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第七章增智食品学习和记忆是人类智力的主要功能组成部分，是脑的高级机能之一。学习与记忆功能的退化与脑中枢神经系统的渐进性老化有密切关系。食物营养素对学习与记忆的影响日益受到人们的重视。脑的正常功能取决于足够数量的脑神经细胞及其合成和分泌足量的神经递质。营养素对智力的影响主要在于，许多营养素是一些神经递质的前体，或是神经系统发及功能活动的生物活性或其前体。第一节学习与记忆一、学习与记忆的过程（一）学习与记忆的概念

传统的实验心理学认为，学习是指获得经验，记忆则指经验的印记、认知与回记。经典的生理心理学认为，学习是指神经系统有关部位暂时联系的建立，记忆则指其痕迹的保持与恢复。而近代生理心理学则进一步认为，学习是指信息的获得，记忆则指获得信息的登记、巩固与抽取。（二）学习与记忆的过程人类之所以有能终身维持生命不息和高度适应生活环境变化的能力，学习与记忆是重要的一环，它们是识别复杂生活环境最基本的神经功能。青年人学习快，记忆深；中老年学习与记忆的能力逐渐下降。各人减退的程度不一，有轻度的，暂时，也有发展成为经常的、较重的记忆衰退或健忘症。记忆储存在大脑不同部位。短期记忆在大脑少数局部神经区核，长期记忆的中枢部位分布较广，由多部位神经核共同参加并协调记忆功能，主要部侠为小脑、杏仁核、下丘脑、丘脑、大脑皮层。记忆可分为短期记忆、中期记忆、长期记忆，这是由感觉信号保持时间的长短而定。短期记忆的信号仅在1秒之内消失；中期记忆的信号维持可达几分钟；长期记忆要求信号持续长达几小时到几天，地能成为稳固的记忆。人类的记忆过程可以细分为4个连续的阶段、即感觉性记忆、第一级记忆、第二级记忆和第三级记忆。前两个阶段相当天短时性记忆，后两个阶段相当于长时性记忆。感觉性记忆也称瞬进记忆或掠影式记忆。它是指感觉系统获得信息后，首先在脑的感觉区内贮存的阶段，这一阶段贮存的时间很短，一般为几百毫秒。如果没有经过注意和会很快消失。如果信息在这一阶段经过加工处理，把那些不连续的、先后进来的信息整合成新的连续的印象，就可以从短时间的感觉性记忆转入第一级记忆。但是，信息在第一级记忆中停留的时间仍然很短暂，平均约几秒钟，经过反复运用学习，使信息在第一级记忆中循环，从而延长了信息在第一级记忆中停留的时间，这样就使信息容易转入第二级记忆中。第二级记忆是一个大而持久的贮存系统，发生在第二级记忆内的遗忘，似乎是由于先前的或后来的住处的干扰所造成的。有些记忆的痕迹，通过长年累月的运用，是不大会遗忘的，这一类记忆是贮存在第三级记忆中的。第三级记忆一般能保持数日、数月、数年，有的可以终身不忘。二、记忆障碍1、顺行性遗忘症凡不能保留新近获得的信息的称为顺行性遗忘症，临床上称为科尔萨科夫氏综合症（korsaskff’ssymdrom）。患者对于一个新的感觉性信息虽然能作出合适的瓜，但只限于在该刺激继续出现时，一旦该刺激物消失，病人在数秒钟内就失去正确反应的能力。所以患者易忘近事，而对远的记忆仍存在。本症多见于慢性酒精中毒者。病人对病前的第二级和第三级记忆十分正常，而且第一级记忆力也完好，但不能将信息从第一级记忆转为第二级。一般认为，这种障碍与海马功能的破坏有关。病理解剖学和神经外科学的观察表明，损害或切除双侧海马及其相联系的结构，会引起顺行性遗忘症。2、逆行性遗忘症凡正常脑机制发生障碍，一段时期内的记忆均已丧失的，称为逆行性遗忘症。引起该症状的已知例子有脑震荡、脑中风，电休克和麻醉等非特异性脑损伤。患者不能回忆起紧接着本症发生前一段时间的经历。逆行性遗忘症的机制可能是第二级记忆或多或少地丧失，而且受损程度越严重，逆行遗忘的往事向回推的时间越远。忘记事的时间范围可以缩小，甚至在许多时候可完全恢复。一些研究结果表明，逆行性遗忘症可能主要是不能从第二级记忆中提取信息，而不太可能是记忆内容的丧失。即使是严重的逆行性遗忘，第三级记忆通常也不受影响。三、学习记忆的机理巴甫洛夫认为学习和记忆是一种高级神经活动，是大脑皮质独有的功能。他认为条件反射是在大脑皮质的感觉和运动区之间形成的一种暂时联系的产物。没有大脑皮质就不能形成条件反射。但现代的研究者们已经不再这样认识了，因为后来有许多实验证明，去大脑皮质的狗也能建立条件反射，甚至在其他脊椎动物中也能建立条件反射。神经系统的许多部分的许多突触的传递特性都可能在学习过程中得到改变。

