第十八章 辅助改善记忆的功能性食品 本章要点 学习和记忆的基本概念及类型 具有辅助改善记忆功能的物质 概述 学习和记忆是脑的高级机能之一。从生物学的角度看，没有一种动物是不能接受教训而改变其行为的。在物种之间，学习能力的差别只是在学习的速度、范围、性质和实现学习的生物学基础方面。动物能够改变行为以适应环境的变化，因为没有一种动物生存的环境是绝对不变的。没有学习、记忆和回忆，既不能有目的的重复过去的成就，也不能有针对性地避免失败。如果这样的话，动物个体和种族的生存就成为了不可能。近年来，学习记忆被人们看成是衰老研究的一项重要指标，也有学者利用衰老引起的学习记忆变化来研究学习记忆的机理等。 一、学习的定义及类型 学习是指人或动物通过神经系统接受外界环境信息而影响自身行为的过程。学习的类型可分为以下几种： 惯化（habituation） 联合学习（associative learning） 经典性条件反射 操作性条件反射 潜伏学习（latent learning） 顿悟学习（insight learning） 期待 完性知觉 学习系列 语言学习或第二信号系统的学习 模仿（imitation） 玩耍（play） 铭记（imprinting） 在上述学习类型中，“惯化”是普遍存在与动物和人类的一种学习现象。惯化指的是，当一个特定刺激单纯地反复呈现时，机体对这个刺激的反应逐渐减弱乃至消失。这对适应环境、保护机体有重要意义。联合学习中的经典性条件反射，也就是巴甫洛夫创立的条件反射，指的是一个中性刺激与非条件刺激在时间上接近，随着反复结合，使有机体对中性刺激逐渐产生与非条件反射所引起的相似的应答性反应。操作性条件反射是在巴甫洛夫条件反射的基础上发展起来的，它指的是通过有机体自身的某个特定的操作动作而获取食物或回避有害刺激的反射活动。有学者认为，“尝试错误”是动物或人学习的一种基本规律，即人学习某一新鲜事情，总要通过若干次错误或失败，才能最终掌握这一事件。可是，也有人用实验证明，动物不总是靠着盲目地尝试错误解决问题，有时它可以突然抓到问题的关键，因而把这种学习叫做“顿悟”。言语、文学和符号是人类所特有和最重要的学习方式。言语能促使人们使用概念进行思维，而不用具体的东西进行思维，这就大大简化和促进了认识过程。人类的语言也有助于建立新的暂时联系，即使没有物质的刺激，人们也能概述第一信号系统形成许多暂时的联系。文字进一步促进了解的过程，使面对面的接触变得并非是不可少的，使人类把长时期积累的知识和精神财富贮存起来，从一个人传给另一个人，从这一代传给下一代。虽然人类的学习是以语言和文字的学习为主的，但在儿童和幼年动物中的“玩耍”以及动物和人的“模仿”等也是不可忽视的学习方式。 二、记忆的定义及类型 记忆是指获得的信息或经验在脑内贮存和提取（再现）的神经活动过程。学习与记忆密切相关，若不通过学习，就谈不上获得信息和再现，也就不存在记忆；若没有记忆，则获得的信息就会随时丢失，也就失去了学习的意义。因此，学习与记忆是既有区别又不可分割的神经生理过程，是人和动物适应环境的重要方式。记忆最通常的分类方法是按照记忆时程的长短分为感觉性记忆、短时性记忆和长时性记忆。 外界通过感觉器官进入大脑的信息大约只有1%能被长期贮存记忆，而大部分被遗忘。能被长期贮存的信息都是对个体具有重要意义的，而且是反复运用的信息。因此，在信息贮存过程中必然包含着对信息的选择和遗忘两个因素。信息的贮存记忆要经过多个步骤，但简略地可把记忆划分为两种，即短时性记忆和长时性记忆。