行為是基因與環(huán)境相互作用的結(jié)果?；虻淖兓ㄈ甾D(zhuǎn)基因，基因敲除或下調(diào)等）*終表現(xiàn)為與基因相關(guān)的行為變化；環(huán)境的變化（如聲、光、電的刺激和**的處理）不僅其本身可直接影響動(dòng)物的行為，而且可通過(guò)對(duì)相關(guān)基因的影響而改變動(dòng)物的行為。學(xué)習(xí)和記憶更是這種相關(guān)基因與環(huán)境相互作用的行為表現(xiàn)的一種形式。學(xué)習(xí)是一個(gè)獲得外界環(huán)境信息（對(duì)動(dòng)物而言）或有關(guān)世界知識(shí)（對(duì)人類(lèi)而言）的過(guò)程；記憶則是對(duì)這種信息或知識(shí)進(jìn)行加工（encoding）、儲(chǔ)存（storage）和再現(xiàn)（retrieval）的過(guò)程。人類(lèi)的記憶復(fù)雜，包括對(duì)事件與物體的明晰記憶（explicit memory）或描述性記憶（declarative memory）和與學(xué)習(xí)無(wú)關(guān)（如適應(yīng)性和敏感性）或有關(guān)（如操作技術(shù)和習(xí)慣養(yǎng)成）的模糊記憶（implicit memory）或非描述性記憶（nondeclarative memory）。而動(dòng)物記憶相對(duì)較為簡(jiǎn)單，包括短期記憶（shortterm memory）和長(zhǎng)期記憶(long-term memory)；前者一般持續(xù)幾分鐘到幾小時(shí)，后者則持續(xù)24小時(shí)到數(shù)天.數(shù)周甚至更長(zhǎng)時(shí)間。與此相對(duì)應(yīng)得是工作記憶(working memory)和參考記憶(reference memory)。工作記憶是將獲得的信息進(jìn)行加工并儲(chǔ)存較短的時(shí)間，因而代表短期記憶；參考記憶是指對(duì)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中（測(cè)試的任何**）均有用的信息進(jìn)行加工儲(chǔ)存的過(guò)程，因而代表長(zhǎng)期記憶。

記憶的腦機(jī)制非常復(fù)雜，迄今仍不清楚。早在20世紀(jì)40年代末，有名神經(jīng)外科醫(yī)生Wilder Penfield **個(gè)獲得證據(jù)表明，記憶的加工可能是在人腦的某些特殊部位進(jìn)行。他從上千例的病人觀察到，電刺激病人的腦顳葉皮層（temporal lobes）會(huì)產(chǎn)生一連串對(duì)早期經(jīng)驗(yàn)的回憶，病人稱(chēng)之為“經(jīng)驗(yàn)反應(yīng)”（experiential response）。幾年后一次偶然的機(jī)會(huì)，為了給一個(gè)患癲癇長(zhǎng)達(dá)10年的病人施行腦手術(shù)**，Penfield將病人雙側(cè)的海馬·杏仁核和部分顳葉皮層切除。術(shù)后發(fā)現(xiàn)，病人的癲癇癥狀大為改善。但出乎意料的是，病人的記憶同時(shí)受到破壞性的損害。雖然病人保留了幾秒到幾分鐘的短期記憶，且對(duì)手術(shù)前的事件有非常好的“長(zhǎng)期記憶”，但是，他卻不能將短期記憶轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)期記憶。對(duì)人·地點(diǎn)或物體等信息的保持不超過(guò)一分鐘。而且，他的空間定位能力也大大受到削弱，甚至花了長(zhǎng)達(dá)一年時(shí)間才學(xué)會(huì)走一條圍繞一棟新房的路而不至迷路。事實(shí)上，所有因手術(shù)或**使內(nèi)側(cè)顳葉的邊緣結(jié)構(gòu)受到廣泛損害的病人都具有類(lèi)似的記憶缺陷。這些結(jié)果說(shuō)明，大腦邊緣系統(tǒng)在記憶調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。

