学习和记忆的神经生物学

学习和记忆的神经生物学基础摘要：学习和记忆是脑的最基本的功能之一，学习是指获取新信息和新知识的神经过程，而记忆则是对所获取信息的编码，巩固，保存和读出的神经过程.学习被区分为两种基本类型：非结合性学习，结合性学习。

记忆可分成下列几种类型：陈述性记忆，非陈述性记忆，短时记忆，长时记忆。

学习和记忆本身是一个非常复杂的过程，海马是学习和记忆的关键部位，LTP（突出后长时程增强）海马记忆形成过程中的可能机制，是神经细胞突出可塑性的两种主要特征：受体和通道是产生LTP生物学基础；神经递质即早基因的转录因子CREB ( cAMP反应成分结合蛋白)参与学习和记忆过程。

NMDA受体，钙离子，蛋白激酶C，该调速，cAMP，蛋白激酶A，以及CREB在产生短时记忆和长时记忆过程中起了关键的作用。

特别是钙离子和CREB，钙离子是而价带电粒子，同时有是强效第二信使物质，它具有将点活动与长时程结构变化直接偶连起来的特殊能力；而CREB的激活则是短时记忆向长时记忆转化的最初几步生物化学反应中最关键一步。

掌握较好的学习方法提高我们的记忆力，提高学习效率。

关键字：学习记忆神经海马学习和记忆是脑的重要机能之一。

人类和动物所以能适应环境而生存，完全依靠其具有学习与记忆的能力。

人类的语言文字，科学文化和劳动技巧，由于学习才能获得。

学习能力关系到整个国民的文化素质和科学水平的提高。

研究学习与记忆的机制影响因素，可以提高学习效率，增进智力发展，对于推动教育事业的进步，防治老年性痴呆和智力发育不全，以及促进人工智能的研究等。

（一）学习和记忆的定义学习是经验或训练引起行为适应性变化的过程，它是神经系统的可塑性表现。

机体周围环境在不断的变化，机体为适应环境而获得新的行为或习惯的过程，就是学习。

记忆是保持和回忆过去经验的能力，是学习后行为变化的保持和贮存。

（二）学习的类型学习被区分为两种基本类型：非结合性学习，结合性学习。

1.非结合性学习(nonassociative learning)是一种简单的学习类型，包括习惯化（habituation）和敏感化(sensitization)两种. 从低等动物到高等动物都具有习惯化和敏感化的学习行为。

学习与记忆的神经机制研究概况（讲座）韩太真（西安交通大学医学院生理教研室，陕西西安 710061）国际上曾把20世纪90年代的十年称为“脑的十年”，现在又把21世纪开始的时代称为脑科学时代。

脑作为一个特别复杂的超巨系统，正在吸引整个自然科学界越来越大的关注。

伴随着脑科学以空前的广度和深度发展的趋势，新思想、新概念、新技术不断引入本学科的研究中，使神经科学成为生命科学中的一个发展高峰。

学习与记忆(learning and memory)功能与语言、思维一样，同属于脑的高级功能，主要由脑的不同部位分别或联合完成。

在神经科学领域中，学习与记忆的研究历来受到高度重视。

因为学习与记忆能力不仅是人们获取知识与经验、改造世界的需要，而且也是保证人类生存质量的基本因素之一。

生理性增龄所带来的记忆能力的降低，伴随多种神经、精神疾病所出现的记忆障碍，都向神经科学家提出了一个必须解决的课题——学习与记忆的神经机制。

因为只有在阐明各种类型的学习记忆神经机制的基础上，才可能寻找到延缓及阻止增龄性记忆衰退的途径，也才有可能治疗和改善不同神经、精神疾患所带来的学习不能和记忆障碍。

从分子水平到整体水平（行为）各层次阐明学习和记忆及其他认知脑功能的机制，必将使脑研究取得重大突破。

一、关于学习与记忆机制的早期研究人类对脑功能的认识可以追溯到三千多年前。

据历史文献记载，那时已有关于脑损伤和脑部疾病症状的描述。

公元前600～400年，希腊的哲学家也已有关于灵魂、思想均依赖于脑的观点。

并在此后出现了关于心理、精神过程定位于脑室的“脑室定位学说”。

这一学说保持其统治地位长达一千多年。

19世纪是人类对脑和行为的认识发展最快的一个时期。

解剖学与心理学的最初结合是始于19世纪初期颅相学的出现，以维也那内科医生、神经解剖学家Gall为杰出代表，他们将不同的脑功能，包括心理、意识、思想、情感等均定位在脑的不同部位，并在颅骨外标记出来，形成颅骨图。

他们还进一步提出，每一功能的发展均可使其功能区域扩大，犹如锻炼可以使肌肉强健一般，从而形成了脑功能局部定位学说。

生理心理学学习与记忆神经生物学（神经基础）生理心理学-学习与记忆神经生物学（神经基础）生理心理学自学与记忆神经生物学（神经基础）（ⅱ类范式）大家都晓得，记忆的3个步骤――感觉登记、stm、ltm――形成了记忆的信息加工观点。

记忆类型中的任何一种在脑中都存有其独有的结构。

握个例子：观察者面向东，被观察者面向南，此时被观察者脑的横断面就是这样的――从额叶至皮层运动区顺时针――额叶（储存语义和情节记忆）、前额叶皮层（参予短时记忆的储存）、颞叶（参予短时语义和情节记忆的资源整合和存储，对短时记忆中新材料的加工也起至促进作用）、杏仁核（对于崭新情绪记忆信息的资源整合非常关键）、海马（在资源整合代莱短时语义和情节记忆中存有关键作用）、小脑（在程序性记忆中起至关键促进作用）、皮层运动区（参予程序性记忆）。

）感觉登记）短时记忆研究说明，形象记忆通常强于词汇记忆，这是因为我们经常既以语言又以表象的形式存储形象，而词通常只是以语音形式存储的。

对形象的双编码表述了为什么有时构成我们必须自学的东西的心理图画对自学可以很存有协助。

）短时记忆关于启动现象的研究也揭示了外显记忆与内隐记忆的不同。

例如，可能给你看一串词，其中包括tour这个词，但是没有告诉你要记住其中的任何一个词。

然后，可能再给你一串词的片段，包括_ou_，并要求你填补空白组成新词。

在这种情况下，你极有可能会写下tour而不是four、pour和sour，尽管这些都像tour一样是可以接受的。

虽然没有要求你记住tour这个词，但是只是看过它就能启动你去写出他。

序列边线效应阐明了短时记忆和长时记忆就是如何协同工作的。

短时记忆的维持：机械复述，具体来说，没有任何学习目的的重复一般对后来的回忆不会产生效果。

细致读出，须要你把崭新信息与已经在短时记忆中的信息创建起至联系。

有时，这须要对你想忘记的东西展开抽象化、形象化或概念化的思维。

存有自学目的的重复有时对于在ltm中存储并无意义信息很有价值。

神经生物学中的神经可塑性：探索神经可塑性的分子机制与在学习、记忆中的作用摘要神经可塑性是大脑适应环境变化、学习新知识和形成记忆的基础。

本文将深入探讨神经可塑性的分子机制，包括突触可塑性、神经发生和神经环路重塑。

同时，我们将重点阐述神经可塑性在学习和记忆过程中的关键作用，并探讨其在神经系统疾病治疗中的潜在应用。

1. 引言神经可塑性是指神经系统在一生中不断改变和重塑自身结构和功能的能力。

这种能力使大脑能够适应环境变化、学习新技能、形成记忆，并在受伤后进行修复。

神经可塑性是神经科学研究的核心领域之一，其分子机制的揭示对于理解大脑功能和开发神经系统疾病治疗方法具有重要意义。

2. 神经可塑性的分子机制2.1 突触可塑性突触是神经元之间传递信息的连接点。

突触可塑性是指突触连接强度随经验和学习而变化的能力。

长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）是两种主要的突触可塑性形式。

LTP 增强突触连接强度，被认为是学习和记忆形成的基础。

LTD 则削弱突触连接强度，有助于神经环路精细化和记忆清除。

突触可塑性的分子机制涉及多种信号通路和分子。

谷氨酸受体，特别是 NMDA 受体，在LTP 中起关键作用。

钙离子内流激活一系列信号通路，包括钙调蛋白激酶 II (CaMKII)、蛋白激酶 C (PKC) 和丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK)，导致突触后膜受体数量增加和突触形态改变。