记忆的贮存广泛地分布于神经系统之中，然而某些脑区在学习和记忆中具有特殊的功能。现代生物学研究指出，学习记忆是通过刘经系统突触部位的一系列生理、生化和组织学可塑性变化而实现的。短时性记忆主要借助于中枢临时性的电活动来完成，而长时性记忆是脑内RNA-蛋白质系统微细结构方面变化的结果。短时性记忆可能是通过大脑皮层内部或皮质—丘脑之间的复杂神经元环路的返回振荡而产生的。临时性电活动反复进行，便能逐渐诱发参与活动的神经元突触部分产生种种理化变化，如递质的合成、释放以及受体的数量及其与递质亲和力的改变；突触膜通透性的改变，RNA-蛋白质合成的增加，神经末稍和树突膨胀而使突触间隙变窄，神经末稍增多等等，从而导致突触传递发生持久的易化作用。这种易化回路机能通道有人称之为记忆痕迹。

第二节

学习记忆的实验方法一、实验原理学习的类型可分为两类，即“联想学习”和非联想学习。在实验室中经常做的学习记忆实验有经典条件反射（classicalconditionedreflex）和操作条件反射（operantconditionedreflex），这两种都是联想类型的学习。（一）联想学习1、经典条件反射在这种类型的学习中，一个原来不能引起某种特殊瓜的刺激，即中性刺激（neutralstimulus），经过与某种能够引起特殊反应的刺激多次配合出现之后，前者获得后者的性质，即在前者单独出现时亦可引起该种特殊反应。我们把原来的中性激刺称为条件刺激（conditionedstimulus，简称CS），把本来起作用的刺激称为非条件刺激（unconditionedstimulus，简称US）。

实验证明，当条件反射建立之后，如果CS多次单独出现而不伴有US，动物对CS的瓜就逐渐减弱甚至不出现，这叫条件反射的消退（extinction）。另外，条件反射建立之后，用与CS相近似的其他刺激也能引起同样的反应，这叫做条件反射的概化（generalization）。条件反射只有在CS和US同时出现，或CS稍先于US出现才能建立。如果CS和US的先后次序颠倒，则不能建立条件反射。

条件反射建立之后，如果在CS出现的同时或稍前一点出现另种强刺激，条件反射就可能不出现了，这叫做条件反射的外抑制（externalinhibition）。因此，在做这类实验时要严格控制周围环境不要出现新的刺激，以免干扰已建立的条件反射。如果CS的作用时间延长，条件反射出现的时间也会越来越迟，越来越弱，这叫做条件反射的内抑制。（internal.inhibition）

2、操作条件反射在操作条件反射中，一种行为出现的可能性决定它以前做的后果。例如，一只在鼠在实验箱中倾向于专按压笼内的一个杠杆，这是因为以前它每次按压之后立即得到一粒食物。这样的按压杠杆的行为叫做操作反应（operantresponse），得到的一粒食物在这里叫强化刺激（reinforcingstimulus）。如果强化刺激在操作反应的出现率。如果在操作反应之后得到的是惩罚，叫做负强化（engativereinforcement），操作反应就将减少或不再出现。经典的条件反操作条件反射的学习是单一的联想类型的学习，这种类型的学习是形成两个特殊刺激之间的联系。3、联想集的学习如果我们要研究一些复杂的行为，这些行为包含着多层次或多因素的联系，称之为联想集的（setsofassociation）学习。迷宫是用来研究这类学习的常用方法。（二）非联想学习1、习惯化（habituation）习惯化表现为对经常出现的刺激反应减弱或消失。这种变化不同于感官的适应或肌肉的疲劳，这是一种学习过程，在这种学习过程中只需一种刺激的重复出现，不涉及任何其他的刺激。

