影响学习和记 忆能力。
戒断症状
神经系统中的记忆与学习机制
神经系统中的记忆与学习机制在人类的大脑中，神经系统扮演着非常重要的角色，而其中的记忆与学习机制更是大脑功能的核心之一。
通过神经网络的复杂组织和高度连接，人类可以获取信息、学习知识，并将其储存和应用于不同的情境。
一、记忆的分类记忆可以被分为多个不同的类型，其中主要包括以下几种：感觉记忆、短期记忆和长期记忆。
1. 感觉记忆感觉记忆是指对外界刺激的一种暂时储存和加工。
当我们感受到事件或物体时，神经元会立即传递刺激相关的信息，并通过神经途径将其传送至大脑进行处理。
然而，由于感觉记忆的容量和持续时间有限，它只能维持数秒至数分钟的时间。
2. 短期记忆短期记忆是在感觉记忆的基础上形成的一种更为稳定和持久的记忆状态。
当我们的大脑对某个刺激进行深层次的加工和处理时，这个刺激会在短期记忆中得以保留，通常可持续几分钟到几个小时。
3. 长期记忆长期记忆是相对于短期记忆来说更为持久和稳定的记忆形式。
在经过一段时间的加工和转化后，部分短期记忆会被储存在大脑中的长期存储区域。
长期记忆可以维持数年甚至一生，对于人们的学习、理解和应用具有至关重要的作用。
二、神经系统的学习机制学习是一种获得新知识和技能的过程，而神经系统在这一过程中起到了至关重要的作用。
学习可以通过神经元之间的连接强化或调整来实现。
1. 突触可塑性突触可塑性是神经系统学习机制的基础，它指的是神经元之间连接强度的可调节性。
根据神经元连接的强度和效率，突触可塑性可以分为促进型突触可塑性和抑制型突触可塑性。
此外，突触可塑性还包括长期增强和长期抑制两种形式。
2. 感觉-动作耦合通过感觉-动作耦合的学习机制，神经系统可以将感觉刺激与相应的行为反应关联起来。
当人们在学习过程中反复进行某个行为时，神经元之间的连接会被强化，从而使得对应的感觉刺激能够引发出与之相关的行为。
3. 表观遗传机制除了突触可塑性和感觉-动作耦合外，表观遗传机制也对神经系统的学习起到了重要作用。
表观遗传机制通过调节基因的表达来影响神经元之间的连接方式和信号传递，从而促进学习的进行。
学习与记忆的神经机制分析研究
学习与记忆的神经机制分析研究学习和记忆是人类智力的核心，并对人类社会和个体能力发展产生深刻影响。
因此，了解学习与记忆的神经机制是神经科学领域的重要研究方向之一。
随着神经科学技术的不断进步，许多受试者研究和影像学技术的出现，研究人员已经能够更好地了解学习与记忆的基础神经机制。
1. 学习的神经机制学习是一种变化，它使人们能够掌握新知识和本领，改变其行为方式和适应新环境。
学习可以通过大脑中神经元和突触的强化和削弱来实现。
长期增强（LTP）是一种主要的神经机制，它通过改变突触的强度来增强神经元之间的连接。
这种强化可以持续数周或数月。
对于从事学习任务的大脑区域，LTP可能是学习和记忆形成的关键机制。
特定类型的突触间信号转导通路激活是造成LTP在突触内部的加强或减弱的本质。
另一个与学习过程相关的现象是神经振荡。
神经振荡是大脑中大量神经元之间的同步激活，可以帮助人们在记忆任务中进行序列整合。
神经振荡过程是由大脑中多个神经区域同时参与的，因此是该过程的整体特征而非单一神经区域的精确描述。
神经振荡的性质和特点因任务而异。
2. 记忆的神经机制记忆是使人们能够将过去的经验、知识和技能储存在大脑中，以便在需要时访问和使用。
神经元和突触的可塑性激活往往是记忆形成的关键。
记忆可以通过大脑的不同部分进行编码、存储、整合和提取。
这些部分包括海马、杏仁体、前额叶和下丘脑等。
海马是大脑中最有名的记忆区域之一。
在过去几十年间，大量证据表明：海马在短期记忆和长期记忆过程中都具有重要的作用。