2.2 神经发生神经发生是指神经干细胞分化产生新的神经元的过程。

成年哺乳动物大脑的某些区域，如海马齿状回和侧脑室下区，仍然保留着神经发生的能力。

神经发生在学习、记忆和情绪调节中起重要作用。

神经发生的分子机制涉及多种生长因子和转录因子。

脑源性神经营养因子 (BDNF) 是促进神经发生的关键分子。

BDNF 激活受体酪氨酸激酶 B (TrkB)，启动一系列信号通路，促进神经干细胞增殖、分化和存活。

2.3 神经环路重塑神经环路重塑是指神经元之间连接模式的改变。

神经生物学实验-跳台实验一、实验目的了解跳台实验的原理以及意义，掌握跳台实验的操作方法二、实验原理学习与记忆是脑的高级活动之一。

人和动物的内部心理过程无法直接观察，但可以根据可观察到的刺激反应来推测脑内发生的过程。

对脑内记忆过程的研究可以从动物学习或执行某项任务后间隔一定时间，测量它们的操作成绩或反应时间来衡量这些行为。

学习和记忆实验方法的基础是条件反射，常用的方法包括跳台法、避暗法、穿梭箱、爬杆法、迷宫等。

在跳台实验装置中，底部的金属丝是通电的，这样小鼠在触电后就会产生活动，当它跳上平台后便不会被电到。

但鼠类又具有不喜狭小空间的天性，这样的天性会驱使它离开狭小的空间再次跳下平台并受到电击。

如此，通过对小鼠跳台次数和台上时间的测试便能探讨小鼠的记忆能力。

跳台实验的基本流程包括3个步骤：训练：先将小白鼠放入反应箱内适应环境3min，然后立即通1~1.5V交流电。

动物受到电击，其正常反应是跳回平台以躲避伤害性刺激。

多数动物可能再次或多次跳下平台，受到电击后又迅速跳回平台。

如此训练5min，并记录小鼠第一次跳下平台的潜伏期和受到电击的次数或称“错误次数”作为学习成绩。

记忆测试：先将小白鼠放至平台，按“开始”键，进行记录。

实验停止后，按“打印”键，打印实验结果。

记录受电击的动物数，第一次跳下平台的潜伏期和5min内的错误总数。

如果5min时小鼠未跳下平台，错误次数记录为0次，潜伏期记为300s。

三、实验动物与器材昆明种小鼠（18-22g），跳台实验箱（广州飞迪生物科技有限公司），数据线，画面分割器，电脑四、实验操作1. 双击左键“动物行为学分析系统”2. 进入系统之后，点击“跳台实验视频分析系统”3. 点击自己的实验账号进入系统，在这里选择root 账号，默认密码为空4. 在左侧边栏右击“我的实验”，然后在打开的实验信息栏中填写所需信息，例如输入实验名称“1”5. 填写完毕后，在左侧侧边栏单击“我的实验”树状栏打开刚才建立的实验名称“1”，右击实验名称，单击“添加动物”，然后填写动物的相关信息，例如动物名称“1”，分组为1。

从辨证唯物主义的观点出发，任何自然现象的发生都有其运动规律和物质基础。

人类的心理现象和心理活动都不是神秘的、不可知的，它们都是神经系统活动（特别是人类的大脑活动）的结果。

学习神经生物学就是要从最基本的生物学角度树立科学的世界观和方法论，从最基本的角度探索人类心理的奥秘，开发人类的潜能，为人类的自身的发展提供强有力的支持。

第一部分第一章1细胞：细胞是人体和其他生物体结构和功能的基本单位（神经细胞是特化的即已经高度分化的细胞），人和其他多细胞生物体的细胞，在结构和功能上出现各种各样的分化，由分化的细胞组成具有专门功能的组织、器官和系统，在神经系统的主导之下，并且互相协调统一，进行完整的生命过程；2细胞膜的基本结构：细胞膜主要由脂质、蛋白质、糖类组成；蛋白质与细胞膜的物质转运有关----载体、通道、离子泵等；与辨认和接受细胞环境中特异的化学刺激有关----受体；具有酶的催化作用----如腺苷酸环化酶、Na+-K+ATP酶；与细胞免疫功能有关----如红细胞表面的血型抗原等；3 细胞膜的功能：细胞膜是细胞与外界环境的界膜，是物质转运、能量传送、维持细胞代谢和动态平衡的枢纽，物质的转运功能： 1）单纯扩散一些小分子脂溶性物质从浓度高的一侧通过细胞膜扩散到低的一侧-----不需要能量和其它物质的参与如常见的气体分子；2）易化扩散一些难溶于脂质的物质，在细胞膜蛋白质的帮助下，从浓度高的一侧通过细胞膜扩散到低的一侧----需要细胞膜蛋白质的参与，但不需要能量；载体协助扩散---葡萄糖、氨基酸的扩散；通道扩散------神经细胞膜在活动中对离子的通透作用；3）主动转运：细胞膜通过本身的某种耗能过程，将某些物质或离子由低浓度侧移向高浓度侧的过程；它需要细胞代谢提供能量，也需要镶嵌蛋白质（泵）的参与；4）入胞作用和出胞作用：入胞作用----大分子物质和物质团块通过细胞膜的运动，从细胞外进入细胞内的过程；出胞作用----大分子物质和物质团块通过细胞膜的运动，从细胞内排出细胞外的过程（如神经递质的释放）；受体功能:细胞膜受体是镶嵌在细胞膜上的特殊蛋白质,它与环境中的特定结构的物质(信息)相结合,引起细胞内一系列的生物化学反应和生理效应（如兴奋传递过程中的递质受体）;4基本组织：组织是指构造相似、功能相关的细胞、细胞间质所组成的结构；人体的组织可以分为：上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织；是构成器官的基本结构，故称为基本组织；5神经组织：神经组织由神经细胞和神经胶质细胞组成；神经细胞是是神经组织的主要成分，具有接受刺激产生兴奋和传导神经冲动的功能；因此，神经细胞是神经组织的基本功能单位，神经胶质细胞在神经组织中起支持、营养、联系的作用；（神经，神经核，神经节，灰质，白质也属于组织）6器官:是指由几种不同的组织结合在一起，形成具有一定形态，执行一定功能的结构；如：脑（脑干，大脑，间脑等）、脊髓、，神经，心、肺、肝、肾、脾、胃；7系统:许多在结构和功能上有密切联系的器官，按一定的顺序排列在一起，共同执行某种特定的功能，即为系统；如口腔、食道、胃、小肠、大肠、肛门、肝、胰等器官组成人体的消化系统，执行消化和吸收功能；人体有运动系统、循环系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统、生殖系统、内分泌系统、神经系统、感觉器官等九个；神经系统是人体功能活动的主导系统，机体在神经系统的调节和控制之下，通过神经调节和体液调节的方式，作为统一的整体活动；第二章1神经系统：由中枢神经系统和周围神经系统组成; 接受,识别,整合体内,外环境传入的信息,调节机体各系统的功能,维持个体的生存和种族的繁衍;2中枢神经系统有脑(位于颅腔)和脊髓(位于椎管)组成;外被有三层连续的脑脊膜(硬膜,蛛网膜,软膜)3脊髓:上端在枕骨大孔处与延髓连接;下端齐第12胸椎至第3腰椎（由此可以认为，在人体的发育过程中，神经系统与运动系统的发育不同步）;两侧有31对脊神经附着;故为31个节段(颈段8节,胸段12节,腰段5节,骶段5节,尾节1，与人体的体节相对应);4脊髓内部分别形成灰质和白质;灰质:神经元及其突起共同组成;白质:由神经纤维构成的传导束（有上行传到束和下行传导束）组成;5脊髓灰质: (由神经元的胞体组成)在脊髓内部呈”蝴蝶形”结构,每侧前部扩大为前角，与前根相连，前根为传出纤维，属于远动行成分）;后部狭长为后角（与后根相连，后根为传入纤维，属于感觉性成分）;在胸-腰段脊髓节段的前后角之间有向外突出的侧角（交感神经起源）;中央管前后的灰质相互连接称灰质连合.中央管为神经管发育为中枢神经系统遗留的管状结构；6脊髓白质:(由神经纤维构成) 由前索,后索,侧索组成;它们中起止相同,功能相同的神经纤维构成一条传导束(通路),包括上行(脊-脑感觉信息)传导通路和下行(脑-脊运动信息)传导通路,它们位于灰质的周边;紧贴灰质边缘的是短距离的传导纤维(起止于脊髓上下节段,起联系上下节段的作用)是固有束;7脑: 由大脑,间脑,小脑,脑干组成;脑干自上而下为中脑,脑桥,延髓组成;由神经元胞体为主形成的大脑,小脑表面的皮质(灰质);由神经元深入脑实质聚集成的团块结构(脑神经核团); 脑内神经元发出的突起及脊髓神经元,脊神经节神经元突起形成的纤维束(白质,也称传导束,传导通路) ；脑干的灰质结构主要有:与脑神经(Ⅲ-ⅩⅡ)相关的神经核;脑干的白质纤维束:有上行传导束和下行传导束；另外，脑干网状结构是界与灰质与白质的神经组织）8脑干网状结构:为脑干内灰质与纤维之间的区域,纤维纵横交织,并分布大量的神经元胞体故得名;其内有上行激活系统,生命中枢;它参与躯体的运动与感觉,内脏活动调节,控制脑的觉醒与睡眠,机体的节律性活动和神经内分泌;9小脑:参与运动的协调与控制,但不参与运动的启动（非随意）;一旦小脑受到损害,机体的协调活动就会发生障碍（如注意性震颤，问题：与静止性震颤的神经机制有何不同？）; 10大脑:由左右大脑半球组成,通过横行的神经纤维板--胼胝体相连；大脑分4个叶(额,顶,颞,枕叶)和脑岛;大脑表面为灰质,隆起为”回”,凹陷为”沟”;11大脑深部为白质,由联络系,投射系,连合系3部分纤维组成;以投射束最重要,由联系大脑皮质和皮质下中枢的上行,下行纤维组成,集中于内囊部位（易发生中风的部位）;12-1大脑表面的灰质也称皮质,分化成为特殊的功能区-----脑中枢;有躯体感觉中枢,躯体运动中枢,听中枢,视中枢,平衡中枢,嗅觉中枢,语言中枢;语言中枢又分化为与视,听,读,写有关的视觉性,听觉性,运动性,书写语言中枢;12-2人类大脑皮层的发达从两个方面体现出：（1）沟回的出现，使其表面积得到了较大的发展；（2）特殊功能区的分化13边缘系统:从发生上由古皮质,旧皮质演化成的结构------包括梨状皮质,内嗅区,隔区,眶回,扣带回,胼胝体下回,海马回,海马,杏仁核,视前区,下丘脑乳头体----部分大脑核团及部分皮质区构成围绕间脑的环周结构-----与情绪,记忆等有关;14外周神经系统也称为周围神经系统：指脑和脊髓以外的神经结构;由神经节和神经组成;脊,脑神经：与脊髓,脑相连：分布与躯体的骨骼肌,皮肤等参与躯体的感觉与运动；内脏神经：也与脑,脊髓相连,分布与内脏器官的心肌,平滑肌,腺体等；15-1脑神经12对:对称性分布于头,颈,躯干,四肢；脊神经31对:颈神经C1-8对,胸神经T1-12对,腰神经L1-5对,骶神经S1-5对,尾神经1对；15-2脊神经由与脊髓相连的前根、后根合并而成，从椎间孔穿出椎管；前根为前角运动神经元发出的传出性突起组成；后根为传入性神经，与脊髓的后角相关连；15自主神经系统:为内脏神经的感觉和运动神经部分,主要分布于内脏,心血管,腺体;内脏运动神经系统的活动因较不受随意控制而得名;16在血液和神经组织之间存在一道屏障------血脑屏障; 人体内除血脑屏障之外,还有血-睾屏障和胎盘屏障,对人类的生存有极其重大的意义;17神经系统是进化的产物：单细胞动物(如草履虫)的细胞虽然对刺激产生反应,但它不是专门的神经细胞;海绵动物(海绵)是最原始的多细胞动物,但细胞分化程度低,也没有典型的神经细胞; 原始神经元最早出现在腔肠动物(如水螅),突起相互交叉连接呈网状;构成了弥散神经系统; 节状神经系统--------神经元只集合为若干神经节节肢动物;(如虾)的节状神经系统; 另外还出现了神经胶质细胞,对神经元起绝缘,支持,营养等作用; 梯状神经系统---扁形动物(如涡虫)的神经细胞集中形成两条并列的神经索,通过横向的神经联系. 管状神经系统---脊索动物在个体发生中,由外胚叶的神经板凹陷封闭围成神经管发育而成;脊椎动物及人的脊髓的中央管和脑室就是管状神经系统的证明；在管状神经系统的脑部进化中,端脑,间脑,中脑,小脑,延脑虽然都有逐步集中和增大,但更为重要的是在大脑两个半球表面的大脑皮质的出现和发展.高等的哺乳动物的大脑皮质虽然已有相当程度的发展,但人的大脑皮质不但面积大而且厚,其分化程度也很高;18人脑功能的可塑性: 一般认为,高等哺乳动物脑所实现的行为多数是定型化的;它们后天的习得性行为很少;而人脑的功能在出生后还有很长的发育成熟阶段;人脑的这种可塑性在外界环境的作用下,大致在15-17岁才达到高峰.这表明,人脑在出生后还有为动物所不能比拟的发展潜能;即存在巨大的可塑性;但可塑性存在着临界期;狼孩的发现及后来的研究结果证实了这一点;18-2人学习的黄金时期是3岁以前，最好从新生儿期开始教育。

