追寻记忆的痕迹

追寻记忆的痕迹

1952年，人类研究出DNA的结构，从此生物学进入到以分子为单位的遗传学和生物化学阶段。

20世纪60年代，心灵哲学、行为主义心理学和认知心理学开始融合，形成现代认知心理学。通过实验研究从简单到复杂的心理过程。

20世纪70年代，认知心理学和神经科学融合，诞生了认知神经科学。

20世纪80年代，认知神经科学与分子生物学结合，认知分子生物学这门新心智科学问世。

心智科学发展史

中枢神经包括脑和脊髓，连接着周围神经。

脑分为大脑、小脑、下丘脑、丘脑、脑干

大脑分为大脑皮层、基底节、杏仁核、海马体

神经系统

心智科学的基础知识

除了极少的例外，脑中所有神经细胞都由一个包括细胞核的胞体、一条轴突和许多精细的树突组成。

神经元结构

第一条，神经元是大脑的基本结构及功能单元。一个神经元通过树突接收来自其它神经细胞的信号，并通过轴突向其它细胞发送信息。

第二条，一个神经元的轴突终端与另一个神经元的树突只在特定区域进行交流，这个区域后来被谢林顿称作突触。两个神经元之间的突触的特征是存在一个小间隙，现在称作突触间隙。

第三条，连接特异性原理。神经元并非不加区分地形成连接，而是每个神经细胞通过突触与特定神经细胞进行交流，且不与其它神经细胞交流。这种特异性通路称为神经环路。

第四条，动态极化。这条原理认为信号在一个神经环路中的传导方向只有一个。信息丛一个给定细胞的树突流向胞体，再沿着轴突流向突触前终端，然后闯过突触间隙进入下一个细胞的树突，依此类推。

神经元学说四原理

感觉神经元位于皮肤和各种感觉器官中，对来自外部世界的特定刺激做出反应并向大脑发送这些信息。

运动神经元由脑干和脊髓向效应细胞（如肌肉和腺体细胞）伸出轴突，并控制这些细胞的活动。

中间神经元是脑中数量最多的一种神经元，中感觉神经元和运动神经元之间起中继作用。

三种主要神经元

神经元学说

动作电位是二进制信号。轴突被细胞表膜包裹着，膜内外存在跨膜电位差70毫伏，内部比外部带更多的负电荷。静态情况下，细胞膜只能通过带正电的钾离子，钾离子在膜外，带负电子的蛋白质在膜内。当神经元接受强烈刺激，钠离子会在千分之一秒内流入细胞，将内部点位从-70毫伏变为+40毫伏。紧接着就会出现钾离子外流，使细胞内电位恢复静态初始值。两种离子的通道都是跨越细胞膜的蛋白质。

外部刺激强度通过信号频率来体现。

离子假说（生物电信号原理）

运动神经元发生电位信号后，释放化学物质，即神经递质。神经元（或神经元和肌肉细胞）之间的信号传递通过神经递质门控离子通道产生突触电位，把来自运动神经元的化学信号转换成下一个神经元或肌肉细胞内的电信号。

在信号传导细胞内，通过动作电位打开的电压门控钙离子通道，钙离子使得突触囊泡在突触细胞膜上溶解，从而释放神经递质。像乙酰胆碱这样的递质是被包裹在突触囊泡里被一包一包的释放。

