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1、学习和记忆 Learning and Memory朱 涵 郑州大学生理教研室概念 Concepts 学习(Learning)：the process by which we acquire knowledge about the world via the nerve system人或动物通过神经系统获取新信息和新 知识的神经过程 记忆(Memory)：the process by which that knowledge is encoded, stored and later retrieved对所获取信息的保存和读出的过程。ReturnNeuroscienceNeuroscience学习
2、：获取新信息和新知识的神经过程。记忆：对所获取信息的保存和读出的过程。脑学习记忆学习与记忆的基本过程 (Process of Learning and Memory)Acquired or encoded 获得(识记或登陆)：感 知外界事物或接受外界信息(外界刺激)的阶段 ，也即通过感觉系统向脑内输入讯号学习 过程Consolidated 巩固：获取的信息在脑内编码 贮存和保持的阶段Retrieved 再现：将贮存于脑内的信息提取出 来使之再现于意识中的过程回忆过程returnNeuroscienceNeuroscience人脑学习和记忆功能的神经生物学特性1.不变量形成 2.信息平行处理 3
3、.结构复杂，高效低耗能“ “不变量形成不变量形成” ”示意图示意图学习和记忆的分类学习的分类记忆的分类与学习记忆有关的脑结构颞叶,间脑,杏仁核,海马学习记忆的分子机制突触机制相关递质第一部分 学习和记忆的分类一.学习的类型非联合型学习：刺激与反应之间不形成明确联系习惯化：敏感化（假性条件反射）联合型学习：在事件与事件之间建立联系经典条件反射：操作式条件反射：非联想式学习模式：定义：即不需要在刺激和反应之间形成某种明确的联 系，又称为简单学习。 实验动物模型：海兔的缩腮反射习惯化：当一个不产生伤害性效应的刺激重复作 用时，机体对该刺激的反射反应逐渐减弱的过程。敏感化：是指反射反应加强的过程，如一
4、个弱伤 害性刺激（轻触皮肤）本身仅引起弱的反应，但在 强伤害性刺激（夹捏皮肤致痛）作用后弱刺激（轻 触皮肤）的反应就明显加强。（强刺激与弱刺激不 需要建立什么联系）习惯化非伤害性刺激敏感化弱伤害性刺激弱伤害性刺激强伤害 性刺激习惯化的特点刺激的重复可以使反应的强度逐渐降低刺激越弱反应下降越快在一定时间内刺激重复的次数越多，反应 消失的越快和越明显习惯化可以学会去除对许多无意义的、重 复出现的信息的应答。例子：上课时酣然入睡 入兰芝之室，久而不闻其香敏感化的特点越是强的刺激越易产生敏感作用敏感化有助于人和动物注意避开伤害性刺 激例子：一朝被蛇咬，十年怕井绳。联合式学习1.定义:指由两种或两种以上
5、的刺激所引起的 脑内两个以上的中枢兴奋之间形成联系的 学习过程。 2.联想式学习的类型：经典条件反射操作式条件反射经典的条件反射俄国生理学家 巴甫洛夫 19世纪末 两种刺激：非条件刺激US：能引起可测量反应的刺激条件刺激CS: 正常情况下不引起可测量反应的刺 激条件反射：通过训练，对条件刺激建立起的有规律 的反应。巴甫洛夫和实验室条件反射实验的装置经典条件反射1.狗吃食物分泌唾液非条件反射（食物 非条件刺激US) 2. 铃声食物分泌唾液 3.铃声分泌唾液条件反射 （铃声 条件刺激CS ）形成条件反射的基本条件：条件刺激与非条件刺激在时间上的结合（ 强化）特点：CS-US相隔短暂的时间，顺序的多