神经元的突触可塑性与学习和记忆一、本文概述神经元是构成神经系统的基本单位，而突触则是神经元之间传递信息的关键结构。

突触可塑性，即突触在结构和功能上的动态变化能力，对于神经系统的功能至关重要。

特别是在学习和记忆过程中，突触可塑性发挥着核心作用。

本文旨在深入探讨神经元的突触可塑性如何影响学习和记忆的过程，以及这种可塑性的分子机制和神经生物学基础。

我们将从突触可塑性的基本概念出发，阐述其在学习和记忆中的作用，并探讨相关的研究进展和未来的研究方向。

通过本文的阅读，读者可以对神经元的突触可塑性及其在学习和记忆中的应用有更深入的理解。

二、神经元突触可塑性的生物学基础神经元突触可塑性，即突触在结构和功能上随着环境变化而发生改变的能力，是学习和记忆等高级神经活动的重要生物学基础。

突触可塑性主要体现在突触结构的变化以及突触传递效能的调整上，这些变化主要由突触内的分子机制和细胞信号转导过程所调控。

突触结构的变化包括突触前终末和突触后致密区的形态改变，以及突触间隙宽度的变化。

这些结构变化通常伴随着突触功能的改变，如突触传递的强度、速度和持续时间等。

突触结构变化的机制涉及多种蛋白质的合成和降解，包括突触蛋白、受体、离子通道等。

突触传递效能的调整则主要依赖于突触内的信号转导过程。

当突触受到刺激时，突触前膜会释放神经递质，这些神经递质与突触后膜的受体结合后，会触发一系列细胞内信号转导级联反应，最终导致突触后神经元的电位变化。

这个过程涉及多种信号分子的参与，如离子通道、神经递质受体、激酶、磷酸酶等。

突触可塑性还受到多种外部因素的影响，如神经递质的类型和浓度、突触活动的频率和强度、突触周围的神经调制物质的释放等。

这些因素通过影响突触内的分子机制和信号转导过程，进一步调控突触的可塑性变化。

神经元突触可塑性的生物学基础涉及多种分子机制和细胞信号转导过程，这些机制共同调控着突触的结构和功能变化，从而为实现学习和记忆等高级神经活动提供了可能。

神经元的突触可塑性与学习和记忆陈燕＊（中国科学院生物物理研究所，脑与认知科学国家重点实验室，北京１００１０１）摘要大量研究表明，神经元的突触可塑性包括功能可塑性和结构可塑性，与学习和记忆密切相关．最近，在经过训练的动物海马区，记录到了学习诱导的长时程增强（ｌｏｎｇｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ），如果用激酶抑制剂阻断晚期ＬＴＰ，就会使大鼠丧失训练形成的记忆．这些结果指出，ＬＴＰ可能是形成记忆的分子基础．因此，进一步研究哺乳动物脑内突触可塑性的分子机制，对揭示学习和记忆的神经基础有重要意义．此外，在精神迟滞性疾病和神经退行性疾病患者脑内记录到异常的ＬＴＰ，并发现神经元的树突棘数量减少，形态上产生畸变或萎缩，同时发现，产生突变的基因大多编码调节突触可塑性的信号通路蛋白，故突触可塑性研究也将促进精神和神经疾病的预防和治疗．综述了突触可塑性研究的最新进展，并展望了其发展前景．关键词ＮＭＤＡ受体相关的突触可塑性，学习，记忆，突触可塑性的机制学科分类号Ｑ４２＊通讯联系人．Ｔｅｌ：０１０－６４８８８５２８Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｗｓｒ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ收稿日期：２００７－１０－２７，接受日期：２００７－１１－３０生物化学与生物物理进展ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＢｉｏｐｈｙｓｉｃｓ２００８，３５（６）：６１０￣６１９ｗｗｗ．ｐｉｂｂ．ａｃ．ｃｎＲｅｖｉｅｗｓａｎｄＭｏｎｏｇｒａｐｈｓ在神经系统中，大量神经元通过突触相互联系形成神经回路．中枢神经系统的兴奋性突触主要以谷氨酸为递质，突触前神经元释放谷氨酸，通过突触后的谷氨酸受体（ＡＭＰＡ和ＮＭＤＡ两种亚型），将突触前神经元的信号传递到突触后神经元．谷氨酸与ＡＭＰＡ受体结合，使突触后神经元去极化，从而产生脉冲发放．ＮＭＤＡ受体与谷氨酸结合，将突触前电信号转变成突触后神经元内的Ｃａ２＋信号，启动一系列生化级联反应，导致突触的可塑性变化．在神经元树突棘上，谷氨酸受体及其偶联的信号转导通路，通过各种支架蛋白形成突触后致密区（ＰＳＤ），它含有几百种蛋白质．这种复杂而精巧的棘突结构，是接收突触前信号并进行生化加工的独立单元．树突棘能对接收的大量信号进行神经计算和整合，并依据刺激的方式做出反应，使突触的结构和功能发生相应变化，即形成突触的可塑性．根据突触功能可塑性变化的性质不同，它可分为长时程增强（ｌｏｎｇｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ）和长时程抑制（ｌｏｎｇｔｅｒｍｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ，ＬＴＤ）．它们均能选择性地修饰行使功能的突触，使突触连接增强或减弱，因而能贮存大量信息，被认为是学习和记忆的神经基础．突触可塑性可分为与传递效率有关的功能可塑性和与信息贮存相关的树突棘形态变化的结构可塑性．突触不仅能通过对ＡＭＰＡ受体通道的修饰，以及ＡＭＰＡ受体插入和迁出突触来增强或抑制突触的传递效率，而且能通过树突棘的增大和萎缩以及棘的消失和新棘的形成使传递效率发生变化．突触可塑性因神经细胞种类、发育阶段、激活方式不同而变化，其形成机制复杂而多样．由于它可能是学习和记忆的神经基础，长期以来一直都是分子和细胞神经生物学的热门研究领域之一．虽然通常认为突触可塑性是学习和记忆的分子机制，但从未在学习和记忆的同时于记忆相关的脑区中记录到相关的ＬＴＰ．因为动物的记忆形成要经过多次训练，测定ＬＴＰ的指标取平均值时可能会模糊了个体之间的明显差异．另外，动物在进行学习和记忆时，在大量突触中可能仅有少数或分散的突触被激活，要记录到活性突触的变化也十分困难．同时，已知ＬＴＰ和ＬＴＤ均能导致记忆的贮存，不同突触产生的ＬＴＰ和ＬＴＤ在群体检测中可能相互抵消．最近这方面的研究取得了突破性的进展．Ｇｒｕａｒｔ等［１］报告，在用声音引起小鼠的瞬膜条件反射实验中，声音引起眨眼的同时，在海马区记录到突触后场电位（ｐｏｓｔｓｙｎａｐｔｉｃｆｉｅｌｄｐｏｔｅｎｔｉａｌ）的陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆２００８；３５（６）增强．Ｗｈｉｔｌｏｃｋ等［２］在经过抑制性躲避训练（ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙａｖｏｉｄａｎｃｅｔｒａｉｎｉｎｇ）的大鼠海马中，检测到突触后场电位增强，ＡＭＰＡ受体的ＧｌｕＲ１／２亚单位数量的增加，以及ＧｌｕＲ１的Ｓｅｒ８３１磷酸化程度增加．这些变化与高频电刺激诱发的ＬＴＰ的变化相同．Ｐａｓｔａｌｋｏｖａ等［３］的实验表明，用激酶（ＰＫＭｚ）的专一的抑制剂阻断大鼠海马已形成的晚期ＬＴＰ（Ｌ－ＬＴＰ），能使贮存的空间记忆丧失．大鼠在训练中学习到的躲避电击位置的记忆与Ｌ－ＬＴＰ一起消失了．这些实验直接表明，ＬＴＰ是海马中学习和记忆形成的机制．如果在贮存长期记忆的皮层注入激酶（ＰＫＭｚ）的专一抑制剂使之失活，长期的嗅觉记忆也会很快丧失［４］．进一步研究哺乳动物脑中各种类型的突触可塑性与不同类型的记忆的关系，以及不同形式的突触可塑性分子机制，对认识学习和记忆的分子机制有重要的意义．值得指出的是，相当一些与精神迟滞疾病相关的突变基因大多编码突触可塑性信号转导通路中的调节蛋白，深入研究突触可塑性机制将会对一些精神疾病的治疗提供新的启示．因而，研究突触的可塑性及其调节机制有重要意义．１突触的功能可塑性１．１突触功能的长时程增强（ＬＴＰ）神经激活突触后的ＮＭＤＡ受体，可诱导与ＮＭＤＡ受体相关的ＬＴＰ，造成突触前递质释放的增加，突触后ＡＭＰＡ受体通道的电导增加和兴奋性突触后电流（ＥＰＳＣｓ）的增加，用荧光免疫法可观察到突触后致密区（ＰＳＤ）上ＡＭＰＡ受体以及突触数量的增加．这种突触可塑性是研究最深入的一种．弱刺激引发的早期ＬＴＰ（Ｅ－ＬＴＰ）促进了突触前谷氨酸的释放，增加了突触后ＡＭＰＡ受体通道的开启、Ｎａ＋离子的内流以及突触后膜的去极化．同时，活化的ＣａＭＫⅡ使ＡＭＰＡ受体ＧｌｕＲ１亚单位的Ｓｅｒ８３１磷酸化，增加了单个受体通道的电导，提高了传递效率．