在短时性记忆中，信息的贮存是不牢固的。例如，你要拨一个不曾用过的电话号码，你在电话本上查到这个号码后，这时如果没有其他的事情扰乱你，你看了号码后立即能在电话上拨出这几个数字，这说明你用了短时记忆。但是，如果对方占线，你等几分钟再拨时，就要再看一次号码，因为刚才的记忆保留的时间很短。但如果通过长时间的反复运用，则所形成的痕迹将随着每一次的使用而加强，最后可形成一种非常牢固的记忆，这种记忆不易受干扰而发生障碍。 人类的记忆过程可以细分为4个连续的阶段，即感觉性记忆、第一级记忆、第二级记忆和第三级记忆。前两个阶段相当于长时性记忆。感觉记忆也称瞬时记忆或掠影式记忆。它是指感觉系统获得信息后，首先在脑的感觉区内贮存的阶段，这一阶段贮存的时间很短，一般为几百毫秒，如果没有经过注意和处理就会很快地消失。例如，片刻即逝的景物印象或某种已逝的声音在耳中的余响，这种记忆常被认为是一种感觉的后放。如果信息在这一阶段经过加工处理，把那些不连续的、先后进来的信息整合成新的连续的印象，就可以从短暂的感觉性记忆转入第一级记忆。但是，信息在第一级最稳定的记忆之中，复习（运用）使得从第一级转入第二级记忆更为容易。记忆中停留、的时间仍然很短暂，平均约几秒钟。通过反复运用学习，信息便在第一级记忆中循环，从而延长了信息在第一级记忆中停留的时间，这样就使信息容易转入第二级记忆之中。第二级记忆是一个大而持久的贮存系统，发生在第二级记忆内的遗忘，似乎是由于先前的或后来的信息的干扰所造成的。有些记忆的痕迹，如自己的名字和每天都在进行的手工操作等，通过长年累月的运用，是不大会被遗忘的。这一类记忆是贮存在第三级记忆中的，第三级记忆一般能被保持数周、数月、数年，有的可以终身不忘。 人类大脑可贮存巨大的信息量，有人推算认为，人脑一生中约可以贮存五亿册书的知识量。信息在流通中要经过筛选和大量丢失。也就是说，外界通过感觉系统输入的信息很多，而到达长时性记忆的信息量很少。此外，人类有语言文字，更增加了进入人脑内的信息的多样性和加工处理的复杂性。 三、学习记忆的结构基础 目前，测定学习与记忆的关系的大多数实验通常采取切除或损伤脑区来进行。脑内某个部位的破坏、切除，并不能认为未损伤部位在正常情况下与学习无关。当中枢神经系统某部位损伤后神经功能仍存在，也不能认为是未受损部位正常功能的标志。一是因为某些类型记忆与多个脑区有关，二是学习的神经通路可能有多余性。好在采取不同方法（包括切除脑的某个部位）的动物试验和临床研究所获得的结果，也可对学习记忆的有关结构作出推论。 大脑皮层含有100亿个神经元，皮层与皮层下、脑干、丘脑之间有直接传入和传出联系。如果皮层大面积（50%）以上受损无疑会造成遗忘症，如果损伤面积仅10%以下，则记忆几乎不受影响。在大脑皮层中，前额皮层占据了大脑皮层面积的1/4，它也是大脑半球形成过程中最晚出现的部分。人类额叶损伤或病变可导致一系列高级心理智能障碍。颞叶皮层位于外侧沟之下，顶枕沟之前，局部颞叶损毁明显地影响到短时间记忆。 海马是边缘系统中最显著、最易确定的一个结构，海马可以分为四大区：CA1、CA2、CA3、CA4区。临床资料表明，人脑边缘系统的主要结构-海马、乳头体受到损伤，可导致一种极为明显的记忆障碍-近期记忆丧失或叫瞬时性遗忘。从动物试验得到的资料，有人认为海马具有辨别空间信息的功能，还有人认为海马具有抑制性调节功能。还有实验结果说明，损毁双侧海马对学习记忆的影响依赖于记忆巩固水平，并认为海马在记忆形成的早期阶段更为重要。 