学习和记忆.ppt
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1、学习和记忆学习和记忆LEARNING AND MEMORY第一部分第一部分 学习记忆的研究历史学习记忆的研究历史u过去认为记忆不是独立的脑功能,它依过去认为记忆不是独立的脑功能,它依 附于知觉,语言或运动,不能研究,不附于知觉,语言或运动,不能研究,不 定位于脑内。定位于脑内。一、学习记忆与脑的定位一、学习记忆与脑的定位u韦尔德韦尔德.潘菲尔德潘菲尔德(Wilder Penfield)刺激颞叶,首次发现记忆可定刺激颞叶,首次发现记忆可定位于脑内的特定区域。位于脑内的特定区域。u切除双侧海马和颞叶联合皮层的证实切除双侧海马和颞叶联合皮层的证实 提出:提出:颞叶可能是记忆的关键。颞叶可能是记忆的关
2、键。韦尔德韦尔德.潘菲尔德潘菲尔德(Wilder Penfield)二、颞叶与短时和长时记忆二、颞叶与短时和长时记忆患者:患者:Henry.M.年龄:年龄:27岁岁病因:病因:9岁,脑外伤,昏迷岁,脑外伤,昏迷5分钟分钟症状:抽搐,惊厥,咬舌,意识丧失症状:抽搐,惊厥,咬舌,意识丧失诊断:双侧颞叶癫痫诊断:双侧颞叶癫痫治疗:手术切除双侧中层颞叶(海马的治疗:手术切除双侧中层颞叶(海马的2/3)Brenda Milner布伦达布伦达米尔纳米尔纳(Brenda Milner)米尔纳的研究提出三个有米尔纳的研究提出三个有关记忆的生物本质的重要关记忆的生物本质的重要观念:观念:1、颞叶内测受损,会将暂
3、、颞叶内测受损,会将暂时记忆及长期记忆分离;时记忆及长期记忆分离;2、颞叶内侧受损,对知觉、颞叶内侧受损,对知觉及智力没有影响,惟对形及智力没有影响,惟对形成新记忆有重大影响;成新记忆有重大影响;3、记忆系统不只有一种。、记忆系统不只有一种。海马杏仁核颞叶联合区术后:癫痫痊愈,术后:癫痫痊愈,语言和智商无明显改变语言和智商无明显改变;记忆障碍记忆障碍:短时记忆向长时记忆转化障碍短时记忆向长时记忆转化障碍 空间记忆障碍(迷路)空间记忆障碍(迷路)Brenda Milner的结论n n新记忆的形成是一个独立的脑功能,新记忆的形成是一个独立的脑功能,定位于大脑颞叶定位于大脑颞叶n n大脑颞叶不参与短
4、时记忆(大脑颞叶不参与短时记忆(H.M.短时短时记忆完好)记忆完好)n n大脑颞叶不是记忆的最终存储部位大脑颞叶不是记忆的最终存储部位(对术前记忆良好)(对术前记忆良好)n n记忆有多种形式(短时和长时记忆)记忆有多种形式(短时和长时记忆)三、颞叶中回与记忆三、颞叶中回与记忆信息输入信息输入皮层相关区皮层相关区海马旁区海马旁区和嗅皮层和嗅皮层海马海马丘脑和下丘脑丘脑和下丘脑fornix穹窿穹窿 四、学习记忆与突触四、学习记忆与突触Cajal(1852-1934)1894提出假设:学习过程可能产提出假设:学习过程可能产生持续性的神经细胞间连接的形生持续性的神经细胞间连接的形态学变化,这种持续性的
5、变化可态学变化,这种持续性的变化可能是记忆的神经基础。能是记忆的神经基础。stimulationstimulationJ.Konorski(科诺尔斯基科诺尔斯基19031973,波兰心,波兰心理学家理学家)提出:一定条件下感觉刺激的结合可在提出:一定条件下感觉刺激的结合可在神经细胞及其连接处产生两种变化:神经细胞及其连接处产生两种变化:(1)神经细胞:恒定的、暂时性的兴奋形变化。)神经细胞:恒定的、暂时性的兴奋形变化。(2)连接处:易变的、持续性的变化。)连接处:易变的、持续性的变化。D Hebb 提出了关于突触传递改变提出了关于突触传递改变的理论,设想在学习记忆过程中的理论,设想在学习记忆过