强直刺激诱导的晚期ＬＴＰ（Ｌ－ＬＴＰ），除了突触效率长时程增强外，还激活了细胞核内的基因转录和蛋白质合成，使ＬＴＰ得以长时间维持，保证记忆的长期贮存或记忆的巩固．强直刺激造成很强的突触后膜的去极化，启动快速的神经脉冲发放．同时活化了ＮＭＤＡ受体，造成Ｃａ２＋内流，激活了通道附近及与通道结合的一些激酶如ＣａＭＫⅡ、ＥＲＫ１／２、ＰＫＡ、ＰＫＣ等，通过各种信号转导途径引发一系列的可塑性变化，如突触后致密区ＡＭＰＡ受体的磷酸化修饰，ＡＭＰＡ受体从质膜下的受体库向ＰＳＤ滑动使受体数量增加［５］，ＡＭＰＡ受体迁入仅含ＮＭＤＡ受体的静息突触，使之变为功能性突触［６］，树突棘形态变化，激活细胞核内基因表达以及新突触的产生．内流Ｃａ２＋与结合在ＮＭＤＡ受体通道上的钙调蛋白（ＣａＭ）结合（Ｃａ２＋／ＣａＭ），并与ＣａＭＫⅡ形成复合物使之激活．ＣａＭＫⅡ迁移到ＰＳＤ与ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位结合，使ＡＭＰＡ受体ＧｌｕＲ１亚单位的Ｓｅｒ８３１磷酸化，导致受体通道的电导增加．Ｃａ２＋／ＣａＭ还激活腺苷环化酶（ＡＣ）使ＰＫＡ活化，造成ＧｌｕＲ１亚单位的Ｓｅｒ８４５磷酸化，增加通道开启的可能性，同时促进ＧｌｕＲ４亚单位插入突触中，增加传递效率．活化的ＣａＭＫⅡ和ＰＫＣ还调节ＡＭＰＡ受体亚单位从质膜下受体库中向ＰＳＤ转移，使受体密度增加．活化的ＣａＭＫⅡ能激活Ｒａｓ－ＥＲＫ通路，内流Ｃａ２＋亦能直接激活Ｒａｓ鸟苷交换因子（ＲａｓＧＥＦ）而活化Ｒａｓ－ＥＲＫ通路．这条通路的活化能使质膜上的Ｋ＋通道磷酸化，促进ＬＴＰ的启动，还能调节ＡＭＰＡ受体向突触的转运，增加传递效率．活化的ＣａＭＫⅡ和ＥＲＫ都能调节树突棘形态的变化和新突触的产生．近来还发现了受体通道类型改变的突触可塑性，即可通透Ｃａ２＋的ＡＭＰＡ受体可塑性（ｃａｌｃｉｕｍ－ｐｅｒｍｅａｂｌｅＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ，ＣＡＲＰ）［７］．受神经刺激活化的突触中，含ＧｌｕＲ２亚单位的ＡＭＰＡ受体数量增加，取代通透Ｃａ２＋的内向整流通道（含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体），使突触变为不能通透Ｃａ２＋的内向非整流通道（含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体）．虽然一般认为在ＬＴＰ期间，ＮＭＤＡ受体的变化对突触传递影响不大，然而在活性诱导下，ＮＭＤＡ受体的组分亦发生一定的变化．含ＮＲ２Ｂ亚单位的ＮＭＤＡ受体内部化，而含ＮＲ２Ａ亚单位的ＮＭＤＡ受体迁入突触补缺，因迁入的受体少于内部化的受体，使ＬＴＰ期间ＮＭＤＡ受体的反应性减低．在活性突触中维持Ｌ－ＬＴＰ需要与可塑性相关的可塑性因子，亦称标识（Ｔａｇ），使活性增强的突触能捕获维持ＬＴＰ所需的各种组分．Ｌ－ＬＴＰ期间在突触中能专一地激活标识的产生，它可能是某些蛋白质、活化的激酶或蛋白质合成装置的组分．在活性突触中，它们截获突触新合成的或前次Ｌ－ＬＴＰ产生的与突触可塑性相关蛋白，使Ｌ－ＬＴＰ得以维６１１··生物化学与生物物理进展Ｐｒｏｇ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．２００８；３５（６）持．突触之间能相互竞争截获这些蛋白质，一个突触活性增强会导致另一突触的抑制，说明ＬＴＰ不仅是一个动态的过程而且是竞争性过程［７］．维持Ｌ－ＬＴＰ所需的基因转录和蛋白质合成是如何调节的？快速的电信号通过Ｌ型钙通道ＬＴＣｓ和ＮＭＤＡＲ通道迅速变为流入树突棘的Ｃａ２＋信号，形成Ｃａ２＋／ＣａＭ复合物，通过ＣａＭＫⅣ、ＥＲＫ以及ｃＡＭＰ／ＰＫＡ等激酶的信号转导途径，将信号转移到细胞核中，激活核内的转录因子ＣＲＥＢ（ｃＡＭＰｒｅｓｐｏｎｓｅｅｌｅｍｅｎｔｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ）和ＤＲＥＭ（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｕｌａｔｏｒ）．同时内流的Ｃａ２＋可激活细胞质中Ｔ淋巴细胞的核因子ＮＦＡＴ（ｎｕｃｌｅａｒｆａｃｔｏｒｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄＴｃｅｌｌ）使之转移到核中，它们都能激活基因表达，产生活性突触中维持ＬＴＰ所需的蛋白质，以及产生新的功能性突触所需要的蛋白质．如果在动作电位的刺激下，同时抑制了ＬＴＣｓ和ＮＭＤＡ受体的活性，不产生内流Ｃａ２＋信号，就不能引起转录的激活．１．２突触功能的长时程抑制（ＬＴＤ）有多种方法通过不同的信号转导途径诱发ＬＴＤ，然而经典ＬＴＤ是通过ＮＭＤＡ受体诱导的．持续低频刺激（０．５～５Ｈｚ）下，在海马ＣＡ１区激活ＮＭＤＡ受体会造成Ｃａ２＋内流，但比诱导ＬＴＰ造成的Ｃａ２＋内流要低得多．Ｃａ２＋高亲和性的磷脂酶ＰＰ１与Ｃａ２＋结合后转移到突触且被激活，使得被ＣａＭＫⅡ、ＰＫＡ和ＰＫＣ磷酸化的ＡＭＰＡ受体去磷酸化．ＧｌｕＲ１亚单位羧基端Ｓｅｒ８３１的去磷酸化会降低通道的电导，而Ｓｅｒ８４５的去磷酸化，使得ＡＭＰＡ受体通道开启的可能性降低，造成传递效率下降．同时，Ｓｅｒ８４５去磷酸化的ＧｌｕＲ１亚单位，遭到发动蛋白（ｄｙｎａｍｉｎ）和网格蛋白（ｃｌａｔｈｒｉｎ）调节的内部化，降低了突触传递效率．有较多的证据表明，含ＧｌｕＲ２亚单位受体的内部化是ＬＴＤ产生的关键．阻断ＮＭＤＡ受体活性或螯合内流的Ｃａ２＋均能阻断ＬＴＤ的产生．ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ａ和ＮＲ２Ｂ亚单位分别和多种信号转导组分相结合，形成复杂的复合物，以此调节ＬＴＰ和ＬＴＤ．一些实验指出，ＮＲ２Ｂ亚单位与突触中的ＲａｓＧＡＰ（Ｒａｓ的ＧＴＰ酶激活蛋白）即ＳｙｎＧＡＰ结合，内流的Ｃａ２＋通过ＳｙｎＧＡＰ调节Ｒａｐ／Ｐ３８ＭＡＰＫ信号通路使ＧｌｕＲ２／３、ＧｌｕＲ１亚单位内部化，产生ＬＴＤ．最近有报告指出，ＮＭＤＡ受体活化激活的Ｐ３８ＭＡＰＫ，促进调节内吞的小ＧＴＰａｓｅＲａｂ５与结合ＧＤＰ的抑制因子ＧＤＩ结合，使之活化并转移到突触后ＰＳＤ外的胞吞区，与网格蛋白（ｃｌａｔｈｒｉｎ）及接头蛋白ＡＰ２结合，调节ＧｌｕＲ２／３、ＧｌｕＲ１亚单位内部化［９］．但对ＮＲ２Ｂ亚单位与什么信号转导通路结合，调节ＬＴＰ还是ＬＴＤ存在不同的见解．Ｐａｌｍｅｒ等［１０］指出，ｈｉｐｐｏｃａｌｉｎ是仅在中枢神经系统中存在的高亲和性Ｃａ２＋结合蛋白，在海马ＣＡ１区锥体细胞中最富集，诱导ＬＴＤ时它是ＮＭＤＡ受体内流Ｃａ２＋的传感器，通过直接与接头蛋白ＡＰ２复合物中的β２－ａｄａｐｔｉｎ亚单位结合，调节活性相关的ＡＭＰＡ受体的内吞．ＬＴＤ期间ＡＭＰＡ受体的内部化机理受到关注但远未清楚．ＬＴＰ期间主要是含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体迁入突触，而ＬＴＤ期间主要是含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体从突触迁出．突触的双向可塑性是分别通过ＡＭＰＡ受体的两种不同亚单位的进入和迁出来调节的．那么，下一轮激活突触双向可塑性如何能继续发生？ＭｃＣｏｒｍａｋ等［１１］最近证明，活性诱导含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体向突触迁入的同时，发生了与活性无关的含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体和含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体的对等交换．在含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体迁入的同时携带了帮助ＡＭＰＡ受体在突触后插入的插座蛋白（ｓｌｏｔｐｒｏｔｅｉｎ），以利于受体交换时含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体的插入．这种与活性无关的受体的对等交换缓慢地进行，它不改变突触的强度，但能改变ＡＭＰＡ受体中亚单位的组分，以利于下次突触可塑性的诱导．虽然现已报告了许多类型的ＬＴＰ和ＬＴＤ，但它们都与什么类型的记忆相关还需要进行大量深入的研究．