长时程增强作用（LTP）是发生在两个神经元信号传输中的一种持久的增强现象，能够同步刺激两个神经元，被普遍视为构成学习与记忆基础的主要分子机制之一。下图展示了海马体CA1区与CA3区记忆神经元之间突触的LTP机制。A受体可与谷氨酸正常结合并打开偶联的Na+通道。N受体与谷氨酸结合，在突触后膜产生动作电位后才打开偶联的Ca2+通道。

1. 长时程增强作用（LTP）是发生在两个神经元信号传输中的一种持久的增强现象，能够同步刺激两个神经元，被普遍视为构成学习与记忆基础的主要分子机制之一。下图展示了海马体CA1区与CA3区记忆神经元之间突触的LTP机制。A受体可与谷氨酸正常结合并打开偶联的Na⁺通道。N受体与谷氨酸结合，在突触后膜产生动作电位后才打开偶联的Ca²⁺通道。

(1) 突触后膜由静息状态转为兴奋状态时，N受体通道的发生了改变，Ca²⁺通过方式内流。

(2) 高频刺激下，大量Ca²⁺内流并与钙调蛋白结合，激活钙调蛋白激酶、NO合成酶和PCK。钙调蛋白激酶可以使A受体通道磷酸化，提高对Na⁺的通透性；NO合成酶可以；PCK。最终使突触后神经元持续兴奋较长时间。

(3) 若阻断N受体作用，再高频刺激突触前膜，未诱发LTP，但出现了突触后膜电现象，据图推断，该电现象与内流有关。

(4) 单次高频刺激导致早期LTP（E-LTP），多次间隔高频刺激可产生E-LTP和晚期LTP（L-LTP），从下图所示结果上看，L-LTP与E-LTP的主要区别是；从记忆形成角度考虑，L-LTP的形成可能还涉及到的建立。

（注：横坐标是时间，纵坐标是电位变化。）

【考点】

细胞膜内外在各种状态下的电位情况; 神经冲动的产生和传导; 脑的高级功能;

【答案】

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综合题困难

1. 学习和记忆是人脑的高级功能，长时程增强作用（LTP）被认为是学习与记忆的主要分子机制。LTP是指在短暂高频刺激后，突触效能会增强，例如对海马区突触前神经元施加持续1s的强刺激，在刺激后几小时内，再次施加单次强刺激，突触后膜电位变化会比未受过强刺激处理高2至3倍。回答下列问题：

(1) 神经细胞处于静息状态时，由于神经细胞膜内、外各种电解质的离子浓度不同，且不同，膜处于极化状态。施加适宜刺激后，受刺激部位大量内流，膜内电位高于膜外电位，从而出现现象。与邻近未受刺激部位之间就会形成，以电信号将动作电位传播出去。动作电位的峰值（选填“会”或“不会”）随传导距离的增加而衰减。

(2) 当神经冲动传至后，其内部的突触小泡中的神经递质被释放出来，与突触后膜上的特异性受体相结合，引起突触后膜产生动作电位。神经递质（选填“进入”或“不进入”）下一个神经元，起作用后，为神经细胞下一次兴奋的传递做好准备。从兴奋在突触上传递的维度推测，出现LTP现象的机理可能是：再次施加强刺激时突触前神经元或突触后膜上受体与神经递质的增强。

(3) 突触后膜上的CaMKⅡ是一种蛋白激酶，在LTP中起着重要作用。CaMKⅡ的关键部位包括酶活性区域和能与N蛋白结合的受体区域。为确定形成LTP时CaMKⅡ发挥作用的部位，研究人员对突触前神经元施加持续1s的强刺激，测定突触后膜的电位变化，随后向突触后神经元分别注射不同的抑制剂（抑制剂H同时抑制酶活性区域和与N蛋白结合的受体区域，抑制剂A只抑制酶活性区域），再次施加单次强刺激测定突触后膜的电位变化，结果如下所示：

图中对照组中表示再次施加单次强刺激测得的曲线是（填“X”或“Y”），实验结果可说明CaMKⅡ的区域在LTP的形成中起关键作用。

(4) 研究者探究了不同运动强度对大鼠学习记忆能力的影响，请完善实验思路并分析讨论：

Ⅰ、实验思路：

①选取相同的成年大鼠若干组，适应性喂养后，随机均分为对照组、低强度组、中强度组以及高强度组。

②在相同且适宜的环境下喂养各组大鼠，每天进行相应强度的运动干预。

③运动干预结束后，用适当的方法监测相应脑区的突触数量，CaMKⅡ的表达量，并通过水迷宫实验检测各组大鼠的空间学习记忆能力（小鼠通过迷宫到达目的地所需的时间为检测指标）；

④对所得数据统计分析。设计结果记录表：请在以下方框中设计实验结果记录表。

Ⅱ、分析讨论：有人认为运动是让大脑休息的方式，请你说说对此的看法。

综合题困难

2. 如图为人体膝跳反射和缩手反射的反射弧示意图。请据图回答以下问题：

(1) 图示缩手反射中，手被钉刺后立即缩回，并不是在感觉到痛后才缩回，这个事实说明调节缩手反射的神经中枢位于。在检查膝跳反射时，如果测试者事先告诉受试者，受试者能按照自己的意愿来抵制或加强这一反射，可见膝跳反射受的控制。反射是指。

(2) 兴奋在突触处的传递只能是单方向的原因是。如果破伤风杆菌产生的破伤风毒素可阻止神经末梢释放甘氨酸，从而引起肌肉痉挛（收缩），由此可见甘氨酸属于（填“兴奋”或“抑制”）性神经递质，它经扩散通过突触间隙，然后与突触后膜上的[ ]特异性结合引起（填Na⁺或Cl^-）内流，导致膜电位表现为。

(3) 如果某同学的腿被针扎到，该同学会对其他人说“我被扎到了，有点疼”。该过程一定有言语区的区参与。

综合题普通

3. 突触可塑性是指突触连接强度可调节的特性，即突触的效能会随着自身活动的加强与减弱相应得到长时间加强与减弱。下图示意影响大脑海马回中的CA3→CA1突触效能的核心机制——长时程增强（LTP）的机制。请回答下列问题：

(1) 图中CA3神经元末梢膨大部分叫作，高频刺激其释放的谷氨酸，通过与受体结合，引起Ca²^＋内流，最终引起突触后膜的膜内电位发生变化，Ca²^＋内流引起突触后膜电位变化原因是。

(2) 随着刺激活动的持续和加强，CA1神经元中产生更多有活性的钙调蛋白，通过一系列的反应激活PKA、Rsk、CaM激酶等，可使，增加其活性，激活相关基因的表达，最终可能产生长时记忆，其原因是。

(3) 下图表示单次高频刺激和有间隔（间隔几秒）高频刺激引起的突触后膜上的电位变化，据图可以得出结论是，这给我们在学习上的启示是。

综合题困难