行为生理学研究方法-ppt课件.ppt
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1、 第第12章章 行为生理学研究方法行为生理学研究方法 学习和记忆?学习和记忆?学习记忆学习记忆属于高级神经活动或属于高级神经活动或 higher function of brain, 它是高等动物和人类最具特色的生理特征之一。它是高等动物和人类最具特色的生理特征之一。学习记忆学习记忆是动物改变自身行为或产生新行为以便适应生活是动物改变自身行为或产生新行为以便适应生活 环境的必要过程。环境的必要过程。在人类在人类,则是认识和改造客观世界以及参加社会实践活动必不,则是认识和改造客观世界以及参加社会实践活动必不 可少的生理条件,是人类思维活动的基本环节,是智力结可少的生理条件,是人类思维活动的基本环
2、节,是智力结 构中诸多要素(观察力、注意力、记忆力、判断力、想象构中诸多要素(观察力、注意力、记忆力、判断力、想象 力等)的重要成分力等)的重要成分。学习记忆的生理意义学习记忆的生理意义学习与记忆的基本过程学习与记忆的基本过程Acquisition/registration 感知外界事物或接受外界信感知外界事物或接受外界信 息的阶段,通过感觉系统向脑内输入信号,即学习息的阶段,通过感觉系统向脑内输入信号,即学习 阶段。阶段。获得获得 采样采样Consolidation 获得的信息在脑内编码储存和保持的获得的信息在脑内编码储存和保持的 阶段阶段。 巩固巩固 储存储存Retrieval 将储存于脑
3、内的信息提取出来使之再现于将储存于脑内的信息提取出来使之再现于 意识中的过程,即回忆过程。意识中的过程,即回忆过程。 再现再现 重放重放二二 记忆过程和分类记忆过程和分类 根据信息谝码方式及记忆保持时间长短分类根据信息谝码方式及记忆保持时间长短分类: 感觉记忆感觉记忆 ( sensory memory ) 短时记忆短时记忆 ( short-term memory) 长时记忆长时记忆 ( long term memory) 根据信息储存和回忆方式分类根据信息储存和回忆方式分类: 陈述性记忆陈述性记忆 ( declarative memory ) 非陈述性记忆非陈述性记忆 ( nondeclara
4、tive memory )记忆记忆: 保持保持, 再现再现 记忆分三个阶段记忆分三个阶段: 获得获得 (acquisition) 储存巩固储存巩固 (storage & consolidation ) 再现再现 ( retrieral )2022年5月23日14时34分6 记忆的过程记忆的过程 感觉性记忆感觉性记忆持续时间:持续时间:1s第一级记忆第一级记忆持续时间:持续时间:数数s第二级记忆第二级记忆持续时间:持续时间:数分数分数年数年第三级记忆第三级记忆持续时间:持续时间:永久(?)永久(?)遗忘遗忘消退和熄灭消退和熄灭遗忘遗忘新的信息代替旧的新的信息代替旧的遗忘遗忘前活动型和前活动型和后
5、活动性干扰后活动性干扰可能不遗忘可能不遗忘“信息流的中断信息流的中断”的中断的中断(由于顺行性遗忘症)(由于顺行性遗忘症)短时性记忆长时性记忆记忆障碍记忆障碍 一一 学习的分类学习的分类 1. 联合型学习联合型学习( associative learning ) 经典条件反射经典条件反射 ( classical conditioning ) 操作式条件反射操作式条件反射( operant conditioning) 回避性条件反射回避性条件反射( avoidance conditioned reflex) 辨别性学习辨别性学习 ( discrimination learning ) 延缓反应延