海马还与神经振荡联系密切，支持人类在记忆整合和提取中的频率、时序整合和背景知识抑制等过程。
从神经元和突触的角度，各种不同类型的突触可塑性，如短期增强（STP）、长期减弱（LTD）和长期增强（LTP）等，对记忆形成和存储都可能起着关键作用。
3. 大脑功能连接在学习与记忆中的意义大脑功能连接是指连接不同神经网络、区域和大脑区域之间的交互，支撑整个脑系统的正常功能。
学习与记忆的神经机制
学习与记忆的神经机制学习与记忆是人类大脑非常重要的功能之一，也是脑科学领域的研究热点。
通过研究与了解学习与记忆的神经机制，我们可以更好地理解人类认知过程，帮助改善学习和记忆的效果。
本文将从神经元、突触可塑性以及记忆过程等方面探讨学习与记忆的神经机制。
一、神经元的作用与特点神经元是构成大脑和神经系统的基本单位，它们负责处理和传递信息。
神经元由细胞体、树突、轴突和突触等组成。
细胞体是神经元的核心部分，能够产生和处理电信号。
树突是神经元的输入部分，用于接收来自其他神经元的信号。
轴突是神经元的输出部分，将处理后的信号传递给其他神经元。
突触是神经元之间传递信号的连接点。
神经元通过突触之间的联系形成神经网络，并在其中传递和处理信号。
二、突触可塑性对学习与记忆的影响突触可塑性是指神经元之间突触连接的强度和效能可以通过学习和记忆经验的改变而发生变化。
突触可塑性是学习与记忆的基础，分为长期增强（LTP）和长期抑制（LTD）两种形式。
LTP指的是在神经元之间重复激活的情况下，突触连接强度增加，从而加强信号传递效果。
LTD则是在神经元之间反复激活产生竞争性信号时，突触连接强度减弱，从而削弱信号传递效果。
突触可塑性使得神经网络能够通过学习和记忆不断调整和优化。
三、学习与记忆的过程学习与记忆是一个复杂的过程，涉及多个脑区和神经途径的协同作用。
学习过程中，外部刺激通过感觉系统输入大脑，激活相关脑区的神经元。
这些神经元之间通过突触连接相互传递信号，形成神经回路。
当重复进行学习时，神经元之间的连接强度会发生改变，突触可塑性发挥作用，从而加强或削弱信号传递效果。
在记忆过程中，学习到的信息被大脑中的不同脑区进行存储和整合，形成记忆痕迹。
需要时，大脑会通过反馈路径重新激活相关的神经回路，使得记忆再次表达出来。
四、学习与记忆的影响因素学习与记忆的神经机制受到多种因素的影响。
环境刺激可以通过感觉系统对神经回路的激活程度起到调节作用。
情绪状态对学习与记忆有重要影响，情绪激活可以调节神经网络的活动，促进学习与记忆的加强。
大脑可塑性学习和记忆的神经机制
大脑可塑性学习和记忆的神经机制大脑可塑性是指大脑在受到外界刺激或经历学习训练后，能够表现出结构和功能的可变性。
学习和记忆是大脑可塑性的两个重要方面，它们涉及到多种神经机制的相互作用，其中包括突触可塑性、新生神经元生成、神经传递物质的变化等。
学习和记忆的神经机制主要涉及到神经元之间的突触可塑性，即突触连接的强度和可靠性的改变。
在学习过程中，当我们接收到新的信息时，神经元之间的突触连接会发生改变，这种改变被称为突触可塑性。
突触可塑性的基础是突触前神经元和突触后神经元之间的相互作用。
当突触前神经元传递到突触后神经元的神经冲动足够频繁和强烈时，突触连接的强度和可靠性将增加，这被称为长时程增强（LTP），它是学习和记忆的基础。
LTP的机制主要包括突触前神经元释放更多的神经递质、突触后神经元增强信号的接受能力、以及突触前和突触后神经元之间新的突触连接的形成。
这些变化使得学习和记忆的信息能够在大脑中得到储存和提取。
另外，新生神经元的生成也参与了学习和记忆的过程。
研究表明，大脑海马体和嗅球是新生神经元生成的主要区域。
这些新生神经元在学习和记忆中发挥了重要的作用。
