學习与记忆的神经机制研究概况（讲座）.docVIP

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。 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。法国神经学家Flourens通过切除动物部分脑区观察分析脑与行为的关系。研究发现，不管切除什么部位，功能都能得到同样的恢复，提出了脑功能的整体论。 以上颅相学的脑功能局部定位学说与整体论学说的争论一直延续到20世纪。20世纪初期，心理学家Lashley在动物实验的基础上提出，恼的不同部位是潜能均等的，对于许多脑功能来说，脑的任何一个部位都可以代替其他的部位。他认为，脑内没有特殊的与记忆有关的部位与结构，记忆痕迹是弥漫地储存于整个脑内。 对脑功能局部定位学说的有力支持来自法国医生Broca对人类大脑的语言功能定位，他在一个生前患有运动性失语的病人脑内，发现病变位于左额叶。他于1885年发表的“我们用左大脑半球说话”，成为脑功能研究史中的一个里程碑。 以Golgi和CaJal为代表的实验神经组织学的发展将人们对自身大脑的认识向前大大推进了一步。Galvani发现的动物神经组织电活动成为神经电生理学起始的标志。此外，在达尔文生物行为进化论的影响下，心理学从哲学中独立出来，成为一门实验科学。到19世纪末，以上几个实验性分支科学的理论观点逐渐融合，形成了关于脑和行为的现代观点。 20世纪40年代，神经外科医生Penfield用刺激电极刺激手术病人的皮层，让处于清醒状态的病人述说感受。结果发现，电刺激可以导致病人产生一种经验性反应，即病人有记忆的复现，而且这种回忆似的反应均是通过刺激颞叶诱发出来的。这一发现首次将记忆功能定位在脑的特定部位。从此，颞叶在学习记忆中的作用受到越来越多的重视。 颞叶在记忆中有重要作用的另一个证据来自20世纪50年代对癫痫病人的治疗观察。其中最典型的病历是一个长期患有顽固性癫痫的年轻病人H.M，为了控制他的癫痫发作，医生切除了他大脑双侧颞叶的内侧部分，结果导致他丧失了几种类型的长期记忆的能力。 自20世纪40年代提出脑的高级功能局部定位学说以来，人们一直认为记忆可在脑的某一部位单独存在，试图探查出单独存在的记忆结构和他们的所在位置，从50年代起，神经科学家日益认识到，记忆是由大脑的多个部位共同完成的，这些部位之间有着密切的神经网络连接和功能联系。 总结长期以来通过临床观察和脑组织实验切除所积累的资料，认为颞叶中的一些结构，特别是海马似乎是长期记忆的暂时贮存场所，对新习得的信息进行为期数周到数月的加工，然后将这种信息传输到大脑皮层的有关部位作更长时间的贮存，贮存在大脑皮层不同部位的记忆信息再由额叶皮层的记忆活动表现出来。此外，记忆有多种类型，其贮存部位及提取路径并不相同。 巴甫洛夫条件反射理论和实验动物模型 20世纪初，巴甫洛夫提出了条件反射的概念，并以条件反射作为客观指标探讨了大脑皮层2与抑制的活动规律