2、敏感化（sensintization）当一种反应习惯化之后，如果给一强刺激，无论是同一感官的或其他感官的，都能使随后的习惯化的刺激再引起反应，甚至引起更强的反应，这叫做去习惯作（dishabituaton），意思是解除了习惯化作用。但也有人认为这是一种敏感化的作用。敏感化似乎是一种不同的现象，它好像是另加在原有的反应性之上的一种作用，而不是简单地去掉了习惯的作用。

二、实验方法（一）被动回避条件反射实验跳台法（step-down-test）1）基本原理。动物受到电击后逃避到无电击的安全区，其出错的次数作为被动回避性条件反射获得的能力，即学习成绩。24小时后重新试验，可反映对电击回避记忆的保持能力。（也有将电击所需的时间及在平台上的停留时间作为成绩进行评估）。

2、避暗法（step-through-test）1）基本原则。将鼠置于一明室中，因鼠有喜暗习性，很快鼠即进入相连的暗室中，在暗室中给予鼠电击，24小时再重复上述动作。鼠进入暗室的潜伏期将大大延长。反映了动物被动回避条件反射获得及积极持的能力。3、Venault避暗法本法亦为明暗两室，闸门分开，明室大小为10cm×13cm×15cm；暗室为25cm×20cm×15cm。动物第一天放入为探索反应，置箱中1分钟，并记录进入暗室中的潜伏期。第二天放入后记录潜伏期并在暗室中给予0.6mA，2秒的直流电刺激。第三天动物再放入明室后记录进入暗室的潜伏期，潜伏期超过60秒钟表示已获得记录能力。训练前给药可测试药物对获得的影响。重测验前给药可测试对再记录的影响。实验结果引用Mann-whitney法统计。

（二）主动回避条件反射实验基本原理：给予动物电刺激作为非条件反射，并结合蜂鸣声或灯光来形成条件反射。一旦动物听到蜂鸣声或见到灯光至逃时则为主动回避条件反射反就在。1、双室法2、穿梭箱法（三）迷宫法1、Y型迷宫法2、Morris游泳迷宫法（四）操作式条件反射试验操作式条件反射是动物如大鼠踩杠杆，鸽啄键盘等操作，并与食物等强化物相结合形成的反射。根据操作与强化物给予之间的关系加以变化，可以形成固定比例、固定间隔、低频率反应、选择性强化等多种形式，能更深入地研究食物或药物对高级神经系统活动的影响。该实验方法反应稳定，但实验条件要求较高。1、重复获得性操作（repeatedacquisitionprocedure）实验原理为一个简单的学习比起一个复杂的学习，更不容易受到药物的干扰和破坏。故训练鸽子进行复杂的操作，可增加测试食物或药物影响学习灵敏性。如啄一系列不同的键后才能给予食物，一定时间后动物的错误率得到稳定，即可测试药物对操作错误率的影响。2、延迟配对样本不（matchingtosampleanddelayedmatchingtosampleprocedure）原理是动物给予几个不同的样本刺激，并作出相应的配对回答。如正确给予强化，错误则暂停，在一个相对延迟阶段后，再测试动物配对刺激的正确性。该实验可评价食物或药物对短时记忆的影响。

三、学习记忆功能的临床测定法临床对学习记忆的测定常包括各种智力量表，最常用的具有代表性的三个智力量表是：精神状态简易速检表（MiniMentelStaieExamination,MMSE），长久川痴呆量表（HastgawaDementiaScale,HDS）及韦化智力量表（WechslerIntelligenceScale,WIS）（二）选择性提醒语词记忆能力评定法1、原理受试者短时内回忆词的次数及被提醒的次数，反映受试者词语的短时记忆能力。

（三）数字扩展短时记忆人机对话测试法1、原理测试短时的记忆数字的能力，随着数字位数的加大，正确回忆该数字的正确性下降，学习成绩下降，从1位数回忆逐渐增加到15位数字的回忆，即可得到一条相应的成绩分数下降曲线。该曲线信度及效度均相当好，对食物或药物影响记忆测试比较灵敏，但要排除外界各种干扰因素的影响。