２ＡＭＰＡ受体向活性突触的转运是调节突触功能可塑性的重要途径２．１ＡＭＰＡ受体向活性突触的转运除了突触ＰＳＤ上ＡＭＰＡ受体的修饰改变通道的传导特性之外，突触后ＡＭＰＡ受体的数量在更大程度上决定了突触的快速兴奋性传导的效率，它在突触后的密度受神经活性的调节．ＡＭＰＡ受体亚单位的转录和蛋白质的合成，受体亚单位向突触的转运及内部化，均受到神经活性调节．ＡＭＰＡ受体是由４种亚单位（ＧｌｕＲ１～ＧｌｕＲ４）组成的四聚体，通常由２个同源或异源二聚体（ＧｌｕＲ１／１、ＧｌｕＲ２／２或ＧｌｕＲ１／２、ＧｌｕＲ２／３）组成．ＧｌｕＲ１亚单位羧基端是长尾的，ＧｌｕＲ３亚单位羧基６１２··陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆２００８；３５（６）端是短尾的，而ＧｌｕＲ２和ＧｌｕＲ４因剪接方式不同羧基端有的是长尾，有的是短尾．ＡＭＰＡ受体亚单位在内质网合成后经糖基化修饰就组成了二聚体或四聚体，经过在高尔基氏体中进一步糖基化修饰，定向转运到突触外质膜下的受体库中或直接插入突触中．羧基端是长尾的受体亚单位ＧｌｕＲ１／４的二聚体以及ＧｌｕＲ１－ＧｌｕＲ２异源二体在神经活性调节下迁入和迁出突触．短尾的ＧｌｕＲ２／３通过组成性循环直接插入到突触中，不受神经活性的调节，而ＧｌｕＲ２／３的内吞受神经活性调节．这些受体亚单位都不含马达结构域，不能独立地迁移到突触中．神经元中存在大量支架蛋白和辅助蛋白协助它们转运．一般说来，含有８０个氨基酸的ＰＤＺ结构域的支架蛋白，能与ＡＭＰＡ受体亚单位羧基端的ＰＤＺ结合位点结合，帮助受体亚单位转运到突触中并促进它们在突触后ＰＳＤ中的定位和聚集．在内质网上新合成的ＧｌｕＲ１亚单位通过羧基端的ＰＤＺ结合位点与含ＰＤＺ结构域的支架蛋白ＳＡＰ－９７结合，有利于ＧｌｕＲ１亚单位向突触外的质膜下受体库中转运，亦有利于ＬＴＰ期间被磷酸化的ＧｌｕＲ１迁入到突触中．ＧｌｕＲ１亚单位羧基端的ＰＤＺ结合位点又能与４次跨膜的蛋白ｓｔａｒｇｚｉｎ结合［１２］，内质网中新合成的ＧｌｕＲ１就与ｓｔａｒｇｚｉｎ结合，有利于受体亚单位的多聚及从内质网中释放出来．Ｓｔａｒｇｚｉｎ作为受体的辅助亚单位，帮助含ＧｌｕＲ１亚单位的受体从质膜上运送到突触外的质膜下受体库中．库中贮存了胞内近９０％的含ＧｌｕＲ１亚单位的受体，ｓｔａｒｇｚｉｎ／ＧｌｕＲ１亚单位复合物在质膜上可自由滑动，复合物中的ｓｔａｒｇｚｉｎ一旦与ＰＳＤ－９５结合就将受体复合物插入到突触表面．在基础条件下这种插入是很缓慢的［１２］．在神经活性诱导下激活的ＰＫＣ使ＧｌｕＲ１的Ｓｅｒ８１８磷酸化，这是受体亚单位插入突触的关键步骤［１３］．同时活化的ＣａＭＫⅡ及ＰＫＣ使ｓｔａｒｇｚｉｎ羧基端的多个Ｓｅｒ磷酸化，磷酸化的ｓｔａｒｇｚｉｎ羧基端的ＰＤＺ结合位点与支架蛋白ＰＳＤ－９５结合，保证了磷酸化的ＧｌｕＲ１转移到突触中且聚集在突触表面［１４］．在活性诱导下ＧｌｕＲ１－ＧｌｕＲ２异源二聚体依ＧｌｕＲ１的方式聚集于突触中．反之，ｓｔａｒｇｚｉｎ的去磷酸化会造成ＧｌｕＲ亚单位从突触中迁出，导致ＬＴＤ．Ｅｌｉａｓ等［１５］最近报告在未成熟的棘中ＡＭＰＡ受体亚单位通过ｓｔａｒｇｚｉｎ与ＳＡＰ－９７结合转运到突触中．在成熟的棘中，ＡＭＰＡ受体亚单位通过与ＰＳＤ－９５和ＰＳＤ－９３的结合转运到突触中．Ｓｃｈｌüｔｅｒ等［１６］发现ＰＳＤ－９５和ＳＡＰ－９７因Ｎ端修饰不同有α和β两种异构体．ＰＳＤ－９５以αＰＳＤ－９５为主，Ｎ端的两个半胱氨酸都棕榈酰基化，以活性无关的方式调节突触中ＡＭＰＡ受体的转运．而βＳＡＰ－９７是Ｎ端含Ｌ２７结构域的异构体，它以ＣａＭＫⅡ活性相关的方式调节突触中ＡＭＰＡ受体的数量．羧基端短尾的亚单位ＧｌｕＲ２－ＧｌｕＲ３，能与多种含ＰＤＺ结构域的蛋白质结合．在胞质内转运受体亚单位的滤泡中ＧｌｕＲ２－ＧｌｕＲ３就与谷氨酸受体结合蛋白（ＧＲＩＰ）、ＡＭＰＡ受体结合蛋白（ＡＢＰ）及蛋白激酶Ｃ"结合蛋白ＰＩＣＫ１结合，有助于受体亚单位向突触的转运．ＧｌｕＲ２／３羧基端的ＰＤＺ结合位点能与Ｎ－乙酰马来酰亚胺－敏感的融合蛋白（Ｎ－ｅｔｈｙｌｍａｌｅｉｍｉｄｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｆｕｓｉｏｎｐｒｏｔｅｉｎ，ＮＳＦ）结合．滤泡中的ＧｌｕＲ２／３是通过ＮＳＦ相关的滤胞膜与胞质膜的融合插入到突触的ＰＳＤ上．在突触表面和细胞质之间形成快速的不受神经活性调节的组成性循环．ＧＲＩＰ及ＡＢＰ都是带有６个ＰＤＺ结构域的蛋白质，其中，３、５、６的ＰＤＺ结构域与ＧｌｕＲ２／３羧基端的ＰＤＺ结合位点结合．ＧＲＩＰ和ＡＢＰ亦以ＰＤＺ结构域互相结合，形成ＡＭＰＡ受体的超分子复合物，通过抑制受体的内吞使它们定位并聚集于突触表面．这种结合受到神经活性的调节，神经活性激活的ＰＫＣ可使ＧｌｕＲ２的ＰＤＺ结合位点中Ｓｅｒ８８０磷酸化而解离与ＧＲＩＰ／ＡＢＰ的结合，且促进含ＰＤＺ结构域的ＰＩＣＫ与ＧｌｕＲ２的结合，减少ＡＭＰＡ受体的聚集，使受体亚单位ＧｌｕＲ２／３内部化，造成长时程抑制（ＬＴＤ）．同时ＳＮＡＰ（ＮＳＦ的结合蛋白）与ＧｌｕＲ１的结合会使ＰＩＣＫ离解，有利于ＡＭＰＡ受体在突触上的稳定．ＧＲＩＰ／ＡＢＰ与ＧＲＩＰ相关蛋白ＧＲＡＳＰ－１（一种鸟苷交换因子ＲａｓＧＥＦ）的结合，有可能通过Ｒａｓ信号传导来调节ＡＭＰＡ受体的分布．最近，Ｊｕ等［１７］利用二砷酸染料与羧基端带有４个半胱氨酸的ＡＭＰＡ受体亚单位（ＧｌｕＲ１和ＧｌｕＲ２）的结合，在神经活性诱导下，ＡＭＰＡ受体向突触转运时，区别出已存在于胞内的ＡＭＰＡ受体和在突触中新合成的ＡＭＰＡ受体向突触的转运．进一步证实了神经活性的诱导会激活树突中新的受体亚单位的合成，树突内ＡＭＰＡ受体的亚单位和新合成受体的亚单位均向活性突触中转运，这是突触传递效率增强的一个重要原因．２．２调节ＡＭＰＡ受体转运的信号通路ＧｌｕＲ１受体亚单位向突触的转运受神经活性的６１３··生物化学与生物物理进展Ｐｒｏｇ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．２００８；３５（６）调节，神经活性激活ＮＭＤＡ受体产生内流的Ｃａ２＋信号，通过多种信号转导途径调节ＧｌｕＲ１受体亚单位的胞吞、胞吐和向突触的迁移．一条重要的通路是内流的Ｃａ２＋与ＣａＭ结合后，激活结合在ＮＭＤＡ受体ＮＲ２Ｂ亚单位上的ＣａＭＫⅡ激酶，活化的ＣａＭＫⅡ调节ＲａｓＧＥＦ或ＲａｓＧＡＰ的活性，从相反的两个方向调节Ｒａｓ－ＥＲＫ通路活性，促进ＡＭＰＡ受体迁入突触或内吞［１８］．同时结合了Ｃａ２＋的钙调蛋白（Ｃａ２＋／ＣａＭ）亦可直接激活结合在ＮＭＤＡ受体ＮＲ２Ｂ亚单位上的ＲａｓＧＥＦ（ＲａｓＧＲＦ１）使Ｒａｓ活化，激活Ｒａｓ－ＥＲＫ通路，使ＡＭＰＡ受体的ＧｌｕＲ１及ＧｌｕＲ１／ＧｌｕＲ２亚单位在神经活性的驱动下向突触中迁移［１９］．使人们意外的是，与细胞增殖和分化相关的信号转导通路Ｒａｓ－ＥＲＫ的激酶ＥＲＫ１／２在成熟的神经元中大量富集，在一个不再增殖和分化的神经元中，这条信号通路调节着树突棘的功能和结构变化．用ＭＥＫ（ＭＡＰＫ／ＥＲＫ的激酶）的抑制剂Ｐ９８０５９和Ｕ０１２６处理海马神经元，抑制ＥＲＫ１／２活性的同时检测到ＮＭＤＡ受体相关的ＬＴＰ被阻断．用定时的成像技术可观察到在重复的去极化形成ＬＴＰ的海马神经元中，有丝状伪足和新棘的形成．用Ｕ０１２６处理就观察不到丝状伪足和新棘的形成．说明Ｒａｓ－ＥＲＫ通路不仅与突触的功能可塑性相关，与突触结构可塑性也相关［１９］．Ｒａｓ还能激活膜结合的ＥＲＫ１／２库，使质膜上的Ｋｖ４．２Ｋ＋通道磷酸化而促进ＬＴＰ的起始．海马ＣＡ１区和ＣＡ３区中ＮＭＤＡ受体无关的ＬＴＰ，以及扁豆体中的ＬＴＰ都与Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路相关．单眼剥夺后，对侧视皮层优势柱重建突触联系时亦要求Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路的转导．ＲａｓＧＥＦ敲除小鼠，在水迷宫训练中丧失了记忆水下平台的能力．这些都表明损坏这条信号转导通路就破坏了记忆，ＲＡＳ－ＥＲＫ信号通路调节着突触传递的变化和新的突触回路的形成．突触中活化的ＣａＭＫⅡ可将质膜下受体库中谷氨酸受体亚单位的结合蛋白ｓｔａｒｇｚｉｎ磷酸化，而活化的ＰＰ１可使ｓｔａｒｇｚｉｎ去磷酸化，从两个方向调节ＡＭＰＡ受体进出突触．这是ＧｌｕＲ１及ＧｌｕＲ１／ＧｌｕＲ２亚单位迁入或迁出突触的另一种调节方式［１２］．突触中内流的Ｃａ２＋还可以激活ＰＩ３Ｋ信号转导通路．