具有辅助改善记忆功能的物质 芹菜甲素 从芹菜籽提出的芹菜甲素有改善脑缺血、脑功能和能量代谢等多方面的作用。 脑血流的正常供应对维持脑的功能至关重要。脑重占人体重的5%，而脑血流占全身血流量的1/5，脑耗氧量占全身的1/4，人到老年，脑血流减少20%以上，首先受影响的是脑的功能，智力受到影响，出现学习、记忆障碍。现有治疗老年痴呆或改善智力的药物，多为脑血液循环改善剂，足以证明脑血流的增加对恢复记忆功能多么重要。脑血液循环改善剂种类繁多，作用机制各异。芹菜甲素有其独特的作用机制，而副作用少。 1.抗脑血作用 采用大鼠，电灼大脑中动脉，造成永久性闭塞，使局部脑缺血，芹菜甲素于大脑中动脉阻断前或给药，可缩小脑梗塞面积，改善神经功能缺失症状和减轻脑水肿，有效剂量为20~40mg/kg。 2.改善血流量 应用氢清除法连续测定正常大鼠一侧纹状体的血流量的方法发现，芹菜甲素能在不影响动物平均动脉压的情况下增加纹状体的血流量。 3.对血小板聚集功能的影响 芹菜甲素对花生四烯酸诱导的血小板聚集有非常明显的抑制作用。 4.对钙通道和细胞内钙含量的影响 血管平滑肌细胞内钙生高，引起血管收缩，减少血流量。反之，平滑肌细胞内钙减少，则血管舒张，血流量增加，钙内流的增加或减少主要决定于钙通道的开放或关闭。现已证明，芹菜甲素为L型钙通道阻滞剂，它对神经细胞内钙升高具有抑制作用。 5.改善能量代谢和对线粒体损伤具有保护作用 在脑缺血、缺氧情况下，芹菜甲素能增加ATP和磷酸肌酸含量及减少乳酸的堆积。 6.对脑外伤和脑缺血所致记忆障碍具有改善作用 辣椒素 辣椒素是从红辣椒内提出的一种化合物。它有多种功能，其中之一是振奋情绪、延长寿命、减少忧郁，因而改善老年人的生活质量。 石松 1986年中国科学院上海药物研究所和军事医学科学院同时从石松分离出的石杉碱甲和乙对记忆恢复和改善都有效。因为石杉碱甲乙被证明是胆碱酯酶抑制剂，它可抑制乙酰胆碱的分解，从而起到改善记忆功能的作用，其副作用不明显。 银杏 银杏远在冰河时期就已存在，至今有些银杏树已存在4000多年。20世纪70年代欧洲的研究人员从银杏叶中提取出有效成分——黄酮甙，其主要成分是山茶酚和槲皮素，葡萄糖鼠李糖甙和特有的萜烯，银杏内酯和白果内酯。黄酮为自由基清除剂，萜烯特别是银杏内酯β是血小板活化因子的强抑制剂，这些有效成分还能刺激儿茶酚胺的释放，增加葡萄糖的利用，增加M-胆碱受体数量和去甲上腺素的更新以及增强胆碱系统功能等，故有广泛的药理作用，如改善脑循环、抗血栓、清除自由基、和改善学习、记忆等。动物试验证明，银杏提取物可改善记忆障碍。 人参 在抗衰老物质中，使用范围最广的可能是人参。现在，人参被公认为有确切的增进人体身心健康的作用。研究表明，人参对记忆各个阶段记忆再现障碍有显著的改善作用。进一步研究证明，人参皂甙Rg1和Rh1是人参促智作用的主要成分。已初步阐明人参的促智机制主要是： 1.加强胆碱系统功能，如促进乙酰胆碱的合成与释放，提高M-胆碱受体数。 2.同位素标记试验证明能增加脑内新蛋白质的合成。 3.提高神经可塑性。 胆碱 胆碱是体内合成乙酰胆碱的前体，蛋黄里含有一种称为磷脂酰胆碱的化合物，是体内胆碱的主要来源。黄豆、包心菜、花生和花椰菜是摄取胆碱的良好来源。研究表明，乙酰胆碱与记忆保持密切相关，胆碱营养补品可以延缓记忆的丧失。 钴胺素（维生素B12） 钴胺素对神经系统的正常运作是不可缺少的必需物质。