发布网友 发布时间:2023-06-14 10:43
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19世纪神经生理学家圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔提出,记忆可能是存储在突触——连接神经元、以允许它们之间互相交流的节点之中。
在19世纪末,科学家们普遍认为*大脑的神经元的数量(约1000亿个 )不会随年龄增长而显著增加,故而神经生物学家一般都相信记忆并非由新的神经元产生所造成。 由于这种认识,记忆如何在没有新神经元形成时产生,就成为一个有待解决的问题。
西班牙神经解剖学家圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔是最早认识到学习机制并不需要形成新神经元的科学家之一。在他于1894年在伦敦皇家内科医学院发表的演讲中,他提出,记忆可能是由加强现有神经元之间的联系、从而提高它们沟通的有效性而形成的。 唐纳德·赫布在1949年提出的理论中呼应了卡哈尔的思想,进一步提出细胞可能通过构建新的连接或经历代谢变化而提高它们的沟通能力。
让我们假设,反射活动的持续或重复(“跟踪”)往往诱发持久的细胞变化,加诸其稳定性之上....当细胞A的一个轴突距细胞B足够近,能够反复或持续的向其发射电信号,一些生长过程或代谢变化就会使得至少一个细胞——比如细胞A的效率,得到增强。
虽然这些记忆形成的理论现在已是常识,但当时却是超前的:19世纪末和20世纪初的神经科学家和心理学家,并没有必要的神经电生理学技术来阐明动物学习的生物学基础。这些技术直到20世纪后半叶才出现,长时程增强作用就是在这个时候才发现的。 LTP最初是在兔海马体中发现的。在人类中,海马体位于颞叶中间。图中最上面是额叶,最下面是枕叶。
LTP是由泰耶·勒莫1966年首次在挪威奥斯陆佩尔·安德森的实验室中观察到的。在那儿勒莫对经过麻醉的兔进行了一系列神经生理学实验,以研究海马体在短期记忆中的作用。
勒莫的实验聚焦于神经节点、或突触,从穿通纤维到齿状回。勒莫通过刺激穿通通路的突触前纤维和记录齿状回突触后细胞的反应来进行这些实验。正如预期的那样,单脉冲电信号刺激穿通通路纤维引发了齿状回细胞的兴奋性突触后电位(excitatory postsynaptic potential,EPSP)。勒莫意外的观察到,当他对突触前纤维施加高频度刺激时,突触后细胞对这些单脉冲刺激的反应会增强很长一段时间。当这一系列刺激被接受后,后续的单脉冲刺激会在突触后细胞群中激发增强、延长了的EPSP。这种现象——即高频刺激可引发突触后细胞的持久增强反应——最初被称为“持久增强作用”(long-lasting potentiation)。
蒂莫西·布利斯1968年加入了安德森的实验室,与勒莫合作,二人在1973年发表了第一篇关于海马体长时程增强作用的论文。布利斯和托尼·加德纳-梅德温在同一期刊物中发表了在清醒动物身上观察到尝试成增强效应的类似报告。1975年,道格拉斯和戈达德提出将“长时程增强”作为持久增强作用的新名称。安德森建议发现者采纳这个新名词,也许是因为其缩写“LTP”更容易发音。 LTP的物理和生物学机制仍未得到透彻的阐明,但已经发展了一些成功的模型。树突棘是树突上突出的一种结构,随着时间的流逝不断的伸出、收回,对它的研究显示,棘电阻与有效树突强度存在某种关系,因为它们与细胞内钙瞬变均相关。20世纪80年代发展出了一些新的数学模型,比如BCM理论,探讨了细胞内钙离子与NMDA受体电压门控离子通道的关系,从生物学上和实验验证上都修正了经典的、未经实验验证的赫布学习模型。还有一些人提出重新安排或统一受体调节、LTP、突触强度之间的关系。