6、缓反应 ( delayed response ) 2. 非联合型学习非联合型学习 ( nonassociative learning ) 学习和记忆的类型学习和记忆的类型2022年5月23日14时34分8 经典条件反射经典条件反射 ( classical conditioning ) Pavlov 非联合型学习(非联合型学习(nonassociative learning) 习惯化(习惯化(habituation) 敏感化(敏感化(sensitization)习惯化的突触机制:突触效能减弱习惯化的突触机制:突触效能减弱如果给予每日如果给予每日1010次刺激,连续次刺激,连续4 4日,日,产生的
7、长时程习惯化可保持产生的长时程习惯化可保持3 3周以上。周以上。突触前和突触后突触前和突触后微电极记录微电极记录可观察到突可观察到突触后电位逐渐降低。触后电位逐渐降低。重复刺激重复刺激感觉神经元感觉神经元AP时程缩短时程缩短Ca离离子入膜量下降子入膜量下降递质释放量减少递质释放量减少EPSP幅幅度下降运动神经元度下降运动神经元AP频率减少频率减少腮肌收腮肌收缩变弱缩变弱 敏感化敏感化给予海兔一个伤给予海兔一个伤害性刺激(如电害性刺激(如电击),再刺激水击),再刺激水管就会引起较强管就会引起较强的缩鳃反应,这的缩鳃反应,这就是敏感化。就是敏感化。机制?机制?-突触突触前易化使突触效前易化使突触效
8、能增强。能增强。人类学习方式人类学习方式-联合型学习联合型学习 特点特点: 用语言用语言, 文字文字, 符号进行学习和思维符号进行学习和思维, 即使没有即使没有 具体刺激也能依靠文字建立很多联系具体刺激也能依靠文字建立很多联系; 并且能并且能 把累积起耒的知识通过把累积起耒的知识通过文字文字传给其它人传给其它人 - 提高了学习效果提高了学习效果 行为学是神经生理学中的重要研究方法之一。行为学是神经生理学中的重要研究方法之一。 由于神经系统的由于神经系统的复杂性复杂性,要从分子水平、细胞水平、,要从分子水平、细胞水平、 神经网络水平以及行为学水平等不同的层次对其进行神经网络水平以及行为学水平等不
9、同的层次对其进行 全面的研究,才能得到正确的结论。全面的研究,才能得到正确的结论。 任何中枢系统的任何中枢系统的高级活动高级活动都要体现在都要体现在行为学行为学水平上才水平上才 有意义。有意义。 人人的行为是生物界中的行为是生物界中最复杂的最复杂的,我们可以通过各种心,我们可以通过各种心 理学实验手段对人的高级神经活动进行研究理学实验手段对人的高级神经活动进行研究。 如何研究学习记忆如何研究学习记忆? 行为学研究方法行为学研究方法 为了深入研究我们必须建立一些为了深入研究我们必须建立一些行为学动物模型行为学动物模型。 虽然动物的行为不能和人类相比,但虽然动物的行为不能和人类相比,但人脑的高级功
10、人脑的高级功 能能包括学习记忆、本能行为、情绪等包括学习记忆、本能行为、情绪等在高等动物中在高等动物中 同样得到体现,同样得到体现,而且本质是一样的,只是在复杂程而且本质是一样的,只是在复杂程 度上有区别。度上有区别。 -这也是这也是为什么为什么在动物研究中得到的结论可推广到在动物研究中得到的结论可推广到 人人的前提条件。的前提条件。 针对不同的研究目的,设计针对不同的研究目的,设计多种多样的动物行为学模型多种多样的动物行为学模型。 有关学习有关学习记忆方面记忆方面的行为学模型占据着主的行为学模型占据着主 要地位。要地位。 人们根据不同形式的学习记忆模式人们根据不同形式的学习记忆模式,设计不同
11、的行为学模设计不同的行为学模 型,这些模型得到的型,这些模型得到的结果很易量化结果很易量化,这些动物模型得到,这些动物模型得到 广泛应用。广泛应用。 动物的正常行为动物的正常行为包括运动、听觉、视觉、各种反射以及包括运动、听觉、视觉、各种反射以及 情绪等情绪等 行为生理学的研究十分广泛行为生理学的研究十分广泛 动物动物中枢神经系统变化中枢神经系统变化必然反映到必然反映到行为行为学变化上来。学变化上来。行为观察虽然较行为观察虽然较简单简单,但依据一定的程序和方法将,但依据一定的程序和方法将 其其量化量化,才能进行比较。,才能进行比较。本章将简单介绍常见的几种行为学研究方法本章将简单介绍常见的几种