运动神经元同时接收兴奋性和抑制性信号，这些信号是由不同神经递质作用于不同受体而产生的。

不同感觉信息通过不同神经通路来传导

突触传递的化学理论

神经细胞生物学三大原理

两半球左右对称，但它们无论在结构上还是功能上都有差异；每个半球主要与对侧身体的感觉和运动有关。

大脑皮层两大主要特征

记忆是一种独特的心理功能，它和其他知觉、运动和认知能力截然有别。

短时记忆和长时记忆能够被分开存储。内侧颞叶结构和海马体负责将新的短时记忆转化为新的长时记忆。

长时记忆存储在大脑皮层中，而且就存储在最初加工相关信息的那些区域。

长时记忆分为外显（陈述性）记忆和内隐（程序性）记忆。

复杂记忆的生物学基础原理

大脑皮层解剖

神经科学基础

无害刺激重复，突触反应减弱

习惯化

有害刺激后，突触反应对所有刺激反应增强

敏感化

有害无害刺激配对，突触对无害刺激和有害刺激反应一样强

经典条件作用

巴甫洛夫三种内隐学习形式

记忆不依赖于神经细胞自身的性质，而是依赖于神经元之间连接的性质以及它们如何加工收到的感觉信息。

通过施加模仿动物学习行为的特定训练程式设计而成的不同刺激模式，神经细胞之间突触交流的强度能够改变若干分钟。

学习一种行为背后的突触强度变化，可能会强到足以重新配置一个神经网络和它的信息加工能力。

两个神经元之间给定的一组突触连接能够通过不同形式的学习朝着相反的方向得到修饰——增强或减弱。

三种学习形式中，短时记忆存储的持续时间都依赖于一个突触收到减弱或增强的时间长度。

一个给定的化学性突触的强度能够以两种方式受到修饰，这取决于学习激活的时两个神经环路中的哪一个——介导环路还是调节环路。

学习与记忆的细胞生物学若干原理

最简单的记忆形式中，同一位置既能够存储短时记忆也能够存储长时记忆。

长时习惯化使得感觉神经元撤销它的活跃终端，长时敏感化使得感觉神经元长出新的活跃终端。

长时隐性记忆的解剖学变化

离子通道型受体

代谢型受体

萨瑟兰德的两类受体

就是经典反射是如何产生的：介导环路和调节环路共同作用，使突触增强。

短时记忆的生化步骤

短时记忆的分子生物学

短时记忆只是突触增强，长时记忆是多长出突触连接。

长时记忆的神经元解剖学变化

突触的新生，是因为细胞核通过突触运送信使RNA告诉所有突触合成蛋白质长出新突触连接，但只有受刺激的突触才生长。

只有受刺激的突触才合成蛋白长出新连接的生化原理

长时程易化分子机制

激活长时记忆需要基因的打开

什么经验能被存储到记忆中是受到生物学限制的。

新突触终端的生长和维持让记忆得以持续。

长时记忆三个原理

长时内隐记忆的分子生物学

空间是各种知觉在海马体中的综合表征

人的每种知觉都是把现实世界分成多个特征（例如视觉包括距离、颜色、运动、形状等）然后分别进入单独神经通路

海马体锥体细胞负责动物对其空间环境的感知和记忆

突触后细胞中的NMDA受体被激活，导致钙离子流入突触后细胞。这里钙离子起到了第二信使的作用，它通过增强已有AMPA周体对谷氨酸的反应和刺激新生AMPA受体插入突触后细胞的细胞膜来触发长时程增强。

海马体突触的长时增强达成短时某知觉特征记忆

动物通过加强注意力会分泌多巴胺，激活海马体细胞核的CREB，促使新突触连接生长。

海马体突触的异化达成长时某知觉特征记忆

注意是中脑分泌多巴胺介导海马体神经通路，从而固化突触

选择性注意被普遍认为是知觉、行动和记忆——有意识经验的统一体——中的一个重要因素

空间记忆的存储

天生的和习得的恐惧都用到杏仁核的神经环路。

习得性恐惧的神经通路

恐惧是一种记忆性的情绪反应

习得性恐惧

长时外显记忆

学习和记忆的生物学研究

短程心理疗法和脑成像技术的结合

精神疾病的治疗

认为意识不能被研究，因为大脑的构造对人类的认知能力造成了限制。

不可知论者

认为大脑就是一台生物计算机，只是计算加工的程序比较高级。

机械论者

所有神经通路是如何汇聚为一个统一感知的应该能被研究出来。

意识到统一性可知

如果每个人对知觉信号的处理方式都不一样，那就很难通过个体的研究得出一般性的定义。

意识到主观性很难了解

半可知论

意识的生物学本质研究

心智科学的方向