早在(zai)(zai) 1949年(nian),一(yi)(yi)位(wei)名叫 Donald Hebb的(de)(de)(de)心理学家提出(chu)了一(yi)(yi)个(ge)(ge)(ge)(ge)简(jian)单法则,来说明(ming)经验(yan)如(ru)何塑(su)造某个(ge)(ge)(ge)(ge)特定的(de)(de)(de)神经回(hui)路(lu)。受巴甫洛夫著名的(de)(de)(de)狗实验(yan)的(de)(de)(de)启(qi)发(fa),Hebb的(de)(de)(de)理论认为在(zai)(zai)同一(yi)(yi)时(shi)间(jian)被(bei)激发(fa)的(de)(de)(de)神经元(yuan)间(jian)的(de)(de)(de)联(lian)系(xi)会被(bei)强化。比如(ru),铃声响时(shi)一(yi)(yi)个(ge)(ge)(ge)(ge)神经元(yuan)被(bei)激发(fa),在(zai)(zai)同一(yi)(yi)时(shi)间(jian)食物(wu)的(de)(de)(de)出(chu)现会激发(fa)附(fu)近的(de)(de)(de)另一(yi)(yi)个(ge)(ge)(ge)(ge)神经元(yuan),那么(me)这(zhei)两个(ge)(ge)(ge)(ge)神经元(yuan)间(jian)的(de)(de)(de)联(lian)系(xi)就会强化,形(xing)成一(yi)(yi)个(ge)(ge)(ge)(ge)细胞回(hui)路(lu),记(ji)住这(zhei)两个(ge)(ge)(ge)(ge)事物(wu)之间(jian)存在(zai)(zai)着联(lian)系(xi)。
不是(shi)所(suo)有(you)输(shu)入信(xin)号都能激(ji)发神(shen)经(jing)细胞产生自己(ji)的(de)(de)信(xin)号。神(shen)经(jing)元就像个微处理(li)芯片,它通(tong)过(guo)(guo)突触接(jie)收大量(liang)的(de)(de)信(xin)号。并(bing)且不断地把从突触接(jie)收到的(de)(de)输(shu)入信(xin)号进行整合(he)。但不同的(de)(de)是(shi),微处理(li)器有(you)许多输(shu)出途(tu)径,神(shen)经(jing)元则只有(you)一(yi)个,就是(shi)它的(de)(de)轴突。所(suo)以(yi),神(shen)经(jing)元对输(shu)入信(xin)号的(de)(de)反应方式只有(you)一(yi)个:要么通(tong)过(guo)(guo)轴突激(ji)发一(yi)个冲动,向回路中相(xiang)邻(lin)的(de)(de)一(yi)个神(shen)经(jing)元发出信(xin)号,要么相(xiang)反,不发出信(xin)号。
当(dang)神(shen)经(jing)(jing)(jing)元(yuan)(yuan)接(jie)收这(zhei)样一(yi)个信号时,它的(de)(de)(de)树突(tu)上(shang)的(de)(de)(de)跨(kua)膜(mo)电(dian)位差(cha)轻微地升高(gao),这(zhei)种(zhong)膜(mo)电(dian)位的(de)(de)(de)局部(bu)改(gai)变(bian)被称(cheng)为(wei)神(shen)经(jing)(jing)(jing)元(yuan)(yuan)突(tu)触(chu)的(de)(de)(de)"激(ji)(ji)发"。当(dang)突(tu)触(chu)快速、高(gao)频地激(ji)(ji)发,就会(hui)发生一(yi)过性(xing)强化,即(ji)在短时记(ji)忆形成过程中(zhong)观察到的(de)(de)(de)变(bian)化。但是通常单个突(tu)触(chu)短暂地激(ji)(ji)发不足以(yi)使一(yi)个神(shen)经(jing)(jing)(jing)元(yuan)(yuan)发放冲(chong)动(dong),即(ji)术语(yu)称(cheng)的(de)(de)(de)动(dong)作(zuo)电(dian)位。当(dang)神(shen)经(jing)(jing)(jing)元(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)许多突(tu)触(chu)一(yi)起激(ji)(ji)发,共(gong)同(tong)的(de)(de)(de)作(zuo)用下就会(hui)改(gai)变(bian)神(shen)经(jing)(jing)(jing)元(yuan)(yuan)膜(mo)电(dian)位,产(chan)生动(dong)作(zuo)电(dian)位,把信号传递到回路中(zhong)的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)个神(shen)经(jing)(jing)(jing)元(yuan)(yuan)。
Hebb认为,就像管弦乐队的一个不合拍的演奏者一样,如(ru)果(guo)神经(jing)元(yuan)上(shang)的(de)一个突(tu)触不能和其他的(de)突(tu)触同(tong)步激发,就(jiu)会(hui)被当作(zuo)蹩(bie)脚的(de)角色剔除。但是那些同(tong)步激发的(de)突(tu)触--其强(qiang)度足以使神经(jing)元(yuan)发放动(dong)作(zuo)电位(wei)--就(jiu)会(hui)被强(qiang)化。这样一来,大(da)脑(nao)根据神经(jing)冲动(dong)流(liu)的(de)方向,发展神经(jing)回路,逐步精化和完善,建立(li)起大(da)脑(nao)神经(jing)元(yuan)间的(de)网络联系(xi)。