内流Ｃａ２＋激活ＣａＭＫⅡ／Ｒａｓ，活化的Ｒａｓ结合到邻近的与ＡＭＰＡ受体结合的肌醇磷脂激酶（ＰＩ３Ｋ）上，使它活化并产生三磷酸肌醇磷脂（ＩＰ３），ＩＰ３结合到转运ＡＭＰＡ受体的滤泡膜上，促进滤胞的胞吐，使突触中ＡＭＰＡ受体增加［２０］．近年来随着对ＬＴＰ和ＬＴＤ调节机理的深入研究，人们发现ＰＳＤ上的ＮＭＤＡ受体和与它相关的多种信号传导通路的组分之间有着精细和复杂的结构联系，使它们能自如地控制ＬＴＰ和ＬＴＤ的产生．突触中Ｒａｓ超家族的小ＧＴＰａｓｅ（Ｒａｓ，Ｒａｐ）受到它们的活化因子（ＧＥＦ）和失活因子（ＧＡＰ）的调节，能在结合ＧＴＰ的活性状态和结合ＧＤＰ的失活状态之间转换，是控制ＡＭＰＡ受体转运的分子开关．活化的ＮＭＤＡ受体通道如有大量Ｃａ２＋内流，能激活ＲａｓＧＥＦ与ＮＭＤＡ受体亚单位的结合，活化Ｒａｓ．如仅有低水平Ｃａ２＋内流则激活ＲａｐＧＥＦ与ＮＭＤＡ受体亚单位的结合活化Ｒａｐ．活化的Ｒａｓ激活Ｐ４２／Ｐ４４ＭＡＰＫ，调节含ＧｌｕＲ１亚单位的受体进入突触，而活化的Ｒａｐ激活Ｐ３８ＭＡＰＫ调节含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体内部化，是两个作用相反的信号传导通路［２１］．应用ＮＭＤＡ受体亚单位ＮＲ２Ａ和ＮＲ２Ｂ的专一性抑制剂，研究突触可塑性的调节机理，Ｌｉｕ等［２２］发现ＮＲ２Ａ亚单位调节突触的增强（ＬＴＰ）而ＮＲ２Ｂ亚单位则调节突触的抑制（ＬＴＤ）．Ｋｒａｐｉｖｉｎｓｋｙ等［１８］报告ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位与Ｒａｓ的鸟苷交换因子ＲａｓＧＲＦ１结合，使ＥＲＫ信号通路直接与ＮＭＤＡ受体结合．ＮＭＤＡ受体活化形成的Ｃａ２＋／ＣａＭ与ＲａｓＧＲＦ１结合使Ｒａｓ活化，激活了Ｒａｓ／ＥＲＫ通路引发ＬＴＰ．随后有研究指出，出生后至７天的海马神经元突触中，ＮＭＤＡ受体以ＮＲ２Ｂ亚单位为主，ＮＲ２Ｂ亚单位通过ＲａｓＧＥＦ激活Ｒａｓ－ＥＲＫ通路调节ＬＴＰ．在成熟的海马神经元（＞Ｐ２１）的突触中ＮＭＤＡ受体以ＮＲ２Ａ亚单位为主，由ＮＲ２Ａ亚单位通过ＣａＭＫⅡ及ＲａｓＧＥＦ调节Ｒａｓ－ＥＲＫ通路，引发突触的ＬＴＰ．但ＮＲ２Ａ亚单位与Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路的偶联还不清楚．而Ｐ７～Ｐ８的海马神经元通过ＰＫＡ调节ＬＴＰ，且与ＣａＭＫⅡ无关．最近Ｂａｒｒｉａ等［２３］指出，突触中ＮＭＤＡ受体ＮＲ２亚单位的羧基端都能直接与ＣａＭＫⅡ结合，并与Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路偶联．ＮＲ２Ｂ亚单位的羧基端以高亲和性与ＣａＭＫⅡ结合，而ＮＲ２Ａ亚单位与ＣａＭＫⅡ结合的亲和性较低，活化的ＮＲ２Ｂ亚单位激活ＣａＭＫⅡ／Ｒａｓ／ＥＲＫ通路诱发ＬＴＰ要比ＮＲ２Ａ亚单位通过该通路诱发ＬＴＰ强得多．当有充分Ｃａ２＋进入突触时，ＮＲ２Ａ亚单位可以诱发ＬＴＰ．同时，突触中存在的异源ＮＭＤＡ受体如ＮＲ１／ＮＲ２Ａ／ＮＲ２Ｂ和ＮＲ１／ＮＲ２Ｂ都６１４··陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆２００８；３５（６）含有ＮＲ２Ｂ亚单位，它们与ＣａＭＫⅡ的结合能诱发ＬＴＰ．ＮＭＤＡ受体中ＮＲ２Ａ／２Ｂ亚单位含量的变化调节着由ＣａＭＫⅡ活性诱发的ＬＴＰ的强度．然而Ｍａｓｓｅｙ等［２４］和Ｋｉｍ等［２５］指出，无论皮层或海马神经元中ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位均能与突触中的ＲａｓＧＡＰ即ＳｙｎＧＡＰ形成一个复合物，主要定位在突触外质膜上．如果抑制了突触间隙中谷氨酸的回摄，突触外含ＮＲ２Ｂ亚单位的ＮＭＤＡ受体被谷氨酸激活，通过ＳｙｎＧＡＰ／Ｒａｐ／Ｐ３８ＭＡＰＫ通路使Ｇｌｕ２／３及ＧｌｕＲ１内吞而诱发ＬＴＤ［２５］．在突触中则以含ＮＲ２Ａ亚单位的ＮＭＤＡ受体为主，它的活化通过Ｒａｓ／ＥＲＫ通路促进ＧｌｕＲ１亚单位向突触中积聚而诱发ＬＴＰ．Ｋｒａｐｉｖｉｎｓｋｙ等［２６］进一步报告，ＰＳＤ上的ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位与一个含有１３个ＰＤＺ结构域的支架蛋白ＭＵＰＰ１结合，ＳｙｎＧＡＰ及ＣａＭＫⅡ也分别与ＭＵＰＰ１结合，它们形成了一个与受体结合的大的复合物（ＳｙｎＧＡＰ－ＭＵＰＰ１－ＣａＭＫⅡｃｏｍｐｌｅｘ），以此与Ｒａｐ－Ｐ３８ＭＡＰＫ信号通路偶联．基础条件下，复合物中的ＳｙｎＧＡＰ被ＣａＭＫⅡ磷酸化而失活，激活了Ｒａｐ及Ｐ３８ＭＡＰＫ，会使ＡＭＰＡ受体亚单位的内吞增加，降低突触的传递效率．而ＮＭＤＡ受体活化后Ｃａ２＋／ＣａＭ就与复合物中的ＣａＭＫⅡ结合，使ＣａＭＫⅡ解离下来，与受体结合的ＳｙｎＧＡＰ去磷酸化而活化，从而使Ｒａｐ及Ｐ３８ＭＡＰＫ失活，抑制了ＡＭＰＡ受体亚单位的内吞，使ＰＳＤ上受体的点状聚集增加，突触的传递效率增加，引起ＬＴＰ．他们还发现，ＳｙｎＧＡＰ调节Ｒａｐ活性的能力远高于Ｒａｓ．Ｂｅｒｂｅｒｉｃｈ等［２７］注意到电刺激过表达ＮＲ２Ｂ亚单位的转基因小鼠，诱导的ＬＴＰ明显增强，学习和记忆的能力亦增强．同时过表达转运ＮＲ２Ｂ亚单位的动力蛋白ＦＩＫ１７的转基因小鼠，亦可造成ＮＲ２Ｂ亚单位表达的增强、ＬＴＰ的增强以及学习和记忆的增强．为研究ＮＲ２亚单位对诱导突触可塑性的作用，最近他们用ＮＭＤＡ受体ＮＲ２亚单位的专一抑制剂进行实验，发现用抑制剂ＮＶＰ－ＡＡＭ０７７阻断ＮＲ２Ａ亚单位通道活性，强直刺激仍能诱导ＬＴＰ，说明ＮＲ２Ｂ亚单位的激活能诱发ＬＴＰ．无论ＮＲ２Ａ和ＮＲ２Ｂ亚单位的专一抑制剂或非专一性抑制剂都只能减低４０％的ＬＴＰ，不能全部阻断ＬＴＰ．说明ＮＲ２的２个亚单位对诱导ＬＴＰ并无选择性．以上结果还有不少的矛盾，但不能排除采用的神经元和实验条件上存在差异．虽然对ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位与哪种信号通路偶联，它诱导突触的增强还是减弱有着不同的看法，且ＮＲ２Ａ亚单位与Ｒａｓ／ＥＲＫ通路的连接还不清楚，但可以确定突触中ＮＲ２Ａ亚单位的激活可以诱发ＬＴＰ，突触中ＮＲ２Ｂ亚单位的激活亦可以诱发ＬＴＰ，同时突触外ＮＲ２Ｂ亚单位与ＳｙｎＧＡＰ的结合通过Ｒａｐ／Ｐ３８ＭＡＰＫ通路可诱发ＬＴＤ．３突触的结构可塑性树突棘是树突上兴奋性突触的突触后部分．棘头通过一个细小的颈部与树突的轴连接，是含有谷氨酸受体的功能单位，亦是一个整合输入信息和进行生化加工过程的独立单元，人们相信它可能是记忆贮存的地方．用定时的双光子激光扫描显微镜（ｔｉｍｅ－ｌａｐｓｅｔｗｏｐｈｏｔｏｎｌａｓｅｒ－ｓｃａｎｎｉｎｇｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）可连续观察树突棘变化．绿色荧光蛋白标记神经元的ａｃｔｉｎ，观察到静息条件下树突棘是一个不断运动着的结构，大小和形状各异．棘中富含ａｃｔｉｎ纤维，在棘颈和棘头的中心ａｃｔｉｎ纤维成束状排列，棘头的周围ａｃｔｉｎ纤维成网络状排布．棘中的ａｃｔｉｎ处于永恒的变化中，仅有５％的ａｃｔｉｎ是稳定的，绝大部分的ａｃｔｉｎ在２ｍｉｎ内全部转换．棘的形状和大小决定了棘中ＡＭＰＡ受体的数量．蘑菇状的大棘头中ＡＭＰＡ受体高度聚集在ＰＳＤ上（１５０个ＡＭＰＡ受体／棘），是高效传递的突触．小棘头及丝状伪足中仅有ＮＭＤＡ受体，不含ＡＭＰＡ受体，可能是静息突触．大部分树突棘在几个月期间是稳定的，约５％的棘会出现发生或消失的变化．在神经活性诱导下可见到棘形态的双向变化及棘的发生和消失．这种结构可塑性的改变伴随着突触强度的可塑性变化［２８］．经典的电生理方法无法检测单个棘的突触后谷氨酸受体的敏感性，也不能直接测定ＡＭＰＡ受体数量．封闭的硝基吲哚谷氨酸甲氧基衍生物（ＭＮ１－ｇｌｕｔａｍａｔｅ）可被双光子激光激活，能从三维方向对单个树突棘释放谷氨酸，并通过荧光成像观察被激活的树突棘的变化［２９］．在谷氨酸诱导ＬＴＰ期间，刺激后２０ｓ即可见到棘变大，变化高峰在６０ｓ，有些棘的变化持续１ｈ以上．蘑菇状棘头（大棘）瞬时变大，但会较快恢复原状．仅含ＮＭＤＡ受体的小棘会持续增大且伴有ＡＭＰＡ受体迁入．进一步研究发现，棘颈的形态（长度和直径）决定了活化的突触中内流Ｃａ２＋的浓度和维持的时间．蘑菇状大棘的棘颈短粗，突触后内流Ｃａ２＋升高后容易扩６１５··。

