第六章记忆的生理课件

第六章记忆的生理第六章记忆的生理1记忆理论的变迁从单一记忆理论→多重记忆理论从单一记忆脑结构(海马)→多重脑记忆系统记忆理论的变迁从单一记忆理论→多重记忆理论2第一节记忆的痕迹理论记忆分为两类:短时记忆——其机制为神经回路中生物电反响振荡长时记忆——其基础是生物化学与突触结构形态的变化第一节记忆的痕迹理论记忆分为两类:3一、短时记忆的反响回路短时记忆是脑内神经元回路中，生物电活动的自我兴奋所造成的反响振荡。这种反响振荡可以很快消退，也可能因外部条件促成脑内发生化学或结构的变化，从而使短时记忆发展为长时记忆。一、短时记忆的反响回路短时记忆是脑内神经元回路中，生物电活动4反响回路理论所要回答的问题这种反响回路存在于哪里？有什么特点？这种反响回路促成了什么样的化学变化和物质改变，从而形成了长时记忆？这种反响振荡的电活动是如何促成这些化学变化或结构改变的？这种短时记忆向长时记忆的转化，需要什么条件？这种转化的含义是什么？机体如何解读这种转化的记忆含义的？反响回路理论所要回答的问题这种反响回路存在于哪里？有什么特点5支持反响回路理论的证据1电休克治疗引起近事的选择性遗忘，随着两者间隔时间的延长，这种对短时记忆的干扰明显变弱。说明短时记忆很不稳定，易受电抽搐的影响，而在1小时以后，记忆已经巩固，则不再受电抽搐的影响。这说明短时记忆是神经反响回路间的电活动，电抽搐打断了反响过程，从而影响了短时记忆。支持反响回路理论的证据1电休克治疗引起近事的选择性遗忘，6支持反响回路理论的证据2伯恩斯（1958）的大脑皮层环切手术：孤立的大脑皮层处于安静状态，给予足够强的电脉冲，则可引起其长时间的单位发放（30分钟之久）——证实了回路的反响振荡的存在。此时再给予一个强电击，全部单位发放停止——因为强电击使全部神经元同时兴奋后同时进入不应期。支持反响回路理论的证据2伯恩斯（1958）的大脑皮层环切手术7内隐记忆定义：过去经验对个体当前活动的一种无意识的影响内隐记忆和外显记忆的关系加工深度因素的影响不同：内隐不受加工深度因素影响保持时间不同：内隐保持时间较长记忆负荷量的变化产生的影响不同：内隐不受影响呈现方式的影响不同：内隐受到严重影响干扰因素的影响不同：内隐很少受到影响内隐记忆8支持反响回路理论的证据3鲁宾斯和麦尔（1970）：电抽搐对不同模式短时记忆的影响。123456训练3天S1F2S3S1S2F3F1S2S3F1S2F3F1F2S3S1F2F3检查项目S1F2S1S2F1S2F1S2F1F2S1F3记忆保持否是是是是否否是是是是否支持反响回路理论的证据3鲁宾斯和麦尔（1970）：电抽搐对不9电抽搐对不同模式短时记忆的影响电抽搐对第三天刚进行的训练产生的短时记忆有干扰电抽搐对与第三天训练性质相同的行为模式，其记忆也受到影响。只要对短时记忆产生影响，对与之相似的长时记忆也发生干扰。可能电抽搐在脑内引起较强的无意义的“噪音”，使短时记忆及与其有关的长时记忆痕迹的信息无法提取和识别。电抽搐对不同模式短时记忆的影响电抽搐对第三天刚进行的训练产生10电抽搐对短时记忆影响的两种模式消除了短时记忆痕迹对之附加了强“噪音”，使之无法提取和识别。两种方式都会导致短时记忆痕迹及与之相关的长时记忆痕迹无法投射到主观意识中来。电抽搐对短时记忆影响的两种模式消除了短时记忆痕迹11对记忆痕迹反响回路理论的评价70年代以后的实验证明，海马中的长时程增强是短时记忆转化为长时记忆的机制之一，该机制与突触传递中的复杂生物化学机制有关。神经元反响回路理论存在局限性。对记忆痕迹反响回路理论的评价70年代以后的实验证明，海马中的12二、长时记忆的生化基础记忆痕迹理论在60年代激励科学家对RNA进行了大量的研究。信使RNA携带蛋白质合成密码，其代谢速度较快，与短时记忆转化为长时记忆所需时间大体相符。海登认为每种长时记忆对应一种特殊RNA.然而直接对RNA进行的研究在几十年内未获实质性结果。二、长时记忆的生化基础记忆痕迹理论在60年代激励科学家对RN13对mRNA的合成产物

