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神经论文 学习和记忆

题目:学习与记忆研究进展作者姓名:XX学号:XXXX单位:XXXX大学XXXXXXX学院XXXXXX摘要:学习与记忆是一个极其复杂的过程,会引起中枢神经系统一系列生理生化的改变。

目前学习与记忆研究的热点主要集中于大脑的一些特殊区域、某些特殊激素或神经肽的作用。

学习记忆与中枢神经系统神经递质代谢有关,记忆的形成和保持与海马神经元长时程突触增强效应(Long-term potentiation, LTP)有关,长期记忆则通过细胞核特殊 RNA结构的变化得以经久保存;中枢胆碱系统、多巴胺系统、一氧化氮、细胞内Ca2+浓度、CaMKⅡ等神经肽、激素、神经受体等都对学习与记忆有影响;大脑的不同具体区域负责不同的职责,在合作协调地完成学习与记忆的过程的同时又独立地影响着学习与记忆。

关键词:学习与记忆;特异基因;脑区系统;激素;神经肽Abstract Learning and memory is a complicated process, causes the central nervous system, a series of physiological and biochemical changes. Current research hotspot of learning and memory in the brain mainly focused on some specific area, some special hormone or neuropeptide role. Learning and memory, and central nervous system neurotransmitter metabolism, memory formation and maintain and cultured hippocanlpal neurons was enhanced synaptic potentiation, (mutually - for LTP), long-term memory is through the nuclei particular structure change of RNA to wear preservation, Central choline system, the dopamine system, nitric oxide, Ca2 + concentrations within the cell such CaMK, Ⅱ neuropeptide, hormone, etc. To nerve receptor has influence of learning and memory, The different brain regions of different specific duties, responsible for coordination in cooperation to complete the process of learning and memory also influences the independent learning and memory.Keywords Learning and memory, Specific genes, Brain systems, Hormone, neuropeptide目录前言 (5)1 学习与记忆神经生物学研究的历史 (5)2 遗传和个体发育对记忆的作用 (6)2.1 基因PACAP (6)2.2 基因nov (6)2.3 海马新基因N4 (7)2.4 即刻早期基因 (7)2.5 神经生长因子 (NGF)基因 (7)3 参与学习与记忆的不同脑区系统 (8)3.1 小脑 (8)3.2 纹状体边缘区 (8)3.3 海马 (8)3.4 MrD (9)3.5 前额叶(prefrontal corte,PF) (9)4激素、神经肽等物质对学习记忆的影响 (9)4.1 细胞内Ca2+浓度和CaMKⅡ (9)4.2 神经肽 (10)4.2.1 下丘脑神经肽 (10)4. 2.2 神经下丘脑激素 (10)4.2.3 垂体肽类 (10)4.3 神经递质 (11)4.3.1 神经递质 (11)4.3.2 胆碱能受体 (11)4.4 激素类 (11)4.5 NO (11)4.6 其他因素 (11)总结与展望 (12)参考文献 (13)前言学习和记忆是脑的基本功能,学习是指人或动物通过神经系统接受外界信息而影响自身行为的过程,在行为学上的定义为引起个体对特殊环境条件所产生的适应性行为的全部过程。

记忆是获得的信息或经验在脑内储存和提取(再现)的神经活动过程[1]。

学习与记忆是一个极其复杂的过程,牵涉到心理、生理和生化机制。

根据相关的研究,简单学习记忆可通过经典条件反射和操作性条件反射获得,复杂学习记忆则会引起中枢神经系统一系列生理生化的改变。

目前学习与记忆研究的热点主要集中于大脑的一些特殊区域、某些特殊激素或神经肽的作用、记忆形成和储存的细胞机制及LTP现象的分子基础等方面。

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。

生理性年龄增大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。

有研究结果表明,学习记忆与中枢神经系统神经递质代谢有关,而记忆的形成和保持与海马神经元长时程突触增强效应(Long-term potentiation, LTP)有关,至于长期记忆则通过细胞核特殊 RNA结构的变化得以经久保存;还有研究小组通过研究发现,中枢胆碱系统、多巴胺系统和一氧化氮对学习记忆产生有利影响[2~5];一些科学家还通过大量动物实验发现细胞内Ca2+浓度和CaMKⅡ对学习与记忆的影响等。

本文就学习与记忆的研究进展做一综述。

1 学习与记忆神经生物学研究的历史19世纪初期维也那内科医生、神经解剖学家Gall 将脑功能标记在颅骨图上,形成脑功能局部定位学说,而法国神经学家Flourens通过切除动物部分脑区观察分析脑与行为的关系,提出脑功能的整体论。