它们能够灵活地参与到现有神经回路中，增加回路的复杂性和可塑性。
同时，新生神经元的生成还与神经传递物质的变化有关，如成年后神经递质谷氨酸的含量增加可以促进新生神经元生成。
除了突触可塑性和新生神经元生成，学习和记忆还与神经传递物质的变化密切相关。
神经递质是神经元之间传递信息的化学物质，它们能够调节神经元之间的连接强度和信号传递的速度。
学习和记忆的过程中，神经递质的释放和再吸收发生改变，这会导致神经元之间的突触连接发生重塑。
例如，乙酰胆碱是学习和记忆中起重要作用的神经递质，它能够增强突触连接和改善学习能力。
除了上述神经机制，学习和记忆还受到其他因素的影响，如情绪和激素等。
情绪可以影响学习和记忆的过程，正向的情绪会有益于学习和记忆的形成，而负向的情绪则会对学习和记忆产生负面影响。
记忆与学习的神经机制
记忆与学习的神经机制学习和记忆是人类智力的重要组成部分。
通过学习，我们能够获取新的知识和技能，并将其编码为记忆，以便在需要时进行回忆和应用。
学习和记忆的神经机制涉及多个脑区和神经途径的复杂相互作用。
在本文中，我们将探讨与学习和记忆相关的一些关键神经机制。
首先，学习和记忆的关键步骤之一是信息的编码。
编码是将外部刺激转化为神经信号的过程，使得这些信息可以在大脑中储存和处理。
在这一过程中，海马体和额叶皮层起着重要作用。
海马体位于大脑内侧，通过将不同的输入模式进行整合和组织，形成了所谓的“幕式记忆”，即对不同事件的时间和空间顺序的记忆。
而额叶皮层则负责对事物的特征进行编码，例如形状、颜色和声音等。
这些编码信息随后传递到其他脑区进行储存和加工。
其次，储存是学习和记忆过程中的另一个重要步骤。
储存是指将编码的信息长期保存在大脑中，以便在需要时能够进行访问。
储存的神经机制涉及到突触可塑性，即神经元之间连接的强度和效果能够发生变化。
这种突触可塑性有两种主要类型：长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）。
LTP和LTD是通过突触前神经元和突触后神经元之间的通信进行的。
当两个神经元同时激活时，突触前神经元释放的神经递质会增加突触后神经元的兴奋性，从而加强突触的连接。
相反，当两个神经元的激活时间间隔较长时，突触前神经元释放的神经递质会减少突触后神经元的兴奋性，导致突触的连接减弱。
这种突触的可塑性使得储存信息的神经回路能够稳定地改变其连接强度，并形成特定的记忆。
最后，记忆的检索是学习和记忆过程的最终步骤。
检索是指从储存中提取信息并将其恢复到意识中的过程。
这涉及到大脑中的多个脑区的协同工作，包括海马体、额叶皮层和边缘系统等。
海马体通过检索编码信息并与其他脑区进行交互，以促进记忆的检索和回忆。
额叶皮层则负责对检索到的记忆进行关联和整合，以形成更为完整和综合的记忆。
此外，边缘系统（包括杏仁核、海马体和边缘回路）在情绪记忆和记忆的情境复原中起着关键作用。
学习和记忆的神经生物学机制
学习和记忆的神经生物学机制作为智慧生命体，人类拥有无限的学习和记忆能力。
无论是在学校、工作还是生活中，我们都需要通过学习和记忆获得新的知识和技能。
但究竟是什么让我们具备学习和记忆的能力？这就涉及到神经生物学机制的问题了。
学习和记忆的基本过程学习是指我们通过不断获取新知识和技能，使得自己逐渐适应环境的过程。
记忆则是指将新获得的信息保存并加以利用的过程。
学习和记忆可以说是相互依存的过程，都需要一定的生物学基础。
学习和记忆的基本过程包括三个步骤：感知、存储和复原。
在感知过程中，大脑接收来自身体感官和外部环境的各种信息，经过加工和筛选后得出结论。
在存储过程中，大脑将感知到的信息保存在神经元中，并与其他信息进行联结和整合。