最新科学研究解读人类记忆与遗忘机制1. 引言1.1 概述人类记忆与遗忘一直是科学界关注的热点领域之一。

记忆是指个体接收、存储和回忆信息的能力，是我们获取知识、学习技能以及塑造身份认同的基础。

而遗忘则是人类记忆系统中普遍存在的现象，它对于我们的日常生活和认知能力产生重要影响。

因此，深入了解人类记忆与遗忘机制对于改善记忆力、提高学习效果、预防疾病等方面具有重大意义。

1.2 研究背景自上世纪以来，随着神经科学和心理学领域的迅速发展，人们对于人类记忆与遗忘机制有了更深入的认识。

通过运用先进的脑成像技术和神经细胞研究方法，科学家们已经揭示出许多关键性发现，有助于我们理解记忆如何形成、保存和消失。

然而，在理解记忆与遗忘之间复杂关系方面仍存在许多未解之谜。

虽然我们已经确认到某些物质、神经途径和脑区与记忆形成与遗忘密切相关，但关于其具体的分子机制和调控网络仍需要进一步探索。

此外，在学习和复习过程中如何找到平衡点，以促进记忆的巩固和避免不必要的遗忘也是一个亟待解决的问题。

1.3 目的与意义本文旨在通过综合分析最新的科学研究成果，解读人类记忆与遗忘机制，探讨记忆形成过程中的神经生物学基础以及影响遗忘的生理机制。

同时，我们将对记忆与遗忘之间的平衡调节进行深入研究，并提出针对个人学习和记忆管理方面的实际指导建议。

通过这些内容的呈现，我们希望能够增加公众对于个人记忆力和认知功能优化方法的了解，并为有关领域的未来研究提供参考借鉴。

2. 记忆形成机制:2.1 记忆的定义与分类:记忆是指个体通过学习和经验积累所获得的知识、技能和经历等信息在一段时间后能够进行回忆和再认的心理过程。

根据记忆存储的特点，记忆可以分为短期记忆和长期记忆。

短期记忆是指持续时间较短、容量较小的临时存储，主要用于处理当前任务需要用到的信息；而长期记忆则是指容量较大、持久性较强的存储，包含了个体多次学习和经验积累所获得的信息。

2.2 记忆形成的神经生物学基础:记忆形成涉及多个脑区之间的复杂网络连接和信号传递。

长时程增强（LTP）及其与学习记忆的关系摘要：海马突触活性的长时程增强(1ong-term potentiation，LTP)作为突触可塑性的研究模型，认为是与学习记忆密切相关的神经突触可塑性的生物学基础。

本文综述了长时程增强及其与学习记忆的关系。

关键词：海马长时程增强学习记忆Long—term Potentiation (LTP) and the Relationship betweenLTP and Learning, MemoryAbstractLong—term potentiation(LTP)of synaptic activity in the hippocampus is the most widely researched model of synaptic plasticity, which is believed to underlie the brain function of learning and memory. The reports review1ong-term potentiation (LTP) and the relationship between LTP and learning, memory.Keyword: Hippocampus, Long—term potentiation (LTP), Learning, Memory前言在神经生物学领域中，与学习、记忆有关的突触机制一直就是人们最关注的问题之一。