6、程中有关的突触发生了某些变化,导有关的突触发生了某些变化,导致突触连接的增强和传递效能的致突触连接的增强和传递效能的提高。提高。持续刺激持续刺激 神经连接的长时程变化神经连接的长时程变化 固化固化 学习学习 记忆记忆任务:任务:n学习记忆过程中脑发生了什么变化?n信息如何储存、如何读出?Kandel 与与2000年诺贝尔奖年诺贝尔奖n n突触传递效能是如何被调控的,有哪突触传递效能是如何被调控的,有哪些分子机制参与;些分子机制参与;n n利用海兔作为模型证明突触的改变是利用海兔作为模型证明突触的改变是学习和记忆的关键;学习和记忆的关键;n n突触区蛋白的磷酸化是短时记忆的关突触区蛋白的磷酸化是
7、短时记忆的关键,长时记忆需合成新的蛋白质,并键,长时记忆需合成新的蛋白质,并导致突触结构和功能的改变。导致突触结构和功能的改变。Aplysia or sea slug研究学习记忆的动物模型研究学习记忆的动物模型1.神经系统组成简单神经系统组成简单 105个个2.神经环路简单神经环路简单 腹神经节腹神经节2000个个Aplysia or sea slug 坎德尔利用海洋生物海兔坎德尔利用海洋生物海兔研究发现,短期记忆和长期记研究发现,短期记忆和长期记忆都与突触和神经递质有关。忆都与突触和神经递质有关。神经递质释放得越多,海兔的神经递质释放得越多,海兔的学习和记忆保护能力就越强。学习和记忆保护能力
8、就越强。而突触释放较多递质的最重要而突触释放较多递质的最重要的原因是由于离子通道的蛋白的原因是由于离子通道的蛋白质磷酸化所致,这正与格林加质磷酸化所致,这正与格林加德的研究不谋而合。德的研究不谋而合。坎德尔坎德尔生于生于1929年年在美国纽约哥伦比在美国纽约哥伦比亚大学神经生物学亚大学神经生物学和行为学中心和行为学中心卡尔森卡尔森生于生于1923年年在瑞典哥德堡在瑞典哥德堡大学药理学系大学药理学系格林加德格林加德生于生于1925年年在美国纽约洛克菲在美国纽约洛克菲勒大学分子和细胞勒大学分子和细胞神经学实验室神经学实验室坎德尔坎德尔生于生于1929年年在美国纽约哥伦比在美国纽约哥伦比亚大学神经生
9、物学亚大学神经生物学和行为学中心和行为学中心The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2000第二部分第二部分学习记忆的分类学习记忆的分类概概 念念v学习:学习:v记忆:记忆:获得新知识或新技能的过程获得新知识或新技能的过程经历使大脑产生了变化经历使大脑产生了变化将这种知识或技能编码,储存将这种知识或技能编码,储存以及随后读出的过程以及随后读出的过程大脑大脑在一段时间内保持了这种变化在一段时间内保持了这种变化一、学习分类 非联合性学习非联合性学习 学习学习 联合性学习联合性学习习惯化习惯化敏感化敏感化经典条件反射经典条件反射操纵式条件反射操纵式条件反射
10、n非联合型学习非联合型学习(nonassociative):是人和动物受到一次或多次单一刺激后是人和动物受到一次或多次单一刺激后形成的,并不需要将两个刺激联系起来。形成的,并不需要将两个刺激联系起来。习惯化(习惯化(habituation)敏感化(敏感化(sensitization)习惯化习惯化:是指人和动物:是指人和动物逐渐降低对某一反复出逐渐降低对某一反复出现的温和刺激的反应。现的温和刺激的反应。示例:对某些气味,噪音等习惯化示例:对某些气味,噪音等习惯化形成条件:非伤害性(温和)刺激,形成条件:非伤害性(温和)刺激,既无益也无害,多次连续出现。既无益也无害,多次连续出现。存储部位存储部位
11、:三个突触部位三个突触部位意义:学会辨认生活中对机体没有生意义:学会辨认生活中对机体没有生物学意义刺激,忽略该刺激的存在而保物学意义刺激,忽略该刺激的存在而保留有明确意义的信息。留有明确意义的信息。敏感化:敏感化:指人和动物受到某种强烈的或伤指人和动物受到某种强烈的或伤害性刺激后对其他刺激的反应性增强。害性刺激后对其他刺激的反应性增强。示例:示例:轻触烫伤周围区轻触烫伤周围区形成条件:与联合性的条件反射不同,形成条件:与联合性的条件反射不同,它不依赖于强弱刺激间的配对,也不需它不依赖于强弱刺激间的配对,也不需要建立强弱刺激间的联系,因而也称假要建立强弱刺激间的联系,因而也称假性条件化。性条件化