法国医生Broca于1885年发表的“我们用左大脑半球说话”,成为脑功能局部定位学说的有力支持,是脑功能研究史中的一个里程碑。

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,发现电刺激可以导致病人有记忆的复现,该发现首次将记忆功能定位在脑的特定部位,并使得颞叶在学习记忆中的作用受到越来越多的重视。

自50年代起,神经科学家逐渐意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。

60年代,由于信息加工的观点引入了心理学,认为人的大脑类似于计算机,编码、贮存、提取是人脑对外界信息加工的基本过程[6]。

通过长期的实验与资料结果,现今一般认为海马是长期记忆的暂时贮存场所,对信息进行加工,然后将信息传输到大脑皮层的相关部位以作更长时间的贮存,这些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。

2 遗传和个体发育对记忆的作用研究特异基因的功能以及它们在学习、记忆形成、记忆存储和提取中的作用,对于从遗传和个体发育角度理解学习与记忆有重要意义。

2.1基因PACAP2005年6月的《基因学》杂志刊登了昆明动物研究所由宿兵教授领导的研究组发现的基因PACAP。

基因PACAP的表达产物能调节神经元产生和信号转导,通过研究表明基因PACAP可能和人类的学习记忆形成相关。

2.2基因nov有科学小组采用主动回避法进行大鼠学习记忆训练, 选出学习效果好和差的大鼠, 并用原位杂交、免疫细胞化学结合图像分析方法观察nov基因表达的差异。

实验结果显示, nov mRNA和NOV蛋白阳性神经元主要分布于海马、扣带皮质和联合皮质锥体层、基底神经节和下丘脑等脑区。

效果好组nov蛋白免疫反应最强, 阳性细胞最多, 效果差组nov基因的表达比假性条件反射组的表达稍强。

nov mRNA的表达在各组之间无明显的差异。

由此推测, nov基因可能参与学习记忆的调控过程, 这种调控发生在nov蛋白翻译水平。

2.3 海马新基因N4中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所景乃和教授实验室利用差异表达筛选技术,通过筛选低表达亚库,获取了一个在正常海马和去神经传入(去内嗅皮层)的海马有差异表达的基因,它在正常海马的表达高于去神经传入的海马,将其命名为海马新基因N4。

该实验小组在大鼠和小鼠侧脑室或海马CA1区注射N4基因的阻抗剂,达到阻断N4基因的表达的目的,经过一段时间的培养再对这些实验动物进行Morris水迷宫或场景恐惧实验,观察其对依赖于海马的空间学习和记忆的影响或对海马的长时记忆的影响。

结果表明,侧脑室或CA1区注射N4基因阻抗剂的大鼠的空间记忆或小鼠的场景恐惧记忆被显著增强,即表明海马N4基因在正常情况下可能扮演着抑制学习记忆的作用。

2.4 即刻早期基因即刻早期基因(IEGs),是指细胞经外部刺激后最先表达的一组基因,是联系细胞生化改变与细胞最终对刺激发生特异性反应的中介物。

不仅参与细胞的正常生长、分化过程,而且也参与细胞内信息传递过程和细胞的能量代谢过程,在学习记忆中起着极为重要的作用[8]。

Dra-gunow等发现LTP可导致IEGs表达增高,产生突触可塑性:IEGs激活靶基因,表达各种蛋白,进而对各种刺激做出反应。

这是学习与记忆的基础。

2.5神经生长因子(NGF)基因以NGF和(或)绿色荧光蛋白基因转染BMSCs,两血管法制备VaD模型。

将大鼠随机分为假手术组、PBS组、BMSCs组及NGF修饰组。

造模1周后,尾静脉注射NGF基因修饰的BMSCs ; 4周后行Mor2ris水迷宫检测,观察其行为学改变;末端脱氧核苷酰基转移酶介导性dUTP切口末端标记法检测海马凋亡细胞,免疫组化法检测大鼠海马区神经细胞NGF、N2 甲基 2 D2 天门冬氨酸受体1 (NMDAR1)表达。

结果与PBS组、BMSCs组比较,NGF修饰组逃避潜伏期明显缩短,海马区神经元凋亡率明显下降,NMDAR1表达明显降低( P < 0 . 05或<0 . 01)。

可得出结论:NGF基因修饰的BMSCs对VaD大鼠的学习记忆能力有一定改善作用;对其海马细胞有一定保护作用;可降低VaD大鼠海马区NR1表达,提高NGF表达[9]3 参与学习与记忆的不同脑区系统研究学习和记忆的神经机制,即是要研究参与学习和记忆的脑区域,并通过实验验证这些脑结构内发生了什么变化。

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