早在 1949年，一位名叫 Donald Hebb的心理學(xué)家提出了一個(gè)簡(jiǎn)單法則，來(lái)說(shuō)明經(jīng)驗(yàn)如何塑造某個(gè)特定的神經(jīng)回路。受巴甫洛夫著名的狗實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，Hebb的理論認(rèn)為在同一時(shí)間被激發(fā)的神經(jīng)元間的聯(lián)系會(huì)被強(qiáng)化。比如，鈴聲響時(shí)一個(gè)神經(jīng)元被激發(fā)，在同一時(shí)間食物的出現(xiàn)會(huì)激發(fā)附近的另一個(gè)神經(jīng)元，那么這兩個(gè)神經(jīng)元間的聯(lián)系就會(huì)強(qiáng)化，形成一個(gè)細(xì)胞回路，記住這兩個(gè)事物之間存在著聯(lián)系。
不是所有輸入信號(hào)都能激發(fā)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生自己的信號(hào)。神經(jīng)元就像個(gè)微處理芯片，它通過(guò)突觸接收大量的信號(hào)。并且不斷地把從突觸接收到的輸入信號(hào)進(jìn)行整合。但不同的是，微處理器有許多輸出途徑，神經(jīng)元?jiǎng)t只有一個(gè)，就是它的軸突。所以，神經(jīng)元對(duì)輸入信號(hào)的反應(yīng)方式只有一個(gè)：要么通過(guò)軸突激發(fā)一個(gè)沖動(dòng)，向回路中相鄰的一個(gè)神經(jīng)元發(fā)出信號(hào)，要么相反，不發(fā)出信號(hào)。
當(dāng)神經(jīng)元接收這樣一個(gè)信號(hào)時(shí)，它的樹突上的跨膜電位差輕微地升高，這種膜電位的局部改變被稱為神經(jīng)元突觸的"激發(fā)"。當(dāng)突觸快速、高頻地激發(fā)，就會(huì)發(fā)生一過(guò)性強(qiáng)化，即在短時(shí)記憶形成過(guò)程中觀察到的變化。但是通常單個(gè)突觸短暫地激發(fā)不足以使一個(gè)神經(jīng)元發(fā)放沖動(dòng)，即術(shù)語(yǔ)稱的動(dòng)作電位。當(dāng)神經(jīng)元的許多突觸一起激發(fā)，共同的作用下就會(huì)改變神經(jīng)元膜電位，產(chǎn)生動(dòng)作電位，把信號(hào)傳遞到回路中的另一個(gè)神經(jīng)元。
Hebb認(rèn)為，就像管弦樂(lè)隊(duì)的一個(gè)不合拍的演奏者一樣，如果神經(jīng)元上的一個(gè)突觸不能和其他的突觸同步激發(fā)，就會(huì)被當(dāng)作蹩腳的角色剔除。但是那些同步激發(fā)的突觸--其強(qiáng)度足以使神經(jīng)元發(fā)放動(dòng)作電位--就會(huì)被強(qiáng)化。這樣一來(lái)，大腦根據(jù)神經(jīng)沖動(dòng)流的方向，發(fā)展神經(jīng)回路，逐步精化和完善，建立起大腦神經(jīng)元間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。
從Hebb的理論出發(fā)分析該過(guò)程的確切機(jī)制，你會(huì)再次面對(duì)這樣的問(wèn)題，即在大腦鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系過(guò)程中，能強(qiáng)化或減弱突觸聯(lián)系的酶和蛋白必定是由某種特定的基因合成的，所以我們就開始尋找能激活這種基因的信號(hào)分子。