——蛋白质的研究取得突破性进展研究蛋白质的两条实验路线：蛋白质合成抑制剂对蛋白的影响（学习模式稳定后，注入蛋白质合成抑制剂，则发现长时记忆显著破坏）记忆形成时，脑内蛋白质的变化（常用放射免疫法测定，观察有无特殊蛋白质合成，或哪些蛋白质表现活跃）对mRNA的合成产物

——蛋白质的研究取得突破性进展研究蛋白14蛋白质参与长时记忆大量实验表明，蛋白质合成抑制剂应用的剂量和次数越多，对蛋白质合成的抑制就越明显，对长时记忆的破坏作用就越强。哪些蛋白质参与了长时记忆呢？一些小分子量的糖蛋白或酸性蛋白，其代谢快，更新快，在记忆痕迹中作用最明显。蛋白质参与长时记忆大量实验表明，蛋白质合成抑制剂应用的剂量和15参与长时记忆的小分子蛋白S100酸性蛋白质，在脑内含量高于其他脏器万倍，尤其在海马CA3区。S100蛋白α、β亚基组成S100αβ、S100ββ三种形式，称为S100a、S100b分子。S100蛋白与钙结合后发生变构，与附近的效应蛋白结合，形成具生物活性的蛋白复合体。可能是其参与神经住处传递和记忆过程的基本机制。参与长时记忆的小分子蛋白S100酸性蛋白质，在脑内含量高于其16三、记忆痕迹的脑形态学基础长时记忆是突触或细胞的变化突触的变化包括：突触前的变化（递质的合成/储存/释放）突触后的变化（受体密度/活性/通道蛋白/胞内信使的变化）突触形态结构变化(增多/减少）三、记忆痕迹的脑形态学基础长时记忆是突触或细胞的变化17长时记忆的形态学基础在学习优越的环境下成长的大鼠，神经元树突分枝多、突触平均尺寸大、胆碱乙酰化酶和胆碱酯酶含量高。一些研究表明：胆碱能突触、促肾上腺皮质激素、相关神经肽等对记忆都有一定影响，但不是特异性的。长时记忆的形态学基础在学习优越的环境下成长的大鼠，神经元树突18第二节海马的记忆功能第二节海马的记忆功能19第六章记忆的生理课件20一、海马的形态与功能特点不仅与学习记忆有关，还参与注意、感知觉信息处理、情绪和运动等多种生理心理过程的脑调节机制。海马位于端脑内部，位于侧脑室下角的底壁。海马及其附近的齿状回是古皮层，仅有3个细胞层。一、海马的形态与功能特点不仅与学习记忆有关，还参与注意、感知21

海马结构的纤维联系：杏仁核、边缘皮层和新皮层→内嗅皮层穿通回路→齿状回→CA3/CA4→侧支→CA1/CA2→穹窿→乳头体/丘脑前核/外侧隔核。

这些联系的突触主要以谷氨酸（兴奋性）和GABA(抑制性）为神经递质。海马结构的纤维联系：这些联系的突触主要以谷氨酸（22二、海马的两个记忆通路

——帕帕兹环和三突触回路神经生理学家帕帕兹（J.W.Papez）于1937年系统地阐述了一个包括情绪行为与情绪体验的复合神经机构，即帕帕兹环路：该环路的主要结构就是边缘系统。帕帕兹认为，情绪过程建立在海马，当海马被刺激时，冲动通过胼胝体下的白色纤维接力到下丘脑的乳头体。兴奋从下丘脑传递到丘脑前核，并上行到大脑内边界的扣带回，再回到海马和杏仁核，完成了这一环路。与情绪体验有关。二、海马的两个记忆通路