在复原过程中，大脑回忆并重新唤起保存在神经元中的信息，以便用于解决问题。
神经元是学习和记忆的基本单元神经元是人类学习和记忆的基本单元。
神经元与神经元之间通过突触相互连接，形成大脑的神经网络。
当突触受到电信号刺激时，神经元就会释放出神经递质，将信号传递给其他神经元。
不同神经元之间的连接方式不同，但可以大致分为两种：兴奋性突触和抑制性突触。
当兴奋性突触受到刺激时，会让下游神经元更容易被激活；而当抑制性突触受到刺激时，则会让下游神经元更难被激活。
这种兴奋性和抑制性的平衡是大脑神经网络正常运作的基础。
突触可塑性是学习和记忆的基础突触可塑性是指突触连接强度发生变化的能力，也就是我们通常所说的“脑可塑性”。
因为大部分的学习和记忆都是通过突触可塑性实现的。
突触可塑性主要分为长时程增强和长时程抑制两种。
当一个神经元接收到强烈输入时，会在一段时间内增强与下游神经元的连接强度，以增加信号传递的可能性，这就是长时程增强；而当同一个神经元接收到过于频繁的输入时，长时间的抑制作用则导致突触连接强度下降，这就是长时程抑制。
这种突触可塑性的机制使得大脑可以根据体验对突触进行调整，从而对不断变化的环境做出相应的适应。
神经递质是学习和记忆的调节因素神经递质是一类化学物质，可以帮助神经元之间完成信息传递。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
曾经无意识地见过、听过的某一种刺激，当再次出现 时，个体对其辨认速度加快，储存在新皮层。
15
整理版
陈述性记忆与非陈述性记忆的区别
▪ 陈述性记忆通常通过有意识的回忆来获取，可以用语言 来描述被记忆的过程；
▪ 陈述性记忆容易形成，也容易遗忘。
16
整理版
2.3 短时记忆与长时记忆
操作式条件反射（operant conditioning） 特定的行为预示着特定的结果
8
整理版
1.2.1 经典条件反射（classical conditioning）
19世纪末，俄国生理学家巴普 洛夫（Pavlov）发现的
动物学会在两个刺激之间形成 联系（食物和铃声）
非条件刺激（US，食物)：正 常情况下能引起可测量的生理 反应，如唾液分泌
条件刺激（CS，铃声）：正常 情况下不能引起可测量的生理 反应
9
整理版
当条件刺激（CS）与非条件刺激（US)在时间上的结合
如果CS和US同时出现，或CS先于US出现，条件刺激能够建 立
如果CS先于US出现但二者之间间隔时间较长，条件反射不 稳定或不能建立
10 如果CS晚于US出现，条件反射不能建立
第七讲 学习与记忆的脑机制
1
整理版
内容：
学习与记忆的分类 遗忘症和记忆痕迹 与学习和记忆有关的脑区 学习和记忆的突触机制
2
整理版
学习和记忆是脑的最基本功能之一
学习（learning）？
人和动物依赖于经验来改变自身行为以适应环境 的神经过程，即获取新知识和新信息的过程。
记忆（memory）？
1.1.1 习惯化（habituation）
一个不具有伤害性的刺激重复作用时，神经系 统对该刺激的反应逐渐减弱的现象。
个体学会不理会无意义的、重复出现的刺激。
6
整理版
1.1.2 敏感化(sensitization)
当一个强刺激或伤害性刺激存在时，神经系统 对一个弱刺激的反应有可能变大的现象。
1、遗忘与遗忘症（amnesia） 遗忘：部分或完全失去回忆和再认的能力
遗忘症：疾病或脑损伤造成记忆的严重丧失
21
整理版
顺行性遗忘（anterograde amnesia）（b图） 与逆行性遗忘（reterograde amnesia）（a图）
22
整理版
2、记忆痕迹（memory trace）
当你学习和记忆一个新单词的含义 时，这种信息被储存在哪里？
17