荷兰有学者研究表明，血液里维生素B12含量偏低而身体其他各方面的健康状态都颇佳的人，其脑力测验方面的表现无法与血液里维生素B12含量较高的人想媲美，不管年龄大小，结果都是一样。 褪黑激素 褪黑激素是大脑的松果体在睡眠时分泌的一种激素，对维持正常的生理节奏是非常重要的物质，尤其对睡眠周期的维持更为重要。1987年意大利的科学家研究表明，夜间在老鼠饮用的水中加入褪黑激素能延长老鼠的寿命，摘除松果体会导致衰老加速。 脱氧核糖核酸和核糖核酸 脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）存在于体内每个细胞的细胞核里，是制造新细胞、细胞修复或细胞新陈代谢时不可缺少的物质。有些研究者认为，衰老是因为这些重要的核酸减少或功能降低而引起的。根据这一理论，如果重新补充身体内已损耗的核酸，那么能让衰老停止或扭转衰老现象。美国有一项研究报告指出，让5只老鼠每周接受DNA及RNA注射，而另5只老鼠则未注射，结果表明未注射的老鼠在900天之内全部死亡，但那些被注射DNA和RNA的老鼠却活了1600~2250天。 单不饱和脂肪酸 摄食单不饱和脂肪酸有助于寿命的延长。脂肪有三种：饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸，其饱和程度根据氧分子数量而定。氧分子数越多，则脂肪越呈饱和状态。一般认为，饱和脂肪会促进血凝块形成，从而导致动脉粥样硬化。橄榄油和鳄梨油都是单不饱和脂肪酸的最佳食物来源，杏仁、花生和胡椒等坚果类也都富含单不饱和脂肪酸。研究者对26000人所进行的一项大型研究证实，如果每周至少食用杏仁、花生6次，其平均寿命比一般人员增加7年。 十一、叶酸 1962年Herbert首先报道叶酸缺乏引起精神功能改变。随后，Serachan和Hendarson于1967年报告两例进行性痴呆症患者血清中叶酸浓度过低，肌注或口服叶酸，病人得到缓解。在许多药物引起的痴呆症如酒精性痴呆症中叶酸缺乏起重要作用。癫痫病人使用苯巴比妥的时间越长，病人的智力损伤也越严重，而痴呆的严重程度又与血清叶酸水平呈正相关。 深绿色叶菜中都含有叶酸，干豆类、冷冻的橘子汁、酵母、肝脏、向日葵籽、小麦芽和添加了营养品（维生素、矿物质等）的早餐麦片粥里也含有叶酸。 十二、硼 微量硼在协助预防骨质疏松症上起重要作用。关于对脑功能的影响方面，美国农业局对45岁的男女进行了一项有关硼效用的研究结果发现，当饮食中硼含量最低的人被要求做些简单的事如数数等，竟表现出智力功能削弱。脑电图显示，硼含量低的饮食会压抑心智的应变能力。 十三、其他物质 老年痴呆智力减退与机体衰老与机体过氧化、自由基过多有关。葱、蒜及其他许多蔬菜水果、肉碱等均有抗氧化、消除自由基功能。 参考文献 1 于守洋，崔洪斌.中国保健食品的进展.北京：人民卫生出版社，2001 2 郑建仙编著.功能性食品（第三卷）.北京：中国轻工业出版社，2002 3 凌关庭主编.保健食品原料手册.北京：化学工业出版社，2002 4 郑建仙编著.功能性食品学. 北京：中国轻工业出版社，2003 5 吴谋成编著.功能食品研究与应用. 北京：化学工业出版社，2004 6 温辉梁主编.保健食品加工技术与配方.南昌：江西科学技术出版社，2002 7 顾维雄主编.保健食品.上海：人民出版社，2001 思考题 1.简述学习的定义及类型。 2.简述记忆的定义及类型。 3.具有辅助改善记忆功能的物质有哪些？