——帕帕兹环和三突触回路神经生理学家23帕帕兹环海马→穹窿→乳头体→乳头丘脑束→丘脑前核→扣带回→海马。帕帕兹环海马→穹窿→乳头体→乳头丘脑束→丘脑前核→扣带回→海24三突触回路海马结构与情绪体验有关，近些年发现，内侧嗅回与海马结构之间存在着三突触回路，它与记忆功能有关。3突触回路是海马齿状回内嗅区与海马之间的联系，具有特殊的机能特性，长时程增强现象，成为支持长时记忆机制的证据。三突触回路海马结构与情绪体验有关，近些年发现，内侧嗅回与海马25三突触回路内嗅皮层穿通回路→齿状回(NO.1)→CA3(NO.2)→侧支→CA1(NO.3)NO.2NO.3NO.1三突触回路内嗅皮层穿通回路→齿状回(NO.1)→CA3(NO26长时程增强（LTP)1949年Hebb提出一条定律：使用频繁的突触联系会变得更紧密，可理解为突触的特点是用进废退。1966年罗莫首先报道:高频短阵刺激突触前神经元后，在突触后神经元上纪录到的电位会增大，而且会维持相当长的时间。——长时程增强长时程增强（LTP)1949年Hebb提出一条定律：使用频繁27罗莫的实验电刺内嗅区皮层向海马结构发出的穿通回路时，在海马齿状回可记录出细胞外的诱发反应。如果电刺激由约100个电脉冲组成，在1－10秒内给出，则齿状回诱发性细胞外电活动在5－25分钟之后增强了2.5倍，说明电刺激穿通回路引起齿状回神经元突触后兴奋电位的LTP，因而这些神经元单位发放的频率增加。后来他们又报道，海马齿状回神经元突触电活动的LTP现象可持续数月的时间。他们认为，由短暂电刺激穿通回路所引起的三突触神经回路持续性变化，可能是记忆的重要基础。罗莫的实验电刺内嗅区皮层向海马结构发出的穿通回路时，在海马齿28LTP效应的呈现符合经典条件反射规律单侧刺激内嗅皮层可引起同侧齿状回LTP,但很难引起对侧LTP.如果刺激对侧——20毫秒后刺激同侧内嗅皮层——重复以上程序几次后——单独对侧刺激可引起LTP颠倒顺序或延长间隔时间会减少其兴奋性提示海马LTP有可能与条件反射的建立有关。LTP效应的呈现符合经典条件反射规律单侧刺激内嗅皮层可引起同29三、从短时记忆向长时记忆的过渡有实验提示海马在短时记忆转化为长时记忆过程中起重要作用三组大鼠，分别进行了不同熟练程度的条件反射学习后，损毁海马，再进行学习训练。结果发现：要达到同样较高的熟练水平，之前训练得越熟练的大鼠，所需的时间越短，这表明海马在短时记忆转化为长时时起作用。三、从短时记忆向长时记忆的过渡有实验提示海马在短时记忆转化为30第三节人类的记忆障碍一、间脑与柯萨可夫记忆障碍1887年俄国精神病学家柯萨可夫，将长期酗酒而造成的记忆障碍特点归结为：遗忘加虚构。人们对自己记忆力的自知之明，称为元记忆。柯萨可夫记忆障碍患者除了一般记忆外，元记忆也发生了障碍。第三节人类的记忆障碍一、间脑与柯萨可夫记忆障碍31慢性酒精中毒者最初出现轻微的顺行性遗忘，即对刚刚发生的事不能形成新的记忆；随后又出现逆行性遗忘，即对病前近期发生的事情选择性遗忘，对早年的事情仍保持良好记忆。