早在20世纪中中期Cajal 就已经提出学习、记忆是由于突触反复被兴奋引起的传递效率的改变。

虽然这一假说在理论上成立，但早期的实验却一直未能证明这一点。

直到二十世纪六七十年代，Bliss和Lomo研究发现在海马这个被认为在学习过程中起重要作用的脑区中的兴奋性通路上给予短暂的重复刺激，将引起突触传递增强，在无损伤的动物体实验中，这种增强效应将维持数小，甚至数周[1-3]，这种突触传递的增强被称作突触传递长时程增强(Long-term potentiation, LTP)。

学习和记忆的神经生物学机制学习和记忆是人类大脑最为复杂的功能之一，是人类文明发展的基石。

学习与记忆的神经生物学机制一直是神经科学家们的研究重点。

本文将从神经元的结构与功能、神经递质的作用、突触可塑性以及记忆形成与迁移等四个方面，深入探讨学习和记忆的神经生物学机制。

神经元的结构与功能神经元是神经系统的基本单位，是大脑中进行信息传递和处理的核心。

神经元有三个主要部分：细胞体、树突和轴突。

细胞体是神经元的主体，含有细胞核、线粒体、内质网和高速合成蛋白的核苷酸链等基本器官。

树突是神经元的突起，负责接受其他神经元的信号。

轴突是神经元的输出部分，负责将信息传递到其他神经元或肌肉细胞。

神经元通过突触连接，形成神经网络。

神经信号在突触间传递，而这一过程中，神经递质扮演着重要的角色。

神经递质的作用神经递质是神经元释放的化学物质，用于传递神经信号到其他神经元或目标细胞。

常见的神经递质有乙酰胆碱、谷氨酸、GABA等。

当神经元接收到信号，会通过轴突释放神经递质。

神经递质绑定在神经元的细胞膜上，触发电位变化，从而传递信号。

不同的神经递质发挥不同的作用，例如，乙酰胆碱是肌肉收缩的媒介物质，而谷氨酸是中枢神经系统中兴奋性神经元的主要神经递质。

突触可塑性突触可塑性是指神经元突触自身的可塑性。

突触可塑性包括突触前和突触后的变化。

突触前的变化主要是与神经递质的释放有关，而突触后变化则主要涉及神经元细胞膜的电位变化及其在钙离子和蛋白质的作用下产生的信号通路的调控。

学习和记忆的形成与迁移学习和记忆依赖于神经网络中突触的可塑性。

学习和经历刺激可以引起突触结构和功能的改变，这种变化反过来又可以支持记忆的形成和迁移。

学习和经历刺激释放的神经递质可以诱导突触前跨膜电位的变化，导致神经递质的释放和突触可塑性的改变。

记忆的形成和迁移涉及多种神经递质和多种信号传递途径。

脑内多巴胺和去甲肾上腺素等神经递质在记忆的形成和维护过程中发挥了重要作用。

另外，钙离子、cAMP、MAPK等信号通路也参与了学习和记忆的形成和迁移。

睡眠和清醒的神经生物学机理及与学习记忆的关联-人体生理学论文-基础医学论文-医学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——一、睡眠和清醒的神经生物学机理睡眠对动物的生存至关重要，剥夺睡眠对机体的影响比剥夺食物更明显，并最终导致。

睡眠是长期生物进化过程中机体对自然环境反应和适应的结果，日出而作，日入而息，具有生物钟自身固有的昼夜节律的基本特点.在哺乳动物，控制昼夜节律的总生物钟位于下丘脑视交叉上核，其他外周系统，如免疫、消化系统以及体温等也都有相对的节律性调节机制。

下丘脑视交叉上核的生物钟细胞有很强的自主节律性，也受其他生物节律活动和外界环境如自然光线强弱周期的调节和影响。

哺乳动物视网膜有一些散在的节细胞对光线的快速变化不敏感，但对外界光线的持续性变化敏感；这些细胞直接投射到视交叉上核，其所传送的信息对生物钟细胞的活动至关重要，以协调和维持生物钟昼夜周期同实际的晨昏变化的基本一致.视交叉上核的生物钟细胞还将自然界光线的持续性变化传送到松果腺，调节褪黑素的分泌（见后）,后者再以反馈的方式影响视交叉上核生物钟细胞的活动。

这一反馈调节的详细机制尚有待进一步阐明；但其基本原理使体内固有昼夜节律性变得可调，从而形成了时差现象和倒时差这一对矛盾。

例如生活在北纬70 度以上的驯鹿的昼夜节律在夏季的长白日和冬季的长黑日发生可逆性的消失.有大量行为学研究提示，启动睡眠的生物钟每日敲响两次，间隔约12 小时。

通常是子夜和中午稍后，所以人有午饭后困顿（post-lunch dip）之感.曾经认为，午后困顿是午餐后较大比例的血液流向胃肠道，大脑相对缺血所致。

实验观察表明不吃午饭的人照样到时犯困；这个时间工作效率低，交通事故增加；核心体温每日也有两个相对应的最低点；内分泌和消化系统也有相应的变化。

可见午睡并非习惯,而是机体需要，由机体生物钟决定。

生物钟这一双谷节奏还得到数学模拟研究的支持，但尚未在下丘脑视交叉上核的生物钟细胞得到证实，表明午休和夜间睡眠的启动机制不同，机体表现方式也不一样。

学习与记忆的神经生物学基础学习和记忆是人类最重要的认知功能之一。

了解学习与记忆的神经生物学基础对于深入理解人类思维与认知过程至关重要。

本文将探讨学习与记忆的神经生物学机制，包括突触可塑性、神经元活动与脑区功能。

一、突触可塑性学习与记忆的神经生物学基础之一是突触可塑性。

突触是神经元之间传递信息的连接点。

突触可塑性指的是突触连接的强度和效率可以通过学习和经验改变。

研究表明，突触可塑性与学习和记忆密切相关。

长期增强型突触可塑性（LTP）是突触连接强化的过程，而长期抑制型突触可塑性（LTD）则是突触连接削弱的过程。

这种突触可塑性的调节机制使我们能够获取和储存新的信息，同时也能够将不再需要的信息遗忘。

二、神经元活动学习与记忆的神经生物学基础还涉及神经元活动。

神经元是构成神经系统的基本单位。

研究发现，学习和记忆的形成与神经元之间的信息传递和活动密切相关。

当我们学习新的知识或技能时，神经元之间的连接会发生变化。

这种变化可以通过产生新的突触连接或者增强已有的突触连接来实现。

这些突触连接的改变进一步促进了神经元之间的信息传递，从而形成了记忆。

三、脑区功能学习与记忆的神经生物学基础还涉及脑区功能。

脑区是大脑的特定区域，负责不同的认知功能。

研究发现，不同的脑区在学习和记忆过程中起着不同的作用。

例如，海马体是深度参与学习和记忆的脑区之一。

研究表明，海马体对于将短期记忆转换为长期记忆至关重要。

另外，杏仁核与情绪记忆有关，大脑皮层则负责高级认知和学习。

此外，脑区之间的相互连接和网络也对学习与记忆起着重要作用。

不同脑区之间的信息传递和协调促进了学习和记忆的形成。

结语学习与记忆的神经生物学基础是一个复杂而精彩的研究领域。

通过理解突触可塑性、神经元活动和脑区功能等方面的机制，我们能够更好地了解学习与记忆的过程。

未来的研究将进一步揭示学习与记忆的神经生物学基础，并为相关领域的应用提供新的思路与方法。

注：本文中无法提供具体外部参考链接，如需查阅相关文献，请自行搜索相关学术数据库或图书馆资源。

神经生物学的基本概念神经生物学是研究神经系统结构、功能及其发育的学科，是神经科学和生物学的重要分支。

它涉及的内容广泛而深入，包括神经元、突触、神经信号传递、神经发育、神经可塑性等。

神经元是神经系统的基本单元，它是一个特殊的细胞，具有接收、处理和传递信息的能力。

神经元通常分为三部分：树突、轴突和细胞体。

树突是神经元的接收区域，能够接收信息，而轴突则是神经元的传导区域，能够传播信息。

细胞体则是神经元的中心区域，其中包含了细胞核和各种重要的细胞器。

神经元之间的联系是通过突触来实现的。

突触是神经元之间的联系点，其中一个神经元的轴突终端与另一个神经元的树突或细胞体相连。

突触可以被分为化学突触和电突触两种，化学突触是最常见的形式，它通过神经递质来传输信息。

电突触则是相邻神经元之间的连接，它通过电信号传输信息。

突触的连接和剪除可以产生神经可塑性，这是神经系统适应环境的重要原因之一。

神经信号传递是指神经元之间传递信息的机制，它非常复杂而精密。

神经信号可以分为兴奋信号和抑制信号，它们的作用是相反的。

兴奋信号可以让神经元发放动作电位，而抑制信号则会阻止动作电位的发生。

神经递质是神经信号传递的重要分子，在化学突触中发挥重要作用。

神经递质可以兴奋或抑制神经元，它可以分为多种类型，如乙酰胆碱、多巴胺、谷氨酸等。

神经递质在神经信号传递中发挥了非常重要的作用。

神经发育是指神经系统在胚胎发育和成长过程中发生的变化。

神经发育是一个非常复杂且精妙的过程，它包括神经元的产生、定向、停留和突触的形成等。

神经发育的重要过程包括神经增殖、神经迁移和神经分化。

神经发育受到许多因素的影响，如基因和环境。

神经可塑性是指神经系统在经历经验、刺激和学习等变化后的可适应性。

神经可塑性是由神经元的连接和剪除引起的，它是神经系统适应环境的重要手段。

神经可塑性可以分为学习和记忆、习惯形成和神经修复等不同类型。

神经可塑性受到遗传和环境因素的影响，它支持神经系统的发育、调节和适应。