12、行为学研究方法(实验对象均为大鼠或小鼠实验对象均为大鼠或小鼠)。 一一、基本行为学测试(、基本行为学测试(Primary Behavioral Test) 常见的几种行为学研究方法常见的几种行为学研究方法 运动功能和运动控制运动功能和运动控制 惊吓反射(惊吓反射(Startle Reflex) 开场实验(开场实验(Open Field Test) 明暗偏好实验(明暗偏好实验(Light/Dark Preference Test)和位置偏好实验)和位置偏好实验 悬尾实验(悬尾实验(Tail Suspension Test)二二、学习记忆有关的行为学实验、学习记忆有关的行为学实验 迷宫(迷宫(Ma
13、ze) 跳台跳台(stepdowntest) 穿梭箱穿梭箱 (shuttlebox) 避暗法避暗法(step through test) 一一 基本行为学测试基本行为学测试n目的目的:是观察动物的神经系统是否正常。是观察动物的神经系统是否正常。其内容包括:1.运动功能和运动控制运动功能和运动控制:n翻正反射试翻正反射试(Righting Reflex Test): 观察观察动物是否立刻翻转到正常体位。动物是否立刻翻转到正常体位。nReaching Reflex Test ( 捉住动物的尾巴将其提起至桌子边捉住动物的尾巴将其提起至桌子边 缘上方缘上方15cm处,再缓缓放下,处,再缓缓放下,观察观
14、察 动物是否有伸出前肢并准备动物是否有伸出前肢并准备抓住桌子抓住桌子 边缘的行为。边缘的行为。 n前肢抓握试验前肢抓握试验 动物仅用前肢抓握在一细钢丝上,动物仅用前肢抓握在一细钢丝上,并持续至少并持续至少1min。nRotorod Test: 将动物放在一根水平放置的圆杆上,将动物放在一根水平放置的圆杆上,杆以一定的速度旋转,记录动物在杆上停留的时杆以一定的速度旋转,记录动物在杆上停留的时间。间。2.惊吓反射(惊吓反射(Startle Reflex)这个模型在神经系统的研究中应用很广泛这个模型在神经系统的研究中应用很广泛 惊吓反射是一个基本惊吓反射是一个基本防御反射防御反射,这个反射在神经系统
15、的研究中应用很这个反射在神经系统的研究中应用很广泛广泛 (伏核、腹侧苍白球、杏仁核伏核、腹侧苍白球、杏仁核 ) 。 目前使用目前使用最多的是最多的是听听觉惊吓反射觉惊吓反射:突然出现一个很强声音刺激时,突然出现一个很强声音刺激时, 动物出现动物出现肌肉紧张甚至跳起肌肉紧张甚至跳起的反应。的反应。n典型实验方法:动物被限制在一个小的透明有机玻璃盒子里,适典型实验方法:动物被限制在一个小的透明有机玻璃盒子里,适应应3min,给予一个持续时间,给予一个持续时间40ms,声强为,声强为100或或115dB的白噪的白噪声(声(惊吓刺激惊吓刺激),记录动物反应(通过盒子底部的),记录动物反应(通过盒子底部
16、的压力传感器压力传感器,记记录惊吓反应强度的变化录惊吓反应强度的变化 )。)。 3.开场实验(开场实验(Open Field Test)开场实验可检测动物的开场实验可检测动物的自发活动,探究行为,焦虑程度自发活动,探究行为,焦虑程度等行为等行为 开场实验开场实验: 简单简单n将动物放在一个周围封闭的空间里将动物放在一个周围封闭的空间里1030min,记录动物在这,记录动物在这个空间内的活动个空间内的活动: 包括动物包括动物走动走动的总时间,动物在围墙附近的总时间,动物在围墙附近停停留留的时间(的时间(wall time)和在中心区域停留的时间,在这个区域)和在中心区域停留的时间,在这个区域行走
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