既不能形成新的记忆，又丧失对某些往事的记忆，而且对自己记忆力的这种严重变化又缺乏自知之明，面对别人提问时，竟不自觉编造谎言以虚构内容填补记忆空白。病情恶化后，病人脑子里的记忆几乎成了空白，同时情感淡漠。慢性酒精中毒者最初出现轻微的顺行性遗忘，即对刚刚发生的事不能32柯萨可夫记忆障碍患者的脑部损害脑内突出的病变是在下丘脑乳头体和内侧丘脑，其次80％的病人额叶皮层萎缩。乳头体是海马与间脑联系的重要中继站。乳头体和间脑损伤所造成的失忆症比海马遗忘症要复杂得多。间脑损伤者远期记忆也受损，而海马损伤者远事记忆保存完好。柯萨可夫记忆障碍患者的脑部损害脑内突出的病变是在下丘脑乳头体33间脑在记忆中作用的机制颞叶癫痫病人间脑的兴奋高于正常人，此时给颞叶一些微弱的刺激，可以让病人回忆起很久以前自己已经不记得的往事。间脑－颞叶环路理论：该环路是人类记忆的场所，将每人经历的事情全部记录下来。间脑在记忆中作用的机制颞叶癫痫病人间脑的兴奋高于正常人，34二、记忆的海马学说病人H.M患有顽固癫痫，因此切除了大脑两侧的内侧颞叶和海马。术后，病人智能正常、近事和远事记忆正常，发音、理解能力正常但他不能形成新的长时记忆，对一些重大事情经过多次重复后，方可形成一些似是而非的记忆。——海马和内侧颞叶损伤形成的顺行性遗忘症二、记忆的海马学说病人H.M患有顽固癫痫，因此切除了大脑两侧35H.M在描述自己的处境时，曾经这样说：“每天我的内心是寂寞的，有过什么欢乐？有过什么悲伤？此刻我在自问，我曾做过什么错事或者说过什么错话吗？你们看，此刻一切事情在我看来都是明明白白的，但刚才发生了什么？这就是我所忧虑的。就象从梦中醒来一样，我就是记不得。”H.M在描述自己的处境时，曾经这样说：“每天我的内心是寂寞的36海马与其他几个与记忆功能有关的脑结构存在着直接或间接的神经联系，从而接收一些脑结构的传入信息，又将短时记忆的信息传额叶内嗅皮层、间脑、杏仁核等结构而形成长时记忆。海马在注意、学习、运动、情绪等功能中，都起一定的作用。海马与其他几个与记忆功能有关的脑结构存在着直接或间接的神经联37三、脑震荡与逆行性遗忘症脑震荡后，首先出现短时的逆行性遗忘，无法回忆受伤的原因和经过，几天后会缓解。一般不会出现远事记忆障碍。有时还会出现顺行性遗忘，持续一断时间后，会自然好转。不会象海马损伤那么严重，仍可形成某些孤立的新的长时记忆，尤其是对重要的事情仍可形成记忆。三、脑震荡与逆行性遗忘症脑震荡后，首先出现短时的逆行性遗忘，38四心因性和原因不明的遗忘症在不良的个性特点、心理暗示作用、赔偿心态（癔病性遗忘）、重大精神创伤（反应性遗忘）等，常交织在一起起作用。四心因性和原因不明的遗忘症在不良的个性特点、心理暗示作用、39癔症性遗忘起病常有精神因素，在精神创伤后突然发生选择性的阶段遗忘，患者可将过去生活中的一段经历全部遗忘，甚至连自己的姓名、年龄、职业等记不过来，持续时间可长可短。患者具有癔症性格，略示性高，一般轻微的刺激即可促成本病。癔症性遗忘起病常有精神因素，在精神创伤后突然发生选择性40心因性遗忘