6、次重复 出现（区别于敏感化）条件反射的消退和自然恢复消退：条件反射建立以后，如果反复应用 CS而不给予US，条件反射就将减弱，最后 完全不会出现。原因：并不是条件反射的丧失，而是中枢 把原来引起兴奋性的信号转变为产生抑制 性效应的信号。条件反射的自然恢复：如果实验停止一段 时间，消退的条件反射还可能再出现。条件反射的内、外抑制内抑制：条件反射建立后，如果延长CS的 作用时间，几次之后，条件反射出现的时 间会越来越迟，越来越弱，最终不再出现 。外抑制：条件反射建立后，如果在CS出现 的同时或稍前一点给予另一种强刺激，条 件反射不再发生。条件反射的泛化与分化泛化（概化）：在条件反射形成的初期， 不
7、仅CS刺激可以引起反射，与CS近似的刺 激也能引起同样的反射。分化：泛化现象出现后，若只在CS出现时 给予食物强化，而近似刺激出现时则不给 予食物强化，一段时间后，CS仍保持阳性 效应，而近似刺激则出现阴性效应。操作式条件反射特点：动物必须通过自己完成某种运动或操作后才能得 到强化。即刺激与反应之间的联合，并在脑内伴 随着联想的出现。类型：正性强化趋向性条件反射负性强化回避性条件反射 例子：把饥饿的大鼠放入试验箱内，箱内设置 一个杠杆，当动物踩到杠杆即可获得食物。开始 时动物随机地压杠杆，经训练后饥饿的大鼠踩杠 杆的频率大大提高。压杠杆的速率代表大鼠饥饿 程度。动物压杠杆后获得食物奖励，这是一
8、种操 作式条件反射。也可用伤害性刺激如电击来建立 操作式条件反射。动物压杠杆时立即断电而终止 伤害性刺激的作用。操作式条件反射又叫：工具性条件 反射一个动作与一种有 益、有害刺激联 系起来。Y Y迷宫迷宫 经典条件反射是条件刺激和非条件刺激之 间形成了某种联系操作式条件反射是操作和强化刺激间形成 了联系。3. 联想式学习的特点：环境条件中变化着的动因在时间上和空间 上接近，造成脑内2个或多个中枢兴奋性同 时变化，从而形成脑内中枢的暂时联系。 （如刺激-反应的联系，无关刺激-非条件刺 激的结合，操作与强化刺激之间的关系）人类条件反射和两种信号系统学说二 记忆的类型(一)按持续时间分类短时记忆：短
9、暂的，容量有限的，需要不断重复 的记忆。长时记忆：持久的，容量很大的，不需要复述的 记忆。信息短时记忆长时记忆巩固记忆的基本形式 Ways of MemoryFirst Order MemorySensory Memory外外 界界 信信 息息 输输 入入遗忘遗忘 （信息丢失）（信息丢失）注意注意 不不 重重 复复遗忘遗忘 Second Order Memory重复重复 Third Order Memory可能可能 遗忘遗忘 再现再现 终生终生 不忘不忘 Short-term MemoryShort-term MemoryLong-term MemoryLong-term Memory不不 注
10、注 意意NeuroscienceNeuroscience按时程进行分类按时程进行分类1. 感觉记忆 ：也称感觉登记或瞬时记忆，是指当客观刺 激停止作用后，感觉信息在一个极短的时 间内保存下来。 特点l具有鲜明的形象性l信息保留时间极短l记忆容量较大l记忆痕迹容易衰退2. 第一级记忆 ：感觉记忆 和长时记忆 的中间阶 段，保持 时间 大约为 5秒到2分钟。 特点：l 信息保持的时间很短l 记忆容量有限l 信息可被意识到l 信息可通过复述转入长时记忆3. 第二级记忆 ：指信息经过 充分和有一定深度的加工后， 在头脑 中长时间 保留下来。 特点：l记忆容量无限l信息保持的时间很长4. 第三级记忆（终