此后近半個(gè)世紀(jì)的研究表明，腦內(nèi)至少存在5個(gè)不同的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)相對(duì)特異性地參與學(xué)習(xí)記憶的調(diào)節(jié)，包括海馬、杏仁核、皮層（尤其是鼻周皮層，perirhinal cortex）、小腦和背側(cè)紋狀體。針對(duì)這些腦結(jié)構(gòu)建立了相應(yīng)的具有一定特異性地學(xué)習(xí)記憶的行為測(cè)定方法。海馬是空間記憶的*重要的調(diào)節(jié)腦區(qū)，同時(shí)也參與情緒記憶的調(diào)節(jié)。毀損海馬回導(dǎo)致空間記憶的完全缺失，情緒記憶也會(huì)減弱，但不會(huì)完全消失。這是因?yàn)榍榫w記憶主要由杏仁核調(diào)節(jié)。測(cè)定杏仁核依賴(lài)的記憶主要用條件恐懼（fear conditioning）法；動(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)方法綜述而測(cè)定海馬依賴(lài)的記憶方法則很多，包括各種迷宮和抑制性回避(inhibitory avoidance)實(shí)驗(yàn)等。鼻周皮層是調(diào)節(jié)視覺(jué)物體記憶（visual object memory） 的特異性鬧區(qū)，常用物體認(rèn)知模型（object recognition）檢測(cè)。小腦是調(diào)節(jié)與骨骼肌反應(yīng)有關(guān)的經(jīng)典反射的特異性腦結(jié)構(gòu)，眨眼反應(yīng)（eyeblink conditioning）模型對(duì)小腦依賴(lài)的記憶有很高的特異性。紋狀體對(duì)刺激-反應(yīng)習(xí)慣（stimulus-response habit）的學(xué)習(xí)記憶過(guò)程其重要作用，主要調(diào)節(jié)與**濫用有關(guān)的學(xué)習(xí)記憶。測(cè)定紋狀體記憶的方法很少，目前主要用贏-留放射臂迷宮（win-stay radial arm maze）法。紋狀體毀損會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物在這一模型上的記憶操作障礙，而毀損海馬或杏仁核對(duì)這種記憶沒(méi)有明顯影響。說(shuō)明贏-留放射臂迷宮法對(duì)紋狀體記憶具有特異性。

盡管記憶的發(fā)生機(jī)制仍不清楚，但越來(lái)越多的證據(jù)表明，環(huán)磷酸腺苷-蛋白激酶A（cyclic AMP-protein kinaseA,Camp-PKA）信號(hào)系統(tǒng)對(duì)記憶起著重要的調(diào)節(jié)作用。激活與刺激性G蛋白（Gs）相偶聯(lián)的受體會(huì)刺激腺苷酸化酶的活性，因而使cAMP形成增多，并激活PKA.PKA使cAMP反應(yīng)單元結(jié)合蛋白（cAMP-responsive-element-binding protein, CREB）磷酸化并激活，從而促進(jìn)與記憶相關(guān)的基因表達(dá)，*終使記憶增強(qiáng)。此外，分裂素激活蛋白激酶/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（mitogen activated protein kinase,MAPK/extracellular signal-regulated kinase,ERK）信號(hào)通路也以類(lèi)似的磷酸化方式調(diào)節(jié)CREB的活性，進(jìn)而調(diào)節(jié)記憶。因此，除了用腦部結(jié)構(gòu)毀損的方法從解剖上去除某一特定的腦內(nèi)結(jié)構(gòu)對(duì)記憶的調(diào)節(jié)功能以外，凡是能影響上述信號(hào)通路功能的**（如NMDA受體拮抗劑MK-801和MEK抑制劑U0126減弱記憶；4-型磷酸二脂酶（type-4phosphodiesterase,PDE4）抑制劑則增強(qiáng)記憶）或有關(guān)的處理（如轉(zhuǎn)基因或基因敲除或下調(diào)）均可影響學(xué)習(xí)記憶過(guò)程。

學(xué)習(xí)記憶研究是當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)界*為熱門(mén)的領(lǐng)域之一。這方面的發(fā)展可謂日新月異。新的或經(jīng)改良的研究方法和手段層出不窮。因此，本章不可能把所有有關(guān)學(xué)習(xí)記憶的研究方法逐一進(jìn)行描述，只是選擇一些有代表性的常用方法加以介紹。此外，所用儀器設(shè)備也不只局限于本章所介紹的內(nèi)容。在同一實(shí)驗(yàn)中，不同實(shí)驗(yàn)室所用儀器設(shè)備會(huì)有所不同，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該一致。動(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)方法綜述