起病急，有重大创伤史，创伤出现意识障碍，意识恢复后往往不能回忆，遗忘的内容与精神创伤有关。心因性遗忘

起病急，有重大创伤史，创伤出现意识障碍，意识恢复41第四节多重记忆系统与多重编码理论记忆的分类系统：识记/保持/再认/再现短时记忆/长时记忆感觉记忆/初级记忆/次级记忆工作记忆/参考记忆第四节多重记忆系统与多重编码理论记忆的分类系统：42一、记忆形态的多样性记忆的功能组快与脑结构间存在一定的相关笥：正常人的记忆，既有寄存和存贮信息的功能，又有回忆或提取信息的功能。海马损伤的病人只能回忆和提取信息，不能形成新的长时记忆；此外一些脑外伤的病人，在伤后的一段时间里，可以形成新的记忆，却不能回忆起伤前的近事。这些都说明，记忆可以分离为不同系统。这种双重分离现象能最可靠地证明，寄存或存贮信息的过程和提取信息的过程是两个不同的记忆功能系统。这在认知神经心理学中称为双分离技术。双分离技术和双重任务法是多重记忆系统研究的重要途径。一、记忆形态的多样性记忆的功能组快与脑结构间存在一定的相关笥43哪些事情能说明记忆的多重性？请被试看一封信，并告诉他看完后要详细讲出信中的内容。在被试看信的同时，室内放音乐。当被试讲述完信的内容时，顺便问他对听到的音乐有何看法。这时，这个人实际上完成了双重记忆任务。一个主要任务是理解和记忆信的内容，另一个次要任务是记住听到了什么音乐。这种实验称为双重任务法。哪些事情能说明记忆的多重性？请被试看一封信，并告诉他看完后要44在双重任务的记忆研究中，次要任务大多数都不事先告诉被试。采用双分离技术和双重任务实验方案，在脑损伤病人和正常人中发现多种形态的记忆系统。表述性记忆（情景性/语义性）非表述性记忆（程序性/习惯性/间接性事物的联想记忆/内隐性记忆）在双重任务的记忆研究中，次要任务大多数都不事先告诉被试。采用45表述性记忆一大类记忆是可以用口头或笔头表达的，当你向别人讲述昨天参加的朋友婚礼时，你脑海里会浮现出婚礼的一幕幕情景，这就是情景性或情节性表述记忆；假如你帮助同学补数学课，这是一种语义性表述记忆。表述性记忆一大类记忆是可以用口头或笔头表达的，46非表述性记忆难以用口头或笔头表达的记忆，随着熟练程度的提高，使一个孤立的动作变成连续的、协调的、自动化的运动旋律，即非表达性程序记忆。习惯性记忆:单一刺激重复出现,仅引起脑内单一中枢的适应性反应.如一些婴儿只吃母奶.非表述性记忆难以用口头或笔头表达的记忆，47非表述性记忆联想性记忆:两件无关的事几乎总是同时发生,这两件事就在脑中形成了巩固的回忆.非表述性内隐性记忆，指本人并未觉得已经记住的事，经过测查可证明在脑内留下了深刻印象非表述性记忆联想性记忆:两件无关的事几乎总是同时发生,这两件48二、多重记忆系统的神经生物学理论从认知神经科学角度，将大脑的记忆系统分为3个子系统：资料或数据驱动的记忆系统概念驱动的记忆系统基于期望的记忆系统二、多重记忆系统的神经生物学理论从认知神49资料或数据驱动的记忆系统根据输入的资料对其进行多种编码方式的存取。简单物理刺激规律呈现——以相应感觉运动系统和小脑为基础，经海马将之转化为长期记忆，贮存在前额叶及相应感觉皮层。精细的视听信息——由联络区皮层实现认知信息的提取，他物中心的空间位置资料——由海马和后顶叶实现联想式或非联想式信息存取。资料或数据驱动的记忆系统根据输入的资料对其进行多种编码方式的50资料或数据驱动的记忆系统以自我为中心资料——经尾状核-额皮层实现记忆存取。大量多种形式的资料输入——许多脑结构同时进行并行加工或以一定等级先后顺序串行加工。资料或数据驱动的记忆系统以自我为中心资料——经尾状核-额皮层51资料或数据驱动的记忆系统的编码方式内容—地址的区域性编码，由每个脑结构或脑细胞存取一种资料分布式编码，以较少的脑细胞对较多的资料编码，这些资料以某些脑细胞之间联结性兴奋或抑制的方式进行存取。资料或数据驱动的记忆系统的编码方式内容—地址的区域性编码，由52概念驱动的记忆子系统经认知学习