学习及其神经生物学基础

学习及其神经生物学机制

舒丹学习（Learning）学习是指神经系统接受环境的变化而获得新的行为习惯（或经验）的过程,即个体获取环境信息改变自身的神经活动过程。记忆是学习后经验、信息的贮存、保持和读出的过程。广义地说，学习是发现或把握外界事物变化发展规律的过程，也是经验获得和积累的过程。外界信息注意学习记忆学习的脑机制整体水平——哪些脑结构参与学习过程？细胞水平——这些脑结构是怎样建立突触联系的？分子水平——突触联系的物质基础是什么？概述学习模式非联想式学习的脑机制联想式学习的脑机制联络区皮层与认知学习边缘系统与情绪性学习海马在学习中的作用学习模式从行为学水平上包括非联想学习联想学习印记学习从环境及学习任务不同分为经验式学习认知学习情绪性学习非联想式学习单一模式的刺激重复呈现，与之相应在脑内引起单一感受系统的兴奋变化，从而出现行为变化美国E.R.Kandel（1976）以海生软体动物海兔（aplysia）为研究对象两种非联想式学习模式海兔是一种海洋软体动物，其神经系统较简单。它有一组缩尾、缩鳃和缩喷水管的防御反射。非联想式学习

习惯化：指当一个不产生伤害性效应的刺激重复出现时，机体对该刺激的反射反应逐渐减弱的过程。

敏感化：指一个新异的、强烈的伤害性刺激可引起对另一个弱刺激的反应明显加强。

海兔的缩鳃反射

对喷水管皮肤的刺激能激活感觉神经元，后者再与运动神经元构成直接的突触联系，运动神经元又与肌细胞构成直接突触联系。感觉神经元也可兴奋几个中间神经元再支配运动神经元。当触觉刺激作用于喷水管皮肤时，感觉神经元兴奋，使中间神经元、运动神经元产生EPSP，通过总和使运动神经元放电而导致缩鳃动作。1.习惯化是突触传递的减弱指对非伤害性刺激的反应对喷水管皮肤重复刺激十次→感觉神经元轴突末梢突触前膜Ca2+通道逐渐失活（Ca2+内流↓）、突触小泡运动能力↓→神经递质释放量↓→中间神经元和运动神经元产生的EPSP↓→缩鳃动作减弱、最后消失，产生习惯化2.敏感化是突触传递的增强指对伤害性刺激的反应（1）敏感化：指当一种伤害性刺激出现在海兔的头部或尾部时，对重复刺激喷水管皮肤引起的缩腮反射大大增强的现象。（2）结构基础：

易化性中间神经元

与喷水管皮肤的感觉神经元轴突末梢形成的轴突-轴突突触。

（3）机制：伤害性刺激作用于海兔的头部或尾部→易化性中间神经元释放5-HT→感觉神经元兴奋时递质释放↑→运动神经元活动↑→缩腮反射↑→产生敏感化易化性中间神经元使感觉神经元兴奋时递质释放增加的机制1）5-HT与感觉神经元末梢上的5-HT受体结合→Gs蛋白→激活腺苷酸环化酶→cAMP↑→

激活PKA→使膜上的K+通道磷酸化而关闭→感觉神经元兴奋时复极化的K+外流↓→

动作电位时程↑→钙通道开放时间↑→Ca2+内流↑2）5-HT通过受体-Ｇ0蛋白→激活PLC(磷脂酶C)→DAG(二脂酰甘油酯)生成↑→激活PKC(加上PKA)→使囊泡移向活化区的递质释放库思考题非联想式学习的定义两种非联想式学习的模式及机制结合性学习（联想式学习）两种或两种以上刺激所引起的脑内两个以上的中枢兴奋之间，形成的联结而实现的学习过程尝试与错误学习经典条件反射操作式条件反射尝试与错误学习美国心理学家ELThorndeick（1898）问题箱和迷津箱学习行为形成的指标：正确反应所需要的时间逐渐缩短效果律：具有生物学或社会强化效果的联想能较快形成与巩固练习律：只有那些与情境多次重复发生的行为才能得到巩固和加强迷津箱经典条件反射（Classicalconditioning）20世纪初俄国生理学家巴甫洛夫非条件反射（Unconditionedreflex，UR）非条件刺激（Unconditionedstimulus，US）自然条件反射（Conditionedreflex，CR）条件刺激（Conditionedstimulus，CS）延缓或痕迹条件反射操作式条件反射（Operantconditioning）BFskinner（1938）S-R联结：刺激与反应之间联结4种基本类型固定比率强化（FR）可变比率强化（VR）固定间隔强化（FI）可变间隔强化（VI）固定比率强化和可变比率强化---促成动物形成高反应率的操作反应固定间隔和可变间隔的强化----促成动物较稳定的操作反应联想式学习共同特点;环境条件中那些变化着的动因时间和空间上的接近性，造成脑内两个或多个中枢兴奋性的同时变化，从而形成脑内中枢的暂时联系外部动因间（CS-US）、刺激-反应（S-R）、脑内中枢间的联结（暂时联系）思考题联想式学习的3种形式认知学习与经验式学习不同高等灵长类和人类的许多学习过程，并不总是建立在重复个体经验基础之上，往往一次性观摩或模仿就会完成W.Kohler（1935）“顿悟式学习”A.Bandura（1977）青少年攻击性行为形成建立在视觉认知过程的基础上，称之为认知学习联络区皮层与认知学习人类大脑皮层80%属于联络区前额叶皮层颞顶枕联络区皮层与纹状体、杏仁核、海马等结构有主要的神经联系颞顶枕联络区皮层与学习躯体感觉、听觉和视觉的高级整合部位，是人类复杂认知过程的生理基础次级视皮层、顶下叶和颞下叶共同构成颞下回又可分两部分：远离枕叶的部分与三维物体的认知学习有关，与枕叶距离较近的部分与二维图形鉴别学习有关。颞下回与认知学习Mishkin对猴进行了延缓的物体不匹配训练猴10秒颞下回与认知学