因?yàn)榇竽X中，神經(jīng)系統(tǒng)中的信號(hào)表現(xiàn)為神經(jīng)沖動(dòng)的活動(dòng)，所以我提出了一個(gè)假設(shè)，沖動(dòng)發(fā)放必定能打開或關(guān)閉神經(jīng)細(xì)胞中特定的基因。為驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)，我和我們實(shí)驗(yàn)室的博士后學(xué)者 Kouichi Itoh進(jìn)行了下面的實(shí)驗(yàn)：取出胎兒小鼠的神經(jīng)元進(jìn)行體外細(xì)胞培養(yǎng)，在培養(yǎng)皿中以電極刺激神經(jīng)細(xì)胞。以不同形式剌激使之發(fā)放動(dòng)作電位，然后檢測(cè)時(shí)形成神經(jīng)回路或者適應(yīng)環(huán)境有重要作用的基因所轉(zhuǎn)錄的mRNA總量，結(jié)果證明我們的假設(shè)是正確的。我們只需通過(guò)選擇電生理刺激器上適宜的刺激頻率就能打開或關(guān)閉特定的基因，就像你選擇特定的頻率收聽某個(gè)無(wú)線電臺(tái)的廣播一樣簡(jiǎn)單。
1．下面不屬于Donald Hebb提出的"簡(jiǎn)單法則"的一項(xiàng)是
A．同一時(shí)間被激發(fā)的神經(jīng)元間的聯(lián)系會(huì)被強(qiáng)化。
B．當(dāng)神經(jīng)元的許多突觸一起激發(fā)，共同的作用下就會(huì)改變神經(jīng)元膜電位。
C．同步激發(fā)的突觸--其強(qiáng)度足以使神經(jīng)元發(fā)放動(dòng)作電位--就會(huì)被強(qiáng)化。
D．沖動(dòng)發(fā)放必定能打開或關(guān)閉神經(jīng)細(xì)胞中特定的基因。
2．"就像管弦樂(lè)隊(duì)的一個(gè)不合拍的演奏者一樣"這個(gè)句子中，"管弦樂(lè)隊(duì)"喻指的是
A.神經(jīng)回路 B．神經(jīng)元膜 C．神經(jīng)細(xì)胞 D．神經(jīng)沖動(dòng)
3．下面是對(duì)神經(jīng)元工作原理的簡(jiǎn)單概括，恰當(dāng)?shù)囊豁?xiàng)是
A．神經(jīng)元通過(guò)突觸接收信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行整合，再通過(guò)軸突激發(fā)一個(gè)沖動(dòng)，向四鄰的每一個(gè)神經(jīng)元發(fā)出信號(hào)，或不發(fā)出信號(hào)。
B．神經(jīng)元接收到信號(hào)后，多個(gè)突觸同步激發(fā)，使神經(jīng)元發(fā)放沖動(dòng)，把信號(hào)傳遞給細(xì)胞回路中的另一個(gè)神經(jīng)元。
C．神經(jīng)元通過(guò)突觸接收信號(hào)，其突觸與其它神經(jīng)元上的突觸一起激發(fā)，從而建立起大腦神經(jīng)元間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。
D．神經(jīng)元突觸的"激發(fā)"，引起樹突上的跨膜電位差輕微地升高，當(dāng)突觸快速、高頻地激發(fā)，就會(huì)發(fā)生短時(shí)記憶形成過(guò)程中觀察到的變化。
4．根據(jù)全文信息，以下判斷正確的一項(xiàng)是
A．神經(jīng)元總是將接收來(lái)的信號(hào)整合以后產(chǎn)生自己的信號(hào)，這種信號(hào)通過(guò)軸突傳遞。
B．動(dòng)作電位的產(chǎn)生，是形成細(xì)胞回路，建立大腦神經(jīng)元之間網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系的重要條件。
C．在信息傳遞與整合的過(guò)程中，有一些神經(jīng)元被淘汰，另有一些神經(jīng)元得到強(qiáng)化。
D．神經(jīng)細(xì)胞在不同電極形式的刺激下，其特定的基因所轉(zhuǎn)錄的mRNA的總量不變。
參考答案：
1．D
2．C
3．B
4．B