12、。意义:要求动物学会注意某一刺激,意义:要求动物学会注意某一刺激,因为它伴随有可能的疼痛或危险的后果。因为它伴随有可能的疼痛或危险的后果。n联合型学习联合型学习(associative):两个刺激或刺激与行为之间发生联系两个刺激或刺激与行为之间发生联系 经典条件反射(经典条件反射(classical conditioning)操作式条件反射(操作式条件反射(operant conditioning)经典条件反射经典条件反射条件刺激(条件刺激(CS):):铃声铃声(conditioned stimulus)非条件刺激(非条件刺激(US):):食物食物(unconditioned stimulus
13、)经典条件反射经典条件反射CS(铃声)铃声)不引起唾液分泌不引起唾液分泌US(食物)食物)引起唾液分泌引起唾液分泌CS+US经过一定时间的训练(学习)后,经过一定时间的训练(学习)后,CS便引发出一种新的反应叫条件反应。这便引发出一种新的反应叫条件反应。这时时CS预示着预示着US即将到来。即将到来。“望梅止渴望梅止渴”:不是先天就有的,是出生后在特定的不是先天就有的,是出生后在特定的环境和情况下形成的。环境和情况下形成的。经典条件反射经典条件反射消退消退 (extinction)(extinction):建建立立了了条条件件反反射射后后,如如果果非非条条件件刺刺激激反反复复不不与与条条件件刺刺
14、激激同同时时出出现现,所所建建立立的的条条件件反反射会逐渐减弱直至消失。射会逐渐减弱直至消失。消消退退并并不不是是遗遗忘忘。消消退退是是一一个个新新的的学学习习过过程。程。消消退退所所学学习习的的是是条条件件刺刺激激预预示示着着非非条条件件刺刺激不再到来。激不再到来。经典条件反射经典条件反射操作式条件反射操作式条件反射操作:压杠杆操作:压杠杆强化刺激:食物强化刺激:食物联联系系压杠杆的频率:饥饿程度压杠杆的频率:饥饿程度奖励驯兽表演,驯兽员能让驯兽表演,驯兽员能让动物作出规定的动作。动物作出规定的动作。操作条件反射操作条件反射也可以用伤害性刺激(电击)建立操作也可以用伤害性刺激(电击)建立操作
15、性条件反射:性条件反射:压杠杆时断电目前操作性条件反射已被广泛应用于对目前操作性条件反射已被广泛应用于对动机行为的研究动机行为的研究经典条件反射和操作条件反射的经典条件反射和操作条件反射的建立遵循相似的原则建立遵循相似的原则刺激的同步性:刺激的同步性:经典:经典:US必须紧跟必须紧跟CS 操作:强化刺激必须紧跟操作操作:强化刺激必须紧跟操作二、陈述和非陈述性记忆二、陈述和非陈述性记忆v陈述记忆是有关时间、地点和人物的知识,陈述记忆是有关时间、地点和人物的知识,这种记忆需要一个清醒地回忆过程。这种记忆需要一个清醒地回忆过程。v它的形成依赖于评价,比较和推理等认知它的形成依赖于评价,比较和推理等认
16、知过程。过程。v陈述记忆储存的是有关事件或事实的知识,陈述记忆储存的是有关事件或事实的知识,它有时经过一次测试或一次经历即可形成。它有时经过一次测试或一次经历即可形成。我们通常所说的记忆就是指的陈述记忆。我们通常所说的记忆就是指的陈述记忆。陈述性记忆概念陈述性记忆概念declarative memory or explicit memory陈述性记忆陈述性记忆特点:特点:1.依赖于评价、比较和依赖于评价、比较和 推理等认知过程推理等认知过程2.能够用语言表达出来能够用语言表达出来3.其编码和回忆需要工其编码和回忆需要工 作记忆作记忆4.海马参与陈述性记忆海马参与陈述性记忆分类分类事件记忆(事件
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