早在 1949年，一位名叫 Donald Hebb的心理學(xué)家提出了一個簡單法則，來說明經(jīng)驗(yàn)如何塑造某個特定的神經(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)為在同一時間被激發(fā)的神經(jīng)元間的聯(lián)系會被強(qiáng)化。比如，鈴聲響時一個神經(jīng)元被激發(fā)，在同一時間食物的出現(xiàn)會激發(fā)附近的另一個神經(jīng)元，那么這兩個神經(jīng)元間的聯(lián)系就會強(qiáng)化，形成一個細(xì)胞回路，記住這兩個事物之間存在著聯(lián)系。
不是所有輸入信號都能激發(fā)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生自己的信號。神經(jīng)元就像個微處理芯片，它通過突觸接收大量的信號。并且不斷地把從突觸接收到的輸入信號進(jìn)行整合。但不同的是，微處理器有許多輸出途徑，神經(jīng)元則只有一個，就是它的軸突。所以，神經(jīng)元對輸入信號的反應(yīng)方式只有一個：要么通過軸突激發(fā)一個沖動，向回路中相鄰的一個神經(jīng)元發(fā)出信號，要么相反，不發(fā)出信號。
當(dāng)神經(jīng)元接收這樣一個信號時，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)，就會發(fā)生一過性強(qiáng)化，即在短時記憶形成過程中觀察到的變化。但是通常單個突觸短暫地激發(fā)不足以使一個神經(jīng)元發(fā)放沖動，即術(shù)語稱的動作電位。當(dāng)神經(jīng)元的許多突觸一起激發(fā)，共同的作用下就會改變神經(jīng)元膜電位，產(chǎn)生動作電位，把信號傳遞到回路中的另一個神經(jīng)元。
Hebb認(rèn)為，就像管弦樂隊(duì)的一個不合拍的演奏者一樣，如果神經(jīng)元上的一個突觸不能和其他的突觸同步激發(fā)，就會被當(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)放動作電位——就會被強(qiáng)化。這樣一來，大腦根據(jù)神經(jīng)沖動流的方向，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)分析該過程的確切機(jī)制，你會再次面對這樣的問題，即在大腦鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系過程中，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分子。
因?yàn)榇竽X中，神經(jīng)系統(tǒng)中的信號表現(xiàn)為神經(jīng)沖動的活動，所以我提出了一個假設(shè)，沖動發(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)放動作電位，然后檢測時形成神經(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無線電臺的廣播一樣簡單。
7．下面不屬于Donald Hebb提出的“簡單法則”的一項(xiàng)是（）
A．同一時間被激發(fā)的神經(jīng)元間的聯(lián)系會被強(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)放動作電位——就會被強(qiáng)化。
D．沖動發(fā)放必定能打開或關(guān)閉神經(jīng)細(xì)胞中特定的基因。
本題考查考生對概念歸屬的理解能力。本題正確選項(xiàng)為D。 這是“我和我們實(shí)驗(yàn)室的博士后學(xué)者 Kouichi Itoh”的解釋并得到了驗(yàn)證。
8．“就像管弦樂隊(duì)的一個不合拍的演奏者一樣”這個句子中，“管弦樂隊(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
本題考查考生信息篩選能力。本題正確選項(xiàng)為C。此句要搞清兩個喻體： “管弦樂隊(duì)”指神經(jīng)元，即“神經(jīng)細(xì)胞”，“不合拍的演奏者”即“不能和其他的突觸同步激發(fā)的一個突觸”。
9．下面是對神經(jīng)元工作原理的簡單概括，恰當(dāng)?shù)囊豁?xiàng)是（）
A．神經(jīng)元通過突觸接收信號，并對信號進(jìn)行整合，再通過軸突激發(fā)一個沖動，向四鄰的每一個神經(jīng)元發(fā)出信號，或不發(fā)出信號。
B．神經(jīng)元接收到信號后，多個突觸同步激發(fā)，使神經(jīng)元發(fā)放沖動，把信號傳遞給細(xì)胞回路中的另一個神經(jīng)元。
C．神經(jīng)元通過突觸接收信號，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)，就會發(fā)生短時記憶形成過程中觀察到的變化。
本題考查考生文意理解能力，本題正確選項(xiàng)為B 。（A“向四鄰的每一個神經(jīng)元發(fā)出信號”不當(dāng)，原文為“向回路中相鄰的一個神經(jīng)元發(fā)出信號”。 C“突觸一起激發(fā) ”與“建立起大腦神經(jīng)元間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系”在文中有一個條件，即“其強(qiáng)度足以使神經(jīng)元發(fā)放動作電位”，且前后分句之間文中是承接關(guān)系，并非遞進(jìn)關(guān)系。D前后順序錯，正確的順序?yàn)椤爱?dāng)突觸快速、高頻地激發(fā)，引起樹突上的跨膜電位差輕微地升高，就會發(fā)生短時記憶形成過程中觀察到的變化。”）
10．根據(jù)全文信息，以下判斷正確的一項(xiàng)是（）
A．神經(jīng)元總是將接收來的信號整合以后產(chǎn)生自己的信號，這種信號通過軸突傳遞。
B．動作電位的產(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。
本題考查考生依據(jù)文中提供信息進(jìn)行合理推斷的能力，本題正確選項(xiàng)為B。（A“總是”錯，文中表述為“不是所有輸入信號都能激發(fā)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生自己的信號。” C“被淘汰”錯。另外，只有“那些其強(qiáng)度足以使神經(jīng)元發(fā)放動作電位同步激發(fā)的突觸”會被強(qiáng)化，“另有一些神經(jīng)元得到強(qiáng)化”表達(dá)過于寬泛。 D“mRNA的總量不變”文中無此信息。）
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