从Hebb的(de)(de)(de)理论出发(fa)分析(xi)该过(guo)程的(de)(de)(de)确切机制(zhi),你会再次面对这样的(de)(de)(de)问题,即在大脑铺设网络联(lian)系过(guo)程中(zhong),能强化或减弱(ruo)突(tu)触联(lian)系的(de)(de)(de)酶和蛋白必定是由某种(zhong)特(te)定的(de)(de)(de)基因合成的(de)(de)(de),所以我们就开(kai)始(shi)寻找能激活这种(zhong)基因的(de)(de)(de)信号分子(zi)。
因(yin)为大脑中(zhong),神(shen)经(jing)系统中(zhong)的(de)信号表现为神(shen)经(jing)冲动的(de)活(huo)动,所以我(wo)(wo)(wo)提出了一个(ge)(ge)假(jia)设,冲动发放(fang)(fang)必定(ding)能打开或关闭神(shen)经(jing)细(xi)胞(bao)中(zhong)特(te)(te)定(ding)的(de)基(ji)因(yin)。为验(yan)证这个(ge)(ge)假(jia)设,我(wo)(wo)(wo)和我(wo)(wo)(wo)们实(shi)验(yan)室的(de)博士(shi)后(hou)学者 Kouichi Itoh进(jin)(jin)行了下面的(de)实(shi)验(yan):取出胎儿(er)小鼠的(de)神(shen)经(jing)元进(jin)(jin)行体外细(xi)胞(bao)培养,在培养皿中(zhong)以电(dian)极刺(ci)激神(shen)经(jing)细(xi)胞(bao)。以不同形(xing)式剌激使之发放(fang)(fang)动作(zuo)电(dian)位,然后(hou)检测时形(xing)成(cheng)神(shen)经(jing)回路(lu)或者适(shi)应环境有重要(yao)作(zuo)用的(de)基(ji)因(yin)所转录(lu)的(de)mRNA总量(liang),结(jie)果证明我(wo)(wo)(wo)们的(de)假(jia)设是正(zheng)确的(de)。我(wo)(wo)(wo)们只需通过选(xuan)择(ze)电(dian)生理刺(ci)激器上适(shi)宜(yi)的(de)刺(ci)激频(pin)率就(jiu)能打开或关闭特(te)(te)定(ding)的(de)基(ji)因(yin),就(jiu)像你选(xuan)择(ze)特(te)(te)定(ding)的(de)频(pin)率收听某个(ge)(ge)无线电(dian)台的(de)广播(bo)一样(yang)简(jian)单。
1.下面不属于Donald Hebb提出的"简(jian)单法则"的一(yi)项是
A.同一时(shi)间被激(ji)发的神经元(yuan)间的联系会(hui)被强化(hua)。
B.当神经(jing)元(yuan)的许多突触一起激发,共同(tong)的作用下就会改(gai)变神经(jing)元(yuan)膜电(dian)位(wei)。
C.同步激发的突触--其强(qiang)(qiang)度足以使神经元发放(fang)动作电位--就会被(bei)强(qiang)(qiang)化。
D.冲动(dong)发放必定能打开或关闭神经细胞中特定的基因。
2."就像(xiang)管(guan)弦(xian)乐队的(de)一个(ge)不合拍的(de)演奏者(zhe)一样(yang)"这个(ge)句子中,"管(guan)弦(xian)乐队"喻指的(de)是
A.神经(jing)回路 B.神经(jing)元膜(mo) C.神经(jing)细胞 D.神经(jing)冲动
3.下面是(shi)对神经元工(gong)作原理的简单概括(kuo),恰当(dang)的一项(xiang)是(shi)
A.神经元通过(guo)突(tu)触接收信(xin)号(hao),并对信(xin)号(hao)进行(xing)整合,再通过(guo)轴突(tu)激发一个(ge)(ge)冲动(dong),向四(si)邻的每一个(ge)(ge)神经元发出信(xin)号(hao),或不发出信(xin)号(hao)。
B.神经元接(jie)收到信(xin)(xin)号后,多个突触同(tong)步激(ji)发(fa),使神经元发(fa)放冲动,把(ba)信(xin)(xin)号传递给细胞回路(lu)中的(de)另(ling)一个神经元。
C.神经元通(tong)过突触接收信号,其突触与其它神经元上的突触一起激(ji)发,从而建立起大(da)脑神经元间的网络联系。
D.神经(jing)元(yuan)突触(chu)的"激(ji)发(fa)(fa)",引起树突上的跨膜电位差(cha)轻微地(di)升高(gao),当突触(chu)快速、高(gao)频(pin)地(di)激(ji)发(fa)(fa),就会发(fa)(fa)生短时(shi)记忆(yi)形(xing)成过程(cheng)中观察到(dao)的变化。
4.根(gen)据全(quan)文信息,以下判断正确的一(yi)项是
A.神(shen)经(jing)元(yuan)总是将(jiang)接收来的信(xin)号整合以(yi)后产(chan)生(sheng)自(zi)己的信(xin)号,这(zhei)种信(xin)号通过轴突传递。
B.动作电位的产生,是形成(cheng)细胞回路,建(jian)立大脑神经元之间(jian)网络联系的重要条件。
C.在信息传递与(yu)整合(he)的过程中,有(you)(you)一些神经元(yuan)被淘汰,另有(you)(you)一些神经元(yuan)得(de)到强化(hua)。
D.神经细胞在(zai)不(bu)同(tong)电极形式的刺激下,其特(te)定的基因所(suo)转(zhuan)录的mRNA的总(zong)量不(bu)变。
参考答案:
1.D
2.C
3.B
4.B