整理版
2.3.2 长时记忆（long-term memory） ❖ 较为持久的、容量较大的、不需要重复的记忆。
巩固
18
整理版
人类的记忆过程
19
整理版
因此：
① 记忆不是单一系统，而是有不同的类型 ② 不同类型的记忆储存在脑的不同部位 ③ 脑的特定部位受损，只影响特定类型的记忆
20
整理版
二、遗忘症和记忆痕迹
强烈的感觉刺激强化了对其它弱刺激的反应， 包括那些在以前不引起反应或只引起轻微反应 的刺激和已经习惯化了的刺激。
7
整理版
1.2 联合型学习（associative learning）
个体在事件与事件之间建立起某种形 式的联系或预示某种关系的学习。
经典的条件反射（classical conditioning） 刺激A的出现预示着刺激B的出现
整理版
1.2.2 操作式条件反射（operant conditioning）
▪ 20世纪初，哥伦比亚大学心理 学家桑戴克（Thorndike）发 现
▪ 动物学会将动作与一个有意义 的结果（食物）联系起来。
▪ 通过完成某种运动或操作才能 得到形成，其建立要求奖励紧 随反应之后出现
▪ 动机在操作式条件反射中起重
▪ 外显记忆（explicit memory）
12
整理版
2.2 非陈述性记忆（non-declarative memory）
▪ 无意识的、含糊的回忆，记忆的内容无法用语言来描述， 多次重复练习，一旦形成不易遗忘。 ▪ 非联合型学习（习惯化和敏感化）形成的记忆 ▪ 联合型学习形成的记忆 ▪ 启动效应 ▪ 程序性记忆
记忆的物质代表或记忆所在的部位称为记忆痕迹
23
整理版
2.1 Lashley的大鼠迷宫实验
▪ 20世纪20年代，美国哈佛大学 心理学家Lashley设计的研究 大脑皮层损伤对大鼠学习记忆 影响的实验。
对获得的信息编码、巩固、储存和“再现”的神经过程。
3
整理版
学习和记忆的基本过程：
获得：感知外界事物或接受外界信息的阶段，也就是通过 感觉系统向脑内输入信号的阶段。注意对获得信息的影响 很大。
巩固：获得的信息在脑内编码贮存和保持的阶段。保存时 间的长短和巩固程度的强弱与该信息对个体的意义以及是 否反复应用有关。
▪ 内隐记忆（implicit memory）
13
整理版
2.2.1 非联合型学习形成的记忆
如习惯化和敏感化学习，储存在反射回路。
射，储存在小脑、杏仁核、海马。
2.2.3 程序性记忆
关于技巧、习惯的记忆（如学弹钢琴、骑自行车）， 储存于纹状体、运动皮层、小脑及其神经网络中。
2.3.1 短时记忆（short-term memory）
❖ 即时记忆（immediate memory)：信息被接受的瞬间在 脑
内的保留，容量非常有限。
❖ 工作记忆（working memory）：即时记忆的内容在时 间上
的延续，即为了完成某种任务操作时，需要临时、主动地
保大留脑或暂复述时有保用存的信信息息的。 过程，容易被遗忘或被整合 到长时记忆中。
11 要作用，神经回路复杂。
整理版
2、记忆的分类
2.1 陈述性记忆（declarative memory）
▪ 对事实、事件情景及它们之间相互关系的记忆，有意识的、 能够用语言清晰的描述的记忆。
▪ 可以很快形成，也可以经过较长时间的学习后形成。 ▪ 情景式记忆：对一件具体的事物或一个场面 ▪ 语义式记忆：文字、语言
再现：将贮存于脑内的信息提取出来使之重现于意识中的 过程，即回忆。
4
整理版
一、学习与记忆的分类
1、学习的分类
1.1 非联合型学习（non-associative learning）
刺激与反应之间不形成明确联系的学习形 式，通常是单一刺激长期作用后，个体对 该刺激的反应增大或减弱的神经过程。
5
整理版