第三节

学习记忆与营养一、营养素与神经递质食物营养素的组成直接影响神经递质的合成。富含卵磷脂或鞘磷脂的进餐可迅速升高血中胆碱和神经元内Ach水平；而膳食中胆碱持续缺乏，血浆胆碱水平即迅速下降，并使神经元内Ach减少。膳食中蛋白质缺乏，可显著减少血浆亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸含量，但不影响色氨酸含

量，后者甚至可以升高。

血浆色氨酸比值的升高，导致脑内5-HT迅速下降。另外低蛋白质膳食还可因血浆酪氨酸下降而轻度增高脑内酪氨酸的比值，使NE的合成和释放有所增加，摄入蛋白质中色氨酸含量过低的高蛋白膳食时，可降低色氨酸比值而使脑内单胺类发生变化。食物营养素对神经递质合成的影响有一定的限度，这是因为食物中除含有效的递质前体外，也含有能中和前体效应的成分，且用量不能任意加大。因此，临床上以用递质前体纯品为宜，如进食蛋白质3.3～5.0g/kg，可使血浆酪氨酸升高2～3倍，而用酪氨酸只需33～50mg/kg就能使血浆酪氨酸达到上述水平。

二、蛋白质与学习记忆蛋白质是重要的营养素，缺乏时对机体各系统均产生不良影响。出生早期蛋白质供应不足的小鼠脑重减轻，母鼠蛋白质缺乏可使仔鼠神经系统发育不良，脑内5-HT和NE增加，脑Na+-K+-ATP酶活性降低，均可使学习的获得与辨别辨别试验能力以及长期记忆和再学习能力降低。婴幼儿在出生头两年，如严重蛋白质、热能营养不足可影响进校后的知能，营养不良者有13.3%智力迟钝，仅有30%智能正常。

三、氨基酸与学习记忆氨基酸与学习记忆的关系在于氨基酸作为神经递质或神经递质的前体直接参与神经活动，影响学习记忆功能。已被认为是递质的氨基酸有谷氨酸，甘氨酸和γ-氨基丁酸（GABA）。谷氨酸广泛存在于哺乳动物的中枢神经系统，它的含量高于脑内的任何一种氨基酸。谷氨酸有三种受体：海人草酸受体（KA）、使君子酸受体（QA）、N-甲基-D-天门冬氨酸受体（NMDA）。其中NMDA只有在学习记忆过程中才开启，因此被认为是学习记忆中的关键物质。一般认为学习的开端是细胞内谷氨酸的释放，随后经一系列神经活动导致突触直径增加，加速神经传递，从而有利于行为的获得，因而谷氨酸直接参与了学习记忆过程。GABA的脑注射对明暗分辨法学习试验有剂量和时间依赖的促进作用，但也有报告印已毒素选择性干预中脑黑质内的GABA能传递，可损害记忆。

GABA对学习记忆的确切作用还有待于进一步研究。作为神经递质前体的氨基酸有：色氨酸，是5-HT的前体；苯丙氨酸和酪氨酸是DA和NE的前体；谷氨酸不仅是神经递质，也是GABA的前体；胆碱是Ach的前体。甘氨酸和天门冬氨酸可能影响记忆的巩固。大鼠饲以含赖氨酸9.5%和蛋氨酸5.9%的饲料，能提高被动回避反应实验的记忆作用。实验证明L-脯氨酸损害动物的记忆，目前认为这种遗忘作用可能与拮抗谷氨酸有关。正常的血脑屏障功能减弱，可使脑内游离的L-脯氨酸增加到遗忘水平，并使正常时被排除在外的营养素分子渗入脑组织，而危及脑的学习记忆功能。

四、维生素与记忆维生素缺乏可引起可痴呆症。1942年，3万美国战俘在改吃新加坡精白米伙食6周后，出现记忆减退，精神失常等中枢神经症状。52例研究对象中有61%近期记忆丧失，给予硫胺素治疗后恢复正常记忆功能。大鼠饲料缺乏维生素B1，使被动回避反应能国丧失，50%在鼠丧失