11、生记忆）： 特点： l信息可保留终生记忆时程及其特点的比较记忆时记忆时 程信息贮贮存时间时间 (S)脑脑内可能的神经经机 制举举例感觉觉性记记 忆忆1感觉讯 号传向大脑，在 皮层感觉区传递 的时程在查找字典上 的某个词时 ，对其他的 词一闪而过第一级记级记 忆忆数秒钟特定的神经信息在有关 神经通路中往返传递 一 短时间 ，其化学机制可 能是关键大分子的可逆 性构象变化查到一个电 话号码，拨 完后即忘第二级记级记 忆忆数分钟至若干年蛋白质合成增加，突触 功能增强及突触结构修 饰等。神经信息影响 mRNA或基因表达经历 中的重 要事件第三级记级记 忆忆终生脑内新突触形成或突触 结构不可逆变化本人姓
12、名，年 龄、生日等Return记忆的类型(二)按记忆的储存和回忆方式分类陈述性记忆：事实或事件非陈述性记忆：技巧，习惯，以及学习的结果两者区别：是否能用语言描述建立及消退过程陈述性记忆和非陈述性记忆的差别.陈述性记忆(declarative memory )：指对事 实及其相互关系的记忆. 又称外显记忆或 明晰性记忆。可通过语言传授而一次性获得，如：课 堂上学习得各种课本知识和日常生活常 识。特点：进入意识系统，比较具体，可以 清楚地描述。NeuroscienceNeuroscience. 非陈述性记忆(non-declarative memory)：是具有自主 或反射性质的记忆，又称内隐性记
13、忆或程序性记 忆。即如何做事情的记忆，包括知觉技能、认知技能 和运动技能的记忆。特点：没有意识成分参与，只涉及刺激顺序的相 互关系，贮存各个事件之间相关联的信息，只有 通过顺序性的操作过程才能体现出来。几乎不能 用语句表达出来。例子：体育技巧，乐器演奏学习游泳之前，通过阅读有关书籍，记住了 某些动作要领陈述性记忆；不断练习，把知识变成了运动技能，真正学 会了在水中游泳非陈述性记忆再如，打篮球或者排球，你所知道的规则和 方法是储存在陈述性记忆中的，但你擅长远投 和拦网，这些运动技巧则储存在程序性记忆中 。陈述式记忆与非陈述式记忆的区别陈陈述式记忆记忆非陈陈述式记忆记忆含义义进进入意识识系统统，比
14、较较具 体，可以清楚描述无意识识成分参与，只涉及刺 激与顺顺序之间间的相互关系， 贮贮存各个事件之间间相互关联联 的信息，只有通过顺过顺 序性操 作过过程才能体现现出来 速度快慢，需要反复练习练习 参与的脑结脑结 构大脑脑皮层层及某些特异的 脑脑区(内侧颞侧颞 叶及间脑间脑 )只激活与该项记忆该项记忆 有关的感 觉觉系统统和运动动系统统 纹纹状体技巧，习惯习惯 简单简单 的经经典条件反射杏仁 核，小脑脑 突触水平机制突触前与突触后神经经元 同时兴奋时兴奋 的联联合机制突触前神经经元的易化机制： 突触前神经经元与有关的调调制 神经经元的联联合机制记忆的类型(三)按记忆具体内容分类形象记忆逻辑记忆
15、情感记忆运动记忆三.学习记忆障碍(一)遗忘症：记忆的严重丧失。原因：脑震荡、慢性酒精中毒、脑部炎症、肿瘤 、中风 等。类型：逆行性遗忘顺行性遗忘逆行*顺行*TIME顺行性遗忘： 不能形成新的记忆逆行性遗忘： 过去的记忆丢失(二)智能不足智能不足者学习基本学业技巧的障碍起因：可能是生物的、心理社会的、社会文化 的或上述这些因素的某种结合。q智能不足的器质因素约25%. （1）遗传-染色体的因素。 （2）有毒物质感染。 （3）早产和外伤。 （4）放射线。 （5）营养不良和其他生物因素。q器质性智障征候群（1）唐氏综合症（Down syndrome）（2）苯酮尿症(苯丙酮酸尿性智力不全或苯丙酮 酸尿症)（Phenylketonuria,PKU）（3）矮呆症（Cretinism）q智能不足和社会文化的剥夺
